FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN

Transkripsi

1 ANALISIS HARMONIK DENGAN MENGGUNAKAN TEKNIK KUADRAT TERKECIL UNTUK PENENTUAN KOMPONEN-KOMPONEN PASUT DI PERAIRAN DANGKAL DARI DATA TOPEX/POSEIDON TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh Fanani Hendy Khusuma PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 Lembar Pengesahan Tugas Akhir Sarjanaa ANALISIS HARMONIK DENGANN MENGGUNAKANN TEKNIKK KUADRAT TERKECIL UNTUK PENENTUAN KOMPONEN-KOMPONEN PASUT DI PERAIRAN DANGKAL DARI DATA TOPEX/POSEIDON Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikann lainnya. Bandung, 27 Juni 2008 Penulis, Fanani Hendy Khusuma NIM Diperiksa dan disetujui oleh : Pembimbing I, Pembimbing II, Kosasih Prijatna, Ir., M.Sc. NIP Dina Anggreni Sarsito, Ir., M.T. NIP Mengetahui: Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua, Wedyanto Kuntjoro, Dr., Ir., M.Sc. NIP

3 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah Tuhan seluruh penjuru alam. Setelah mengikuti masa perkuliahan selama empat tahun, akhirnya tiba saat akhir perkuliahan dengan selesainya penyusunan tugas akhir ini. Tugas akhir berjudul Analisis Harmonik dengan Menggunakan Teknik Kuadrat Terkecil untuk Penentuan Komponen-Komponen Pasut di Perairan Dangkal dari Data TOPEX/Poseidon ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S1) pada Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung. Tugas akhir ini membahas mengenai bagaimana cara memperoleh konstanta komponen-komponen pasut dari data satelit altimetri, yaitu satelit TOPEX/Poseidon. Hasil penelitian dalam tugas akhir ini diharapkan dapat menggantikan informasi pasut dari model pasut global yang tidak cocok digunakan di perairan Indonesia karena karakteristik perairan Indonesia yang beragam. Informasi pasut yang baru tersebut diharapkan dapat membantu penelitian-penelitian selanjutnya yang menyangkut dengan aplikasi-aplikasi satelit altimetri. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan kepada: 1. Kosasih Prijatna Ir., M.Sc., dan Dina Anggreni Sarsito Ir. M.T., selaku Dosen Pembimbing I dan Dosen Pembimbing II. 2. Wedyanto Kuntjoro Dr., Ir., M.Sc., selaku Ketua Prodi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB sekaligus selaku dosen penguji; serta Wiwin Windupranata Dr. rer. nat., Ir., M.Sc., dan Hendriatiningsih Dr., Ir., MS., sebagai dosen penguji. Tentunya, tugas akhir ini masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan dan dihargai penulis untuk perbaikan di masa yang akan datang. Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi seluruh umat manusia. Semoga... Bandung, 27 Juni2008 Penulis i

4 Bismillah Sesungguhnya ilmu yang bermanfaat adalah ilmu yang mengantarkan pemiliknya untuk lebih mengenal Sang Penciptanya Dan sesungguhnya ilmu pengetahuan semuanya menuju ke ketaatan kepada Allah saat tidak ditunggangi oleh nafsu bengkok yang menjauh dari Allah Ini Ibu, genggamlah tanganku ini Akan kubawa Ibu menjelajah hasil titik peluhmu Biar kubawa Ibu ke alamku ini Hasil ukiranmu selama ini (Brothers) ii

