Penerapan Model Hybrid SARIMAX-LSTM Dalam Peramalan Kelembaban Tanah

Abstract

Kelembaban tanah merupakan salah satu parameter penting dalam bidang pertanian, hidrologi, dan pengelolaan lingkungan karena berpengaruh terhadap ketersediaan air serta kondisi lahan. Nilai kelembaban tanah dipengaruhi oleh berbagai faktor meteorologi, seperti suhu udara, kelembaban udara, curah hujan, dan intensitas cahaya matahari, sehingga menghasilkan pola data yang kompleks dan sulit diprediksi. Oleh karena itu, diperlukan metode peramalan yang mampu menangkap pola linier, musiman, dan nonlinier secara bersamaan untuk meningkatkan akurasi prediksi. Penelitian ini bertujuan menerapkan model hybrid SARIMAX-LSTM dalam peramalan kelembaban tanah. Data yang digunakan berupa data harian kelembaban tanah, suhu udara, kelembaban udara, curah hujan, dan intensitas cahaya matahari selama periode 1 Januari 2010 hingga 30 November 2025 sebanyak 5.813 data. Tahapan penelitian meliputi preprocessing data, pembagian data menjadi training sebesar 80% dan testing sebesar 20%, pembentukan model SARIMAX, pemodelan residual menggunakan LSTM, serta penggabungan kedua model menjadi model hybrid. Model SARIMAX digunakan untuk menangkap pola linier, musiman, dan pengaruh variabel eksogen terhadap kelembaban tanah, sedangkan model LSTM digunakan untuk memodelkan pola nonlinier yang masih tersisa pada residual SARIMAX. Evaluasi kinerja model dilakukan menggunakan Root Mean Square Error (RMSE). Hasil penelitian menunjukkan bahwa model SARIMAX menghasilkan nilai RMSE sebesar 0,303, model LSTM menghasilkan nilai RMSE sebesar 0,067, dan model hybrid SARIMAX-LSTM menghasilkan nilai RMSE sebesar 0,055. Nilai RMSE yang lebih kecil pada model hybrid menunjukkan bahwa kombinasi kedua metode mampu meningkatkan akurasi prediksi dibandingkan model tunggal. Berdasarkan hasil penelitian, model hybrid SARIMAX-LSTM terbukti efektif dalam meramalkan kelembaban tanah karena mampu mengakomodasi karakteristik data yang kompleks. Selain menghasilkan tingkat akurasi yang lebih baik, hasil peramalan selama 100 hari ke depan menunjukkan bahwa kelembaban tanah cenderung mengalami tren menurun dengan fluktuasi yang relatif stabil. Dengan demikian, model hybrid SARIMAX-LSTM dapat digunakan sebagai alternatif metode peramalan kelembaban tanah yang akurat dan dapat mendukung pengambilan keputusan dalam bidang pertanian maupun pengelolaan lingkungan.