PEMANFAATAN METODE INSAR UNTUK PEMANTAUAN DEFORMASI GUNUNG API DAN PENURUNAN TANAH

Transkripsi

1 PEMANFAATAN METODE INSAR UNTUK PEMANTAUAN DEFORMASI GUNUNG API DAN PENURUNAN TANAH THESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh : TEGUH PURNAMA SIDIQ NIM : Program Magister Teknik Geodesi dan Geomatika Bidang Pengutamaan Survey Pemetaan Lanjut INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009

2 ABSTRAK Teknologi Interferometry Synthetic Aperture Radar (INSAR) sebenarnya sudah lama dikembangkan di luar negeri. Penggunaan teknologi ini dalam keilmuan geodesi saat ini sudah banyak dikembangkan karena kemampuannya untuk membangun DEM dan cukup akurat terhadap perubahan-perubahan kecil di permukaan bumi (deformasi). Thesis ini membahas tentang penggunaan teknologi INSAR untuk pemantauan deformasi di Indonesia yang memang dirasa masih sangat kurang. Data yang digunakan mencakup tiga data satelit, yaitu ALOS PALSAR, ERS1/2 dan ENVISAT. Untuk mengolah data-data tersebut, digunakan software Gamma dan metode 2-pass differential interferometry. Data DEM dari SRTM di pakai sebagai auxiliary data dalam pengolahan data. Data yang diolah meliputi lima area studi, yaitu Wilayah Bandung, Kota Semarang, Kota Medan, Gunung Api Batur, dan Gunung Api Ibu. Tiap area studi memiliki karakteristik yang unik, sehingga dapat memberikan pembelajaran dalam pengolahan data InSAR dengan baik. Dari hasil pengolahan dapat dilihat bahwa ketiga kota besar yang dilakukan kajian mengalami penurunan tanah. Wilayah Bandung dan Medan mengalami pola deformasi yang serupa yaitu sangat lokal, sedangkan Kota Semarang pola deformasinya lebih bersifat regional. Deformasi yang terjadi di Gunung Api Batur sangat kecil, dan mendukung hasil pengolahan sebelumnya (Ony, 2008). Deformasi serupa juga dapat terlihat pada hasil pengolahan data Gunung Ibu. Sayangnya, koherensi pada hasil pengolahan data kedua gunung api dalam thesis ini kurang baik, sehingga hasil yang diberikan pada hasil pengolahan data kurang informatif. Buruknya derajat koherensi pada data yang diolah, sebagian besar diakibatkan oleh tutupan kanopi yang lebat, dimana hal ini sangat umum di Indonesia. Di wilayah Bandung, Kota Semarang, dan Kota Medan, tutupan air mengakibatkan turunnya nilai koherensi secara signifikan. Kata Kunci : InSAR, Diferensial InSAR, subsidence, deformasi, gunung api, koherensi, tutupan lahan i

3 ABSTRACT Interferometry Synthetic Aperture Radar (InSAR) technology was developed long ago outside Indonesia. The use of this technology in geodesy has been developed well because its capability to build DEM and very accurate to detect small movement of the earth (deformation). This thesis study about the use of InSAR for deformation observation in Indonesia that have not been done very often in Indonesia. SAR data used on this thesis include three kind of SAR satellites, they are ALOS PALSAR data, ENVISAT data, and ERS- 1/2 data. Two pass differential Interferometry method is used to extract the deformation using Gamma Software. DEM from SRTM data are used as auxiliary data on the processing. There are five areas studied on this thesis, ther are Bandung area, Semarang City, Medan City, Batur Volcano, and Ibu Volcano. Each area has thir own characteristic, so each area could give unique lesson learn of InSAR data processing. From the result of data processing we can see that the three big cities that was studied on this thesis are having subsidence. Bandung area has different type of subsidence compared to Somarang city. In Bandung, the deformation pattern is more local to what happen in Semarang city. And we can also see that the subsidence happened in Medan city is more like Bandung subsidence. The deformation in Batur volcano is relativly small, and also support the earlier conclusion (Ony, 2008), but the data was processed using different algorithm. The same patern of deformation is also shown in Ibu volcano. Unfortunately, the coherence in both volcano data processing is not very good, so the value of deformation is less significant. The less of coherence in all data processing on this study are more caused by heavy tree canopy that is occure in almost all Indonesia region. In Bandung area, Semarang City, and Medan City, water cover some part of the area so the coherence drop significantly. Keywords : InSAR, Differential InSAR, subsidence, deformation, volcano, coherence, land cover ii

