UNIVERSITAS DIPONEGORO
ANALISIS KORELASI DEFORMASI DAN TUTUPAN LAHAN KAWASAN GUNUNG MERAPI PRA DAN PASCA ERUPSI
PROPOSAL TUGAS AKHIR
RISKA PRATIWI 21110113120023
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI SEMARANG NOVEMBER 2016
HALAMAN JUDUL
UNIVERSITAS DIPONEGORO
ANALISIS KORELASI DEFORMASI DAN TUTUPAN LAHAN KAWASAN GUNUNG MERAPI PRA DAN PASCA ERUPSI
PROPOSAL TUGAS AKHIR
RISKA PRATIWI 21110113120023
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI SEMARANG NOVEMBER 2016
i
HALAMAN PENGESAHAN Proposal Tugas Akhir ini diajukan oleh
:
NAMA
: RISKA PRATIWI
NIM
: 21110113120023
Jurusan/Program Studi
: TEKNIK GEODESI
Judul Skripsi
:
ANALISIS KORELASI DEFORMASI DAN TUTUPAN LAHAN KAWASAN GUNUNG MERAPI PRA DAN PASCA ERUPSI Telah diseminarkan dan diterima sebagai Proposal Tugas Akhir Program Studi Teknik Geodesi, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.
Semarang, 13 Desember 2016 Menyetujui, Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr. Yudo Prasetyo, S.T., M.T.
Bambang Darmo Yuwono, S.T., M.T
NIP : 19790423200641001
NIP:196603231999031008
Mengetahui, Kepala Program Studi Teknik Geodesi Universitas Diponegoro
Ir. Sawitri Subiyanto, M.Si. NIP : 196603231999031008
ii
ABSTRAK Pertemuan tiga lempeng tektonik yaitu Lempeng Eurasia, Indo-Australia dan Pasifik menyebabkan Indonesia memiliki banyak gunung api aktif. Salah satu gunung api aktif di Indonesia adalah Gunung Merapi yang terletak di Pulau Jawa dan pernah mengalami erupsi pada tanggal 25 Oktober 2010. Aliran lava dari erupsi yang mengalir akan mempengaruhi tutupan lahan disekitar kawasan. Sehingga akan ada perubahan serta perbedan tutupan lahan sebelum dan setelah terjadinya erupsi Gunung Merapi. Selain itu bisa juga menyebabkan perubahan permukaan tanah (deformasi) yang signifikan dibandingkan sebelum terjadinya erupsi. Untuk mengetahui perubahan deformasi pra dan pasca erupsi, diterapkan metode DInSAR ( Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar ) menggunakan data ALOS PALSAR dan Sentinel 1A. Hasil dari metode DInSAR adalah perbandingan deformasi pra dan pasca erupsi Gunung Merapi. Selain menyebabkan deformasi, erupsi Gunung Merapi juga menyebabkan perubahan tutupan lahan disekitar kawasan Gunung Merapi. Untuk mengetahui perubahan tersebut diterapkan metode Klasifikasi Terbimbing ( Classification Supervised ) menggunakan data Landsat 8. Hasil dari klasifikasi tersebut adalah untuk mengetahui perubahan tutupan lahan pra dan pasca erupsi. Kemudian ditambahkan data kawasan rawan bencana, sehingga didapatkan analisis perubahan tutupan lahan pra dan pasca erupsi terhadap penetapan zonasi kawasan rawan bencana. Hasil akhir dari penelitian ini adalah analisis korelasi antara dampak erupsi terhadap perubahan tutupan lahan berdasarkan nilai deformasi. Kata Kunci : DInSAR, Deformasi, Supervised, Tutupan Lahan
iii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ ii ABSTRAK.............................................................................................................. iii DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi DAFTAR TABEL................................................................................................. vii BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................1 I.1
Latar Belakang...........................................................................................1
I.2
Rumusan Masalah .....................................................................................2
I.3
Tujuan dan Manfaat Penelitian..................................................................2
I.3.1 Tujuan Penelitian ...................................................................................2 I.3.2 Manfaat Penelitian .................................................................................3 I.4
Batasan Masalah ........................................................................................3
I.5
Ruang Lingkup Penelitian .........................................................................4
I.6
Metodologi Penelitian ...............................................................................5
I.7
Sistematika Penulisan Laporan..................................................................5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................7 II.1
Studi literatur .............................................................................................7
II.2
Kajian Geografis Wilayah Penelitian ........................................................8
II.3
Bencana .....................................................................................................8
II.4
Bencana Erupsi Gunung Berapi ................................................................9
II.5
Deformasi ..................................................................................................9
II.6
Metode DInSAR ......................................................................................11
II.7
Klasifikasi Terbimbing ............................................................................14
II.8
Citra Sentinel – 1 .....................................................................................15
II.9