5 SANWACANA 1. Ibu dan Ayahku tercinta... semoga Allah menjadikanku anak yang dapat membahagiakan kalian, di dunia dan akhirat. Juga Kakak kakakku, Mas Fiqi dan Teh Fina,,,Semoga Allah memberkahi keluarga kita ya! :D. Juga saudara saudara iparku, K Reny dan Mas Kuntop,,, keep baik dan bahagia! 2. Teman talaqqi Qur an : Fas Hendra (akang Fuss), saya bersyukur bisa berteman dengan antum, ghirah antum yang dahsyat menular ke diri saya, subhanalllah walhamdulillah. Semoga rencana menikah antum dimudahkan Allah dan diberikannya jodoh terbaik bagi antum, amin. Ust Zubair sebagai guru saya, ustadz ganteng yang diam diam tapi taujihnya menghanyutkan ^_^. Semoga Allah menyayangi antum, yaa ustadz. 3. Teman teman kostan tercinta : Gibul WHP, presiden dan sekretaris pribadikuw, maafkan daku sering membuat kostan kita acak acakan walaupun tetap menyenangkan ^_^. Semoga di masa yang akan datang engkau bisa menguatkan barisan pejuang ummat ini, Gil! Fikri, calon birokrat dari Makassar, benerin ummat ini mulai dari daerahmu ya, Pik! Jangan maen game aja! Uda Jumadi (Zuma/Juminten/ Jumaron/Zummy/Zum Zum/Once/Banci Kamera, busyeet,, banyak banget panggilan ni orang! Dasar pria panggilan maksutnya panggilannya banyak ^_^ ). Ampun deh zum, hentikan kebiasaan burukmu mangkal di pengolan itu, ga elit!heuheu, bercanda, Jum! Yang namanya kecerdasan itu ada dua, yang berasal dari Allah dan yang berasal dari usaha yang sungguh sungguh. Nah, lu udah dapet yang satu tuh, tinggal dimanfaatin di jalan yang dikehendaki yang ngasihnya ya, Jum! (maksutnya di jalan Allah). Kang Imron Marone (juragan petrol di Abu Dhabi), Kapan nikah nih, kang? Awas ntar ada rembulan lagi yang kehilangan cahayanya di hati antum loh! :p. Moga moga antum bisa jadi salah satu pundi keuangan bagi jalan dakwah ini ya, Kang! 4. Ikhwan ikhwan dan akhwat akhwat kita di Salman. Jazakumullah khairu jazaa, antum sekalian telah menjadi lingkungan yang baik bagi saya, yang mengaitkan kasih sayang dalam hati ini dalam ikatan ukhuwah, membina benteng pemisah antara yang haq dan yang bathil, dan membakar semangat perjuangan diri dari kepengecutan. Semoga Allah menyayangi kalian. 5. Teman teman dari tanah jawi di timur sana : Bundro, Hams, Libien, Mas Arky. Matur nuwun sanget sudah mengimprove Javanese saya selama ini sehingga setelah lulus dari ITB bahasa jawa saya semakin mantap (bukan bahasa Inggrisnya) 6. Punggawa punggawa TU : Pak Ujum, Pak Dudung, Pak Dudi, Pak Yus, Pak Cucu dan Bu. Terimakasih sudah melayani kami para mahasiswa yang punya banyak masalah. Semoga kebaikan bapak bapak dan ibu ini dibalas berlipat lipat oleh Allah yaa.. 7. Bu Siti dan Pak Armen, terimakasih telah sabar membina kami para mahasiswa untuk menggunakan perpustakaan dengan baik dan tertib, perpustakaan yang menurut pengamatan saya termasuk ke dalam perpustakaan terbaik dan banyak dikunjungi mahasiswa di ITB. Keep spirit ya, Bu, Pak. Semoga Allah memberkahi hidup kalian. 8. Sahabat sahabat ABK (Anak Buah pa Kosasih, :D) : Dhota Wedhus Pradipta (kaya nama personel Band ajah! Nama bandnya:wedhus!), teman yang setiap saat menjadi objek cacianku, hehehe, bercanda dhot! Semoga tetap baik dan jangkung,,, Wulan Y Syahroni (hentikan kemudlaratanmu,, tobat lan!:d.) Ampun deh kalo udah kumat,, file2 TA jadi taruhannyah, membahayakan banget!semoga bisa menjadi pemberi manfaat bagi sebanyakbanyak orang ya, Lan! Teh Sella (teman seperjuangan menghadapi altimetri,,, altimetri iii

