Proyek Pendukung Inisiatif Sabuk dan Jalan: Analisis Deret Waktu Penginderaan Jauh terhadap Gangguan Lingkungan Akibat Pembangunan Kawasan Industri China-Belarus

Catatan: Proyek penelitian ini diselesaikan dengan dukungan dari Program Penelitian dan Kerja Sama Bersama Aliansi Organisasi Sains Internasional Belt and Road.

Taman Industri Batu Besar China-Belarus (selanjutnya disebut sebagai Taman Industri China-Belarus) terletak di dekat Minsk, ibu kota Belarus, dan merupakan usaha patungan antara China dan Belarus. Pemegang saham China adalah China National Machinery Industry Corporation (SINOMACH) dan Harbin Investment Group Co., Ltd., yang memegang 60% saham; pemegang saham Belarus adalah Pemerintah Daerah Minsk, Pemerintah Kota Minsk, dan Belarusian Horizon Holding Group, yang memegang 40% saham. Taman industri ini berlokasi strategis di dekat Bandara Internasional Minsk, dengan total luas lahan 91,5 kilometer persegi, dan fase pertama proyek mencakup area seluas 8,5 kilometer persegi.

Taman Industri Great Stone China-Belarus adalah proyek kerja sama Belt and Road yang dibangun bersama oleh China dan Belarus, dan juga merupakan taman industri luar negeri terbesar China. Proyek ini, yang telah dikelola dan dipromosikan bersama oleh para pemimpin kedua negara, telah berkembang menjadi taman modern dengan infrastruktur lengkap, lingkungan bisnis yang unggul, dan konsep manajemen yang canggih setelah hampir sepuluh tahun pengembangan. Ini juga merupakan proyek penarik investasi terbesar Belarus dan dikenal sebagai "mutiara di Belt and Road".

Taman industri ini memiliki beberapa bangunan pabrik standar yang tersedia untuk disewa atau dibeli oleh perusahaan. Desain dan konstruksi bangunan pabrik sepenuhnya mewujudkan konsep pembangunan hijau, memanfaatkan cahaya alami, ventilasi, dan teknologi hemat energi untuk meningkatkan pemanfaatan sumber daya sekaligus mengurangi dampak lingkungan.

Pengantar Metode Pengolahan Data

1. Citra jangka panjang dari tahun 2016 hingga 2024 dikumpulkan di dalam area konstruksi Taman Industri China-Belarus, dan NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) dan NDBI (Normalized Difference Built-up Index) dihitung. Kedua indeks ini mencerminkan distribusi vegetasi dan area bangunan di sekitarnya.

 NDVI = (NIR - Merah) / (NIR + Merah) 

NDVI adalah indeks yang digunakan untuk mengukur kesehatan vegetasi. Dengan membandingkan reflektansi pada pita inframerah dekat (NIR) dan merah, NDVI dapat secara efektif mengidentifikasi dan membedakan vegetasi hijau. Nilai NDVI biasanya berkisar dari -1 hingga 1.

Nilai yang tinggi (mendekati 1) menunjukkan vegetasi yang sehat dan subur.

Nilai rendah (mendekati 0 atau nilai negatif) menunjukkan kurangnya vegetasi atau area tanpa tutupan vegetasi seperti tanah kosong atau badan air.

 NDBI=(SWIR-NIR)/(SWIR+NIR) 

NDBI adalah indeks yang digunakan untuk mengukur area terbangun. Dengan membandingkan reflektansi pita inframerah gelombang pendek (SWIR) dan inframerah dekat (NIR), NDBI dapat secara efektif mengidentifikasi dan membedakan area terbangun. Nilai NDBI biasanya berkisar dari -1 hingga 1.

Nilai tinggi (mendekati 1) menunjukkan area bangunan.

Nilai rendah (mendekati 0 atau nilai negatif) menunjukkan area non-bangunan, yang mungkin berupa vegetasi, badan air, dan lain sebagainya.

