COASTLINE MODELLING IN SEMARANG USING SHUTTLE RADAR TOPOGRAPHY MISSION (SRTM) AND COASTAL MAP OF INDONESIA (LPI)

Transkripsi

1 COASTLINE MODELLING IN SEMARANG USING SHUTTLE RADAR TOPOGRAPHY MISSION (SRTM) AND COASTAL MAP OF INDONESIA (LPI) Nadya Oktaviani 1, Joko Ananto 1, Novaya Nurul Basyiroh 2 1 Badan Informasi Geospasial (BIG) Jalan Raya Jakarta-Bogor KM 46, Cibinong-Bogor, Mahasiswa Teknik Geodesi UNDIP nadya.oktaviani@big.go.id ABSTRACT Republic of Indonesia (NKRI) is the world's largest archipelagic state. The country as the island nation if that country s boundaries connected by baselines of the outermost islands. Next, the baseline is referred is coastalline. Coastline from Sabang to Merauke, make Indonesia has the longest coastline fourth in the world after United State, Canada and Rusia. Importance of the coastline especially in the determination of boundaries, the method determining the coastline continue to be developed. Geospatial Information Agency (BIG) through the mandate of Act 4 of 2011, article 13 should provide geospatial information about coastline. Coastline in question is based on the Lowest Astronomical Tide (LAT), the Highest Astronomical Tide (HAT) and based on Mean Sea Level (MSL). Needs for availability of coastline data, quickly and accurately is one of the aims mandated by the Act. The problem is not all coastal areas can be measured by the method teristris. so, modeling of coastline to be one of solution to solve the problem. This research is modeling the shoreline using elevation data Topography Shuttle Radar Mission (SRTM) and batimetry data from map of Coastal Line of Indonesia (LPI) BIG. There are challenges when modeling using data with different references, namely need to make one reference to data. Furthermore, the dynamics of sea level data from tidal observations of tidal stations in the study area. Based on SRTM data merging, LPI and the tidal area of study, obtained results coastline a model that can be used to map up to a scale of 1: 50,000. Keyword: Costal line, Islands, SRTM, LPI, Tidal PEMODELAN GARIS PANTAI KOTA SEMARANG MENGGUNAKAN DATA SHUTTLE RADAR TOPOGRAPHY MISSION (SRTM) DAN PETA LINGKUNGAN PANTAI INDONESIA (LPI) ABSTRAK Negara Kesatuan Republik Indonesia (NKRI) merupakan negara kepulauan terbesar di dunia. Suatu negara dikatakan sebagai negara kepulauan jika wilayah negara tersebut dihubungkan oleh garis pangkal terluar pulaupulau. Garis terluar yang menghubungkan pulau-pulau selanjutnya disebut garis pantai. Garis pantai yang kontinyu dari Sabang hingga Merauke menjadikan negara Indonesia sebagai negara yang memiliki garis pantai terpanjang ke-empat di dunia setelah Amerika Serikat, Kanada dan Rusia. Mengingat pentingnya garis pantai terutama dalam penentuan batas wilayah, maka metode untuk menentukan garis pantai di Indonesia terus dikembangkan. Badan Informasi Geospasial (BIG) melalui amanat Undang-Undang No.4 Tahun 2011 pasal 13 harus menyediakan informasi geospasial tentang garis pantai. Garis pantai yang dimaksud adalah garis pantai berdasarkan surut terendah, garis pantai pasang tertinggi, dan garis pantai berdasarkan muka laut rata-rata. Kebutuhan akan tersedianya data garis pantai secara cepat dan tepat merupakan salah satu tujuan dari program kerja yang diamanatkan Undang-Undang tersebut. Akan tetapi tidak semua wilayah pantai dapat diukur dengan metode teristris. Oleh karena itu pemodelan garis pantai menjadi salah satu solusi untuk menjawab tuntutan tersebut. Penelitian ini melakukan pemodelan garis pantai menggunakan data ketinggian Shuttle Radar Tophography Mission (SRTM) dan data kedalaman Peta Lingkungan Pantai Indonesia (LPI) BIG. Terdapat tantangan ketika melakukan pemodelan dengan menggunakan data dengan referensi yang berbeda, yakni perlu melakukan penyamaan sistem referensi pada data. Selanjutnya dinamika permukaan laut dari data pasang surut hasil pengamatan stasiun pasut di wilayah studi. Berdasarkan penggabungan data SRTM, LPI dan pasang surut wilayah studi, didapat hasil model garis pantai yang dapat digunakan untuk pemetaan hingga skala 1: Kata Kunci: Garis pantai, Kepulauan, SRTM, LPI, Pasang surut

