BAB IV STUDI KASUS GUNUNG API BATUR - BALI

Transkripsi

1 BAB IV STUDI KASUS GUNUNG API BATUR - BALI IV.1 Sekilas Tentang Gunung Api Batur Area yang menjadi kajian (studi) untuk dilihat sinyal deformasinya (vertikal) melalui Teknologi InSAR selama kurun waktu 1996 sampai dengan 2001 ini adalah gunung api Batur (Bali). Secara fisik dapat dilihat pada gambar 4.1 dibawah ini. Gambar 4.1 Potongan mirror citra SAR pasangan dan Gambar gunung api Batur tampak dari arah timur Dapat dilihat Gambar 4.1 gunung api Batur yang merupakan sebuah gunung berapi aktif di Kecamatan Kintamani, Kabupaten Bangli, Bali, Indonesia. Terletak di barat laut Gunung Agung, gunung ini memiliki kaldera berukuran 13,8 x 10 km dan merupakan salah satu yang terbesar dan terindah di dunia (van Bemmelen, 1949). Pematang kaldera tingginya berkisar antara 1267 m m (puncak G. Abang). Di dalam kaldera I terbentuk kaldera II yang berbentuk melingkar dengan garis tengah lebih kurang 7 km. Dasar kaldera II terletak antara m lebih rendah dari Undak 52

2 Kintamani (dasar Kaldera I). Di dalam kaldera tersebut terdapat danau yang berbentuk bulan sabit yang menempati bagian tenggara yang panjangnya sekitar 7,5 km, lebar maksimum 2,5 km, kelilingnya sekitar 22 km dan luasnya sekitar 16 km2 yang yang dinamakan Danau Batur. Kaldera Gunung Batur diperkirakan terbentuk akibat dua letusan besar, dan tahun yang lalu. Gunung Batur terdiri dari tiga kerucut gunung api dengan masing-masing kawahnya, Batur I, Batur II dan Batur III. Gunung Batur telah berkali-kali meletus. Kegiatan letusan G. Batur yang tercatat dalam sejarah dimulai sejak tahun 1804 dan letusan terakhir terjadi tahun Sejak tahun 1804 hingga 2005, Gunung Batur telah meletus sebanyak 26 kali dan paling dahsyat terjadi tanggal 2 Agustus dan berakhir 21 September Tabel 4.1 dibawah sejarah letusan penting gunung api batur sampai skarang. Tabel 4.1 Aktifitas Gunung Api Batur sejak tahun 1804 sampai sekarang NO AKTIFITAS TAHUN KEJADIAN 1 Mengeluarkan lava panas 1821, 1849, 1888, 1897, 1904, 1921, 1922, 1923, 1924, 1925, 1926, Menyemburkan Abu 1965 dan Mengeluarkan lava panas Menyemburkan Abu 1970 dan Mengeluarkan Lava panas Terbentuk kawah baru Ekslosip Pelepasan gas Letusan gas kering dan terbentuk kawah baru Hembusan asap Letusan piroklastik 2000 [sumber : Museum Gunung Api Batur, Bali] 53

3 IV.2 Satelit ERS-1 & ERS-2 ERS yang kepanjangan dari Euroupean Remote-Sensing Satellites terdiri atas 2 satelit yaitu ERS-1 dan ERS-2, di kembangkan oleh European Space Agency (ESA) untuk keperluan pengamatan multidisiplin dari bumi. Resolusi temporal dari ERS-1 dan ERS-2 adalah 35 hari, dengan perbedaan waktu melintas antara ERS-1 dan ERS-2 adalah 1 hari, kondisi ini masih tetap terjaga sampai sekarang. Sensor pada satelit ERS-1 dan ERS-2 melalukan penginderaan ke arah samping kanan dengan sudut masuk sebesar 23 o dan tegak lurus arah lintasan. Hal ini yang menyebabkan pada saat satelit bergerak posisi naik (arah selatan ke utara) atau disebut ascending sensornya mengarah ke timur, sebaliknya saat satelit descending atau pergerakannya dari arah utara ke selatan sensor mengarah ke barat. Tabel 4.2 Sistem radar satelit ERS-1 dan ERS-2 memiliki spesifikasi sebagai berikut. Tabel 4.2 Spesifikasi parameter satelit ERS-1 dan ERS-2 Parameter Nilai parameter Panjang gelombang (m) Peak power (watts) 4800 Intensitas pulsa (Hz) 1679 Panjang pulsa (μsec) 37.1 Panjang antena (m) 10.0 Lebar antena (m) 1.0 Kekuatan antena (db) 43.2 Lebar pancaran band (Mhz) Batas suhu noise termal (K) 3700 Integrated sidelobe ratio (db) 14 Quantitation noise (5 bit) (db) 30 Resolusi slant range (m) 10.2 Resolusi azimut (m) 6 Tinggi orbit (km) 790 Incident angle (º) 23 Interval waktu orbit (hari) 35 54

