Digital Elevation Model, Digital Terrain Model, dan Digital Surface Model

Oleh : Tike Aprillia Hartini

Dalam kebutuhan perencanaan seringkali dibutuhkan model permukaan bumi yang merepresentasikan kondisi topografi yang sebenarnya. Model permukaan bumi ini banyak digunakan dalam berbagai bidang pada tahap perencanaan sampai tahap pemeliharaan. Dalam bidang konstruksi, model permukaan bumi ini digunakan untuk melakukan perencanaan bagaimana struktur bangunan akan dibangun berdasarkan topografi di lapangan. Seringkali kondisi topografi harus mengikuti desain dari perencanaan yang telah dibuat, sehingga perlu dilakukan rekayasa untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, seperti melakukan cut and fill. Dimana cut and fill dilakukan untuk membuang atau menambahkan permukaan tanah agar sesuai dengan desain perencanaan yang diinginkan. Maka mengetahui model permukaan bumi pada kawasan yang akan dibangun menjadi sangat penting.

Dari penjelasan diatas kemudian muncul beberapa pertanyaan, apakah model permukaan bumi itu? Ada berapa macam model permukaan bumi yang dapat digunakan? Bagaimana perbedaan antar masing-masing model permukaan bumi? Bagaimana kualitas dari model permukaan bumi yang terbentuk? Dan apa saja kegunaan dari setiap model permukaan bumi dalam berbagai bidang?

Model Permukaan Bumi

Model permukaan bumi terbentuk dari data elevasi digital dalam tiga dimensi (X, Y, Z). Data elevasi digital ini disimpan dalam format piksel grid (raster). Setiap piksel mempunyai nilai elevasi yang mewakili ketinggian titik di permukaan bumi.

Model permukaan bumi terdiri dari Digital Elevation Model (DEM), Digital Terrain Model (DTM), dan Digital Surface Model (DSM). Model permukaan bumi ini dapat diperoleh dengan pengukuran secara tidak langsung, seperti fotogrametri, penginderaan jauh (remote sensing), dan Light Detection and Ranging (LiDAR). Gelombang dari sensor dipancarkan kepada objek di permukaan bumi, sehingga ada yang mengenai pohon, rumah, permukaan tanah, atau objek yang lainnya, kemudian dipantulkan kembali dan ditangkap oleh sensor. Hasil dari pantulan objek-objek ini kemudian akan menjadi representasi ketinggian yang beragam tergantung dari pantulan objek yang diterima oleh sensor.

DIGITAL ELEVATION MODEL (DEM)

Digital Elevation Model (DEM) meupakan bentuk penyajian ketinggian bumi secara digital. DEM terbentuk dari titik-titik sample yang memiliki nilai koordinat 3D (X, Y, Z). Titik sample merupakan titik-titik yang didapat dari hasil sampling permukaan bumi. Hasil sampling permukaan bumi didapatkan dari pengukuran atau pengambilan data ketinggian titik-titik yang dianggap dapat mewakili relief permukaan bumi. Data sampling titik-titik tersebut kemudian diolah hingga didapat koordinat titik-titik sample.

Jika titik-titik sample sangat padat, maka permukaan topografi akan didefinisikan secara mendalam. Jika titik-titik sample kurang padat, maka karakter-karakter medan yang penting dapat hilang. Contohnya, di area pengukuran terdapat bukit yang memiliki perbedaan tinggi dengan permukaan tanah disekitarnya, namun karena titik sample tidak diambil di bukit tersebut maka DEM yang dihasilkan menjadi rata dan bentuk bukit tidak tersaji dalam DEM tersebut.

Permukaan tanah dalam DEM dimodelkan dengan membagi area menjadi bidang-bidang yang terhubung satu sama lain dimana bidang-bidang tersebut terbentuk oleh titik-titik pembentuk DEM. Titik-titik tersebut dapat berupa titik sample permukaan tanah atau hasil interpolasi dan ekstrapolasi titik-titik sample.

DIGITAL TERRAIN MODEL (DTM)

Digital Terrain Model (DTM) identik dengan DEM. DTM tidak hanya mencakup DEM, tetapi mencakup medan yang dapat memberikan definisi yang lebih baik tentang karakteristik permukaan topografi. Dalam DTM fitur alami seperti sungai, jalan, garis punggungan, dan lain-lain telah didefinisikan. Pada DTM telah ditambahkan fitur breaklines dan pengamatan selain data asli untuk mengoreksi kondisi topografi yang terbentuk. Breaklines digunakan untuk menentukan perubahan ketinggian yang mendadak pada permukaan tanah.

