1.1. Pengertian Sistem Informasi Geografis 
Sistem  Informasi Geografis (Geographic Information System/GIS) yang  selanjutnya akan disebut SIG merupakan sistem informasi berbasis  komputer yang digunakan untuk mengolah dan menyimpan data atau informasi  geografis (Aronoff, 1989).
Secara umum pengertian SIG sebagai berikut:
“Suatu  komponen yang terdiri dari perangkat keras, perangkat lunak, data  geografis dan sumberdaya manusia yang bekerja bersama secara efektif  untuk memasukan, menyimpan, memperbaiki, memperbaharui, mengelola,  memanipulasi, mengintegrasikan, menganalisa dan menampilkan data dalam  suatu informasi berbasis geografis.” 
Pada dasarnya  SIG dapat dikerjakan secara manual. Namun dalam pembahasan selanjutnya  SIG akan selalu diasosiasikan dengan sistem yang berbasis komputer. SIG  yang berbasis komputer akan sangat membantu ketika data geografis yang  tersedia merupakan data dalam jumlah dan ukuran besar, dan terdiri dari  banyak tema yang saling berkaitan.
SIG mempunyai kemampuan untuk  menghubungkan berbagai data pada suatu titik tertentu di bumi,  menggabungkannya, menganalisa dan akhirnya memetakan hasilnya. Data yang  akan diolah pada SIG merupakan data spasial. Ini adalah sebuah data  yang berorientasi geografis dan merupakan lokasi yang memiliki sistem  koordinat tertentu, sebagai dasar referensinya. Sehingga aplikasi SIG  dapat menjawab beberapa pertanyaan, seperti lokasi, kondisi, trend, pola  dan pemodelan. Kemampuan inilah yang membedakan SIG dari sistem  informasi lainnya.
Telah dijelaskan di awal bahwa SIG adalah suatu  kesatuan sistem yang terdiri dari berbagai komponen. Tidak hanya  perangkat keras komputer beserta dengan perangkat lunaknya, tapi harus  tersedia data geografis yang akurat dan sumberdaya manusia untuk  melaksanakan perannya dalam memformulasikan dan menganalisa persoalan  yang menentukan keberhasilan SIG.
1.2. Data Spasial 
Sebagian  besar data yang akan ditangani dalam SIG merupakan data spasial, data  yang berorientasi geografis. Data ini memiliki sistem koordinat tertentu  sebagai dasar referensinya dan mempunyai dua bagian penting yang  berbeda dari data lain, yaitu informasi lokasi (spasial) dan informasi  deskriptif (atribut) yang dijelaskan berikut ini :
- lokasi  (spasial), berkaitan dengan suatu koordinat baik koordinat geografi  (lintang dan bujur) dan koordinat XYZ, termasuk diantaranya informasi  datum dan proyeksi. 
- deskriptif (atribut) atau informasi  nonspasial, suatu lokasi yang memiliki beberapa keterangan yang  berkaitan dengannya. Contoh jenis vegetasi, populasi, luasan, kode pos,  dan sebagainya. 
1.2.1. Format Data Spasial
Secara  sederhana format dalam bahasa komputer berarti bentuk dan kode  penyimpanan data yang berbeda antara file satu dengan lainnya. Dalam  SIG, data spasial dapat direpresentasikan dalam dua format, yaitu:
1.2.1.1. Data Vektor 
Data  vektor merupakan bentuk bumi yang direpresentasikan ke dalam kumpulan  garis, area (daerah yang dibatasi oleh garis yang berawal dan berakhir  pada titik yang sama), titik dan nodes (titik perpotongan antara dua  buah garis).
Gambar 1 Data Vektor
Keuntungan utama dari  format data vektor adalah ketepatan dalam merepresentasikan fitur titik,  batasan dan garis lurus. Hal ini sangat berguna untuk analisa yang  membutuhkan ketepatan posisi, misalnya pada basis data batas-batas  kadaster. Contoh penggunaan lainnya adalah untuk mendefinisikan hubungan  spasial dari beberapa feature. Namun kelemahan data vektor yang utama  adalah ketidakmampuannya dalam mengakomodasi perubahan gradual.
1.2.1.2. Data Raster 
Data  raster (disebut juga dengan sel grid) adalah data yang dihasilkan dari  sistem penginderaan jauh. Pada data raster, obyek geografis  direpresentasikan sebagai struktur sel grid yang disebut dengan pixel  (picture element).