4 IV.3 Pengolahan Citra SAR Gunung Api Batur Dalam pengolahan data InSAR untuk melihat deformasi dari gunung api Batur, disini saya menggunakan 15 data pengamatan selama kurun waktu , dari 15 data tersebut dicari pasangan data untuk di bentuk diferensial interferogramnya, melalui pengolahan repeat two-pass. Tapi dengan metode seperti ini pengaruh kesalahan DEM akan terbawa pada hasil deformasinya, untuk itu perlu di diferensialkan lagi dengan interferogram pada data pasangan lain sehingga akan terbebas dari pengaruh kesalahan DEM. IV.3.1 Citra Data SAR Gunung APi Batur Dalam pengamatan deformasi gunung api Batur ini, citra SAR yang digunakan adalah citra SAR ERS-1 dan ERS-2 sebanyak 15 buah dari perekaman tahun 1996 sampai tahun 2001, Tabel 4.3 berikut ini informasi lebih tentang citra SAR yang digunakan : Tabel 4.3 Informasi data InSAR ERS-1 dan ERS-2 untuk area Bali No Satelit Orbit frame Waktu observasi Arah 1 ERS Apr-96 2:31: Descending 2 ERS Apr-96 2:31: Descending 3 ERS MAY :31: Descending 4 ERS MAY :31: Descending 5 ERS DEC :31: Descending 6 ERS AUG :31: Descending 7` ERS Sep-97 2:31: Descending 8 ERS OCT :31: Descending 9 ERS NOV :31: Descending 10 ERS DEC :31: Descending 11 ERS Jan-98 2:31: Descending 12 ERS Feb-98 2:31: Descending 13 ERS DEC :31: Descending 14 ERS Jan-00 2:31: Descending 15 ERS Apr-01 2:31: Descending 55

5 IV.3.2 DEM Gunung Api Batur DEM merupakan suatu citra permukaan bumi yang telah memiliki informasi 3 dimensi dan telah georeference, DEM ini diperoleh dengan metode penginderaan jauh SRTM (shuttle radar topographic missions) yang digunakan sebagai acuan referensi koordinat 3D dan interferogram untuk proses differensial interferometrinya (two pass method). DEM yang digunakan ini berasal CGIAR-CSI GeoPortal dengan format ASCII dan memiliki ketelitian horizontal sebesar dan ketelitian vertikal tidak melebihi 16 m (visualisasinya dapat dilihat pada Gambar 4.2). Berikut ini informasi metadatanya dan visualisasi dari DEM yang digunakan, sebagai berikut : ncols 423 nrows 382 xllcorner yllcorner cellsize NODATA_value Gambar 4.2 DEM SRTM 90 meter dari CGIAR-CSI Portal ncols dan nrows menginformasikan jumlah dari pikselnya, sementara x11 dan y11 menginformasikan koordinat awal (X, Y) sebagai acuan penentuan koordinat piksel lainnya, dan untuk cellsize ini merupakan ukuran tiap pikselnya. 56

6 IV.3.3 Pemilihan pasangan data Pemilihan pasangan citra (pair image) yang dilakukan adalah dengan pembagian berdasarkan arah pandang sorot (squint) posisitif dan negatif, lalu berdasarkan itu dilakukan pengolahan kombinasi. Tabel informasi citra SAR gunung api Batur (Tabel 4.4): Tanggal Squint Spacecraft Orbit ,36354 ERS ,53822 ERS , ERS , ERS , ERS , ERS , ERS , ERS , ERS , ERS , ERS , ERS , ERS , ERS Terdapat 5 data citra SAR yang memiliki nilai arah pandang sorotnya positif yang nilainya berkisar 0.4 sampai 0.5, dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut. Data pengamatan dengan nilai squint positif (Tabel 4.5): Tanggal Orbit Spacecraft Squint ERS2 0, ERS2 0, ERS2 0, ERS2 0, ERS2 0,

7 Terdapat 9 data citra SAR yang memiliki nilai arah pandang sorotnya positif yang nilainya berkisar -0.1 sampai -0.5, dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut. Pengamatan dengan nilai squint negatif (Tabel 4.6) : Tanggal Orbit Spacecraft Squint ERS1-0, ERS2-0, ERS1-0, ERS2-0, ERS2-0, ERS2-0, ERS2-0, ERS2-0, ERS2-0,12798 Dari masing masing data berdasarkan squint positif (Tabel 4.6) dan negatif (Tabel 4.5), dilakukan pengolahan secara kombinasi dua, contohnya untuk squint positif dilakukan pengolahan sebanyak 10 kali pengolahan pasangan data, sementara untuk pengolahan squint negatif dilakukan pengolahan sebanyak 33 pengolahan pasangan data, artinya dengan hanya mempertimbangkan squint saja sebanyak 43 pengolahan pasangan dilakukan (cukup tidak efektif). Tetapi yang dilakukan adalah mempertimbangkan panjang baseline temporal dan perpendicular juga, sehingga tidak lebih dari 15 pengolahan pasangan data saja yang dilakukan. 58

