3D GIS Visualization and Application using R Program

Membuat tampilan 3 dimensi data GIS seperti ketinggian, slope, keterjalan tapak dan effek hillshade menggunakan Program R

Morfologi rupa bumi dapat digambarkan dalam bentuk digital elevation model (DEM). Data ini diperoleh dari SRTM atau Shuttle Radar Topography Mission yang merupakan salah satu produk hasil kerjasama antara NASA, the National Geospatial-Intelligence Agency, and the German and Italian Space Agencies. Dengan adanya data ketinggian ini, kita dapat menghitung atau konversi data elevasi menjadi data kontur, kemiringan lereng (slope), arah aliran sungai (flow direction), beberapa indeks keterjalan tapak seperti roughness, Terrain Ruggedness Index (TRI), hingga membuat efek tampilan hillshade untuk menggambarkan keadaan rupa bumi pada peta.

Informasi tersebut diatas sangat penting untuk berbagai aplikasi khususnya di bidang ekologi, misalnya untuk melihat hubungan antara spesies dengan lingkungannya. Ahli ekologi berpendapat bahwa sebaran organisme sangat dipengaruhi oleh suhu dan curah hujan. Sementara suhu dan curah hujan sangat dipengaruhi oleh bentuk rupa bumi dan posisinya terhadap garis khatilistiwa. Artinya sebaran spesies juga dipengaruhi oleh ketinggian, keterjalan tapak, kemiringan lereng, jarak dari sungai, dan sebagainya. Parameter-parameter ini biasanya digunakan dalam pemodelan distribusi spesies.

Pada tutorial sebelumnya, kita telah mebahas bagaimana cara mendapatkan data DEM ini baik secara langsung menggunakan program R (lihat tutorial) atau dari website USGS (lihat tutorial). Selain itu, kita juga sudah membahas bagaimana membuat peta kontur dari data DEM (lihat tutorial). Kali ini kita akan membahas bagaimana membuat peta kemiringan lahan (slope), keterjalan tapak (roughness/terrain ruggedness) dan membuat efek hillshade. Dengan menggunakan Program R, kita hanya perlu membuat satu baris perintah (script) sederhana untuk satu fungsi, jadi cukup ringkas dan cepat. Anda dapat mengunduh data yang akan digunakan pada tutorial ini (download data), atau jika terhubung dengan internet, Anda bisa langsung mengunduhnya melalui program R (lihat tutorial). Peta 3D yang akan dihasilkan dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 1. Tampilan data ketinggian, slope, keterjalan, dan arah muka bumi menggunkan aplikasi R

Gambar 2. Tampilan hillshade pada data ketinggian di sekitar TNGP

Download Global Administrative, Topography and Bioclimatic Database Through R Program

Mengunduh data administrasi, topografi dan bio-iklim langsung melalui Program R

Salah satu keunggulan menggunakan program R adalah kita bisa langsung menunduh data dengan menggunakan satu atau dua baris perintah di program R tanpa harus membuka portal website tertentu untuk mencari dan mengunduhnya. Keunggulan ini dimiliki oleh pustaka “raster” yang sudah sering dipakai pada tutorial-tutorial sebelumnya. Data-data yang bisa diunduh langsung seperti batas administrasi suatu daerah/negara (Global Administrative Database-GADM)pada beberapa level, data ketinggian (Digital Elevation Model) resolusi 90m, data iklim global seperti suhu tahunan rata-rata/minimum/maksimum, curah hujan, dan data bioclime yang biasanya dipakai untuk analisis pemodelan distribusi spesies (Species Distribution Model).

Pada tutorial kali ini kita akan mencoba mengunduh langsung data-data tersebut yang kemudian bisa dipakai langsung untuk kebutuhan analisis data. Secara bertahap, kita akan memulainya dengan menyiapkan folder dimana output akan disimpan secara otomatis. Setelah itu memanggil data wilayah yang akan dijadikan acuan (area of interest) untuk mengunduh data. Lalu memanggil pustaka raster yang menyediakan perintah yang dibutuhkan untuk mengunduh data-data tersebut.

Data yang akan digunakan dalam tutorial ini dapat diunduh disini. Salah satu data yang akan dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Peta Bio-Iklim 1 yang merupakan data suhu tahunan rata-rata

## Mengaktifkan folder kerja, dimana semua hasil akan disimpan
setwd("D:/LUBIS_PRIVATE_DATA/R_GIS_PROJECT/04_Hasil")

Where to download topography map

 Tips mendapatkan peta topography gratis

Peta topografi pada dasarnya adalah peta yang memiliki informasi bentuk rupa bumi yang memiliki dimensi panjang, lebar, dan tinggi dari permukaan laut. Sehingga peta ini sangat bermanfaat untuk berbagai bidang yang terkait dengan pengelolaan sumber daya alam. Karena pada dasarnya penyebaran flora dan fauna dan sumber daya alam lainnya sangat erat kaitannya dengan topografi daerah tersebut. Adapun manfaatnya di bidang pengelolan sumber daya alam adalah sebagai data awal untuk analisis kemiringan lereng, ketinggian, daerah aliran sungai, dan lainnya.