Breaklines mendefinisikan dan mengontrol perilaku permukaan pada saat proses interpolasi. Seperti namanya, breaklines adalah fitur linier. Breaklines memiliki efek signifikan dalam hal menggambarkan perilaku permukaan ketika dimasukkan dalam model permukaan. Breaklines dapat menggambarkan dan menegakkan perubahan perilaku permukaan. Nilai-Z sepanjang breakline bisa konstan atau dapat bervariasi sepanjang breakline.

DIGITAL SURFACE MODEL (DSM)

Digital Surface Model (DSM) adalah model permukaan bumi dengan menggambarkan seluruh objek permukaan bumi yang terlihat. Objek bangunan dan vegetasi yang menutupi tanah, serta objek tanah yang terbuka termasuk dalam data DSM. Kenampakan DSM akan menggambarkan bentuk permukaan bumi seperti keadaan nyata yang terlihat dari foto atau citra satelit.

PERBEDAAN DEM, DTM, DAN DSM

Perbedaan dari ketiga model permukaan bumi yang telah dijelaskan terdapat pada informasi ketinggian yang disajikan dalam setiap model permukaa bumi. DEM/DTM hanya menyajikan ketinggian permukaan tanah saja, sedangkan DSM menyajikan ketinggian permukaan tanah dan objek-objek yang terlihat dari atas tanah seperti, vegetasi, bangunan, dan lain-lain. DTM merupakan DEM yang telah ditambahkan fitur breaklines sehingga dapat memberikan definisi yang lebih baik tentang karakteristik permukaan topografi, seperti sungai, garis punggungan, dan lain-lain. Namun untuk kepentingan praktis, DEM umumnya identik dengan Digital Terrain Model (DTM).

KUALITAS DEM, DSM, DAN DTM

Kualitas data dari DEM, DTM, dan DSM dapat dilihat dari akurasi dan presisi data yang dihasilkan. Dilihat dari akurasinya, nilai ketinggian titik (Z) pada DEM, DTM, dan DSM dibandingkan dengan nilai sebenarnya yang dianggap benar. Nilai Z yang dianggap benar ini ditentukan dengan melakukan pengukuran titik sample secara langsung pada area pengukuran. Dilihat dari kepresisiannya, kualitas DEM, DTM, dan DSM ditentukan oleh banyaknya informasi yang dapat diberikan. Presisi bergantung pada jumlah dan sebaran titik-titik sample dan ketelitian titik sample sebagai masukan/input bagi pembentukan DEM, DTM, dan DSM serta metode interpolasi untuk mendapatkan ketinggian titik-titik pembentuk DEM, DTM, dan DSM. Titik-titik sample yang dipilih untuk digunakan harus dapat mewakili bentuk terrain secara keseluruhan sesuai dengan kebutuhan aplikasi penggunaannya.

APLIKASI DEM/DTM DAN DSM

Aplikasi DEM/DTM dan DSM telah banyak digunakan dalam berbagai bidang, pada tahap perencanaan sampai pemeliharaan. Berikut beberapa aplikasi DEM/DTM, antara lain:

• visualisasi 3D suatu liputan permukaan (landscape architecture),
• analisis statistik dan perbandingan jenis terrain / permukaan tanah,
• menghitung kemiringan, arah kemiringan, jarak miring (kalkulasi air limpasan dan erosi),
• simulasi genangan banjir, simulasi jangkauan tsunami,
• nilai Z dapat disubstitusi dengan berbagai variabel seperti iklim, curah hujan, kebisingan, polusi atau variabel air tanah,
• penentuan lokasi RBS, telepon selular, dan stasiun/menara relay TV,
• perencanaan jalan raya, jalan kereta api dan kalkulasi timbunan serta galian, dan
• penentuan rencana jalur listrik tegangan tinggi

Aplikasi DSM dalam pemodelan 3D dapat digunakan untuk perencanaan kota, penerbangan, dan lain-lain. Dalam perencanaan kota DSM dapat memberikan gambaran yang jelas mengenai perbedaan tutupan lahan dan kondisinya. Dalam penerbangan, DSM dapat digunakan untuk menentukan penghalang landasan di zona pendaratan pesawat terbang.

Jadi, apakah kegunaan lainnya dari DEM/DTM dan DSM menurut Anda?

Sumber Referensi

Mertotaroeno, Saptomo. H. 2016. Materi Kuliah Digital Elevation Models and Indirect Contouring. Institut Teknologi Bandung.
http://www.gisresources.com, diakses pada tanggal 21 Oktober 2019.
http://desktop.arcgis.com/en/arcmap/10.3/guide-books/extensions/3d-analyst/breaklines-in-surface-modeling.htm, diakses pada tanggal 21 Oktober 2019.
https://zonaspasial.com/2018/12/perbedaan-dsm-dem-dan-dtm-dalam-model-digital-muka-bumi/, diakses pada tanggal 21 Oktober 2019.