2 PENDAHULUAN Latar Belakang Indonesia merupakan negara kepulauan dengan julukan archipelago state. Melalui Deklarasi Djuanda pada 13 Desember 1957, Indonesia mendapatkan hak untuk mengklaim wilayah teritorialnya. Hal ini diakui melalui United Nation Conference on the Law of the Sea (UNCLOS) 1982 oleh masyarakat internasional 1 (Gustanto, 2013). Sebuah negara dikatakan sebagai negara kepulauan jika negara tersebut dihubungkan oleh garis pangkal lurus kepulauan yang menghubungkan titik-titik terluar pulau dan karang yang selalu muncul dipermukaan laut. Hal ini terbukti bahwa Indonesia memiliki panjang garis pantai (BIG,2013) dan dapat mengklaim wilayah laut sepanjang garis pantai tersebut. Akibatnya, bertambah luas negara Indonesia baik wilayah darat, maupun kawasan lautnya. Garis pangkal untuk penentuan batas wilayah harus tepat. Garis pangkal yang dimaksud tentunya garis batas terluar dari setiap pulaupulau di Indonesia, selanjutnya disebut garis pantai. Menurut Undang-Undang No.4 Tahun 2011 pasal 12 huruf a, garis pantai merupakan garis khayal pertemuan antara daratan dengan lautan yang dipengaruhi oleh pasang surut air laut. Selain dipengaruhi pasng-surut air laut, garis pantai juga dipengaruhi oleh kondisi alam lainnya di wilayah pesisir, seperti angin, abrasi, sedimentasi dan faktor pergerakan lempeng tektonik bumi. Perkembangan metode dalam penentuan garis pantai melewati beberapa tahap generasi. Seperti pada generasi pertama menentukan garis pantai berdasarkan pada perubahan vegetasi dan karakteristik lainnya yang terjadi akibat pasang surut air laut. Selanjutnya pada generasi kedua, garis pantai ditentukan dengan melakukan deliniasi batas berdasarkan data Digital Terrain Model (DTM) dengan referensi ketinggian tertentu. Hingga sekarang generasi ketiga terus mengembangkan metode penetuan garis pantai dengan mempertimbangkan aspek temporal dan spasial yang berpengaruh pada kedudukan muka laut. Adapun garis pantai yang dimaksud UU No.4 Tahun 2011 terdiri dari: a. Garis pantai surut terendah; b. Garis pantai pasang tertinggi; dan c. Garis pantai tinggi muka air laut rata-rata. Ketiga garis pantai tersebut harus tertuang dalam konsep pemetaan dasar lingkungan pantai, Peta Lingkungan Pantai Indonesia (LPI). Metode untuk penentuan garis pantai terus dikembangkan. Misalnya dengan melakukan pengukuran teristris dilapangan. Uji metode RTK (GPS Tracking) pernah dilakukan dan menghasilkan bentuk garis pantai dengan tingkat ketelitian yang lebih baik 3 (Oktaviani, N., dkk, 2014). Hal tersebut dilihat dari hasil verifikasi dilapangan yang divisualisasikan diatas citra Ikonos. Namun metode ini masih memiliki kelemahan karena metode teristris hanya dapat dilakukan pada kondisi pantai landai dan memerlukan waktu yang cukup lama. Metode lain yang pernah dilakukan adalah penentuan garis pantai dengan data citra satelit multi-years melalui analisis jumlah nilai spektral pada citra Landsat untuk membedakan