Pemetaan relief muka bumi ini dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain (USGS):

1. Survey lapang dengan menggunakan alat pengukuran tinggi yang dilengkapi oleh GPS system, Sistem ini membutuhkan waktu dan dana untuk memetakan relief permukaan bumi daerah tertentu dengan resolusi cukup detail. 
2. Pasif sistem atau Stereo-photogrammetry dengan menggunakan survey udara, sebagai contoh adalah ASTER (Terra Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) yang menggunakan spaceborne atau satelit. ASTER sendiri dikembangkan oleh NASA dan juga METI (Japan's Ministry of Economy, Trade, and Industry). Sistem ini memiliki berbagai band seperti VNIR (Visible and Near Infraared), SWIR (Shortwave Infrared), dan TIR (Thermal Infraared).
3. Aktif sistem dengan menggunakan system Radar (interferometry), sebagai contoh adalah SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) dan Lidar (Light Detection and Ranging).

Dalam tutorial kali ini, kita akan mencoba untuk mendapatkan peta topografi secara gratis yang nantinya akan digunakan untuk memperoleh informasi ketinggian, lereng, dan aspek. Peta yang akan di download adalah peta SRTM. 

Where to download Landsat Images

Cara mendownload Citra Landsat secara gratis

Salah satu metode cepat dan tepat dalam mengamati dan menganalisis mengenai perubahan-perubahan yang terjadi di permukaan bumi ini adalah dengan menggunakan produk dari satelit penginderaan jauh seperti Citra Satelit Landsat. Selain gratis, citra ini memiliki resolusi yang cukup tinggi diantara citra satelit lainnya yang tidak berbayar yakni 30 meter, cukup untuk melihat penampang sebuah lansekap yang berukuran sedang sampai luas. 

Di bidang konservasi sendiri, produk satelit ini telah banyak digunakan untuk berbagai keperluan terutama untuk melihat perubahan tutupan lahan dari waktu ke waktu. Hal ini diperlukan sebagai salah satu indikator keberhasilan program perlindungan hutan dan ekosistem. Selain itu, citra satelit ini juga bisa digunakan untuk menganalisis penyebaran flora dan fauna serta mobilitasnya, mengkuantifikasi jasa-jasa lingkungan, meninjau perkembangan tumbuhan, serta monitoring perubahan iklim. 

Tampilan data citra yang akan diunduh melalui website GLOVIS

Citra landsat sendiri sudah ada sejak tahun 1972 yakni Landsat MSS (80 m, 4 band), lalu Landsat 4 dan 5 atau landsat TM (30/120 m, 7 band), kemudian Landsat 7/ETM+ (15/30/60 m, 8 band), dan yang belum lama ini diluncurkan (tahun 2013) adalah Landsat 8/OLI/TIRS (15/30/90 m, 9 band). Sensor pada satelit landsat ini yang terdiri dari beberapa band di desain pada dasarnya untuk mendeteksi cahaya yang direfleksikan oleh permukaan bumi dalam bentuk gelombang (visible dan infrared).

Ada beberapa sumber yang tersedia untuk mendownload citra landsat tersebut, antara lain;

1. Landsat Look Viewer (http://landsatlook.usgs.gov; http://glovis.usgs),
2. Glovis (http://glovis.usgs.gov),
3. Global Land Cover Facility (http://glcf.umd.edu/data/landsat),
4. Erath Explorer (http://earthexplorer.usgs.gov),
5. WELD (http://weld.cr.usgs.gov, http://globalweld.cr.usgs.gov),
6. Landsat Global Archive Consolidation (USGS) (http://landsat.usgs.gov/Landsat_Global_Archive_Consolidation.php)

How to extract vegetation indices from MODIS using MRT tool

Bagaimana cara mengekstrak indeks vegetasi menggunakan aplikasi MRT

Produk Citra Satelit  MODIS dihasilkan dari Sistem Pengolahan MODIS Adaptive (MODAPS), yang berlokasi di NASA Goddard Space Flight Center, sehingga grid output produk tersebut memiliki proyeksi Sinusoidal (SIN). Produk-produk tersebut kemudian dikirim ke LP DAAC sebagai arsip yang siap untuk didistribusikan.

Adapun output data yang diperoleh dari LPDAAC adalah HDF. Oleh karena itu, untuk menggunakan data tersebut, maka sebuah applikasi yang dikenal dengan MRT (MODIS Reprojection Tool) diperlukan untuk membaca, mengelola, dan mengubah proyeksi serta format output dari data MODIS tersebut. Untuk dapat menginstal dan menggunakan program MRT tersebut, silahkan ikuti tutorial ini (klik disini).

Setelah aplikasi MRT teristal di komputer, silahkan mengikuti tutorial ini untuk cara penggunaannya.

1. Buka aplikasi ModisTool yang berupa java app. yang berada di dekstop shortcut atau di folder C:\Program Files\Java\jre1.8.0_45\bin
2. Buka file yang sudah didownload yang masih berupa HDF file. Dalam tutorial ini, kita akan menggunakan file MODIS Sumatra yang terdiri dari 4 tiles. Keuntungan lainnya dengan menggunakan applikasi MRT ini adalah, applikasi tersebut akan otomatis menggabungkan keempat file tersebut menjadi satu file.
3. Setelah dibuka, maka tampilan akan berubah seperti Gambar.1. berikut. Ikuti langkah sesuai yang tertera pada tersebut. 

