GIS (Sistem Informasi Geografis)

Sejarah pengembangan

35000 tahun yang lalu, di dinding gua Lascaux, Perancis, para pemburu Cro-Magnon menggambar hewan mangsa mereka, juga garis yang dipercaya sebagai rute migrasi hewan-hewan tersebut. Catatan awal ini sejalan dengan dua elemen struktur pada sistem informasi gegrafis modern sekarang ini, arsip grafis yang terhubung ke database atribut.

Pada tahun 1700-an teknik survey modern untuk pemetaan topografis diterapkan, termasuk juga versi awal pemetaan tematis, misalnya untuk keilmuan atau data sensus.

Awal abad ke-20 memperlihatkan pengembangan "litografi foto" dimana peta dipisahkan menjadi beberapa lapisan (layer). Perkembangan perangkat keras komputer yang dipacu oleh penelitian senjata nuklir membawa aplikasi pemetaan menjadi multifungsi pada awal tahun 1960-an.

Tahun 1967 merupakan awal pengembangan SIG yang bisa diterapkan di Ottawa, Ontario oleh Departemen Energi, Pertambangan dan Sumber Daya. Dikembangkan oleh Roger Tomlinson, yang kemudian disebut CGIS (Canadian GIS - SIG Kanada), digunakan untuk menyimpan, menganalisis dan mengolah data yang dikumpulkan untuk Inventarisasi Tanah Kanada (CLI - Canadian land Inventory) - sebuah inisiatif untuk mengetahui kemampuan lahan di wilayah pedesaan Kanada dengan memetakaan berbagai informasi pada tanah, pertanian, pariwisata, alam bebas, unggas dan penggunaan tanah pada skala 1:250000. Faktor pemeringkatan klasifikasi juga diterapkan untuk keperluan analisis.

GIS dengan gvSIG.

CGIS merupakan sistem pertama di dunia dan hasil dari perbaikan aplikasi pemetaan yang memiliki kemampuan timpang susun (overlay), penghitungan, pendijitalan/pemindaian (digitizing/scanning), mendukung sistem koordinat national yang membentang di atas benua Amerika , memasukkan garis sebagai arc yang memiliki topologi dan menyimpan atribut dan informasi lokasional pada berkas terpisah. Pengembangya, seorang geografer bernama Roger Tomlinson kemudian disebut "Bapak SIG".

CGIS bertahan sampai tahun 1970-an dan memakan waktu lama untuk penyempurnaan setelah pengembangan awal, dan tidak bisa bersaing denga aplikasi pemetaan komersil yang dikeluarkan beberapa vendor seperti Intergraph. Perkembangan perangkat keras mikro komputer memacu vendor lain seperti ESRI dan CARIS berhasil membuat banyak fitur SIG, menggabung pendekatan generasi pertama pada pemisahan informasi spasial dan atributnya, dengan pendekatan generasi kedua pada organisasi data atribut menjadi struktur database. Perkembangan industri pada tahun 1980-an dan 1990-an memacu lagi pertumbuhan SIG pada workstation UNIX dan komputer pribadi. Pada akhir abad ke-20, pertumbuhan yang cepat di berbagai sistem dikonsolidasikan dan distandarisasikan menjadi platform lebih sedikit, dan para pengguna mulai mengekspor menampilkan data SIG lewat internet, yang membutuhkan standar pada format data dan transfer.

Indonesia sudah mengadopsi sistem ini sejak Pelita ke-2 ketika LIPI mengundang UNESCO dalam menyusun "Kebijakan dan Program Pembangunan Lima Tahun Tahap Kedua (1974-1979)" dalam pembangunan ilmu pengetahuan, teknologi dan riset.

Unsur GIS

Sesuai dengan namanya Sistem Informasi Geografis, GIS terdiri dari 3 unsur. Tentu saja yang menjadi unsur pertama adalah sistem. Sistem, banyak orang mendefinisikannya namun tulisan ini tidak akan mengambil salah satu definisi-definisi tersebut. Hanya diartikan sebagai berbagai hal yang saling berkaitan dan atau saling mempengaruhi dalam mengerjakan atau memproses satu dan berbagai hal untuk satu tujuan.