Gambar 2 Data Raster
Pada data raster,  resolusi (definisi visual) tergantung pada ukuran pixel-nya. Dengan kata  lain, resolusi pixel menggambarkan ukuran sebenarnya di permukaan bumi  yang diwakili oleh setiap pixel pada citra. Semakin kecil ukuran  permukaan bumi yang direpresentasikan oleh satu sel, semakin tinggi  resolusinya. Data raster sangat baik untuk merepresentasikan batas-batas  yang berubah secara gradual, seperti jenis tanah, kelembaban tanah,  vegetasi, suhu tanah dan sebagainya. Keterbatasan utama dari data raster  adalah besarnya ukuran file. Semakin tinggi resolusi grid-nya, semakin  besar ukuran filenya, dan ini sangat bergantung pada kapasitas perangkat  keras yang tersedia.
Masing-masing format data mempunyai  kelebihan dan kekurangan. Pemilihan format data yang digunakan sangat  tergantung pada tujuan penggunaan, data yang tersedia, volume data yang  dihasilkan, ketelitian yang diinginkan, serta kemudahan dalam analisa.  Data vektor relatif lebih ekonomis dalam hal ukuran file dan presisi  dalam lokasi, tetapi sangat sulit untuk digunakan dalam komputasi  matematis. Sedangkan data raster biasanya membutuhkan ruang penyimpanan  file yang lebih besar dan presisi lokasinya lebih rendah, tetapi lebih  mudah digunakan secara matematis.
1.2.2. Sumber Data Spasial 
Salah satu syarat SIG adalah data spasial. Ini dapat diperoleh dari beberapa sumber antara lain:
1.2.2.1. Peta Analog 
Peta  analog yaitu peta dalam bentuk cetak. Seperti peta topografi, peta  tanah dan sebagainya. Umumnya peta analog dibuat dengan teknik  kartografi, dan kemungkinan besar memiliki referensi spasial seperti  koordinat, skala, arah mata angin, dan sebagainya.
Dalam tahapan SIG  sebagai keperluan sumber data, peta analog dikonversi menjadi peta  digital. Caranya dengan mengubah format raster menjadi format vektor  melalui proses digitasi sehingga dapat menunjukan koordinat sebenarnya  di permukaan bumi.
1.2.2.2. Data Sistem Penginderaan Jauh 
Data  penginderaan jauh, seperti hasil citra satelit, foto-udara dan  sebagainya, merupakan sumber data yang terpenting bagi SIG. Karena  ketersediaan data secara berkala dan mencakup area tertentu. Dengan  adanya bermacam-macam satelit di ruang angkasa dengan spesifikasi  masing-masing, kita bisa memperoleh berbagai jenis citra satelit untuk  beragam tujuan pemakaian. Data ini biasanya direpresentasikan dalam  format raster.
1.2.2.3. Data Hasil Pengukuran Lapangan 
Data  pengukuran lapangan merupakan data yang dihasilkan berdasarkan teknik  perhitungan tersendiri. Pada umumnya data ini merupakan sumber data  atribut, contohnya batas administrasi, batas kepemilikan lahan, batas  persil, batas hak pengusahaan hutan, dan lain-lain.
1.2.2.4. Data GPS (Global Positioning System) 
Teknologi  GPS memberikan terobosan penting dalam menyediakan data bagi SIG.  Keakuratan pengukuran GPS semakin tinggi dengan berkembangnya teknologi.  Data ini biasanya direpresentasikan dalam format vektor. Pembahasan  mengenai GPS diterangkan dalam subbab terpisah.
1.3. Peta, Proyeksi Peta, Sistem Koordinat, Survei dan GPS 
Data  spasial yang dibutuhkan pada SIG dapat diperoleh dengan berbagai cara.  Salah satunya melalui survei dan pemetaan, yaitu penentuan  posisi/koordinat di lapangan. Berikut ini akan dijelaskan secara ringkas  beberapa hal yang berkaitan dengan posisi/koordinat serta metode-metode  untuk mendapatkan informasi posisi tersebut di lapangan.
1.3.1. Peta 
Peta  adalah gambaran sebagian atau seluruh muka bumi baik yang terletak di  atas maupun di bawah permukaan dan disajikan pada bidang datar pada  skala dan proyeksi tertentu (secara matematis). Karena dibatasi oleh  skala dan proyeksi maka peta tidak akan pernah selengkap dan sedetail  aslinya (bumi). Untuk itu diperlukan penyederhanaan dan pemilihan unsur  yang akan ditampilkan pada peta.
