PENENTUAN MODEL GEOID LOKAL DELTA MAHAKAM BESERTA ANALISIS

Transkripsi

1 BAB III PENENTUAN MODEL GEOID LOKAL DELTA MAHAKAM BESERTA ANALISIS 3.1 Penentuan Model Geoid Lokal Delta Mahakam Untuk wilayah Delta Mahakam metode penentuan undulasi geoid yang sesuai adalah metode kombinasi yang mengkombinasikan model geopotensial EIGEN-GL04C dengan data gangguan gayaberat lokal melalui persamaan (2.32). Perhitungan anomali tinggi dan konversi ke undulasi geoid dilakukan menggunakan bahasa pemrograman Fortran dan Matlab 7.1. Untuk mengimplementasikan persamaan (2.32) tersebut dibutuhkan data-data yaitu data gayaberat lokal Delta Mahakam beserta koordinatnya, koefisien geopotensial dari model geopotensial global EIGEN- GL04C, dan data gangguan gayaberat dari Komisi Gayaberat Nasional Indonesia. Selanjutnya dari data-data tersebut dilakukan pengolahan dan penghitungan untuk mendapatkan model geoid Delta Mahakam sesuai dengan kebutuhan TOTAL E&P INDONESIE.. Pengukuran gayaberat di lapangan Pengukuran GPS di lapangan Pengolahan gayaberat hasil observasi Pengolahan data GPS Gangguan gayaberat Model geoid global EIGEN-GL04C Formulasi Model geoid lokal Delta Mahakam Gambar 3.1 Algoritma pengolahan data model geoid lokal Delta Mahakam 19

2 Secara mendetail tahapan penentuan model geoid lokal di daerah Delta Mahakam adalah sebagai berikut : 1. Akuisisi Data Data gayaberat lokal Data gayaberat lokal yang dibutuhkan adalah data gayaberat yang berada pada radius 500 km dari daerah Delta Mahakam dalam format 5 x 5. Data gayaberat ini diukur langsung di lapangan bersamaan dengan pengukuran GPS. Pengukuran data gayaberat dilakukan pada daerah dengan luas 60x90 km 2 dengan jarak antar titik sebesar 10 km (gambar 3.2). Dikarenakan permasalahan di lapangan, hanya 24 stasiun (dari 50 stasiun yang direncanakan) yang berhasil diukur gayaberatnya beserta posisi 3 dimensinya (gambar 3.3). Gambar 3.2. Lokasi pengukuran gayaberat Delta Mahakam 20

3 Gambar 3.3. Rencana distribusi stasiun pengamatan gayaberat Delta Mahakam Peralatan yang digunakan dalam akuisisi data gayaberat Delta Mahakam beserta posisinya adalah : - Gravimeter LaCoste & Romberg (Gambar 3.3-kiri) - GPS Trimble 4000 SSi (gambar 3.3-kanan) Gambar 3.4 LaCoste & Romberg dan GPS Trimble sedangkan untuk data gayaberat di luar area Delta Mahakam (darat dan laut) diperoleh dari database Komisi Gayaberat Nasional Indonesia. 21

4 Model Geopotensial Global Diperoleh dari model geopotensial terbaru dengan n max = 360. Dimana model geopotensial yang digunakan dalam penentuan model geoid lokal Delta Mahakam ini adalah EIGEN- GL04C. 2. Data Data-data yang digunakan dalam penentuan model geoid lokal Delta Mahakam adalah : Data gayaberat hasil pengamatan di lapangan (gambar 3.5) Data koordinat stasiun gayaberat hasil pengukuran GPS Model geopotensial global EIGEN-GL04C dengan resolusi 0.5 x 0.5 (gambar 3.6) Data gangguan gayaberat dari Komisi Gayaberat Nasional Indonesia dengan resolusi 5 x 5 (gambar 3.7) Gambar 3.5 Data gayaberat hasil pengamatan di lapangan (Delta Mahakam) (mgal) 22

5 Gambar 3.6 Data gangguan gayaberat dari model geopotensial EIGEN-GL04C (mgal) Gambar 3.7 Data gangguan gayaberat dari Komisi Gayaberat Nasional Indonesia (mgal) 23