3 batas darat dan laut. Hasilnya memperlihatkan bahwa terjadi perubahan garis pantai di wilayah Semarang dalam kurun waktu 100 tahun 4 (Marfa i, M. A., dkk., 2007). Hasil tersebut tidak hanya mengidentifikasi terjadi penggerusan wilayah pantai. Beberapa wilayah didentifikasi mengalami penambahan area seperti pada pengamatan data citra satelit tahun , wilayah pantai bertambah sejauh 0,5-1 km dan membentuk sebuah pulau kecil Tombolo dan Laguna dibagian Barat Kota Semarang. Analisis perubahan garis pantai dengan menggunakan data DEM hasil fotogrametri pernah dilakukan oleh 5 Raju, dkk pada tahun Analisis dilakukan diwilayah Pantai Timur Park, Singapore dengan pengamatan berpusat pada kawasan East Coast Parkway (ECP) beberapa tahun terakhir. Garis pantai hasil analisis diverifikasi diatas citra Ikonos Tahun Terlihat adanya perubahan garis pantai akibat erosi diwilayah tersebut. Selanjutnya hasil analisis digunakan untuk pemetaan risiko erosi disepanjang kawasan pesisir wilayah tersebut. Penelitian lain mengenai analisis garis pantai juga dilakukan 6 Siswanto, dkk pada tahun Penelitian difokuskan untuk menganalisa stabilitas garis pantai di Kabupaten Bangkalan. One line model dengan persamaan CERC menjadi model numerik yang digunakan untuk analisis. Salah satu parameter yang dilibatkan adalah gelombang dan angina. Model divalidasi menggunakan citra Landsat. Hasil analisis menunjukan garis pantai lokasi penelitian relative stabil. Pemodelan untuk menentukan 3 garis pantai belum dilakukan. Sehingga penelitian ini mencoba melakukan analisis penentuan 3garis pantai dengan data hasil model. Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan 3 garis pantai dengan menggabungkan data ketinggian dan kedalaman. Proses pemodelan dilakukan dengan ekstraksi pengolahan data SRTM dan Peta LPI. Posisi garis pantai ditentukan dari nilai LAT, MSL dan HAT hasil prediksi. Pemodelan ini diharapkan dapat menjadi solusi untuk melakukan penentuan garis pantai di Indonesia. Batasan Penelitian Batasan yang digunakan dalam pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut: 1. Data pasut yang digunakan adalah data pasut hasil pengamatan selama 1 tahun. 2. Pengolahan data pasut menggunakan metode least square. Metode least square sering digunakan dalam melakukan analisis harmonik. Metode ini memiliki banyak kelebihan, salah satunya adalah tidak terbatas pada banyaknya data pasang surut yang akan diolah 7 (Purwaningsih, Y., dkk., 2013). Adapun persamaan pada metode kuadrat terkecil adalah sebagai berikut: Keterangan: : elevasi pasut fungsi dari waktu

4 : duduk tengah (mean sea level) : perubahan duduk tengah musiman yang disebabkan oleh monsun atau angin, jadi oleh faktor meteorologis : amplitudo komponen ke-i : 2π/Ti, Ti = periode komponen ke-i : fase komponen ke-i t N : waktu : jumlah komponen. Perhitungan konstanta harmonik pasang surut dengan metode least square dilakukan pada stasiun pasut Semarang milik BIG. 3. Perhitungan dengan metode least square menggunakan software SLP64. Tahapan perhitungan adalah menghitung konstanta harmonik pasang surut So (MSL), S 2, M 2, K 1, O 1, P 1, N 2, K 2, M 4, dan MS 4. Konstanta harmonik hasil hitungan kemudian digunakan untuk melakukan prediksi pasut selama 19 tahun. Data hasil pasut prediksi tersebut dihitung untuk penentuan nilai LAT, MSL, dan HAT. 4. Tidak memperhitungkan data perubahan iklim pada wilayah studi. 5. Tidak memperhitungkan faktor tektonik dan perubahan penurunan tanah. Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan untuk wilayah Kota Semarang. Pemilihan lokasi dikarenakan ketersediaan data. Selain itu wilayah ini cendrung mengalami perubahan garis pantai yang cepat setiap tahunnya. Gambar 1. Peta lokasi studi Sumber: METODE Data Penelitian Data penelitian yang digunakan berupa data: 1. Data DEM SRTM 1 arc-second tahun 2015 dengan resolusi spasial 30 meter. Data didownload dari ( 2. Data kedalaman dari Peta LPI tahun 2005, skala 1: wilayah Semarang dari Pusat Pemetaan Kelautan dan Lingkungan Pantai (PPKLP) BIG. 3. Data pasut hasil perekaman stasiun pasut BIG di Semarang dengan panjang data 1 tahun, pengamatan tahun 2014 dari Pusat Jaring Kontrol Geodesi dan Geodinamika (PJKGG) BIG. 4. Data pengukuran titik tinggi di wilayah pulau Jawa dari Bidang Penelittian BIG. 5. Citra Landsat 8 wilayah Semarang R65- P120. Data didownload dari