1.3.2. Proyeksi Peta 
Pada  dasarnya bentuk bumi tidak datar, tapi mendekati bulat. Maka untuk  menggambarkan sebagian muka bumi untuk kepentingan pembuatan peta, perlu  dilakukan langkah-langkah agar bentuk yang mendekati bulat tersebut  dapat didatarkan dan distorsinya dapat terkontrol. Caranya dengan  melakukan proyeksi ke bidang datar.
1.3.2.1. Pengelompokan Proyeksi Peta
1.3.2.1.1. Yang Mempertahankan Sifat Asli 
- Luas permukaan yang tetap (ekuivalen) 
- Bentuk yang tetap (konform) 
- Jarak yang tetap (ekuidistan)  Perbandingan dari daerah yang sama untuk proyeksi yang berbeda : 
Gambar
1.3.2.1.2. Yang Menggunakan Bidang Proyeksi 
- Bidang datar 
- Bidang kerucut 
- Bidang silinder 
Gambar
1.3.2.2. Proyeksi Universal Transverse Mercator (UTM) 
Proyeksi UTM dibuat oleh US Army sekitar tahun 1940-an. Sejak saat itu proyeksi ini menjadi standar untuk pemetaan topografi
1.3.2.2.1. Sifat-sifat Proyeksi UTM 
- Proyeksi   ini adalah proyeksi Transverse Mercator yang memotong bola bumi pada  dua buah meridian, yang disebut dengan meridian standar. Meridian pada  pusat zone disebut sebagai meridian tengah. 
- Daerah di antara dua meridian ini disebut zone. Lebar zone adalah 6 sehingga bola bumi dibagi menjadi 60 zone. 
- Perbesaran pada meridian tengah adalah 0,9996. 
- Perbesaran pada meridian standar adalah 1. 
- Perbesaran pada meridian tepi adalah 1,001. 
- Satuan ukuran yang digunakan adalah meter. 
1.3.2.2.2. Sistem Koordinat UTM
Gambar
Untuk  menghindari koordinat negatif, dalam proyeksi UTM setiap meridian  tengah dalam tiap zone diberi harga 500.000 mT (meter timur). Untuk  harga-harga ke arah utara, ekuator dipakai sebagai garis datum dan  diberi harga 0 mU (meter utara). Untuk perhitungan ke arah selatan  ekuator diberi harga 10.000.000 mU.
Gambar
Wilayah  Indonesia (90° – 144° BT dan 11° LS – 6° LU) terbagi dalam 9 zone UTM.  Artinya, wilayah Indonesia dimulai dari zone 46 sampai zone 54 (meridian  sentral 93° – 141° BT).
1.3.2.3. Metode Penentuan Posisi
Metode  penentuan posisi adalah cara untuk mendapatkan informasi koordinat  suatu objek di lapangan, contohnya koordinat titik batas, koordinat  batas persil tanah dan lain-lain. Metode penentuan posisi dapat  dibedakan dalam dua bagian, yaitu metode penentuan posisi terestris dan  metode penentuan posisi extra-terestris (satelit).
Pada metode  terestris, penentuan posisi titik dilakukan dengan melakukan pengamatan  terhadap target atau objek yang terletak di permukaan bumi. Beberapa  contoh metode yang umum digunakan adalah:
- Metode poligon.
- Metode pengikatan ke muka.
- Metode pengikatan ke belakang.
- Dan lain-lain.
Pada  metode ekstra terestris, penentuan posisi dilakukan berdasarkan  pengamatan terhadap benda atau objek di angkasa seperti bintang, bulan,  quasar dan satelit buatan manusia. Beberapa contoh penentuan posisi  extra terestris adalah sebagai berikut:
- Astronomi geodesi.
- Transit Dopler.
- Global Positioning System (GPS).
- Dan lain-lain.
1.3.3. Sistem Koordinat
Posisi  suatu titik biasanya dinyatakan dengan koordinat (dua-dimensi atau  tiga-dimensi) yang mengacu pada suatu sistem koordinat tertentu. Sistem  koordinat itu sendiri dapat didefinisikan melalui spesfikasi tiga  parameter berikut:
1.3.3.1. Lokasi Titik Nol dari Sistem Koordinat
Posisi  suatu titik di permukaan bumi umumnya ditetapkan dalam/terhadap suatu  sistem koordinat terestris. Titik nol dari sistem koordinat terestris  ini dapat berlokasi di titik pusat massa bumi (sistem koordinat  geosentrik), maupun di salah satu titik di permukaan bumi (sistem  koordinat toposentrik).
