## ANALISIS AKURASI CITRA MODIS DAN LANDSAT 8 MENGGUNAKAN ALGORITMA NORMALIZED BURN RATIO UNTUK PEMETAAN AREA TERBAKAR
(Studi Kasus: Provinsi Riau)
Bangun Muljo Sukojo 1 , Agita Setya Herwanda 1
1 Departemen Teknik Geomatika, FTSLK-ITS, Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111, Indonesia e-mail: 1 bangun_ms@geodesy.its.ac.id

## Abstrak
Kebakaran hutan dan lahan telah menjadi ancaman yang cukup serius bagi masyarakat secara global pada satu dekade terkahir, hal ini berkaitan erat dengan rusaknya lingkungan dan sumber daya alam yang ada di dunia terutama pada Negara tropis yang memiliki banyak hutan seperti Indonesia. Provinsi Riau merupakan salah satu dari delapan provinsi yang  dinyatakan  rawan  terhadap  bencana  kebakaran  hutan.Dalam  penelitian  ini  akan  dilakukan  pengolahan  citra satelit  dengan  resolusi  spasial  yang  berbeda  dan  menggunakan  metode  yang  sama  untuk  mendapatkan  hasil  yang sama yaitu area terbakar. Citra yang digunakan adalah citra landsat 8 dengan resolusi spasial 30 m dan citra MODIS dengan resolusi spasial 250 m menggunakan metode NBR (Normalized Burned Ratio). Dengan membandingkan kedua data yang berbeda tersebut maka dapat ditentukan penilaian akurasi dari kedua citra yang memiliki resolusi berbeda. Penilaian akurasi yang akan dicapai adalah luasan burned area agreement, related comission error, related omission error,  independent  comission  error  dan  independent  omission  error.  Hasil  dari  penelitian  ini  menunjukkan  area terbakar hasil klasifikasi citra landsat 8 30 meter seluas 125.923,790 Hektar dan hasil klasifikasi citra modis 250 meter seluas  171.045,154  Hektar.  Sedangkan  hasil  dari  analisis  akurasi  didapatkan  hasil  luas  burned  area  agreement 40.200,882  Hektar,  related  comission  error  94.633,149  Hektar,  related  omission  error  44.744,897    Hektar, independent comission error 23.165,602 Hektar, dan independent ommission error 21.766,780 Hektar.
Kata Kunci – Modis, Landsat 8, Normalized Burn Ratio.

## Abstract
Forest fires have become a serious threat to society globally in the last decade, it is closely related to the destruction of the environment and natural resources that exist in the world, especially in tropical countries like Indonesia have a lot of forest. Riau Province is one of eight provinces were declared disaster prone to forest fires.
In this research will be processing of satellite imagery with different spatial resolution and uses the same method to get the same results, the burned area. The imagery used is Landsat 8 imagery with a spatial resolution of 30 meters and MODIS imagery with a spatial resolution of 250 meters using NBR (Burned Normalized Ratio). By comparing two different data, it can be specified accuracy assessment of both images that have different resolutions. Assessment of accuracy to be achieved is the extent of the burned area agreement, related comission error, omission related error, independent  comission  independent  error  and  omission  error.  the  results  of  this  study  showed  burned  area classification results Landsat 8 30 meters area of 125,923.790 hectares and MODIS image classification results of 250 meters area of 171,045.154 hectares. While the results of the analysis of the accuracy of the results obtained burned areas  agreement  40200.882  hectares,  related  commission  errors  94633.149  hectares,  related  omission  errors 44744.897  hectares,  independent  comission  error  23165.602  hectares,  and  independent  ommission  error  21766.780 hectares.
Keyword – Modis, Landsat 8, Normalized Burn Ratio.