Citra ALOS PALSAR .............................................................................16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...........................................................18 III.1
Pra Pengolahan Data................................................................................18
III.1.1
Studi Literatur ..................................................................................18
III.1.2
Pengumpulan Data ...........................................................................18
III.2
Pengolahan Data ......................................................................................18 iv
III.2.1
Pengolahan DInSAR ........................................................................18
III.2.2
Pengolahan Klasifikasi Terbimbing ( Supervised Classification )...19
III.3
Tahapan Analisis .....................................................................................20
III.3.1
Analisis Perbandingan Deformasi Dampak Erupsi ..........................20
III.3.2
Analisis Perubahan Tutupan Lahan..................................................20
III.3.3
Analisis Korelasi Dampak Erupsi ....................................................20
BAB IV JADWAL PENELITIAN ......................................................................21 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................22
v
DAFTAR GAMBAR Gambar I.1. Wilayah Penelitian Gunung Merapi ..................................................4 Gambar I.2. Digram Alir Penelitian .......................................................................6 Gambar II.1. Wilayah Kawasan Gunung Merapi...................................................8 Gambar II.2. Tegangan ( Stress ) .........................................................................10 Gambar II.3. Ditinjau sebagai koordinat ..............................................................11 Gambar II.4. Komponen rotasi.............................................................................11 Gambar III.1. Diagram Alir DInSAR ..................................................................19 Gambar III.2. Diagram Alir Klasifikasi Tutupan Lahan......................................20
vi
DAFTAR TABEL Tabel II.1. Penelitian Terdahulu..............................................................................7 Tabel IV.1. Timeline jadwal penelitian .................................................................21
vii
BAB I PENDAHULUAN I.1
Latar Belakang Indonesia merupakan negara yang terletak dipertemuan tiga lempeng tektonik
besar yaitu Lempeng Indo-Australia, Eurasia dan Pasifik. Pergerakan lempeng yang saling mendekati akan menyebabkan tumbukan, dimana salah satu dari lempeng akan menunjam ke bawah yang lain. Di belakang jalur penunjaman tersebut akan terbentuk rangkaian kegiatan magmatik dan gunung api. Sehingga di Indonesia memiliki banyak gunung api yang tersebar dari Pulau Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara hingga Papua. Pulau Jawa memiliki beberapa gunung api yang masih aktif , salah satunya adalah Gunung Merapi. Gunung Merapi terletak diantara beberapa kabupaten dan provinsi. Lereng sisi selatan berada dalam administrasi Kabupaten Sleman dan Provinsi
Daerah
Istimewa
Provinsi Jawa Tengah,
Yogyakarta.
yaitu Kabupaten
Sisanya
berada
Magelang di sisi
dalam
wilayah
barat, Kabupaten
Boyolali di sisi utara dan timur, serta Kabupaten Klaten di sisi tenggara. Gunung Merapi memiliki ketinggian 2930 meter di atas permukaan air laut (Wikipedia, 2016). Puncak erupsi gunung merapi terjadi pada tanggal 25 Oktober 2016. Erupsi gunung merapi ini berjenis Erupsi Epusif. Erupsi Epusif yaitu peristiwa keluarnya magma dalam bentuk lelehan lava, tetapi tekanan gas magmatiknya tidak begitu kuat sehingga magma dari lubang kepundan hanya tumpah mengalir ke lereng – lereng puncak gunung tersebut. Walau hanya berjenis Erupsi Epusif, erupsi ini menyebabkan banyak kerugian, baik alami maupun buatan. Aliran lava yang mengalir akan mempengaruhi tutupan lahan disekitar kawasan tersebut. Sehingga akan ada perubahan serta perbedan tutupan lahan sebelum dan setelah terjadinya erupsi Gunung Merapi. Selain itu bisa juga menyebabkan
perubahan
permukaan
tanah
(deformasi)
yang
signifika n
dibandingkan sebelum terjadinya erupsi. Deformasi adalah adalah perubahan bentuk, posisi, dan dimensi dari suatu benda (Kuang,1996). Penelitian
ini
menggunakan
teknologi
penginderaan
jauh
dengan
menggunakan data sensor aktif dan sensor pasif. Data sensor aktif yang digunakan
1
adalah kombinasi data ALOS PALSAR dan Sentinel 1A yang digunakan untuk menganalisis pra dan pasca erupsi menggunakan metode DInSAR ( Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar ). Dan data sensor pasif yang digunakan adalah Landsat 8 untuk mendeteksi perubahan tutupan lahan menggunakan metode Klasifikasi Terbimbing ( Supervised Classification ). Sehingga dari penelitian ini akan didapatkan peta deformasi serta peta tutupan lahan pra dan pasca erupsi. Dari peta tersebut akan dilakukan analisis deformasi dan perubahan tutupan lahan. Perubahan tutupan lahan ini akan dikombinas ika n dengan data kawasan rawan bencana, sehingga didapatkan analisis perubahan tutupan lahan terhadap penetapan zonasi kawasan rawan bencana. Dan pada tahap akhir penelitian akan didapatkan analisis korelasi dampak erupsi Gunung Merapi terhadap perubahan tutupan lahan.