1.3.3.2. Orientasi dari Sumbu-sumbu Koordinat
Posisi  tiga-dimensi (3D) suatu titik di permukaan bumi umumnya dinyatakan  dalam suatu sistem koordinat geosentrik. Tergantung dari  parameter-parameter pendefinisi koordinat yang digunakan. Ada dua sistem  koordinat yang umum digunakan, yaitu sistem koordinat Kartesian (X,Y,Z)  dan sistem koordinat Geodetik (L,B,h), yang keduanya diilustrasikan  pada gambar berikut.
Gambar
Koordinat 3D suatu titik juga  bisa dinyatakan dalam suatu sistem koordinat toposentrik. Umumnya dalam  bentuk sistem koordinat Kartesian (N,E,U) yang diilustrasikan pada  gambar berikut.
Gambar
Parameter-parameter (kartesian,  curvilinear) itu digunakan untuk mendefinisikan posisi suatu titik dalam  sistem koordinat tersebut. Posisi titik juga dapat dinyatakan dalam 2D,  baik dalam (L,B), ataupun dalam suatu sistem proyeksi tertentu (x,y)  seperti Polyeder, Transverse Mercator (TM) dan Universal Transverse  Mercator (UTM).
1.3.4. Metode Penentuan Posisi Global (GPS) 
GPS  adalah sistem navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit yang  dikembangkan dan dikelola oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat.  GPS dapat memberikan informasi tentang posisi, kecepatan dan waktu di  mana saja di muka bumi setiap saat, dengan ketelitian penentuan posisi  dalam fraksi milimeter hingga meter. Kemampuan jangkauannya mencakup  seluruh dunia dan dapat digunakan banyak orang setiap saat pada waktu  yang sama (Abidin,H.Z, 1995). Prinsip dasar penentuan posisi dengan GPS  adalah perpotongan ke belakang dengan pengukuran jarak secara simultan  ke beberapa satelit GPS seperti gambar berikut:
Gambar
1.3.4.1. Sistem GPS 
Untuk  dapat melaksanakan prinsip penentuan posisi di atas, GPS dikelola dalam  suatu sistem yang terdiri dari 3 bagian utama, yaitu bagian angkasa,  bagian pengontrol dan bagian pemakai, seperti gambar berikut:
Gambar
1.3.4.1.1. Bagian Angkasa 
Terdiri  dari satelit-satelit GPS yang mengorbit mengelilingi bumi. Jumlah  satelit GPS adalah 24 buah. Satelit GPS mengorbit mengelilingi bumi  dalam 6 bidang orbit dengan tinggi rata-rata setiap satelit ± 20.200 Km  dari permukaan bumi.
Gambar
Setiap satelit GPS secara  kontinu memancarkan sinyal-sinyal gelombang pada 2 frekuensi L-band  (dinamakan L1 dan L2). Dengan mengamati sinyal-sinyal dari satelit dalam  jumlah dan waktu yang cukup, kemudian data yang diterima tersebut dapat  dihitung untuk mendapatkan informasi posisi, kecepatan maupun waktu.
1.3.4.1.2. Bagian Pengontrol 
Adalah  stasiun-stasiun pemonitor dan pengontrol satelit yang berfungsi untuk  memonitor dan mengontrol kelayakan satelit-satelit GPS. Stasiun kontrol  ini tersebar di seluruh dunia, seperti di Pulau Ascension, Diego Garcia,  Kwajalein, Hawai, dan Colorado Springs. Di samping memonitor dan  mengontrol fungsi seluruh satelit, ia juga berfungsi menentukan orbit  dari seluruh satelit GPS.
Gambar
1.3.4.1.3. Bagian Pengguna 
Adalah peralatan (Receiver GPS) yang dipakai pengguna satelit GPS, baik di darat, laut, udara
maupun di angkasa. Alat penerima sinyal GPS (Receiver GPS) diperlukan untuk menerima dan
memproses sinyal-sinyal dari satelit GPS untuk digunakan dalam penentuan posisi, kecepatan,
maupun waktu.