6 3. Pengolahan Data Tahapan pengolahan data dalam penentuan model geoid lokal Delta Mahakam adalah : Pengolahan data GPS untuk mendapatkan koordinat tiga dimensi stasiun gayaberat Delta Mahakam dengan ketelitian yang memadai (dilakukan oleh pihak TOTAL E&P INDONESIE). Reduksi data gayaberat hasil observasi kedalam gangguan gayaberat melalui persamaan (2.12) dan (2.13) yang selanjutnya dilakukan interpolasi linear dari data gangguan gayaberat di 24 stasiun tersebut untuk mendapatkan data gangguan gayaberat di seluruh wilayah Delta Mahakam yang bervariasi dari -50 sampai dengan +150 mgal (gambar 3.8) Gambar 3.8 Data gangguan gayaberat Delta Mahakam (mgal) Penghitungan anomali tinggi berdasarkan pendekatan Molodensky dengan data gangguan gaya berat melalui persamaan (2.30), dimana besarnya g 1 untuk daerah 4.5 lintang utara sampai 5.5 lintang selatan dan 113 bujur timur sampai 123 bujur timur bervariasi dari -10 sampai dengan +8 mgal (gambar 3.9), dan besarnya kontribusi g 1 terhadap anomali tinggi untuk daerah Delta Mahakam bervariasi dari -1.5 sampai dengan +3.5 mm (gambar 3.10), 24

7 Gambar 3.9 Nilai g 1 pendekatan Molodensky (mgal) Gambar 3.10 Nilai efek g 1 terhadap anomali tinggi (mm) (titik-titik putih pada gambar merupakan daerah komputasi Delta Mahakam) seperti terlihat pada gambar 3.10 bahwa nilai kontribusi g 1 terhadap anomali tinggi untuk daerah Delta Mahakam sangat kecil (dalam skala mm), sehingga dapat diabaikan dan 25

8 δg diperoleh nilai ζ untuk daerah Delta Mahakam yang bervariasi dari -0.6 sampai dengan +1 m (gambar 3.11), Penghitungan anomali tinggi berdasarkan model geopotensial global EIGEN-GL04C dengan radius integrasi dari 0 sampai 180 melalui persamaan (2.29), sehingga diperoleh nilai untuk daerah Delta Mahakam yang bervariasi dari +53 sampai dengan +54 m (gambar 3.12), GM ζ Gambar 3.11 Anomali tinggi dari δg lapangan (m) Gambar 3.12 Anomali tinggi dari EIGEN-GL04C (m) 26

9 Penghitungan undulasi geoid dengan menggunakan metode kombinasi data gangguan gayaberat dengan model geopotensial global EIGEN-GL04C melalui persamaan (3.32) dimana besarnya nilai konversi anomali tinggi ke undulasi geoid bervariasi dari +0 sampai dengan +0,2 m (gambar 3.13), sehingga diperoleh harga undulasi geoid daerah Delta Mahakam yang bervariasi dari +53 sampai +55 m (gambar 3.14), Gambar 3.13 Nilai konversi anomali tinggi ke undulasi geoid (m) (titik-titik putih pada gambar merupakan daerah komputasi Delta Mahakam) Gambar 3.14 Undulasi geoid Delta Mahakam (m) 27

10 4. Verifikasi Proses verifikasi ini dilakukan untuk mengetahui keakuratan dari model geoid yang dihasilkan. Untuk tujuan ini perlu dilakukan pengukuran sipat datar (levelling) dan GPS pada beberapa baseline stasiun gayaberat di daerah Delta Mahakam. Dengan mengikuti persamaan [diff = H ( h N)], dapat diketahui perbedaan antara sinyal geoid dengan hasil levelling yang menunjukkan keakuratan dari model geoid tersebut. Secara teori harga delta haruslah nol, tetapi kondisi ini tidak dapat terpenuhi selama masih ada kesalahan pada H, h, dan N. Untuk mendapatkan kualitas N yang akurat, H dan h harus dihitung seakurat mungkin. Dalam proses verifikasi ini diasumsikan bahwa H dan h dapat diukur secara akurat oleh pengukuran sipat datar (levelling) dan pengamatan GPS. Tetapi untuk kualitas harga N sangat bergantung pada metode penghitungan serta model geopotensial global yang digunakan. Untuk itu dilakukan perbandingan penggunaan metode kombinasi dan model geopotensial dengan panjang baseline dibagi dalam 2 kategori yaitu baseline pendek (< 1km) dan baseline panjang (> 1km). Dari teori dan beberapa penelitian diketahui bahwa semakin panjang baseline maka semakin rendah ketelitian N karena dipengaruhi oleh ketelitian tinggi ellipsoid Gambar 3.15a Model geoid lokal Delta Mahakam dengan metode kombinasi (m) beserta lokasi titik-titik verifikasi 28

11 Gambar 3.15b Model geoid lokal Delta Mahakam hanya dengan EIGEN-GL04C (m) beserta lokasi titik-titik verifikasi Gambar 3.15c Model geoid lokal Delta Mahakam hanya dengan EGM 96 (m) beserta lokasi titik-titik verifikasi 29