Sistem dalam GIS secara umum dibagi 3 :

1. Manusia

Tentu saja manusia adalah yang mempunyai kedudukan pertama dalam posisi ini, karena mereka punya maksud-maksud tertentu dalam hidupnya. Terutama dalam memecahkan permasalahan-permasalahan di sekitarnya. Bahkan sistem itu sendiri dilahirkan dari maksud-maksud tersebut.

2. Komputer

Tidak bisa dipungkiri bahwa sekarang ini komputer adalah bagian dari keseharian manusia. GIS tentu saja merupakan bagian di dalamnya. Memang awalnya Roger Tomlinson yang disebut “bapak GIS” seorang ahli pemetaan dari Kanada menciptakan prinsip-prinsip GIS tidak dengan menggunakan komputer, dia hanya bertujuan bagaimana berbagai data (peta-peta manual) yang begitu banyak bisa ditampilkan, dianalisa, dan dibuat seefisien mungkin. Namun kemudian ESRI sebuah perusahaan dari Amerika pembuat program komputer untuk riset lingkungan dengan presidennya yang inovatif Jack Dangermond berhasil menciptakan program-program komputer untuk GIS yang lebih menunjukan bahwa GIS sangat banyak manfaatnya dalam kehidupan manusia, Dengan produk inovatifnya arcinfo, arcview, dan sekarang arcgis yang sudah menyebar ke seluruh dunia bahkan ke LATIN. Hal tersebut mendorong pihak lain dengan lahirnya produk-produk lain seperti Er Mapper, Erdas, dll.

Namun komputer ini pulalah yang sedikit menghambat pemahaman orang-orang tentang GIS dan gunanya dalam kehidupan. Karena hanya terlihat sebagai sesuatu yang menggunakan teknologi tinggi dengan programnya yang mahal hingga ribuan dollar. Padahal prinsip-prinsip GIS tidaklah sesulit yang dibayangkan.

3. Pengetahuan

Manusia sebagai pemain utama dalam sistem, tentu saja sangat dipengaruhi oleh berbagai hal yang didapatnya dalam kehidupan. Hal itu membentuk pengetahuan, cara pandang, pengalaman dan tentu saja kehidupannya secara luas. Hal tersebut yang mendorong manusia yang secara alamiah mempunyai rasa ingin tahu dan tidak pernah puas, untuk selalu bisa memecahkan persoalan secara tepat. Lahirlah ilmu-ilmu pengetahuan yang sebegitu banyaknya sekarang ini. Hal ini pulalah yang mempengaruhi dan membentuk proses GIS bisa berjalan sesuai dengan maksud atau tidak. Seperti lahirnya metode-metode (cara), program-program komputer yang disebutkan pada point 2, dan alat-alat yang diperlukan untuk itu.

Unsur kedua dari GIS adalah informasi. Sesuai dengan karakter GIS, informasi di sini tentu saja adalah informasi tentang bumi (geografi) dengan segala apa yang ada di bumi.

Sejarah GIS dan bahkan sampai sekarang selalu berhubungan dengan peta sebagai media untuk menggambarkan apa yang ada di bumi dengan segala yang ada sesuai dengan tempat atau lokasi dia berada. Informasi inilah yang menjadi obyek kerja GIS. Informasi itu bisa tentang manusia, gejala alam, binatang, tumbuhan, bahkan sesuatu yang tidak terlihat seperti dongeng-dongen dan cerita-cerita. Peta di sini tidak hanya yang sering kita lihat, gambar, sketsa atau media apapaun yang menggambrakan lokasi atau yang berhubungan dengannya sudah bisa dikatakan peta dan bisa dijadikan informasi untuk GIS.