## PENDAHULUAN
Pada  tahun  2014,  sebuah  sistem online  Global Forest  Watch yang  menggunakan  data  dari  NASA mendeteksi  bahwa  Negara  Indonesia  telah kehilangan hutan sebanyak 1.490.457 hektar.
Angka  tersebut  meningkat  sejak  tahun  2001 dimana  pada  tahun  tersebut  terdapat  745.239 hektar  wilayah  hutan  yang  hilang.  Penyebab  dari hilangnya  hutan  di  Indonesia  antara  lain  karena adanya  penebangan  hutan  liar,  pembukaan  lahan maupun  kebakaran  hutan.  Kebakaran  hutan  yang
terjadi pada tahun 2014 sebagian besar terjadi di Sumatera  dan  Kalimantan.  Kebakaran  hutan  di Sumatera  dan  Kalimantan  meningkat  sepanjang musim  kemarau  sekitar  bulan  April  hingga Oktober.  Delapan  provinsi  di  Sumatera  dan Kalimantan yang ditetapkan sebagai daerah rawan kebakaran  hutan  dan  lahan  adalah  Riau,  Jambi, Sumatera  Selatan,  Lampung,  Kalimantan  Barat, Kalimantan  Tengah,  Kalimantan  Timur  dan Kalimantan Selatan (Suwarsono, 2013). Salah satu provinsi  yang  mengalami  kebakaran  adalah Provinsi Riau. Pada tahun 2014, terdapat 230.139 hektar  hutan  dan  lahan  yang  hilang  akibat kebakaran hutan.
Pengukuran  area  terbakar  secara  langsung  di lapangan,  selain  relatif  mahal,  juga  memerlukan waktu  yang  lama.  Lebih-lebih  dilakukan  pada wilayah yang luas dan sulit terjangkau. Salah satu alternatif  metode  yang  dapat  dilakukan  untuk penyediaan  informasi  daerah  bekas  kebakaran hutan  dan  lahan  secara  relatif  lebih  cepat,  dapat dilakukan  secara  serentak  pada  daerah  yang relatif luas dan sulit terjangkau, biaya yang relatif lebih  murah  serta  dengan  tingkat  akurasi  yang dapat  dipertanggungjawabkan  adalah  dengan memanfaatkan citra penginderaan jauh (Suwarsono, 2013).
Berdasarkan  hasil-hasil  penelitian  sebelumnya dapat  diketahui  bahwa  data  penginderaan  jauh yang  digunakan  untuk  analisis  burned  area sebagian besar berupa data optis dengan berbagai tingkat  resolusi  spasial  seperti  ATSR-2,  MODIS, Landsat,  VIIRS,  SPOT-4/5  hingga  Ikonos  dan Quickbird. Burned area dapat dianalisis berdasarkan  perubahan  nilai  reflektansi,  indeks vegetasi,  dan  indeks  -  indeks  lainnya  yang  dapat diekstraksi dari data optis seperti NBR ( Normalized Burn Ratio ). Variabel indeks kebakaran yang telah digunakan  secara  luas  untuk  mendeteksi burned area dikenal  dengan  sebutan Normalized  Burn Ratio (NBR). Secara konseptual, burned area dapat diidentifikasi  dengan  melihat  adanya  penurunan nilai  NBR  yang  cukup  drastis  pada  area  tertentu saat setelah terbakar (Suwarsono, 2013). Dalam  penelitian  ini  akan  dilakukan  pengolahan citra  satelit  dengan  resolusi  spasial  yang  berbeda dan  menggunakan  metode  yang  sama  untuk mendapatkan hasil yang sama yaitu area terbakar. Citra  yang  digunakan  adalah  citra  landsat  8 dengan  resolusi  spasial  30  m  menggunakan
metode  NBR  ( Normalized  Burned  Ratio )  dan  citra MODIS  ( Moderate    Resolution    Imaging Spectroradio meter ) dengan resolusi spasial 250 m menggunakan  metode  NBR  ( Normalized  Burned Ratio ).  Penggunaan  citra  landsat  8  dan  citra MODIS dipilih dengan mempertimbangkan kelanjutan  dari  penelitian  sebelumnya  karena kedua  citra  ini  memiliki  resolusi  temporal  yang tetap  dan  setiap  bulan  dapat  dilakukan pemantauan  lebih  lanjut  serta  memiliki  cakupan yang  cukup  luas.  Dengan  membandingkan  kedua data  yang  berbeda  tersebut  maka  dapat ditentukan penilaian akurasi dari kedua citra yang memiliki  resolusi  berbeda.  Penilaian  akurasi  yang akan  dicapai  adalah  luasan burned  area agreement,  related  comission  error,  related omission  error,  independent  comission  error  dan independent omission error .

## METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi  penelitian  Tugas  Akhir  ini  mengambil daerah  studi  di  Provinsi  Riau.  Secara  geografis tertetak  pada  koordinat  antara 1°15’  Lintang Selatan  sampai  4°  45’  Lintang  Utara  atau  antara 100°3’ - 109°  19’  Bujur  Timur.  Luas  wilayah Provinsi Riau adalah 107.932,71 kilometer persegi dengan  luas  daratan  89.150,15  kilometer  persegi dan  luas  lautan  18.782,56  kilometer  persegi. Keberadaannya  membentang  dari  lereng  Bukit Barisan sampai Laut Cina selatan.

## Gambar 1. Lokasi Penelitian (Badan Informasi Geospasial)

## Tahap Pengolahan Data
Tahapan pertama yang dilakukan adalah melakukan  pengumpulan  data.  Data-data  yang akan  diolah  meliputi  data  citra  Modis  1B,  citra Landsat 8 1G dan data hotspot Provinsi Riau tahun 2014.  Tahapan  selanjutnya  adalah  Menentukan pola  sebaran hotspot secara  temporal  dalam kurun waktu satu tahun dalam bentuk grafik data
(1) (2)
(3)
statistik  untuk  mendapatkan  bulan  puncak kebakaran  ( peak  fire )  dan  data  spasial hotspot puncak kebakaran. Kemudian dilakukan pemilihan citra  modis  dan  citra  landsat  8.  Citra  modis  dan citra landsat 8 dipilih masing – masing pada bulan sebelum  puncak  kebakaran  dan  pada  bulan sesudah puncak  kebakaran di Provinsi Riau tahun 2014.
Setelah ditentukannya citra satelit yang digunakan, langkah selanjutnya adalah melakukan koreksi  geometrik  dan  koreksi  radiometrik. Koreksi  geometrik  dilakukan  pada  citra  modis menggunakan  file  geolokasi  yang  terdapat  pada citra  dengan  metode bow  tie dan  pada  citra landsat 8 tidak dilakukan koreksi geometrik karena pada  level  1T  sudah  terkoreksi  secara  geometrik. Sedangkan  koreksi  radiometrik  dilakukan  untuk mengubah  nilai  digital  number  menjadi  nilai reflektan.
Selanjutnya  dilakukan  perhitungan  algoritma Normalized Burn Ratio pada citra modis dan citra landsat  8  untuk  kemudian  dilakukan  klasifikasi area  terbakar.  Area  terbakar  diidentifikasi berdasarkan  nilai tresshold (t)  dimana tresshold yang  digunakan  untuk menentukan  area  terbakar adalah  µ- 1σ.  Model  matematis  dari  algoritma Normalized  Burn  Ratio pada  Pers(1)  dan  Pers(2) (Suwarsono, 2012).
Dimana  NIR  adalah  nilai  reflektansi  band  NIR ( Near  Infrared )  dan  SWIR  adalah  nilai  reflektansi band SWIR ( Short Wave Infrared ).
Dimana  NBR 1 adalah  nilai  NBR  sesaat  sebelum terbakar dan NBR 2 adalah nilai NBR sesaat setelah terbakar.
Area  terbakar  diidentifikasi  berdasarkan  model ambang batas ( tresholds ) µ- 1σ. Sebuah piksel (Xij) dinyatakan  sebagai  area  terbakar  apabila memenuhi  persyaratan  pada  pers(3)(Suwarsono 2012).
Xij < t BA
Dimana  tBA  merupakan  niali  ambang  batas ( tresholds )  dari  suatu  piksel  yang  dinyatakan sebagai area terbakar.
Kemudian  dilakukan  pemrosesan  spasial  data antara  data  area  terbakar  modis  250  m  dan  area terbakar  landsat  30  m  untuk  mendapatkan  area burned area agreement, related commission error, related omission error, independent omission error dan independent  omission  error lalu  dibuat  grafik perbandingan luasnya pada masing – masing kota di Provinsi Riau.