5 6. Citra Spot 6 hasil orthorektifikasi Pusat Pemetaan Rupa Bumi dan Toponim (PPRT) BIG 2014 untuk verifikasi hasil model. Metode Ekstraksi Data SRTM (X, Y, Z) EGM96 Mulai Persiapan: 1. DEM SRTM 2. Peta LPI Transformasi Data Laut Peta LPI LAT à EGM96 Data Pasut 1 Tahun (2014) Konstanta Harmonik Prediksi Pasang Surut 19 Tahun ( ) datum vertikal Earth Geodetic Model 96 (EGM96). Satuan nilai dinyatakan dalam meter. Dalam penelitian ini referensi pada data SRTM dijadikan acuan untuk penyamaan datum referensi. 2. Data dari Peta Lingkungan Pantai Indonesia (LPI) memiliki referensi datum vertical terhadap tinggi Lowest Astronomically Tide (LAT). Sebelum mengintegrasikan data LPI dengan data SRTM, perlu adanya transformasi sistem tinggi yang digunakan. Data Laut Peta LPI (X, Y, Z) EGM96 LAT, HAT, MSL Integrasi Data Penentuan garis pantai (model) Citra Landsat 8 Tahun 2015 Verifikasi Garis Pantai Citra Spot 6 Tahun 2014 Gambar 3. Ilustrasi Topografi, Elipsoid dan Geoid (Sumber: 9 Ramdani, D., 2011) Selesai Gambar 2. Diagram alir proses pemodelan garis pantai Pada Gambar 2. merupakan diagram alir proses pemodelan garis pantai. Adapun tahapan yang dilakukan dalam pembuatan model garis pantai pada penelitian ini dijelaskan sebagai berikut: 1. Data Shuttle Radar Topography Terrain Model (SRTM) merupakan data hasil akuisisi radar dengan resolusi 30 meter (1- arc second). Data SRTM direferensikan terhadap datum horizontal WGS84 dan Pengukuran geoid dapat dilakukan dengan 2 metode yakni; a. Melalui pengukuran beda tinggi (levelling) antara nilai tinggi pada BM/TTG dengan tinggi muka laut ratarata terukur. TTG diukur menggunakan GPS. Data ketinggian berdasarkan posisi satelit terhadap bidang acuan ellipsoid (Gambar 3.). b. Melalui penghitungan data gravimetri. Perhitungan nilai undulasi geoid pada metode ini didapat dari data gayaberat teristris dan model geopotensial global. EGM96 adalah model geopotensial

6 global yang dibuat dengan perhitungan matematis tertentu oleh NASA Goddard Space Flight Center, National Imagery and Mapping Agency (NIMA), dan Ohio State University 8 (Fraczek, W., 2003). 3. Selanjutnya melakukan transformasi data kedalaman peta LPI ke acuan EGM 96. Gambar 4. Koordinat Toposentris dan Geosentris (Sumber: Ramdani, D., 2011) 4. Pada penelitian ini menggunakan data pasut hasil pengamatan 1 tahun. Data pengamatan 1 tahun dihitung untuk mendapatkan nilai konstanta harmonik pasut. Nilai konstanta harmonik digunakan untuk melakukan prediksi nilai pasut selama 19 tahun. Hasil prediksi pasut selama 19 tahun, kemudian dihitung untuk menentukan nilai HAT, MSL dan LAT. Nilai tersebut yang dijadikan acuan untuk menentukan garis panta pada model. 5. Setelah nilai garis pantai didapat, maka tahapan terakhir adalah melakukan verifikasi dengan menggunakan data citra. Citra yang digunakan ada 2 jenis yakni citra resolusi tinggi dari SPOT 6 dengan resolusi spasial 1,5 meter, dan citra resolusi menengah dari Landsat 8 dengan resolusi spasial sebesar 30 meter. Hal ini untuk membandingkan tingkat presisi model garis pantai yang dihasilkan. Selanjutnya dilakukan analisis dari hasil model dan verifikasi. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dari dilakukan penelitian ini adalah sebagai berikut; 1. Nilai undulasi geometri pada wilayah penelitian didapat dari hasil hitungan sebesar meter. Sedangkan nilai undulasi gravimetri hasil hitungan sebesar meter. Sehingga selisih nilai undulasi sebesar meter. Selisih bernilai positif (+) berarti referensi bidang acuan sistem tinggi Peta LPI berada diatas bidang acuan SRTM. Sehingga untuk menyamakan referensi, nilai kedalaman pada Peta LPI dikurangi sebesar meter (Gambar4.). 2. Hasil prediksi pasut selama 19 tahun di dapat nilai-nilai HAT, MSL, dan LAT (Tabel 1.). Tabel 1. Nilai permukaan laut hasil prediksi No Posisi Nilai 1 HAT 0.59 m 2 MSL m 3 LAT m Data ketinggian muka laut hasil hitungan digunakan untuk menentukan 3 garis pantai.