   

   Gambar 1. Tampilan layar pada aplikasi MRT beserta keteranganya
   

How to install MRT (MODIS Reprojection Tool)

 Bagaimana cara menginstal aplikasi MRT

Applikasi Modis Reprojetion Tool atau yang dikenal dengan MRT ini memungkinkan pengguna untuk membaca file data dalam format HDF-EOS (untuk produk seperti MODIS Level-2G, Level-3, dan data produk tanah Level 4), melakukan subset atau mosaic secara otomatis untuk pengolahan data, melakukan transformasi data geografis pada berbagai sistem koordinat / proyeksi kartografi, dan menulis output ke file format selain HDF-EOS.

Dalam tutorial kali ini, kita akan mencoba menginstal applikasi MRT untuk keperluan tersebut diatas.

1. Silahkan login ke https://lpdaac.usgs.gov/tools/modis_reprojection_tool. Lakukan registrasi jika Anda belum pernah melakukannya. Bagi Anda yang sudah pernah registrasi di Worldview untuk mendownload Citra MODIS, silahkan menggunakan user login yang sama.
2. Kemudian download applikasi MRT yang berada pada sisi kanan dari website tersebut, sesuai dengan komputer OS yang Anda gunakan. 
3. File applikasi tersebut berbentuk Zip file, jadi Anda membutuhkan software Winrar/Winzip untuk mengekstraknya. Setelah di ekstrak, Anda akan memperoleh 4 file yang terdiri dari; mrt_install, MRT_Win, reg_set, unzip.
4. Kemudian klik mrt_install, windows sistem32 akan muncul di window baru, lalu tekan tombol Enter untuk melanjutkan.
   
5. Kemudian tentukan folder MRT yang Anda akan buat, biasanya di c:\Modis, lalu tekan Enter, kemudian akan muncul teks "Directory does not exist. Create c:\Modis? [y/n], lalu tekan y lalu Enter.

How to download MODIS Images

Cara mendownload Citra MODIS

Sebagai salah satu produk dari citra satelit yang cukup populer saat ini, citra MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) memiliki banyak manfaat yang beberapa diantaranya dapat digunakan untuk melihat tren perubahan tutupan lahan, perubahan suhu dan iklim, memantau kebakaran hutan, dan lainnya. Walaupun memiliki resolusi sedang (250 m), produk dari salah satu satelit buatan NASA ini sangat bermanfaat hampir disemua bidang. Misalnya, dibidang kehutanan, MODIS dapat digunakan untuk memantau kesehahatan hutan, monitoring kebakaran hutan, melihat perubahan tutupan hutan dan lainnya secara real time atau near real time.

Ada berbagai macam cara untuk mendapatkan Citra MODIS, disini saya akan berbagi pengalaman bagaimana cara mendapatkan data MODIS secara gratis. Berikut tutorialnya.

Ada berbagai website yang menyediakan data MODIS secara gratis untuk di download. Beberapa diantaranya adalah sebagai berikut:

• Echo Reverb (http://reverb.echo.nasa.gov)
• Data Subsetting and Visualization: Oakridge National Lab DAAC (ORNL DAAC) Data (http://daac.ornl.gov)
• GLCF (http://www.landcover.org/data/lc)
• GLOVIS (http://glovis.usgs.gov)
• Worldview (Fires, Land Surface Temperature and Snow Cover) (https://earthdata.nasa.gov/labs/worldview/)
• Visualization: SERVIR (https://www.servirglobal.net/Global/MapsData/InteractiveMapper.aspx)
• MRTWeb (http://mrtweb.cr.usgs.gov)

1. Sebagai percobaan, kita akan mendownlad data MODIS melalui website worldview. Buka website https://search.earthdata.nasa.gov/
2. Klik login untuk dapat mengakses dan download data. Register dapat dilakukan dengan mengisi informasi yang diperlukan pada kolom yang tersedia.
3. Setelah itu, ketik jenis produk atau data  modis yang ingin di download. Informasi jenis dan spesifikasi produk Modis dapat dilihat pada situs berikut: https://lpdaac.usgs.gov/products/modis_products_table.  
4. Disini kita akan mencoba mendownload produk MODIS vegetation indices dengan resolusi 250 m. Ketik MOD13Q1 pada tab search product. Kemudian pada temporal tab, ketik waktu spesifik yang ingin kita download, misalnya dari 1 Januari 2015 sampai 16 Januari 2015. Lalu pilih Spatial extent yang akan di download, misalnya wilayah seluruh bagian Sumatera yang terdiri dari 4 tiles, untuk itu ketik nomor H (Horizontal) dan V (Vertical) yang dipisahkan oleh koma (,) seperti berikut berikut: 27,8 27,9 28,8 28,9 (antara tile diberi 1 spasi).

   

   Gambar 1. Informasi yang diperlukan untuk mendownlad data MODIS