12 Hasil dari proses verifikasi perbandingan penggunaan metode kombinasi dalam penentuan model geoid lokal dengan hasil dari penggunaan data model geopotensial saja (Gambar 3.15a, 3.15b, dan 3.15c). Hal ini dapat dilihat melalui perbandingan berikut : Tabel 3.1 Hasil perbandingan untuk baseline panjang No. Baseline Jarak (km) N (m) N (m) N (m) GPS levelling Kombinasi EIGEN-GL04C N (m) EGM 96 Kombinasi EIGEN-GL04C EGM 96 1 HDL1-P TOT1-S TOT1-TPL P010-Q Tabel 3.2 Hasil perbandingan untuk baseline pendek No. Baseline Jarak (km) N (m) GPS levelling N (m) Kombinasi N (m) EIGEN-GL04C N (m) EGM 96 Kombinasi EIGEN-GL04C EGM 96 1 P001-R P001-R Q003-P Q003-Q S002-TOT S002-S Z002-T Z002-T Analisis Beberapa analisis yang dapat dikemukakan mengenai model geoid lokal Delta Mahakam secara keseluruhan diantaranya yaitu : 30

13 3.2.1 Analisis kontribusi g 1 terhadap anomali tinggi dan konversi anomali tinggi ke undulasi geoid Hasil pengolahan anomali tinggi Delta Mahakam menunjukkan bahwa besarnya nilai kontribusi g 1 terhadap anomali tinggi sangat kecil (skala mm) (gambar 3.10), hal ini disebabkan karena kondisi daerah Delta Mahakam yang datar dan dekat dengan permukaan laut. Dalam pendekatan Molodensky hasil akhir yang didapatkan adalah anomali tinggi,sehingga untuk mendapatkan undulasi geoid, anomali tinggi tersebut harus dikonversi terlebih dahulu melalui persamaan (2.29). Untuk kasus Delta Mahakam, besarnya nilai konversi anomali tinggi ke undulasi geoid sangat kecil bahkan hampir tidak ada (gambar 3.13), hal ini disebabkan pada daerah Delta Mahakam bidang telluroid berhimpit dengan bidang geoid Analisis model geoid lokal Delta Mahakam Hasil pengolahan menunjukkan model geoid Delta Mahakam bervariasi dari +53 sampai dengan +55 m. Ketelitian dari model geoid lokal Delta Mahakam mencapai skala sentimeter (akan dibahas dalam subbab berikutnya), hal ini menunjukkan bahwa model geoid lokal tersebut bisa digunakan untuk keperluan praktis kerekayasaan (keperluan TOTAL E&P INDONESIE). Dengan mengasumsikan bahwa data gayaberat hasil pengamatan di lapangan tidak memiliki kesalahan, maka ketelitian model geoid lokal Delta Mahakam dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : 1. Data gangguan gayaberat tambahan dari Komisi Gayaberat Nasional Data gangguan gayaberat yang diperoleh dari Komisi Gayaberat Nasional banyak mengandung kesalahan dan ketidakakuratan karena data tersebut diperoleh dari hasil interpolasi dari data satelit dan pengukuran di lapangan pada daerah-daerah tertentu, proses interpolasi ini dilakukan karena tingkat kerapatan data gangguan gayaberat untuk wilayah Indonesia masih rendah terutama untuk wilayah di luar pulau Jawa khususnya wilayah Kalimantan dan Sulawesi (sumber : Peta gayaberat Indonesia yang diturunkan dari GETECH). 31