△Peta lokasi Taman Industri Batu Besar China-Belarus

△ Perubahan citra penginderaan jauh kawasan kawasan industri dari tahun 2000 hingga 2024

Pengantar Metode Pengolahan Data

2. Sebelum pengambilan citra, awan disaring berdasarkan tutupan awan 25%, dan algoritma masking awan digunakan untuk menghilangkan awan. Karena area target memiliki iklim kontinental sedang dengan musim yang berbeda, tutupan awan tinggi dari November hingga Maret tahun berikutnya, sehingga mengakibatkan banyak celah data. Oleh karena itu, untuk area dengan piksel efektif yang tidak mencukupi, metode penggabungan rata-rata bulanan dan triwulanan digunakan untuk mengintegrasikan data, melengkapi piksel yang tertutupi awan di setiap citra, dan melakukan resampling ke resolusi 30 meter.
3. Setelah data diproses, citra raster dari setiap adegan diintegrasikan ke dalam raster multidimensi netCDF atau dikonversi menjadi titik vektor, dan atribut waktu ditambahkan.
4. Data dengan atribut waktu yang disebutkan di atas dikumpulkan ke dalam kubus spasial-temporal, yang mencakup informasi numerik NDVI dan NDBI.
5. Titik-titik panas spasial-temporal yang muncul, outlier lokal, dan titik perubahan dianalisis pada kubus spasial-temporal.
6. Keluarkan dan visualisasikan hasil di atas, interpretasikan sesuai dengan situasi aktual proyek, dan verifikasi dengan membandingkannya dengan gambar RGB asli.

Tampilan Hasil

1. Analisis Titik Panas Spasial dan Temporal yang Sedang Berkembang

△Hasil Analisis Hotspot Spasial dan Temporal yang Muncul dari Indeks Vegetasi NDVI

Berdasarkan hasil analisis, perubahan vegetasi di area proyek dari tahun 2016 hingga 2024 adalah sebagai berikut: Area bangunan di area proyek diklasifikasikan sebagai titik dingin permanen, titik dingin berkelanjutan, dan titik dingin intensif.

Titik-titik dingin yang terus-menerus diidentifikasi sebagai bangunan yang sudah ada sebelum proyek dimulai dan masih ada hingga Mei 2024. Perbandingan citra satelit menunjukkan bahwa ini termasuk beberapa jalan utama, gardu induk, kawasan logistik, gudang, dan kantor bea cukai yang sudah ada sebelum proyek dimulai.

Titik dingin berkelanjutan mengacu pada fitur lahan yang melengkapi titik dingin permanen. Ini adalah bidang tanah yang direncanakan sebelum proyek dimulai dan selesai pada Mei 2024.

Peningkatan titik-titik dingin tersebut dapat diartikan sebagai lokasi konstruksi yang telah dibangun secara terputus-putus hingga Mei 2024.

Titik-titik dingin yang tersebar mewakili area yang, hingga Mei 2024, masih belum memiliki lahan kosong atau bangunan dengan kepadatan rendah.

Titik-titik dingin dalam fluktuasi tersebut mewakili area yang sebagian besar tertutup vegetasi selama durasi proyek, hingga periode pemantauan berakhir dan lahan tersebut diubah menjadi ruang terbuka atau bangunan.

△ Hasil Analisis Hotspot Spasial dan Temporal yang Muncul pada Indeks Bangunan NDBI

Berdasarkan hasil analisis, perubahan bangunan di dalam area proyek dari tahun 2016 hingga 2024 adalah sebagai berikut:

Area bangunan di dalam area proyek diklasifikasikan sebagai titik panas yang tersebar, titik panas yang berfluktuasi, titik panas yang tetap, dan titik panas yang secara bertahap berkurang.