6 sampe mampuss!!alti!alti!alti!). Slamet ya tehh udah lulus S2, akhirnya! Smoga bisa cepet nikah sama Akang DudenX...Sang advisor dari Graz! Teh Tanto (Tanti Zicko, gile ni nama kucing peliharaan aja dimasukin ke nama majikannya :s). Semoga S2 nya cepet beres ya Teh! Tetap tabah dari kelakuan kurawa kurawa lab GD hingga lulus S2! Anak yang lain: Wira, Fandi, Ari, Heru, Win, Camat,,, smanget cuyy! The end is near!!:d 9. Ikhwah di FSI : Iis, Pandu, Mas Firman, Sukma, Farid, Epul, Hendra, dkk. Smoga Allah meninggikan derajat kalian Saudara saudara usrahku tercinta : bang D (si biker gondrong yang serem tapi berhati lembut. Sang pioneer!),,, M Aga (pemain basket asal cimahi yang multi talenta, teman setia saat PESAT. Off road deui yu Gaa??),, Oji (ketua IMG yang ngejar2 daku untuk memperoleh bidadari berjilbab. Walah Jii... :D),,,,Wiwid (biker gondrong yang serem tapi berhati lembut juga, sunda pisan lahh!wedun!),,,rizal (wong jawi yang logat jawanya mblabar mbleber ora karuan campur sama bahasa Indonesia!=)) keep baik n jangkung, zal!),,, ga nyangka, rupanya kalianlah mutiara mutiara yang terpendam selama ini, semoga Allah meninggikan derajat kalian! Ana uhibbukum fillah Adik adik AAEI 2005 : Paijo, Pesik, Bambang, Sidiq, Karen, Gin, dll 12. Kurawa kurawi muda 04 Lab GD: Ari Yanuar (Si Cicalengka), sok atuh sing gera memajukan peradaban di Cicalengka ditu ari geus lulus mah,, ngarah Cicalengka sembada! Hidup Cicalengka!! Arief Kusman (Si raja project, owner tunggal ReefSea), sumanget Riff! Sing tercapai cita citanaa! Nazeh Arif (ahli bahasa Perancis), Meiriska Y (mei2, calon S2 GD, semanget Mei!!), 13. Kurawa kurawa penjaga Lab GD: Mr Blake, Pak Yayas, Kang Teguh, Dede, Pak Gamal. Keep spirit!! Majukan Lab GD!!! Sesakeun atheuh eta makan siang jeung kurawa2 S1, :D. Hatur nuhun oge ka Teh Tanti,,,makasih teh atas gaji bulanannyahh,,,heuheu 14. Bu Surianti (kost) beserta keluarga yang telah berlaku sangat baik kepada saya sebagai anak kost dan juga kepada teman teman saya yang sering singgah di kostan. Semoga rumah dan kostannya diberkahi Allah ya Bu Semua orang orang yang membantu saya dalam menghadapi kehidupan ini..baik yang saya kenal ataupun tidak..sadari atau tidak disadari...jazakumullahu khairu jazaa... Mohon maaf apabila banyak yang tidak bisa saya sebutkan... iv

7 ABSTRAK Teknologi satelit altimetri mempunyai peran penting dalam studi oseanografi dan hidrografi di perairan Indonesia. Pada banyak aplikasi pemanfaatan teknologi satelit altimetri, sinyal yang disebabkan oleh pasut laut harus dihilangkan dari data pengamatan satelit altimetri. Biasanya informasi dari sinyal pasut laut ini diperoleh dari model pasut laut global. Namun, model pasut global tersebut tidak dapat digunakan wilayah perairan Indonesia yang mempunyai karakteristik beragam. Oleh karena itu, diperlukan adanya informasi sinyal pasut lokal untuk menggantikan model pasut global di wilayah perairan Indonesia. Tugas akhir ini membahas mengenai penggunaan data TOPEX/Poseidon untuk menentukan komponen-komponen pasut laut di daerah perairan dangkal menggunakan analisis harmonik. Metode kuadrat terkecil digunakan dalam penentuan komponenkomponen pasut laut tersebut Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa data satelit altimetri dapat digunakan untuk menghitung konstanta-konstanta pasut di perairan Indonesia. Namun masih terdapat masalah yang ditemui dalam penelitian ini yaitu pada penentuan fase komponen pasut yang mempunyai perbedaan cukup besar pada data pass ascending dan descending. Yang menjadi masalah dari perbedaan ini yaitu apabila dari hasil proses analisis harmonik menggunakan TOPEX/Poseidon ini akan dibuat co-tidal chart. Tetapi untuk keperluan prediksi pasut hal ini sudah dapat digunakan. Kata kunci : satelit altimetri, model pasut lokal, analisis harmonik, perairan dangkal TOPEX/Poseidon v

8 ABSTRACT Satellite altimetry technique has a great significance to be applied in various physical oceanography studies of Indonesia waters. In most cases, the ocean/sea tide signals should be removed from the altimetry data. The tide information is usually obtained from global tide models, however, these type of models are not fit to the regional tidal characteristics. Therefore, a regional tides model is required in order to improve quality of sea level data derives from satellite altimetry. This paper investigate the application of TOPEX/Poseidon altimetry data to determine tidal constituents at shallow water areas using harmonic analysis. The leastsquares method is applied in estimating such constituents. The result of this study shows that satellite altimetry data can be used to determine the tidal constituents in Indonesia waters. However, there is still a problem in the estimated phase lag in all costituents, especially in shallow water areas. There is still large different phase value between the ascending and descending pass data. Due to this problem, the cotidal chart based on the estimated constituents can not be derived. However, for tidal prediction purpose, those constituents can be applied. Keywords : satellite altimetry, regional tide model, harmonic analysis, shallow waters, TOPEX/Poseidon vi