Secara umum receiver GPS dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
- Receiver militer
- Receiver tipe navigasi
- Receiver tipe geodetik
1.3.4.2. Metode-metode Penentuan Posisi dengan  GPS
Pada  dasarnya konsep dasar penentuan posisi dengan satelit GPS adalah  pengikatan ke belakang dengan jarak, yaitu mengukur jarak ke beberapa  satelit GPS yang koordinatnya telah diketahui. Perhatikan gambar berikut  :
Gambar
Prinsip Dasar Penentuan Posisi dengan GPS (sumber Abidin H.Z)
Penentuan posisi dengan GPS dapat dikelompokan atas beberapa metode, di antaranya:
- Metode absolut, 
- Metode relatif (differensial).
1.3.4.2.1. Metode Absolut
Penentuan  posisi dengan GPS metode absolut adalah penentuan posisi yang hanya  menggunakan sebuah alat receiver GPS. Karakteristik penentuan posisi  dengan cara absolut ini adalah sebagai berikut:
- Posisi ditentukan dalam sistem WGS 84 (terhadap pusat bumi).
- Prinsip penentuan posisi adalah perpotongan ke belakang dengan jarak ke beberapa satelit sekaligus.
- Hanya memerlukan satu receiver GPS.
- Titik yang ditentukan posisinya, bisa diam (statik) atau bergerak (kinematik).
- Ketelitian posisi berkisar antara 5 sampai dengan 10 meter.
Aplikasi  utama metode ini untuk keperluan navigasi. Metode penentuan posisi  absolut ini umumnya menggunakan data pseudorange. Namun metode ini tidak  dimaksudkan untuk aplikasi-aplikasi yang menuntut ketelitian posisi  yang tinggi.
1.3.4.2.2. Metode Relatif (Differensial) 
Yang  dimaksud dengan penentuan posisi relatif atau metode differensial  adalah menentukan posisi suatu titik relatif terhadap titik lain yang  telah diketahui koordinatnya. Pengukuran dilakukan secara bersamaan pada  dua titik dalam selang waktu tertentu. Selanjutnya, data hasil  pengamatan diproses dan dihitung sehingga akan didapat perbedaan  koordinat kartesian 3 dimensi (dx, dy, dz) atau disebut juga dengan  baseline antar titik yang diukur.
Karakteristik umum dari metode penentuan posisi ini adalah sebagai berikut:
- Memerlukan minimal dua receiver, satu ditempatkan pada titik yang telah diketahui koordinatnya.
- Posisi titik ditentukan relatif terhadap titik yang diketahui.
- Konsep dasar adalah differencing process, dapat mengeliminir atau mereduksi pengaruh dari beberapa kesalahan dan bias.
- Bisa menggunakan data pseudorange atau fase.
- Ketelitian posisi yang diperoleh bervariasi dari tingkat mm sampai dengan dm.
- Aplikasi utama: survei pemetaan, survei penegasan batas, survei geodesi dan navigasi dengan ketelitian tinggi.
1.3.4.3. Ketelitian Penentuan Posisi dengan GPS
Penentuan posisi dengan GPS dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut:
- Ketelitian data terkait dengan tipe data yang digunakan, kualitas receiver GPS, level dari kesalahan dan bias.
- Geometri satelit, terkait dengan jumlah satelit yang diamati, lokasi dan distribusi satelit dan lama pengamatan.
- Metode  penentuan posisi, terkait dengan metoda penentuan posisi GPS yang  digunakan, apakah absolut, relatif, DGPS, RTK dan lain-lain.
- Strategi  pemrosesan data, terkait dengan real-time atau post processing,  strategi eliminasi dan pengoreksian kesalahan dan bias, pemrosesan  baseline dan perataan jaringan serta kontrol kualitas.
1.3.4.4. Aplikasi-aplikasi GPS
Beberapa aplikasi dari GPS di antaranya adalah sebagai berikut:
- Survei dan pemetaan.
- Survei penegasan batas wilayah administrasi, pertambangan dan lain-lain.
- Geodesi, Geodinamika dan Deformasi.
- Navigasi dan transportasi.
- Telekomunikasi.
- Studi troposfir dan ionosfir.
- Pendaftaran tanah, Pertanian.
- Photogrametri & Remote Sensing.
- GIS (Geographic Information System).
- Studi kelautan (arus, gelombang, pasang surut).
- Aplikasi olahraga dan rekreasi.
Sumber:
http://pelagis.net/download/Modul_ArcGIS_I.rar