4 Lembar Pengesahan Tesis PEMANFAATAN METODE INSAR UNTUK PEMANTAUAN DEFORMASI GUNUNG API DAN PENURUNAN TANAH Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun oleh orang lain, baim di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, Juni 2009 Penulis Teguh Purnama Sidiq NIM : Bandung, Juni 2009 Pembimbing: Pembimbing I Pembimbing II Prof. Dr. Hasanudin Z. Abidin NIP : Ir. Kosasih Prijatna, MSc. NIP : Mengetahui Program Magister/Doktor Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua, dr. Ir. Agung Budi Harto, M. Eng. NIP

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis hadiratkan pada Allah S.W.T. Rasa syukur yang begitu besar ini menyertai rasa bahagia yang penulis rasakan karena sebagai hambanya yang lemah, telah dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini. Dan hanya karena izin-nya penyusunan tugas akhir ini dapat penulis selesaikan. Perjalanan yang cukup panjang dalam menyelesaikan studi magister di Departemen Teknik Geodesi dan Geomatika ini, penulis rasakan sebagai pengalaman yang sangat berharga dalam hidup penulis. Tahun-tahun yang penuh dengan proses pembelajaran. Penulis sangat yakin bahwa pengalaman dan ilmu yang diperoleh dalam proses menyelesaikan studi ini sangatlah berharga bagi kegidupan penulis di masa yang akan datang. Oleh karena itu, penulis menghaturkan rasa terima kasih yang begitu besar kepada pihak-pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak, dalam menyelesaikan masa studi magister, terutama kepada, 1. Keluarga di rumah, terutama untuk bapa, mamah, Laras, Putri, dan Mega, yang secara langsung ataupun tidak, telah membimbing, menemani, menjadi sahabat, mendukung, dan menjadi orang-orang terbaik dalam hidup penulis, 2. Bapak Prof. Dr. Hassanudin Z. Abidin selaku pembimbing dan ketua KK Geodesi, yang telah banyak dan sangat membantu penulis dalam menyelesaikan studi magister ini, 3. Bapak Ir. Kosasih Prijatna, MSc, selaku pembimbing skripsi dahulu dan pembimbing thesis ini, yang juga telah sangat membantu penulis dalam menyelesaikan studi magister, 4. Seluruh staff pengajar Magister di Departemen Teknik Geodesi dan Geomatika, yang telah memberikan banyak sekali ilmunya kepada penulis, 5. Keluarga besar dosen KK Geodesi, Ibu Dina, Pa Wedyanto, dan Pa Irwan Gumilar selaku penguji, pa Mipi, pa Bambang Subekti, Pa Bambang Setyadji, dan kang dudenx yang selalu terbuka untuk berdiskusi. 6. Tim F-4 plus (minus penulis), p yayas, p gamal, om blak, sella, yang telah memberikan pengalaman luar biasa dari ketika penulis memulai studi hingga ucapan terima kasih ini ditulis. You are the best iii

