Digital Elevation Model (DEM)

1. Pengertian DEM

DEM adalah data digital yang menggambarkan geometri dari bentuk permukaan bumi atau bagiannya yang terdiri dari himpunan titik-titik koordinat hasil sampling dari permukaan dengan algoritma yang mendefinisikan permukaan tersebut menggunakan himpunan koordinat (Tempfli, 1991).

DEM merupakan suatu sistem, model, metode, dan alat dalam mengumpulkan, prosessing, dan penyajian informasi medan. Susunan nilai-nilai digital yang mewakili distribusi spasial dari karakteristik medan, distribusi spasial di wakili oleh nilai sistem koordinat horisontal X Y dan karakteristik medan diwakili oleh ketinggian medan dalam sistem koordinat Z (Frederic J. Doyle, 1991)

DEM khususnya digunakan untuk menggambarkan relief medan. Gambaran model relief rupabumi tiga dimensi (3 dimensi yang menyerupai keadaan sebenarnya di dunia nyata (real world) divisualisaikan dengan bantuan teknologi komputer grafis dan teknologi virtual reality (Mogal, 1993)

2. Data DEM

a. Sumber Data DEM

• FU stereo

• Citra satelit stereo

• Data pengukuran lapangan : GPS, Theodolith, EDM, Total Station, Echosounder

• Peta topografi

• Linier array image

b. Struktur Data DEM

• Grid

Grid atau Lattice menggunakan sebuah bidang segitiga teratur, segiempat, atau bujursangkar atau bentuk siku yang teratur grid. Perbedaan resolusi grid dapat digunakan, pemilihannya biasanya berhubungan dengan ukuran daerah penelitian dan kemampuan fasilitas komputer. Data dapat disimpan dengan berbagai cara, biasanya metode yang digunakan adalah koordinat Z berhubungan dengan rangkaian titik-titik sepanjang profil dengan titik awal dan spasi grid tertentu (Moore et al., 1991).

• TIN

TIN adalah rangkaian segitiga yang tidak tumpang tindih pada ruang tak beraturan dengan koordinat x, y, dan nilai z yang menyajikan data elevasi. Model TIN disimpan dalam topologi berhubungan antara segitiga dengan segitiga didekatnya, tiap bidang segitiga digabungkan dengan tiga titik segitiga yang dikenal sebagai facet. Titik tak teratur pada TIN biasanya merupakan hasil sampel permukaan titik khusus, seperti lembah, igir, dan perubahan lereng (Mark 1975)

• Kontur

Kontur dibuat dari digitasi garis kontur yang disimpan dalam format seperti DLGs (Digital Line Graphs koordinat (x, y) sepanjang tiap garis kontur yang menunjukkan elevasi khusus. Kontur paling banyak digunakan untuk menyajikan permukaan bumi dengan simbol garis.

3. Interpolasi

Interpolasi adalah proses penentuan dari nilai pendekatan dari variabel f(P) pada titik antara P, bila f(P) merupakan variabel yang mungkin skalar atau vektor yang dibentuk oleh harga f(P1) pada suatu titik P1 dalam ruang yang berdimensi r (Tempfli, 1977).

Penentuan nilai suatu besaran berdasarkan besaran lain yang sudah diketahui nilainya, dimana letak dari besaran yang akan ditentukan tersebut di antara besaran yang sudah diketahui. Besaran yang sudah diketahui tersebut disebut sebagai acuan, sedangkan besaran yang ditentukan disebut sebagi besaran antara (intermediate value). Dalam interpolasi hubungan antara titik-titik acuan tersebut didekati dengan menggunakan fungsi yang disebut fungsi interpolasi.

4. Turunan DEM

1. Tampilan 3 Dimensi

a. Perspektif 3 Dimensi - (bird’s eye view)

Tampilan 3-D juga dapat menghasilkan penyajian permukaan dan informasi terrain. Pada bird’s eye view, azimuth dan attitude (tinggi) pengamat yang berkaitan dengan permukaan dapat ditentukan. Pada gambar 3-D di permukaan, lokasi pengamat dan titik target biasanya ditentukan.

b. Tampilan 3D timbul dari atas

Drape permukaan membuat tampilan 3-Dimensi layer lain yang memiliki koordinat yang sama dengan TIN. Drape mengenakan titik dan garis.

2. Kontur

Kontur (isoline) adalah garis yang menggambarkan satu elevasi konstan pada suatu permukaan. Biasanya kontur digunakan untuk memvisualisasikan elevasi pada peta 2-Dimensi.

3. Kelas Elevasi

Hampir sama dengan kontur, tetapi data yang digunakan berupa polygon dengan tampilan gradasi warna untuk perbedaan tinggi

4. .Profil

Profil adalah irisan penampang 2-Dimensi dari suatu permukaan. Berdasarkan profil dapat dipergunakaan untuk analisa morfologi permukaan seperti : kecekungan permukaan, perubahan permukaan, kecembungan permukaan, dan ketinggian maksimum permukaan lokal.

4. Garis penglihatan (line of sight)

Garis antara 2 titik yang menunjukkan bagian-bagian dari permukaan sepanjang garis yang tampak (visible) atau tidak tampak (hidden) dari pengamat.

5. Efek bayangan (hillshading)

Efek bayangan suatu permukaan berdasarkan harga reflektansi dari features permukaan sekitarnya, sehingga merupakan suatu metode yang sangat berguna untuk mempertajam visualisasi suatu permukaan. Efek bayangan dihasilkan dari intensitas yang berkaitan dengan sumber cahaya yang diberikan. Sumber pencahayaan yang dianggap pada jarak tak berhingga daripada permukaan, dapat diposisikan pada azimuth dan altitude (ketinggian) yang telah ditentukan relatif terhadap permukaan.