Informasi sangat dipengaruhi oleh kualitas yang pada akhirnya juga dipengaruhi oleh sumber dari mana dia datang. Banyak sekali sumber yang bisa dijadikan peta dan diproses dalam GIS (tidak hanya berupa peta!). Pengetahuan manusia adalah sumber informasi utama untuk peta, apa yang dia ketahui tentang satu lokasi entah itu apa yang ada di dalamnya, apa yang pernah dia lihat, apa yang pernah dia dengar dsb adalah hal utama. Hal itu yang mendorong sejauh mana maksud dia dengan itu, kalau dirasa hal tersebut harus akurat maka mungkin akan digambarkan dengan peta yang bagus, jika tidak mungkin cukup dengan gambar-gambar asal di secarik kertas atau ditulis di tanah seperti pada diskusi-diskusi petani di lahan garapannya.

Jika dia ingin menggambarkan seperti kenyataannya dia mungkin akan melakukan pengukuran sesuai dengan apa yang dia ketahui dan fahami atau dengan bantuan orang lain (misal menggunakan kompas, meteran, dsb).

Peta atau pun gambar/sketsa yang telah ada sebelumnya (mungkin dibuat orang yang terdahulu atau sebelumnya) bisa juga menjadi sumber informasi untuk GIS.

Zaman sekarang ini, pengumpulan informasi geografis dilakukan dengan tidak bersentuhan langsung (mendatangi langsung) lokasi atau obyeknya (remote sensing). Dengan menggunakan satelit dari luar angkasa, bisa didapat informasi tentang geografi secara cepat dan aktual (terbaru) misal dengan satelit ikonos, quickbird, landsat, dll.

Namun ada juga satu alat yang merupakan sumber informasi geografis yaitu GPS, suatu alat yang menggunakan satelit untuk merekam lokasi sesuatu di muka bumi lengkap dengan koordinatnya. Ini yang sekarang paling sering digunakan oleh kebanyakan orang karena menggabungkan kemampuan dua alat sekaligus yaitu kompas dan meteran.

Informasi lain juga bisa bersumber dari sesuatu yang tidak digambarkan atau tidak bisa digambarkan dengan peta tetapi masih bisa digunakan. Misalkan cerita tentang pernah terjadinya suatu bencana alam di lokasi tersebut tetapi tidak jelas lokasi persis di mana (misal satu kabupaten namun tidak jelas di desa mana atau kampung mana), bisa digambarkan dengan peta wilayah (menggunakan kabupaten) yang pernah dapat bencana dan tidak (dibandingkan dengan kabupaten lain – satu level). Ini disebut atribut, contoh ini adalah angka-angka misal jumlah penduduk, jumlah tenaga kerja dll dari satu kabupaten, kecamatan, atau desa.

Unsur ketiga adalah geografis, begitu mendengarnya langsung saja kita ingat pelajaran geografi sewaktu kita sekolah di SD dampai SMU. Hal tersebut tidaklah salah. Geografis dalam GIS berarti sifat dari informasinya yaitu menganai obyek-obyek atau hal-hal yang ada atau terjadi atau diperkirakan terjadi di muka bumi, tepatnya disuatu lokasi entah itu wilayah yang luas atau kecil, bisa rumah, kampung, desa, kota, hutan, sawah, negara, bahkan dunia, tergantung dari maksud. Geografis atau informasi geografis bisa juga ditandai dengan data-data seperti koordinat.

Obyek informasi geografis secara umum hanya berupa 3 (untuk keperluan peta) yaitu

1.      Titik (menerangkan lokasi atau tempat sesuatu berada atau terjadi) misal lokasi rumah yang digambarkan dengan titik di tepi jalan.

2.      Garis (menerangkan obyek di muka bumi yang memanjang baik nyata maupun tidak) misal jalan, sungai, dan yang tidak nyata seperti batas administrasi.

3.      Area disebut juga polygon (menerangkan obyek yang berupa luasan dan mempunyai batas seperti pulau, kabupaten, desa, sawah, hutan, dsb.