Burned  area  agreement merupakan  perpotongan kedua  citra  area  terbakar  modis  250  m  dan  citra landsat  30  m  dilakukan  proses  kartografi  untuk menghasilkan  Peta  Area  Terbakar  Provinsi  Riau tahun 2014.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
- Pola Sebaran Hotspot Temporal dan Sebaran Hotspot Spasial Hasil pola sebaran hotspot temporal dihasilkan dari  pengolahan  data hotspot secara  temporal di  Provinsi  Riau  pada  tahun  2014  dari  bulan januari  s/d  desember.  Pola  sebaran hotspot temporal  digunakan  untuk  menentukan waktu terjadinya  puncak  kebakaran  ( peak  fire ).  Hasil pola  sebaran hotspot spasial  dihasilkan  dari pengolahan  data hotspot temporal  yaitu  pada hotspot bulan peak fire , bulan pre peak fire dan bulan post  peak  fire .  Pola  sebaran hotspot spasial peak  fire nantinya  akan  digunakan untuk  validasi  persebaran  area  terbakar  dan untuk mengetahui berapa jumlah hotspot pada masing – masing daerah.
Gambar 2. Pola Sebaran Hotspot Temporal (dokumen penulis)
Dari  hasil  sebaran hotspot temporal  dapat diketahui  bahwa  titik hotspot tertinggi  terjadi pada  bulan  maret  dengan  3729  titik hotspot dan  bulan  februari  dengan  2980  titik hotspot . Maka  dapat  disimpulkan  bahwa  kebakaran telah terjadi pada bulan februari hingga maret pada  tahun  2014.  Dari  data  tersebut  maka ditentukan bulan puncak kebakaran ( peak fire ) terjadi  pada  bulan  februari  dan  maret  tahun 2014. Sedangkan untuk bulan sebelum puncak kebakaran  ( pre  peak  fire )  terjadi  pada  bulan januari  tahun  2014  dan  bulan  setelah  puncak kebakaran  ( post  peak  fire )  terjadi  pada  bulan april tahun 2014.
Gambar 3. Pola Sebaran Hotspot Spasial Januari 2014 (dokumen penulis)
Gambar 4. Pola Sebaran Hotspot Spasial Februari 2014 (dokumen penulis)
Gambar 5. Pola Sebaran Hotspot Spasial Maret
2014 (dokumen penulis) Gambar 6. Pola Sebaran Hotspot Spasial April 2014 (dokumen penulis)
Tabel 1. Hotspot Spasial Peak Fire Bulan Maret 2014 Kabupaten/Kota Jumlah Hotspot Bengkalis 875 Indragiri Hilir 232 Indragiri Hulu 39 Kampar 2 Dumai 1.469
Pelalawan 173 Rokan Hilir 297 Siakk 706 Jumlah 3.793
Berdasarkan  hasil  sebaran hotspot spasial dapat  diketahui  bahawa  titik hotspot dengan jumlah  terbesar  terletak  pada  Kota  Dumai dengan jumlah 1469 titik, Kabupaten Bengkalis dengan  875  titik  dan  Kabupaten  Siakk  dengan 706 titik.
- Penentuan Ambang Batas ( Tresholds ) Area Terbakar
Nilai ambang batas dihasilkan dari perhitungan nilai rata – rata (µ) dan standar deviasi (σ) dari hasil  pengolahan  citra  landsat  8  dan  citra MODIS  menggunakan  algoritma Normalized Burn Ratio . Nilai ambang batas ( tresholds ) yang akan  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  µ- 1σ.  Berikut  adalah  tabel  hasil  pengolahan ambang  batas  yang  akan  digunakan  untuk mengidentifikasi area terbakar:
Tabel 2. Nilai Rata – Rata dan Standart
Deviasi Indeks NBR NBR Pre Fire NBR Post Fire Citra µ σ µ σ Landsat 8 -0,00414  0,45914 0,31942 0,56112 Modis 0,59967 0,12030 0,61343 0,11045
Tabel 3. Perubahan Nilai Rata – Rata dan Standart Deviasi Indeks NBR Perubahan Citra µ σ Landsat 8 0,32356 0,10198 Modis 0,01376 -0,00986