8 IV.3.4 Laporan pengolahan pasangan data SAR Dari informasi diatas tersebut (squint), sebagai pertimbangan pemilihan pasangan data yang akan digunakan pada proses nantinya. Diperoleh 15 pasangan data dan laporan pengolahannya sebagai berikut: Tabel 4.7 Laporan 15 pasangan pengolah citra SAR pada area gunung api Batur No Reference Slave Baseline (m) Processing Perfect Failed Failed Not Perfect Not Perfect Not Perfect Not Perfect Perfect Failed Failed Failed Not Perfect Not Perfect Failed Failed Dari 15 pasangan citra SAR yang dilakukan pengolahannya terdapat 3 kategori hasilnya : Perfect, disini artinya pengolahan yang dilakukan berhasil dan menghasilkan final interferogram. Not Perfect, disini artinya pengolahan yang dilakukan berhasil tetapi final interferogramnya tidak muncul. Failed, artinya pengolahan yang dilakukan tidak berhasil, hanya sampai menghasilkan flattening interferogram ataupun hanya menghasilkan single look complex (SLC). 59

9 IV.3.5 Hasil Pengolahan Sempurna Data Batur IV Data Mentah (Raw Data) Berikut ini data mentah (raw data) yang siap diproses dalam perangkat lunak ROI PAC setelah di olah dari format nol data melalui beberapa tahapan (dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4). Pasangan citra Gambar 4.3 Raw format citra SAR satelit ERS-1dengan perbesaran Pasangan citra Gambar 4.4 Raw format citra SAR satelit ERS-2 dengan perbesaran 60

10 IV Citra Single Look Complex (SLC) Dari masing masing data mentah tersebut, di bentuk Single Look Compex (SLC) yang merupakan matrik kompleks hamburan, data fase dan amplitudonya masih dalam satu file. Gambar 4.5 dan Gambar 4.6 memperlihatkan SLC format dari masing masing pasangan pengolahan ( dan ). Pasangan citra Gambar 4.5 Citra SLC mixed amplitudo dan fase (sebelah kiri) dan (sebelah kanan) Pasangan citra Gambar 4.6 Citra SLC mixed amplitudo dan fase (sebelah kiri) dan (sebelah kanan) 61

11 IV Interferogram fase dan amplitudo SLC tersebut di bentuk menjadi interferogram fase dan amplitudo dengan tahapan mencari area tampalan (offset), registrasi, dan komputasi. Dari kedua pasangan tersebut citra pasangan memiliki korelasi dan koherensinya yang paling bagus. Gambar 4.7 dan Gambar 4.8 memperlihatkan interferogram dari masing masing pasangan pengolahan ( dan ). Pasangan citra Gambar 4.7 Interferogram pasangan Citra fase (sebelah kiri) dan amplitudo (sebelah kanan) Pasangan citra Gambar 4.8 Interferogram pasangan citra fase (sebelah kiri) dan amplitudo (sebelah kanan) 62

12 IV Interferogram di bidang datar Karena pengaruh pencitraan yang mengarah kesamping (side looking) yaitu pada bidang proyeksinya (bukan pada bidang datar), sehingga perlu di proyeksikan kedalam bidang datar. Dapat dilihat perbedaan hasilnya sangat signifikan pada interferogram dibawah ini pada Gambar 4.9 dan Gambar 5.0, berikut ini : Pasangan citra Gambar 4.9 Interferogram pasangan Citra setelah dilakukan flattening, citra fase (sebelah kiri) dan citra gabungan fase & amplitudo (sebelah kanan) Pasangan citra Gambar 4.10 Interferogram pasangan Citra setelah dilakukan flattening, citra fase (sebelah kiri) dan citra gabungan fase & amplitudo (sebelah kanan) 63

13 IV Citra Korelasi (Image Correlation) Dapat dilihat bahwa korelasi citra pasangan lebih baik dibanding dengan pasangan , hal ini salah satunya oleh selisih temporal yang pendek dari pasangan ini. Berikut ini Gambar masing2 yang memperlihatkan korelasi keduanya (Gambar 4.11 dan Gambar 4.12): Pasangan citra Gambar 4.11 Interferogram correlation pasangan Citra memperlihatkan korelasi kedua citra tersebut Pasangan citra Gambar 4.12 Interferogram correlation pasangan Citra memperlihatkan korelasi kedua citra tersebut 64

14 IV Interferogram setelah penghapusan topografi Pada tahapan ini sudah masuk kedalam tahapan differensial interferogram atau tahapan pengahapusan unsur topografi yang dimiliki oleh interferogram pada pasangan citra SAR, tetapi masih dipengaruhi oleh noise dan atmosfer, oleh karena itu tahapan selanjutnya filtering differensial interferogram. Gambar 4.13, Gambar 4.14 dan Gambar 4.15 memperlihatkan interferogram masing masing pasangan citra SAR dan serta interferogram dari eksternal data DEM (simulasi). Pasangan citra Gambar 4.13 Interferogram pasangan citra setelah dihilangkan topografinya 65

15 Pasangan citra Gambar 4.14 Interferogram pasangan citra setelah dihilangkan topografinya Gambar 4.15 Interferogram DEM hasil dari SRTM 90 m (CGIAR-CSI) 66