Analysis of urban heat island by using remote sensing technology in Yogyakarta City

BARNABE, Rakotondrina, Dr. Hartono, DEA., DESS

2009 | Tesis | S2 Penginderaan Jauh

Fenomena bahwa suhu daerah perkotaan meningkat dari tahun ke tahun disebut daerah panas perkotaan. Suhu panas permukaan yang didapat dari citra ETM +, saluran termal kota Yogyakarta digunakan untuk mempelajari fenomena tersebut. Tujuan kajian ini adalah untuk 1) inventarisasi distribusi spasial suhu panas permukaan perkotaan di kota Yogyakarta dengan menggunakan citra penginderaan jauh 2) menganalisa pola spasial pulau bahang perkotaan yang diperoleh dari citra satelit dan menyelidiki hasil keakuratan root mean square difference RMSD- nya 3) pembuatan peta pulau bahang perkotaan dengan menggunakan teknologi GIS. Citra Landsat ETM + digunakan untuk distribusi spasial suhu sedangkan citra Quickbird digunakan untuk interpretasi visual dan manual dari penggunaan lahan perkotaan. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah Normalized Difference Vegetation Index NDVI dan fractional vegetation untuk ekstraksi emisivitas, analisis regresi polynomial orde 1 untuk analisa statistik, density slicing untuk analisa peta, dan RMSD untuk uji akurasi. Untuk visualisasi citra, penginderaan jauh digunakan perangkat tambahan dan juga komposisi warna. Untuk membantu mendapat penilaian ya ng akurat dari hasil data citra penginderaan jauh, survei lapangan memainkan peran penting. Pada tahap ini diterapkan pengambilan stratified proportional sampling. Selain itu diselidiki juga efek dari pembangunan perkotaan terhadap distribusi geografis dari suhu panas permukaan dan daerah panas perkotaan. Hasilnya menunjukkan tiga daerah panas utama, satu di bagian pusat kota di Kecamatan Kraton dimana suhu data satelit rata-rata adalah 35,520C sedangkan suhu area rata-rata adalah 47,530C. Yang kedua terletak di Kecamatan Tegalrejo dimana suhu satelit rata-rata dapat mencapai 34,740C sementara suhu area ra ta-rata 46,700C. Terakhir suhu piksel tertinggi berada di Kecamatan Gondokusuman dengan suhu 35,520C dan data lapangan rata-rata adalah 44,50C. The density slicing citra penginderaan jauh menunjukkan bahwa pola daerah panas perkotaan menyebar secara spasial dan tidak terjadi secara khusus di pusat kota, tetapi juga di daerah sekitarnya. Perbedaan suhu DT menunjukkan bahwa ada peningkatan suhu selama jeda 6 tahun. Dalam analisa regresi, R2 (data perkotaan) adalah 0,4924, membuktikan bahwa ada hubungan yang kuat antara penggunaan lahan perkotaan dengan suhu. Selain itu, perangkat lunak e-views menunjukkan bahwa peluangnya 0,000003 kurang dari 0,05, juga membuktikan bahwa ada peran penting lahan perkotaan terhadap suhu. R2 di daerah pedesaan adalah 0,34 berarti bahwa dampak penggunaan lahan pedesaan tidak besar dalam peningkatan suhu. Kemungkinannya 0,075468 lebih dari 0,05, membuktikan bahwa penggunaan lahan pedesaan tidak memainkan peran penting dalam peningkatan suhu. Uji ketelitian RMSD adalah 6,04 untuk data perkotaan dan 3,6 untuk data pedesaan. Ini berarti angka keakuratan penilaian antara data lapangan dan data satelit di daerah perkotaan cukup besar untuk perbedaan berlawanan dengan daerah pedesaan. Dapat disimpulkan bahwa suhu penggunaan lahan di daerah perkotaan meningkat dari tahun ke tahun karena nilai RMSD mencapai lebih dari standard(0,5).

The climatic phenomenon that the temperature of urban area raises year by year is called urban heat island. Surface radiant temperature derived from Landsat ETM+, thermal band image of Yogyakarta city was used to study that phenomenon. The purpose of this study was to 1) inventory of spatial distribution of urban surface radiant temperature in Yogyakarta city by using remote sensing image 2) analyze of the spatial patterns of urban heat island derived from satellite imagery and investigate its root mean square difference (RMSD) accuracy results 3) urban heat island map creation using GIS technology. Landsat ETM+ was used for spatial distribution of the temperature whereas Quickbird image was used for visual and manual interpretation of the urban land use. The methods used in this research were Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and fractional vegetation for emissivity extraction, 1st order polynomial regression analysis for statistical analysis, density slicing for map analysis, and RMSD for accuracy assessment. For image visualization, both enhancement and color composite were used. To help getting accurate assessment of the image data result, field survey played an important role. In this stage, stratified proportional sampling was applied. The effect of the urban development on the geographical distribution of surface radiant temperature and on the urban heat island was also investigated. The results revealed three major heat islands, one in the center part of the city in Kraton Sub District where average satellite temperature was 35.520C while average field temperature was 47.530C. The second was located in Tegalrejo sub District where average satellite temperature can reach 34.740C whereas average field temperature 46.700C. The final highest pixel temperature was located in Gondokusuman sub District with 35.520C and average field data was 44.50C. The density slicing of the image analysis showed that the pattern of urban heat island spreads spatially and did not occur exclusively in the city center but also in its surrounding areas. The temperature difference DT showed that there was an increased temperature during 6 years gap. In regression analysis, R2 (urban data) was 0.4924, proved that there was a strong relationship among urban land use and temperature. In addition, e-views software showed that probability was 0.000003 less than 0.05, proved also that there is an important role of urban land use for temperature. R2 in the rural area was 0.34 meant that the effect of the rural land use was not strong in the temperature increased. The probability was 0.075468 more than 0.05, proved that the rural land use did not played an important role for temperature increased. RMSD assessment was 6.04 for urban data and 3.6 for rural data. It means that the accuracy assessment value between the field data and satellite data in urban area was large enough for the difference in opposite of rur al area. It can be concluded that the land use temperature in the urban area increased year by year, because the RMSD is up to standard (0.5).

Kata Kunci : Pulau bahang perkotaan,Suhu permukaan,Landsat ETM(plus),dan pengunaan lahan kota, Urban heat island, surface temperature, Landsat ETM+, and urban land use