6 7. Teh Tanti sebagai admin nya KK Geodesi, yang selalu mengurus administrasi kami dengan baik, dan Dede teman seangkatan penulis yang luar biasa pintarnya 8. Teman-teman S2 yang berkantor di KK Geodesi, Tanti 2003, Dhota, dan, Meiriska. Kalau tidak ada kalian, tidak ada hiburan 9. Staf Tata Usaha dan Perpus Departemen Teknik Geodesi yang telah banyak membantu penulis dalam urusan administrasi akademik penulis, 10. Rekan-rekan magister yang seangkatan, Aget, Pak Januar, Fas Hendra, Budi, Ankiq, Gumilar, dan Pak 11. Tim Pangandaran 2006, 2007, dan 2008, Tim Jakarta 2007, Tim Bandung 2007, 2008, Tim Cimandiri 2007, 2008, Tim Baribis 2007, 2008, Tim Bengkulu, Tim CBDRF, Tim BP 2009, Tim Jogjakarta 2008, Tim Semarang 2008, 2009, Tim Porong 2007, 2008, 2009, Tim Ciamis-Pangandaran, dan timtim survey lainnya yang telah penulis ikuti selama masa studi magister. Terutama untuk Adit 2003, Sani 2003, Indra 2003, Andi 2004, dan Wito 2004, surveyor-surveyor tangguh. What an experience Terakhir, penulis menghaturkan harapan bahwa tugas akhir ini akan sangat berguna bagi banyak pihak. Topik kajian mengenai InSAR merupakan topik yang sangat menarik, dan masih terbuka peluang besar dalam hal pengembangannya, sehingga diharapkan pada masa yang akan datang akan lebih banyak lagi yang mengkaji teknologi InSAR secara lebih mendalam. Bandung, 25 Juni 2009 Penulis iv

7 DAFTAR ISI ABSTRAK i ABSTRACT. ii KATA PENGANTAR iii DAFTAR ISI v BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang.. I Permasalahan.. I Tujuan dan Manfaat Penelitian. I Daerah Studi.. I Kebutuhan Data.. I Metodologi Penelitian I Sistematika Penulisan I-9 BAB II : TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sejarah InSAR II Prinsip Radar.. II Synthetic Aperture Radar II Prinsip Synthetic Aperture Radar II Akusisi Data SAR II Efek Doppler II SAR Interferometry II Sistem Stereo.. II Sistem Interferometri. II Distorsi Geometrik II Diferensial InSAR II Noise pada Fase Interferometrik II Sumber-Sumber Noise II-36 v

8 BAB III METODOLOGI PENGOLAHAN DATA 3.1 Umum. III SAR Processing.. III Membaca Parameter-parameter SAR.. III Manipulasi, modifikasi, dan pemberian koreksi pada orbit III Pemberian Koreksi Doppler Penentuan Ambiguitas Doppler III Estimasi Doppler Centroid. III Interferometry SAR Processing.. III Differential InSAR Processing III-11 BAB IV HASIL DAN ANALISIS 4.1 Pemantauan Penurunan Tanah di Wilayah Bandung dan Sekitarnya Pendahuluan.. IV Hasil Pengolahan Data InSAR... IV Pengolahan Data Envisat Umum.. IV Tahap Pengolahan InSAR. IV Pengolahan Differensial. IV Pengolahan Data ALOS PALSAR Umum. IV Tahap Pengolahan InSAR. IV Pengolahan Differensial. IV Geocoding.. IV Analisis. IV Pemantauan Penurunan Tanah di Kota Semarang Pendahuluan.... IV Kondisi Geologi Kota Semarang.. IV Pengolahan Data InSAR di Kota Semarang Pendahuluan.. IV Pengolahan InSAR I.. IV Tahapan Pengolahan Differensial.. IV Proses Geocoding.... IV Analisis IV-40 vi

9 4.3 Identifikasi Penurunan Tanah di Kota Medan Pendahuluan.. IV Pengolahan Data Umum.... IV Tahap Pengolahan InSAR.. IV Tahap Pengolahan Differensial.. IV Proses Geocoding.. IV Analisis.. IV Pemantauan Gunung Batur Pendahuluan.... IV Pengolahan Data Umum.. IV Tahap Pengolahan SAR.. IV Tahap Pengolahan InSAR.... IV Tahap Pengolahan Differensial... IV Tahapan Proses Geocoding... IV Analisis.. IV Pemantauan Gunung Ibu Pendahuluan IV Pengolahan Data InSAR Umum.. IV Tahap Pengolahan InSAR.. IV Tahap Pengolahan Differensial InSAR IV Geocoding IV Analisis. IV-83 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan.... V Saran.... V-3 DAFTAR PUSTAKA vii