Perpustakaan Digital ITB
Peta digital memiliki presisi data yang tinggi, mengotomatiskan proses dan
lossless scaling dibandingkan dengan peta cetak. Kemudahan penyimpanan dan
distribusi peta digital membawa konsekuensi lain, yakni kemudahan untuk diubah
isinya. Hal ini dapat menyebabkan kesulitan dalam pemeriksaan keaslian isi peta
atau disebut jaminan integritas data peta. Salah satu solusi untuk jaminan
integritas data adalah digital watermarking, yakni penyisipan penanda integritas
ke dalam media digital. Penelitian lebih lanjut dibutuhkan untuk menemukan
wilayah redundansi pada peta sebagai tempat penyisipan penanda yang
menghasilkan distorsi peta hasil sekecil mungkin dan kemampuan pemulihan peta
hasil sedekat mungkin dengan nilai peta semula.
Penelitian ini menghasilkan teknik baru dalam penyisipan watermark pada skema
reversible fragile watermarking untuk peta digital. Penyisipan watermark pada
media digital dilakukan pada wilayah redundansi dari media tersebut untuk
mengurangi distorsi media (tersisip) watermark. Fungsi jarak Manhattan dalam
penelitian ini diusulkan sebagai penghasil wilayah redundansi peta digital yang
akan disisipi watermark. Alasan pemilihan ini adalah nilai jarak yang dihasilkan
fungsi Manhattan lebih besar dibandingkan dengan fungsi jarak lainnya, misal
jarak Euclidean, sehingga apabila terjadi distorsi jarak, sebarannya lebih merata
dan pengaruhnya lebih kecil. Alasan lainnya adalah kemudahkan komputasi
kebalikan, atau apabila memiliki nilai jarak, secara komputasi mudah untuk
menghitung kembali nilai titik koordinatnya.
Skema reversible fragile watermarking ini dikembangkan untuk model data
vektor pada peta berfitur spasial garis dan area yang bekerja pada ranah domain
spasial. Lingkup skema tersebut adalah: (1) algoritme digital watermarking untuk
penyisipan dan ekstraksi penanda, (2) algoritme kriptografi fungsi hash untuk
pembangkit penanda integritas data (watermark), dan (3) Parameter pengukuran
kinerja skema beserta alat ukurnya. Algoritme reversible fragile watermarking
dikembangkan untuk memenuhi karakteristik watermark yang rentan terhadap
manipulasi data pada peta (fragile) dan mampu memulihkan kondisi peta ke nilai
semula (reversible). Pembangkitan penanda integritas data dilakukan pada
ii
keseluruhan fitur dalam peta digital menggunakan kriptografi fungsi hash takberkunci yang sudah ada, yakni MD5.
Kontribusi lainnya dari penelitian ini adalah usulan satu set parameter pengukuran
kinerja skema reversible fragile watermarking yang dapat digunakan untuk
berbagai jenis media digital. Parameter tersebut adalah efektivitas penyisipan,
invisibility, fidelity, data payload, fragility, blindness, dan reversibility. Parameter
efektivitas penyisipan diukur dari persentase watermark yang dapat diekstraksi;
invisibility pengukuran besaran distorsi media watermark; fidelity pengukuran
tingkat degradasi kebenaran data melalui korelasi media reversibel dengan media
awal; data payload pengukuran kapasitas penyisipan watermark; fragility
pengukuran kerentanan terhadap manipulasi data pada peta; blindness tidak
membutuhkan media/watermark awal; dan reversibility pengukuran kemampuan
pemulihan pesan melalui perhitungan selisih nilai media reversibel dengan media
awal. Level kinerja skema dalam penelitian ini dapat diatur melalui variabel
ketelitian peta threshold ? dan ketelitian digit desimal ?. Selain itu, penentuan
kinerja juga perlu memperhatikan trade-off antarparameter kinerja yang
disesuaikan dengan kebutuhan. Peningkatan level data payload akan menurunkan
level invisibility dan reversibility, begitu juga sebaliknya.
Uji coba skema menggunakan 27 buah peta digital tipe shapefile dari Badan
Informasi Geospasial yang memiliki jumlah fitur yang berbeda-beda pada skala
1:5.000, 1:10.000, 1:25.000, dan 1:250.000 dengan nilai threshold yang berbeda
untuk setiap skala. Efektivitas penyisipan pada skema ini diatur pada level 100%
dengan nilai parameter ?=6, sesuai dengan representasi default nilai desimal titik
koordinat berkas peta shapefile. Parameter invisibility menunjukkan besaran
distorsi peta watermark mendekati nol, dengan nilai RMSE rerata untuk
koordinat X 0,00000044, koordinat Y 0,00000018 dan nilai RMSE maksimal
koordinat X 0,000022, koordinat Y 0,000015. Penelitian ini mengusulkan
pengukuran baru untuk distorsi peta watermark dengan perhitungan
pergeseran titik koordinat dalam satuan meter. Hasil pergeseran dari peta 5K
0,015 m, peta 10K 0,049 m, peta 25K 0,13 m, peta 50K 0,23 m, dan peta 250K
1,78 m. Level fidelity penelitian ini terjaga, ditunjukkan dari peta reversibel
mencapai nilai korelasi NC rerata 0,99 atau mendekati identik dengan peta
awal. Parameter data payload menunjukkan jumlah titik koordinat peta yang
tersisip watermark berkisar 3,7%-55,59%. Hasil uji parameter fragility dalam
penelitian ini direpresentasikan oleh variabel ? yang mewakili jumlah fitur yang
terdeteksi termanipulasi. Serangan yang berhasil dideteksi oleh skema ini adalah
modifikasi nilai, penambahan, penghapusan dan pengubahan urutan fitur/titik
koordinat. Skema ini bersifat blindness dikarenakan proses ekstraksi dan
verifikasi watermark tidak melibatkan peta/watermark awal. Level reversibility
peta reversibel rerata antara 0,005 dan 0,5 m. Level reversibility skema ini
memperlihatkan bahwa kemampuan pemulihan peta cukup tinggi, yakni pada
kisaran nilai 96,34%-99,84% dari kondisi semula.