Titik panas kontinu menunjukkan area yang tetap kosong atau sedang dalam pembangunan selama durasi proyek. Titik panas yang berfluktuasi mewakili area yang sebelumnya sebagian besar ditumbuhi vegetasi tetapi akhirnya didominasi oleh pembangunan. Titik panas yang tersebar menunjukkan area yang sedang dalam pembangunan. Titik panas yang secara bertahap berkurang dapat diartikan sebagai area dengan kepadatan vegetasi yang secara bertahap meningkat, mungkin dari penataan lanskap, budidaya buatan, atau restorasi. Titik dingin yang tersisa dan tersebar adalah area yang ditumbuhi vegetasi.

2. Hasil Analisis Pencilan Lokal

△ Hasil analisis outlier lokal pada indeks vegetasi NDVI

Analisis outlier lokal dapat mengidentifikasi klaster dan outlier yang signifikan secara statistik dalam lingkungan spasial dan temporal. Dalam hal ini, beberapa tipe menunjukkan bahwa pola variasi temporal dan spasial indeks vegetasi NDVI kompleks dan sangat bervariasi, tanpa pengelompokan signifikan yang jelas. Klaster rendah-rendah pada gambar mewakili area dengan indeks vegetasi yang terus-menerus rendah, yang menguatkan hasil analisis sebelumnya tentang munculnya hotspot spasial-temporal.

△ Hasil Analisis Pencilan Lokal Indeks Bangunan NDBI

Hasil pengelompokan indeks bangunan secara simultan mengidentifikasi area dengan kepadatan bangunan tinggi dan area dengan kepadatan vegetasi tinggi. Selain itu, ditemukan beberapa outlier di dekat jalan utama ke arah timur laut, yang mengindikasikan adanya aktivitas pengembangan lahan di area tersebut.

3. Hasil deteksi dan analisis titik perubahan.

△ Hasil Deteksi Titik Perubahan Indeks Bangunan NDBI

△ Hasil Deteksi Perubahan Indeks Bangunan NDVI

Berdasarkan hasil pemantauan titik perubahan NDVI dan NDBI, ditemukan bahwa periode Maret hingga Oktober 2017 dan Februari hingga Desember 2022 merupakan periode pengembangan terkonsentrasi untuk proyek tersebut, di mana perubahan indeks vegetasi dan bangunan paling signifikan. Terdapat proses pengembangan yang terputus-putus selama periode ini. Pemantauan perubahan juga secara jelas menunjukkan kemajuan pembangunan jalan di bagian barat kawasan industri: bagian selatan selesai dari akhir Oktober 2019 hingga akhir Januari 2020; bagian tengah selesai dari Februari hingga pertengahan Mei 2020; bagian utara selesai dari akhir Agustus hingga pertengahan Desember 2020; dan proyek penghubung antara bagian tengah dan selatan selesai dari akhir Maret hingga pertengahan Juli 2021.

Secara keseluruhan, selama pembangunan berkelanjutan kawasan industri dari tahun 2016 hingga saat ini, perubahan tutupan vegetasi dan perubahan bangunan sebagian besar konsisten dalam hal waktu dan ruang, dengan tahapan dan pembagian regional yang jelas. Hal ini menunjukkan bahwa pengembangan dan pemanfaatan lahan telah dilakukan secara tertib sesuai rencana, gangguan terhadap vegetasi di sekitarnya telah dikendalikan pada tingkat rendah, beberapa tutupan vegetasi telah dilestarikan selama pengembangan lahan, dan penataan lanskap buatan serta restorasi vegetasi telah dilakukan selama proses konstruksi.

Hal ini juga memverifikasi bahwa citra penginderaan jauh deret waktu dapat memberikan informasi yang lebih kaya tentang perubahan lahan, memungkinkan pemantauan perubahan yang lebih lengkap dan komprehensif di area lingkungan yang luas. Ini menyediakan alat analisis yang lebih ampuh untuk perlindungan lingkungan, pemantauan kemajuan teknik, dan pembangunan lahan pertanian berstandar tinggi.