Ketiga hal tersebut kemudian dalam peta juga dibedakan dengan warna-warna agar lebih memberi makna dan ketegasan sehingga terbentuklah informasi pola ruang (spasial) yaitu ruang muka bumi.

Sumber-sumber data geospatial adalah peta digital, foto udara, citra satelit, tabel statistik dan

dokumen lain yang berhubungan. Data geospatial dibedakan menjadi:

1.  Data grafis/geometris, mempunyai tiga elemen : titik (node), garis (arc) dan luasan (poligon) dalam bentuk  vector ataupun raster yang mewakili geometri topologi, ukuran, bentuk, posisi dan arah.

2.  Data atribut/data tematik 

Fungsi pengguna berguna untuk memilih informasi yang diperlukan, membuat standar, update data yang efisien, analisa output untuk hasil yang diinginkan serta merencanakan aplikasi.

Proses GIS

Sebagai sebuah sistem maka tentu saja alur kerja GIS sangat penting untuk diketahui, secara sederhana prosesnya adalah : 

Input : proses pemasukan data-data yang diperlukan (peta-peta, data-data lainnya)

Pengolahan : data-data tersebut diproses, diseleksi, “dimanipulasi” sesuai dengan maksud dan kebutuhan, dalam proses ini juga bisa dilakukan analisa informasi.

Output : keluaran hasil proses berupa peta-peta

Subsistem Utama GIS

GIS terdiri dari empat subsistem utama :

1.  Sub-sistem Masukan, Perangkat untuk menyediakan data sampai siap dimanfaatkan oleh pengguna; yang berupa peralatan pemetaan terestris, fotogrametri, digitasi, scanner, dsb. Pada umumnya output dari perangkat tersebut berupa peta, citra dan tayangan gambar lainnya.

2. Sub-sistem Database, Digitasi peta dasar pada berbagai wilayah/daerah cakupan dengan berbagai skala telah dan terus dilakukan dalam rangka membangun sistem database spasial yang mudah diperbaharui dan digunakan dengan data literal sebagai komponen utamanya.

3.  Sub-sistem Pengolahan Data, Pengolahan data baik yang berupa vektor maupun raster dapat dilakukan dengan berbagai software seperti AUTOCAD, ARC/INFO, ERDAS, MAPINFO, ILWIS. Untuk metode vektor biasanya disebut digitasi sedangkan raster dikenal dengan metode overlay. Salah satu karakteristik software GIS adalah adanya sistem Layer (pelapisan) dalam menggabungkan beberapa unsur informasi (penduduk, tempat tinggal, jalan, persil tanah, dll).  Seperti: Layer, Coverage (ArcInfo produk ESRI), Theme (ArcView produk ESRI), Layer (AutoCAD Map produk Autodesk), Table (MapInfo produk MapInfo Corp.), dan lain-lainya.

Fungsi GIS

Inilah yang menjadi tujuan utama dari GIS sebagai tools atau alat untuk membantu memecahkan persoalan-persoalan kehidupan yang berkaitan dengan lokasi atau ruang. Fungsi dasar peta (GIS) adalah menempatkan sesuatu sesuai keberadaan atau kejadiannya di muka bumi.

Beberapa keuntungan lain yang didapat dari GIS antara lain; dengan GIS terutama jika menggunakan komputer maka perubahan yang terjadi bisa digambarkan dengan cepat jika dibandingkan dengan cara manual yang harus menggambarkan segala sesuatunya dari awal semisal menggambar peta desa lagi dan kemudian menambahkan informasi baru tersebut. Dengan GIS, sejak awal peta desa menjadi obyek tersendiri yang terpisah dari obyek lainnya misal lokasi satu rumah, di mana bisa dipakai lagi untuk keperluan lain. GIS mempunyai fungsi penyimpanan yang terstruktur sesuai keinginan si pemakai.

Sehingga dengan begitu beberapa hal yang tidak perlu (misal penggambaran manual dan pengulangan) menjadi tidak selalu diperlukan, sehingga pekerjaan bisa lebih sederhana dan efektif.

