Penelitian ini dilakukan di Daerah Aliran Sungai Unda Provinsi Bali dengan tujuan: (1) mengkaji kemampuan teknik penginderaan jauh dalam ekstraksi data karakteristik lingkungan fisik DAS untuk estimasi debit puncak; (2) memperkirakan besarnya perubahan debit puncak pada DAS Unda berdasarkan metode rasional dengan menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG). Data yang dikumpulkan mencakup data spasial dengan melibatkan teknik penginderaan jauh untuk ekstraksi parameter-parameter fisik DAS (kemiringan lereng, tutupan lahan, infiltrasi tanah dan timbunan air permukaan). Ujiakurasi dan pengukuran lapangan diperlukan untuk memvalidasi data yang sudah dikumpulkan. Data yang sudah dikumpulkan selanjutnya dianalisis menggunakan Sistem Informasi Geografis untuk menentukan tingkat pengaruh masing-masing parameter dalam perhitungan debit puncak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa (1) Citra Landsat 8 OLI (Onboard Operational Land Imagery) komposit 563 (false color) memperoleh akurasi sebesar 85,7% dari interpretasi penutup lahan dan didukung data SRTM dapat digunakan untuk penentuan koefisien limpasan permukaan yang disusun dari overlay peta kemiringan lereng, peta penutup lahan, infiltrasi tanah dan timbunan air permukaan; (2) perhitungan debit puncak rerata dengan menggunakan metode rasional memberikan hasil sebesar 16,07 m³/detik, sedangakan perhitungan debit puncak dari hasil pengukuran lapangan menggunakan metode manning memberikan hasil sebesar 20,01 m³/detik. Mengacu pada hasil tersebut maka ketelitian yang diperoleh adalah sebesar 80,31%.