9 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i SANWACANA... iii ABSTRAK... v ABSTRACT... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Maksud dan Tujuan Ruang Lingkup Pembahasan Manfaat Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Pembahasan... 5 BAB II TEKNOLOGI SATELIT ALTIMETRI DAN PASUT LAUT 2.1 Prinsip Dasar Teknologi Satelit Altimetri Satelit TOPEX/Poseidon Karakteristik Orbit Satelit TOPEX/Poseidon Sistem Waktu TOPEX/Poseidon Kesalahan dan Bias pada Pengukuran Satelit Altimetri Sea Level Anomaly Aplikasi Teknologi Satelit Altimetri Mean Sea Surface Global Mean Sea Variation El Nino Fenomena Pasut Laut Analisis Harmonik Pasut Laut Metode Kuadrat Terkecil Penghitungan Standar Deviasi Amplitudo Penghitungan Standar Deviasi Fase vii

10 2.4.3 Uji Statistik Chi-square Perbedaan Pengukuran Pasut Laut Cara Tradisional dengan Pengukuran Pasut Laut Menggunakan Satelit Altimetri Frekuensi Aliasing BAB III PENGOLAHAN DATA DAN HASIL 3.1 Pengambilan Data Pemilihan Lokasi dan Waktu Pengamatan Pengambilan Data Pada RADS Pra Pengolahan Data Moving average Interpolasi Titik Normal Model Pembobotan Penghitungan Analisis Harmonik Penerapan Uji Statistik Chi-square Hasil Analisis Harmonik Metode Kuadrat Terkecil BAB IV ANALISIS 4.1 Analisis terhadap Moving average Analisis terhadap Hasil Interpolasi Kuadratik untuk Menentukan Titik Normal Analisis terhadap Model Pembobotan Analisis terhadap Penggunaan Uji Chi-square untuk Menentukan Komponen Pasut yang Digunakan dalam Analisis Harmonik Analisis terhadap Perbedaan Fase Data Ascending dan Descending Analisis terhadap Beberapa Hasil Analisis Harmonik Titik 2 (Laut Jawa) Titik 6 (Barat Papua) Verifikasi Hasil Prediksi Pasut dengan Model Pasut Lain Analisis Terhadap Nilai Standar Deviasi pada Analisis Harmonik Perairan Dangkal dan Dalam viii

11 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA ix

12 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 : Geometri pengukuran satelit altimetri... 7 Gambar 2.2 : Satelit Topex/Poseidon... 8 Gambar 2.3 : Geometri pengukuran satelit altimetri beserta koreksi-koreksi yang diperlukan Gambar 2.4 : Tren perubahan laut rata-rata global yang dihitung dari data altimetri mulai Januari 1993 hingga Gambar 2.5 : Variasi rata-rata permukaan laut yang dihitung dari data altimetri Gambar 2.6 : Osilasi tinggi permukaan laut di perairan Samudera Pasifik akibat fenomena El Nino Gambar 2.7 : Contoh hasil superposisi gelombang Gambar 2.8 : Keterkaitan antar komponen pasut Gambar 2.9 : Pengukuran gelombang M 2 dengan menggunakan palem pasut. Periode pencuplikan data satu jam Gambar 2.10 : Pengukuran gelombang M 2 dengan menggunakan TOPEX/Poseidon. Periode pencuplikan data hari Gambar 2.11 : Gelombang M 2 yang sebenarnya dan yang telah teraliasing Gambar 3.1 : Diagram alir pengolahan data Gambar 3.2 : Lokasi pengamatan yang dijadikan objek studi Gambar 3.3 : Proses moving average pada sebuah set data (23 data) Gambar 3.4 : Contoh hasil moving average pada data SLA Gambar 3.5 : Titik Normal Gambar 3.6 : Hasil interpolasi kuadratik untuk data SLA di titik normal Gambar 3.7 : Amplitudo komponen pasut pada Titik 1 (P. Bangka) Gambar 3.8 : Amplitudo komponen pasut pada Titik 2 (L. Jawa) Gambar 3.9 : Amplitudo komponen pasut pada Titik 3(Samudera Hindia) Gambar 3.10: Amplitudo komponen pasut pada Titik 4 (L. Bangka) Gambar 3.11: Amplitudo komponen pasut pada Titik 5(Selatan Papua) Gambar 3.12: Amplitudo komponen pasut pada Titik 6 (Teluk di Barat Papua) Gambar 3.13: Amplitudo komponen pasut pada Titik 7(Utara P. Sulawesi) Gambar 3.14: Fase komponen pasut pada Titik Gambar 3.15: Fase komponen pasut pada Titik x

