BAB 4: Ke Mana Air Mengalir: Hidrologi dari DEM

#Bagian A: QGIS

#Bagian A: Hidrologi di QGIS

Semua langkah ada di skrip m2_04a_hidrologi.py. Lewat jendela QGIS, alat yang sama ada di Processing ► Toolbox. Alat GRASS (r.watershed, r.stream.extract, r.water.outlet) memerlukan penyedia GRASS aktif. [CEK: ketersediaan GRASS di instalasi Anda]

#A1. Mengisi lubang

1. Muat DEM_10m.tif.
2. Buka Fill sinks (Wang & Liu). Isi Minimum slope dengan 0,1 (derajat, nilai awal).
3. Klik Run. Anda mendapat DEM terisi (DEM_terisi.tif).

Hasil uji: DEM asli punya 167 lubang. Sesudah diisi, jumlahnya 0. Sebanyak 1.994 sel naik, dengan kenaikan terbesar 13,67 m. Mengapa sebanyak itu? Delapan lubang sengaja ditanam saat DEM dibuat, sisanya muncul dari derau acak pembuatan DEM. Pada DEM nyata hal serupa terjadi karena kesalahan ukur.

#A2. Arah dan akumulasi aliran

1. Buka r.watershed (GRASS).
2. Elevation: DEM_terisi. Minimum size of exterior watershed basin: 500.
3. Centang Enable Single Flow Direction (D8) flow dan Use positive flow accumulation even for likely underestimates.
4. Simpan Number of cells that drain through each cell (Akumulasi.tif), Drainage direction (Arah.tif), dan Unique label for each watershed basin.
5. Klik Run.

Hasilnya: akumulasi maksimum 25.581 sel (255,8 ha). Sel dengan angka besar membentuk alur sungai.

#A3. Membentuk sungai

1. Buka r.stream.extract.
2. Input map: elevation map: DEM_terisi. Input map: accumulation map: Akumulasi. Minimum flow accumulation for streams: 500.
3. Simpan Unique stream ids (vect). Pada v.out.ogr output type pilih line.
4. Klik Run.

Hasil uji: 30 segmen sungai, total 7,75 km. Catatan: bila Anda membiarkan pilihan jenis keluaran pada auto, berkas ikut memuat titik simpul dan memasukkannya ke PostGIS gagal. Pilih line.

#A4. Daerah aliran di satu titik keluar

1. Tentukan titik keluar. Skrip memilih sel tepi dengan akumulasi terbesar: baris 199, kolom 49, koordinat X = 312495,0 dan Y = 9996005,0.
2. Buka r.water.outlet. Drainage direction raster: Arah. Coordinates of outlet point: isi koordinat di atas.
3. Klik Run, lalu ubah hasil menjadi poligon dengan Polygonize (raster to vector) dan lebur dengan Dissolve.

Hasil uji: DAS berisi 26.211 sel = 262,11 ha, atau 65,5% wilayah.

#A5. Memeriksa hasil dengan hitungan sendiri

Jangan percaya hasil alat tanpa diperiksa. Penulis menulis ulang aliran D8 dengan NumPy murni pada DEM terisi yang sama. Hasilnya:

Luas DAS cocok dengan sangat baik. Tetapi nilai raster akumulasi dari r.watershed di titik keluar adalah 25.581, sekitar 2,5% lebih rendah daripada 26.230. Sebanyak 86,1% sel punya akumulasi identik di kedua hasil. Penyebab selisih itu belum penulis telusuri. [belum diverifikasi] Pegangan praktis: hitung luas DAS dari raster DAS (`r.water.outlet`), bukan dari nilai maksimum akumulasi.

#A6. Sungai dan DAS dikawinkan dengan petak lewat SQL

Masukkan hasil ke PostGIS:

ogr2ogr -f PostgreSQL PG:"dbname=kph_contoh" Sungai.gpkg Sungai -nln kph.sungai -nlt MULTILINESTRING -lco GEOMETRY_NAME=geom -lco FID=gid -overwrite
ogr2ogr -f PostgreSQL PG:"dbname=kph_contoh" DAS_utama.gpkg -nln kph.das_utama -nlt MULTIPOLYGON -lco GEOMETRY_NAME=geom -lco FID=gid -overwrite

Lalu jalankan kueri dari m2_04b_sungai_petak.sql:

SELECT p.kode,
       ROUND(COALESCE(SUM(ST_Length(ST_Intersection(p.geom, s.geom))), 0)::numeric, 0) AS sungai_m
FROM kph.petak p LEFT JOIN kph.sungai s ON ST_Intersects(p.geom, s.geom)
GROUP BY p.kode ORDER BY sungai_m DESC LIMIT 5;

Hasil uji:

Hasil lain dari berkas yang sama:

• Petak di luar DAS: hanya P-25.
• Longsor dalam 30 m dari sungai: 3 dari 40 kejadian.
• Titik potong jalan dan sungai: 26. Itulah calon lokasi gorong-gorong atau jembatan untuk Kepala Seksi.

Kepala Seksi mendapat jawabannya: P-12 dan P-17 paling banyak dilalui sungai, dan ada 26 titik yang perlu dicek untuk gorong-gorong.

#Bagian B: ArcGIS Pro

#Bagian B: ArcGIS Pro

Dokumentasi Esri mencantumkan alat hidrologi dalam kotak peralatan Spatial Analyst Tools (perlu ekstensi Spatial Analyst):

• Fill: mengisi lubang pada raster permukaan.
• Flow Direction: arah aliran dengan metode D8, MFD, atau D-Infinity.
• Flow Accumulation: akumulasi aliran, bisa diberi bobot.
• Stream Order: memberi urutan pada ruas alur.
• Stream to Feature: mengubah raster alur menjadi garis.
• Snap Pour Point: menempelkan titik keluar ke sel akumulasi tertinggi dalam jarak tertentu.
• Watershed: daerah tangkapan di atas titik keluar.
• Basin: semua cekungan sekaligus.

Urutan kerja yang setara dengan Bagian A: [CEK]

1. Fill pada DEM.
2. Flow Direction (D8) pada DEM terisi.
3. Flow Accumulation pada raster arah.
4. Ambil sel akumulasi ≥ 500 dengan Con atau Raster Calculator, lalu Stream Order dan Stream to Feature.
5. Snap Pour Point untuk titik keluar, lalu Watershed, dan ubah ke poligon dengan Raster to Polygon.

Pro memberi urutan alur (Strahler) lewat Stream Order. Keluaran r.stream.extract yang disimpan penulis hanya memuat nomor segmen. Nilai urutan alur tidak diperiksa di QGIS. [belum diverifikasi]

#Bagian C: ArcMap 10.8

#Bagian C: ArcMap 10.8

Alat dan urutannya sama, di Spatial Analyst Tools ► Hydrology: Fill, Flow Direction, Flow Accumulation, Stream Order, Stream to Feature, Snap Pour Point, Watershed. [CEK]

Ekstensi Spatial Analyst harus aktif (Customize ► Extensions). [CEK]