7 3. Verifikasi menggunakan citra Landsat 8. Composite image Landsat menggunakan Band 1, Band 4, dan Band 7. Selisih posisi garis pantai hasil model setelah diverifikasi dengan kenampakan garis pantai pada citra Landsat 8 sejauh meter. 4. Verifikasi menggunakan citra Spot 6, terlihat jarak garis pantai hasil pemodelan dengan garis pantai yang tampak sebesar 150 m-300 meter. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang dilakukan dalam pemodelan garis pantai, dapat ditarik beberapa kesimpulan diantaranya: 1. Dari data SRTM dan kontur laut LPI dapat dilakukan penentuan garis pantai dengan metode 3 garis pantai dengan menggunakan nilai LAT, HAT, dan MSL hasil prediksi pasang surut selama 19 tahun. 2. Berdasarkan hasil verifikasi yang dilakukan antara garis pantai hasil model dengan citra Landsat 8 sebesar meter. Sedangkan hasil verifikasi dengan citra Spot 6 terdapat selisih yang sangat besar yaitu hingga 300 meter.

8 3. Selisih garis pantai hasil model dengan garis pantai yang tampak pada citra memiliki selisih posisi hingga 300 meter, maka model garis pantai hanya dapat digunakan untuk pembuatan peta hingga skala 1: REKOMENDASI Selama melakukan penelitian, beberapa hal yang menjadi rekomendasi untuk peningkatan penelitian selanjutnya adalah: 1. Data yang digunakan dalam penelitian sebaiknya memiliki resolusi yang lebih tinggi agar hasil penelitian dapat digunakan untuk multiscale. 2. Sebaiknya untuk pemodelan data ketinggian dan data kedalam memiliki tingkat ketelitian yang sama. 3. Penelitian selanjutnya lebih baik membandingkan dengan kondisi pantai yang lebih curam. 4. Verifikasi sebaiknya dengan melakukan pengecekan di lapangan, 5. untuk mendapatkan nilai yang mendekati keadaan sebenarnya, sebaiknya melibatkan faktor-faktor lain dikawasan pesisir seperti arus, angin dan nilai penurunan tanah. 6. Pemodelan sebaiknya dilakukan setiap kontinyu setiap tahun, agar memperoleh data garis pantai yang lebih up to date. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terimakasih pada Badan Informasi Geospasial (BIG) terutama Pusat Pemetaan Kelautan dan LIngkungan Pantai (PPKLP) Pusat Jaring Kontrol Geodesi dan Geodinamika (PJKGG), Pusat Pemetaan Rupabumi dan Toponim (PPRT), Bidang Penelitian, yang telah membantu dalam penyediaan data. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada Prof. Dr. Edi Prasetyo Utomo sebagai pembimbing dalam penyusunan naskah Karya Tulis Ilmiah ini. Kepada Bapak Dadan Ramdani yang bersedia meluangkan waktu diskusi dengan penulis diluar kewajiban beliau. Semoga tulisan ini menjadi masukan untuk pengembangan yang lebih detil dan lebih bermanfaat nantinya. DAFTAR PUSTAKA 1 Gustanto, Optimalisasi Peran Indonesia Sebagai Negara Kepulauan Dalam Rangka Meningkatkan Ketahanan Nasional. Lembaga Ketahanan Nasional. Jakarta 2 BIG, Naskah Akademik Pembakuan Nama-Nama Pulau, Penghitungan Panjang Garis Pantai dan Luas Wilayah Indonesia. RPJMN. Cibinong 3 Oktaviani, N., dkk., Pengukuran Garis Pantai Menggunakan Metode RTK (GPS Tracking) dan Metode Tongkat Penduga, Jurnal Geomatika BIG Vol. 20 No.2. Cibinong. 4 Marfa i, M.A, dkk., Coastal Dynamic and Shoreline Mapping: Multi-Sources Spatial Data Analysis in Semarang Indonesia. Institute Of Geography, Justus- Liebig-University, Germany. 5 Raju, D.K, dkk, Coastline Change Measurement and Generating Risk Map For The Coast Using Geographic Information System. Tropical Marine Science Institute, National University of Singapore.

9 6 Siswanto, A. D, Analisa Stabilitas Garis Pantai di Kabupaten Bangkalan. Jurnal Ilmu Kelautan Edisi Desember Vol 15. Madura 7 Purwaningsih, Y, dkk, Penentuan LAT Pendekatan Dengan Konstanta Harmonik Metode Admiralty dan Metode Least square. CGISE-UGM. Yogyakarta. 8 Fraczek, W., Mean Sea Level, GPS and the Geoid. Esri Application Prototype Lab. United State. 9 Ramdani, D, Referensi Geodesi. Artikel Riset Republik Indonesia, Undang-Undang No. 4 Tahun 2011 tentang Informasi Geospasial. Lembaran Negara RI Tahun 2011, No. 49. Jakarta: Menteri Hukum dan HAM Republik Indonesia.

10