13 Gambar 3.16: Fase komponen pasut pada Titik Gambar 3.17: Fase komponen pasut pada Titik Gambar 3.18: Fase komponen pasut pada Titik Gambar 3.19: Fase komponen pasut pada Titik Gambar 3.20: Fase komponen pasut pada Titik Gambar 4.1 : Hasil prediksi pasut dari data pass ascending dan descending Gambar 4.2 : Hasil pengurangan dua gelombang dengan fase berbeda Gambar 4.3 : Hasil pengurangan dua gelombang dengan amplitudo berbeda Gambar 4.4 : Histogram kesalahan di Titik Gambar 4.5 : Hasil prediksi pasut dari data TOPEX/Poseidon Gambar 4.6 : Hasil prediksi pasut dari EasyTide Gambar 4.7 : Perbandingan standar deviasi amplitudo di perairan dangkal dan dalam Gambar 4.8 : Perbandingan standar deviasi fase dangkal di perairan dangkal dan dalam xi

14 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 : Karakteristik Orbit Satelit TOPEX/Poseidon... 9 Tabel 2.2 : Komponen pasut periode panjang Tabel 2.3 : Komponen pasut diurnal Tabel 2.4 : Komponen pasut semi-diurnal Tabel 2.5 : Komponen pasut perairan dangkal Tabel 2.6 : Perbandingan pengukuran pasut dengan menggunakan tide gauge dan dengan menggunakan satelit altimetri Tabel 2.7 : Periode komponen pasut yang sebenarnya dan yang telah teraliasing TOPEX/Poseidon Tabel 2.8 : Periode pasut aliasing dari beberapa satelit altimetri Tabel 3.1 : Lokasi pengamatan yang dijadikan objek studi Tabel 3.2 : Hasil percobaan uji chi-square terhadap model pembobotan Tabel 3.3 : Hasil percobaan uji chi-square terhadap jumlah parameter yang digunakan Tabel 3.4 : Hasil uji chi-square untuk menentukan jumlah parameter yang digunakan pada Titik Tabel 3.5 : Hasil uji chi-square untuk menentukan jumlah parameter yang digunakan pada Titik Tabel 3.6 : Hasil uji chi-square untuk menentukan jumlah parameter yang digunakan pada Titik Tabel 3.7 : Hasil uji chi-square untuk menentukan jumlah parameter yang digunakan pada Titik Tabel 3.8 : Hasil uji chi-square untuk menentukan jumlah parameter yang digunakan pada Titik Tabel 3.9 : Hasil uji chi-square untuk menentukan jumlah parameter yang digunakan pada Titik Tabel 3.10 : Hasil uji chi-square untuk menentukan jumlah parameter yang digunakan pada Titik Tabel 3.11 : Konstanta pasut hasil analisis harmonik metode kuadrat terkecil pada Titik xii

15 Tabel 3.12 : Konstanta pasut hasil analisis harmonik metode kuadrat terkecil pada Titik Tabel 3.13 : Konstanta pasut hasil analisis harmonik metode kuadrat terkecil pada Titik Tabel 3.14 : Konstanta pasut hasil analisis harmonik metode kuadrat terkecil pada Titik Tabel 3.15 : Konstanta pasut hasil analisis harmonik metode kuadrat terkecil pada Titik Tabel 3.16 : Konstanta pasut hasil analisis harmonik metode kuadrat terkecil pada Titik Tabel 3.17 : Konstanta pasut hasil analisis harmonik metode kuadrat terkecil pada Titik Tabel 4.1 : Perbandingan parameter hasil pengolahan data dengan dan tanpa menggunakan moving average Tabel 4.2 : Perbandingan hasil prediksi pasut laut Tabel 4.3 : Perbandingan hasil pengolahan data dengan bobot yang sama dan dengan bobot yang berbeda Tabel 4.4 : Standar deviasi komponen-komponen pasut di perairan dangkal Tabel 4.5 : Standar deviasi komponen-komponen pasut di perairan dalam xiii