14 2. Koefisien geopotensial dari model geopotensial global Model geopotensial global diturunkan dari data gayaberat sebagai data utamanya (Prijatna, 2000). Dengan demikian kualitasnya pun ditentukan oleh kualitas data gayaberatnya. Selain itu, kualitas model geopotensial tergantung pada formula matematika yang digunakan sewaktu menurunkan model tersebut dan data gayaberatnya. Resolusi yang terbatas menyebabkan koefisien geopotensialnya pun terbatas. Model geopotensial global EIGEN- GL04C yang digunakan dalam penyelesaian tugas akhir ini telah memakai data dan teknologi terbaru, tetapi tetap memiliki resolusi dan tingkat kerapatan data yang terbatas dan tidak mungkin untuk dapat menghitung sampai dengan derajat tak hingga Analisis proses verifikasi Hasil proses verifikasi menunjukkan perbedaan sinyal N hasil metode gravimetri (solusi kombiansi) dan variasi harga diff (perbedaan antara sinyal geoid dan hasil GPS levelling) untuk baseline panjang. Perbedaan dan variasi tersebut sangat berhubungan erat dengan kualitas data pengamatan, strategi pengolahan, penggunaan model geopotensial global dan penggunaan piranti lunak dalam proses penghitungan h (khusus untuk masalah penggunaan piranti lunak dalam proses penghitungan h dibutuhkan penelitian lebih mendalam yang mana tidak dibahas dalam tugas akhir ini) Analisis proses verifikasi perbandingan penggunaan metode kombinasi dengan penggunaan model geopotensial saja Hasil proses verifikasi menunjukkan bahwa terdapat perbedaan hasil diff (perbedaan antara sinyal geoid dan hasil GPS levelling) dari pemakaian metode kombinasi dibandingkan dengan penggunaan model geopotensial saja (tabel 3.1 dan 3.2). Perbedaan tersebut terlihat jelas terutama pada baseline panjang. Pada tabel 3.3 dan 3.4 berikut ini dapat dilihat statistik nilai diff (perbedaan antara sinyal geoid dan hasil GPS levelling), masing-masing untuk metode kombinasi, model geopotensial global EIGEN-GL04C dan EGM 96 dalam baseline panjang dan baseline pendek.. 32

15 No. Baseline Jarak (km) Kombinasi EIGEN-GL04C EGM 96 1 HDL1-P TOT1-S TOT1-TPL P010-Q = = = max = max = max = min = min = min = σ = σ = σ = Tabel 3.3 Statistik nilai untuk baseline panjang perbandingan metode kombinasi dan model geopotensial global No. Baseline Jarak (km) Kombinasi EIGEN-GL04C EGM 96 1 P001-R P001-R Q003-P Q003-Q S002-TOT S002-S Z002-T Z002-T = = = max = max = max = min = min = min = σ = σ = σ = Tabel 3.4 Statistik nilai untuk baseline pendek perbandingan metode kombinasi dan model geopotensial global 33

16 dengan, diff = perbedaan antara sinyal geoid dan hasil GPS levelling = nilai rata-rata diff max = nilai diff yang terbesar min = nilai diff yang terkecil σ i = standar deviasi diff = ( ) diff i n 1 = 1 sampai n 2 Dari tabel 3.3 dapat terlihat bahwa untuk baseline panjang nilai diff (perbedaan antara undulasi geoid dan GPS levelling) yang dihasilkan metode kombinasi lebih kecil yaitu nilainya m (untuk baseline 15 km) daripada yang dihasilkan oleh model geopotensial global EIGEN-GL04C ( m untuk baseline 15 km) maupun oleh EGM 96 ( m untuk baseline 15 km). Secara statistik metode kombinasi memiliki nilai diff rata-rata ( ) yang lebih kecil yaitu m daripada EIGEN-GL04C ( m) dan EGM 96 ( m) dan juga memiliki standar deviasi yang lebih kecil yaitu m daripada EIGEN-GL04C ( m) dan EGM 96 ( m), hal ini disebabkan metode kombinasi memilki informasi gayaberat yang bersifat lokal dan informasi gayaberat yang bersifat global sekaligus, sedangkan EIGEN-GL04C dan EGM 96 hanya memiliki informasi gayaberat yang bersifat global saja sehingga hasilnya kurang detail dan akurat. Secara keseluruhan hasil statistik dari metode kombinasi memberikan hasil yang lebih baik daripada penggunaan model geopotensial global EIGEN-GL04C maupun oleh EGM 96. Dari tabel 3.3 juga bisa terlihat bahwa nilai diff (perbedaan antara undulasi geoid dan GPS levelling) dan statistik yang dihasilkan EIGEN-GL04C lebih baik daripada EGM 96, hal ini disebabkan EIGEN- GL04C memiliki tingkat kerapatan data yang lebih tinggi daripada EGM 96 serta EIGEN-GL04C memakai teknologi satelit terbaru yang secara berkala dianalisa untuk mempertahankan kualitas data gayaberat yang dihasilkan. Pada tabel 3.4 dapat terlihat bahwa perbedaan yang ada sangat kecil atau tidak signifikan baik itu dari segi nilai diff (perbedaan antara undulasi geoid dan GPS levelling) dimana perbedaan nilai diff-nya sebesar 1 mm maupun statistik yang dihasilkan oleh masing-masing metode (kombinasi, EIGEN-GL04C, EGM 96) yaitu nilainya sama sebesar m, hal ini disebabkan untuk baseline pendek pengaruh efek gayaberat yang bersifat lokal maupun global sangat kecil atau bahkan untuk baseline pendek (< 1 km) efek-efek tersebut dapat dikatakan tidak terasa pengaruhnya. 34