Selain itu perubahan-perubahan informasi bisa dimasukan dan digambarkan secara cepat karena menggunakan komputer.

Disamping itu semua, fungsi sangat penting adalah kemampuan GIS untuk menganalisa informasi-informasi geografis dalam memahami fenomena ruang yang terjadi dan kemudian hal tersebut menjadi acuan untuk pengambilan keputusan di berbagai tingkatan kehidupan.

Hal ini juga ditunjang dengan maksud, latar belakang, dan metode-metode atau pengetahuan yang terlibat di dalam proses melakukan GIS.

Contoh, GIS bisa memetakan trend atau pola sesuatu, dia bisa menggambarkan di mana saja wilayah wilayah yang rentan longsor di suatu kabupaten setelah menganalisa data-data/peta curah hujan, lereng, jenis tanah, tutupan lahan, dan kejadian bencana sebelumnya hanya dalam waktu 10 menit!

Perencanaan wilayah sangatlah terbantu dengan adanya GIS, penulis pernah tahu suatu bank yang ingin merencanakan pembangunan beberapa ATM di Jakarta. Pertanyaannya tentu saja di mana lokasi yang tepat untuk membangun ATM-ATM tersebut. Setelah dibantu oleh GIS, dianalisalah di mana saja lokasi-lokasi ATM lain (bank pesaing), kemudian di mana saja pusat-pusat bisnis (ekonomi), jalan-jalan protocol, dsb. Diputuskan bahwa akan dibangun di lokasi yang berdekatan dengan pusat-pusat bisnis di jalan protokol yang belum ada ATM nya di situlah akan dibangun ATM!

Bahkan GIS digunakan juga untuk hal-hal yang bersifat sosial kemasyarakatan, di dalam pemberdayaan masyarakat misalnya, beberapa organisasi non pemerintah menggunakan GIS dalam pemetaan partisipatif bersama masyarakat desa. Ini bisa membangkitkan kesadaran dan kepedulian masyarakat atas apa yang ada dan terjadi di wilayah mereka.

Selain itu juga GIS menghasilkan alat komunikasi yang efektif, peta bisa digunakan sebagai alat negosiasi dan bahkan bisa mempengaruhi keputusan-keputusan di tingkat pemerintah atas suatu lokasi. Sebagai alat berbagi informasi.

Itulah mengapa dalam GIS juga diperlukan sense of art atau rasa seni baik itu seni dalam arti teknik-teknik penggambaran yang bagus maupun seni mengkomunikasikan (berkomunikasi). Mungkin peta akan lebih “hidup” jika disertai dengan foto-foto yang berhubungan misalnya.

Contoh Aplikasi GIS

• Bidang Telekomunikasi  digunakan untuk manajemen inventarisasi jaringan telekomunikasi, perencanaanjaringan tahun berikutnya, seperti halnya penentuan letak sentral, RK, DP yang optimal dan seterusnya sampai ke pelanggan, dll.
• Bidang Sumberdaya Alam  mencakup inventarisasi, manajemen, dan kesesuaian lahan untuk pertanian, perkebunan, perikanan, kehutanan, perencanaan tata guna lahan, analisa daerah rawan bencana alam, dsb.
• Bidang Lingkungan  mencakup perencanaan sungai, danau, laut, evaluasi pengendapan lumpur/sedimen, pemodelan pencemaran udara, limbah berbahaya dsb.
• Bidang Ekonomi, Bisnis, marketing  mencakup penentuan lokasi bisnis yang prospektif untuk bank, pasar swalayan, mesin ATM dsb.
• Bidang Trasportasi dan Perhubungan  mencakup inventarisasi jaringan transportasi, analisa kesesuain dan penentuan rute-rute alternatif transportasi, manajemen pemeliharaan dan perencanaan perluasan jalan,dsb.
• Bidang Kesehatan  mencakup penyediaan data atribut dan spasial yang menggambarkan distribusi penderita suatu penyakit,pola penyebaran penyakit, distribusi unit kesehatan, dsb.