## Tabel 4. Nilai Ambang Batas
Ambang Batas (µ- 1σ) Citra Nilai Perubahan Landsat 8 -0,24170 0,22158 Modis 0,50298 0,02362
- Area Terbakar Citra Modis dan Landsat 8
Gambar 7. Area Terbakar Citra Modis 250 m (dokumen penulis)

## Gambar 8. Area Terbakar Citra Landsat 8 30 m (dokumen penulis)
Dari hasil identifikasi area terbakar pada kedua citra  tersebut,  maka  didapatkan  perbedaan hasil  luasan  area  terbakar  pada  masing – masing  daerah  dan  hasil  luasan  area  terbakar seluruh  Provinsi  Riau.  Luas  area  terbakar Provinsi  Riau  pada  citra  modis  adalah 171.045,154  Ha  sedangkan  luas  area  terbakar pada  citra  landsat  8  adalah  125.923,790  Ha. Dari  hasil  klasifikasi  pada  kedua  citra  satelit

## ANALISIS AKURASI CITRA MODIS DAN LANDSAT 8 MENGGUNAKAN ALGORITMA NORMALIZED BURN RATIO UNTUK PEMETAAN AREA TERBAKAR (Studi Kasus: Provinsi Riau)
tersebut  maka  didapatkan  perbedaan  selisih 45.121,364 Hektar.
Berikut  adalah  perbandingan  luas  area terbakar pada masing – masing daerah:
Gambar 9. Perbandingan Luasan Area Terbakar
(dokumen penulis) Tabel 5. Perbandingan Luasan Area Terbakar Kabupaten Modis 250 m (Ha) Landsat 30 m (Ha) Bengkalis 58.502,386 40.011,077 Dumai 15.791,747 13.056,898 Indragiri Hilir 5.724,162 677,985 Indragiri Hulu 808,929 105,465 Kampar 939,219 226,457 Kuantan Singingi 1.881,651 0 Karimun 0 0 Pekan Baru 0 0 Pelalawan 21.546,530 15.222,864 Rokan Hilir 8.314,721 9.577,771 Rokan Hulu 281,250 47,950 Siak 55.611,228 27.806,299 - Penilaian Akurasi Penilaian
akurasi dilakukan dengan membandingkan  data  hasil  klasifikasi  area terbakar  dari  citra  satelit  resolusi  rendah terhadap  hasil  delineasi  maupun  klasifikasi area  terbakar  dari  citra  satelit  resolusi  yang lebih baik.
Burned  area  agreement merupakan  area terbakar  yang  disetujui  dari  perpotongan  hasil klasifikasi  area  terbakar  citra  satelit  dan  area terbakar  referensi  dan  dinyatakan  sebagai batas  akurat  perimeter  api  (Olivia,  2011). Secara  umum  burned  area  agreement
merupakan  area  hasil  klasifikasi  daerah terbakar  yang  saling  berpotongan  satu  sama lain  antara  kedua  citra  yang  memiliki  resolusi yang berbeda.
Related  omission  error merupakan  area terbakar  dari  area  terbakar  referensi  yang berkaitan  dengan  batas  akurat  perimeter  api (Olivia, 2011).
Related  commission  error merupakan  area terbakar dari hasil klasifikasi area terbakar citra satelit  yang  berkaitan  dengan  batas  akurat perimeter api (Olivia, 2011).
Unrelated  omission  error :  area  terbakar  dari area  terbakar  referensi  yang  tidak  berkaitan dengan perimeter api (Olivia, 2011).
Unrelated commission error : area terbakar dari klasifikasi area terbakar citra satelit yang tidak berkaitan dengan perimeter api (Olivia, 2011). Dari  hasil  pemrosesan spasial  didapatkan  hasil sebagai berikut:

## Gambar 10. Penilaian Akurasi (dokumen penulis)
Dimana :
BAA  = burned area agreement RCE  = related commission error ROE  = related omission error ICE   = independent commission error IOE   = independent omission error
Dari  hasil  data  diatas  apabila  ditampilkan dalam  tabel  maka  dapat  diketahui  luasan masing – masing sebagai berikut:
Tabel 6. Luasan Penilaian Akurasi Akurasi Hektar BAA 40.200,882 RCE Modis 94.633,149 ROE Landsat 8 44.744,897 ICE Modis 23.165,602 IOE Landsat 8 21.766,780
Gambar 11. Peta Penilaian Akurasi (dokumen penulis)
Tabel 7. Prosentase Akurasi Citra Landsat 8 Area Terbakar Klasifikasi Citra Landsat 8 (%) Burned Area Agreement 37,672 Related Omission Error 41,930 Independent Omission Error 20,398 Total 100

## Tabel 7. Prosentase Akurasi Citra Modis
Area Terbakar Klasifikasi Citra Modis (%) Burned Area Agreement 25,444 Related Comission Error 59,895 Independent Comission Error 14,662 Total 100
- Peta Area Terbakar Provinsi Riau
Peta  area  terbakar  Provinsi  Riau  dibuat menggunakan  data  hasil  intersect  (saling memotong)  antara  citra  MODIS  250  m  hasil klasifikasi  NBR  dengan  citra  landsat  8  30  m hasil  klasifikasi  NBR.  Berikut  adalah  hasil  peta area  terbakar  Provinsi  Riau  bulan  februari – maret 2014.
Gambar 12. Peta Area Terbakar Provinsi Riau (dokumen penulis)

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil yang didapatkan dari penelitian maka penulis menyimpulkan bahwa:
1. Luas  area  terbakar  hasil  klasifikasi  citra landsat  8  30  m  adalah  125.923,790  Hektar dengan  nilai  luasan  terbesar  berada  pada Kabupaten  Bengkalis  dengan  area  terbakar seluas  40.011,077  Hektar  dan  nilai  luasan terkecil  berada  pada  Kabupaten  Rokan  Hulu seluas 47,950 Hektar.
2. Luas  area  terbakar  hasil  klasifikasi  citra MODIS  250  m  adalah  171.045,154  Hektar dengan  nilai  luasan  terbesar  berada  pada Kabupaten  Bengkalis  dengan  area  terbakar seluas  58.502,386  Hektar  dan  nilai  luasan terkecil  berada  pada  Kabupaten  Rokan  Hulu seluas 281,250 Hektar.
3. Berdasarkan  hasil  penilaian  akurasi  dari  citra MODIS  dan  citra  Landsat  8  didapatkan  hasil luas burned  area  agreement 40.200,882 Hektar, related  comission  error 94.633,149 Hektar, related  omission  error 44.744,897
Hektar, independent comission error 23.165,602 Hektar, dan independent ommission error 21.766,780 Hektar.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami  sampaikan  terima  kasih  kepada  kepada Departemen Geomatika ITS yang telah memberikan dukungan
administrasi dan pendanaan  sehingga  penelitian  ini  dapat  berjalan dengan baik dan lancar.

## DAFTAR PUSTAKA
Olivia, Patricia., 2011. Burned area  mapping with MERIS  post-fire  image.  USA  :  University  of Maryland.
Suwarsono. 2012. Daerah Kebakaran Hutan dan Lahan (Burned  Area)  di  Kalimantan.  Jakarta:  FMIPA Universitas Indonesia.
Suwarsono.  2013.  Pengembangan  Model  Identifikasi Daerah  Kebakaran  Hutan  dan  Lahan  (Burned
Area) Menggunakan
Citra Modis di Kalimantan.  Jakarta:  Lembaga  Penerbangan dan Antariksa Nasional.