6. Kemiringan lereng (slope)

Kemiringan lereng adalah suatu permukaan yang mengacu pada perubahan harga-harga z yang melewati suatu daerah permukaan. Dua metode yang paling umum untuk menyatakan kemiringan lereng adalah dengan pengukuran sudut dalam derajat atau dengan persentase. Contohnya, kenaikan 2 meter pada jarak 100 meter dapat dinyatakan sebagai kemiringan 1,15 derajat atau 2 persen.

7. Aspek (aspect)

Aspek permukaan adalah arah dari perubahan z yang maksimum ke arah bawah. Aspek dinyatakan dalam derajat positif dari 0 hingga 360, diukur searah jarum jam dari Utara.

8. Analisa volumetrik

volume menghitung luas dan ruang volumetrik antara permukaan dan harga datum yang ditetapkan. Volume parsial dapat dihitung dengan mengatur datum

9. Analisa visibilitas

Visibility mengidentifikasi pencahayaan (exposure) visual dan melakukan analisa pandangan menyeluruh pada suatu permukaan. Titik-titik pengamatan didefinisikan oleh feature titik dan garis dari satu coverage dan bisa menunjukkan lokasi menara pengamatan di tempat-tempat yang menguntungkan.

Visibility mempunyai banyak pilihan atas kontrol parameter-parameter yang diamati: Spot, offseta, offsetb, azimuth1, azimuth2, vert1, vert2, radius1, dan radius2.

10. Titik Terendah (Find Lowest Point) dan Titik tertinggi (Find Highest Point)

11. Pengukuran Jarak (surface length) dan Posisi (Surface Point)

12. Penentuan Jarak dan arah (Geodesy Graphic Tools)

13. Cut/fill

14. Line of Sight (LOS)

5. Kualitas DEM

1. Ketelitian (accuracy)

ditunjukkan dengan Nilai RMSE, rata-rata absolut, atau standart deviasi

2. Ketelitian dalam erekaman (fidelity)

terkait dengan konsep generalisasi dan resolusi, ditentukan oleh :

• perubahan medan yang tidak mendadak : ukuran grid atau CI, spasi titik dan akurasi planimetris

• breakpoint dan breaklines – perubahan minimum lereng, panjang minimum garis

3. Tingkat kepercayaan (confidence)

pengukuran untuk kualitas semantik data

4. Kelengkapan (completeness)

tipe kenampakaan yang disajikan : igir, pola drainage, puncak, lubang, permukaan air, dsb.

5. Validitas (validity)

tanggal sumber data, verifikasi data seperti : cek lapangan, perubahan bentuk di lapangan

6. Tampilan grafis (apperance of graphics)

varisasi warna, simbol, dan anotasi

6. Aplikasi DEM

1. Analisis medan

Analisis medan meyangkut data ketinggian (topografi):

a. Geomorfologi

Geomorfologi secara quantitatif mengukur permukaan medan dan bentuk lahan :

- Kemiringan lereng

- Aspek

- Kecembungan dan kecekungan lereng

- Panjang lereng

Hal tersebut penting untuk kerekayasaan yang menayangkut data tinggi :

- Penggalian : volume

- Manajemen lahan : site selection

- Proses geomorfologi : erosi, landslide, aliran salju (modelling dan monitoring

b. Hidrologi

- Aliran runoff

- Estimasi volume reservoar

- Pemodelan banjir dan sedimentasi

- Batas DS

- Pola aliran : 90% DAS di New York ditentukan dengan DEM

c. Klasifikasi penggunaan lahan

DEM membantu klasifikasi penutup lahan dengan mengkaitkan data kemiringan dan aspek yang dilakukan pada data LANDSAT MSS. Akurasi pengenalan meningkat dari 46% menjadi 75% dengan kombinasi citra LNDSAT MSS dan DEM.

Penentuan penutup lahan (jenis tanaman) berdasarkan ketinggian, serta membuat rekayasa pembuatan sawah terasering pada lahan yang berlereng miring sampai curam

d. Pemetaan kontur

Pembuatan kontur dengan variasi CI

e. Komunikasi

- Lokasi Pemancar telepon seluler

- Pemancar TV

f. Keteknikan sipil

- Rute perpipaan

- Transmisi kabel listrik

- Desain, konstruksi, dan pemeliharaan Jalan, jalan KA, airport, pelabuhan, saluran air/kanal, DAM

g. Militer

- Sistem senjata pertahanan

- Pendaratan pasukan

h. Arsitektur

- Desain dan perencanaan Landscape kota

2. Koreksi data

DEM untuk koreksi citra satelit dan FU karena pengaruh topografi.

DEM untuk orthophoto FU

DEM untuk koreksi citra Radar karena pengaruh layover pada medan perbukitan

DEM baik untuk koreksi aeromagnetik, grafitasi, pengaruh ketinggian pada survey spektrometer

3. visualisasi

Visualisasi yang baik untuk menggambaran medan dengan pandangan perspektif dan blok diagram. Teknik dapat dengan mengkombinasikan data lain (integrasi dan registrasi SIG)

Contoh : visualisasi peta Penutup Lahan dengan peta shadow, colordrape peta-peta tematik.

Rujukan :

3D - ANALYST, D E M (Digital Elevation Model Model), Taufik Hery Purwanto, S.Si., M.Si.

DEM_SRTM Wilayah Gunung Langi Kec. Tellu LimpoE kabupaten Bone, CGIAR-CSI, 2010

Software MapInfo, Verical Mapper, Global Mapper, ArcView & Surfer