I.2
Rumusan Masalah Dari latar belakang masalah tersebut, maka didapatkan rumusan masalah
sebagai berikut: 1. Bagaimana analisis perbandingan deformasi dan volumetrik pra dan pasca erupsi Gunung Merapi ? 2. Bagaimana analisis perubahan tutupan lahan pra dan pasca erupsi terhadap penetapan zonasi kawasan rawan bencana? 3. Bagaimana analisis korelasi dampak erupsi terhadap perubahan tutupan lahan berdasarkan nilai deformasi?
I.3 I.3.1
Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan Penelitian Maksud dan tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui deformasi dan volumetrik pra dan pasca erupsi Gunung Merapi 2. Mengetahui perubahan tutupan lahan pra dan pasca erupsi Gunung Merapi 3. Mengetahui perubahan tutupan lahan pra dan pasca erupsi terhadap penetapan zonasi kawasan rawan bencana
2
4. Mengetahui korelasi dampak erupsi terhadap perubahan tutupan lahan berdasarkan nilai deformasi
I.3.2
Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini dibagi menjadi 2 yaitu : 1. Segi Keilmuan Manfaat penelitian
ini dalam segi keilmuan adalah memberika n
kontribusi bagi ilmu penginderaan jauh baik pada sensor aktif maupun sensor pasif, khususnya mengenai metode DInSAR dan Klasifika s i Terbimbing. 2. Segi Kerekayasaan Manfaat penelitian ini dalam segi kerekayasaan adalah mendapatkan peta deformasi
dan peta tutupan
lahan
yang
bisa digunakan
untuk
menganalisis dampak erupsi Gunung Merapi.
I.4
Batasan Masalah Untuk membatasi permasalahan yang akan dibahas agar tidak terlalu melebar
dari topik utama, maka penelitian ini akan dibatasi pada hal – hal berikut : 1.
Daerah yang menjadi objek penelitian adalah Kawasan Gunung Merapi
2.
Menggunakan data citra ALOS PALSAR dengan akuisis Juni 2009, Juni 2010, November 2010 dan November 2014. Data citra Sentinel 1A dengan akuisisi November 2014 dan November 2015. Serta untuk data Citra Landsat 8 Juni 2010, November 2014 dan peta rawan bencana.
3.
Metode yang digunakan untuk memperoleh deformasi pra dan pasca erupsi adalah dengan menggunakan metode DiNSAR.
4.
Metode yang digunakan untuk memperoleh tutupan lahan pada citra Landsat 8 adalah menggunakan Klasifikasi Terbimbing.
3
I.5
Ruang Lingkup Penelitian Ruang Lingkup dalam penelitian ini adalah : 1.
Wilayah Penelitian Area studi penelitian ini adalah Kawasan Rawan Bencana Gunung Merapi dengan acuan Peta Kawasan Rawan Bencana dari BNPB.
Gambar I.1. Wilayah Penelitian Gunung Merapi ( BNPB, 2016) 2.
Alat dan Bahan : a. Alat : 1.
Laptop
2.
Software ENVI 5.3
3.
Software Arc Map 10.2
4.
Software Sentinel 1 Tool Box
5.
Microsoft Word
6.
Microsoft Visio
7.
Microsoft Excel
b. Bahan 1) Data citra ALOS PALSAR dengan akuisis Juni 2009, Juni 2010, November 2010 dan Juli 2014 2) Data citra Sentinel 1A dengan akuisisi November 2014 dan November 2015 3) Data citra Landsat 8 Juni 2010 dan November 2014 4) Peta Kawasan Rawan Bencana
4
I.6
Metodologi Penelitian Langkah awal dalam penelitian ini adalah studi literatur yang kemudian
dilanjutkan dengan pengumpulan data citra maupun peta rawan bencana. Setelah itu dilanjutkan dengan pemrosesan data ALOS PALSAR dan Sentinel 1A dengan metode DInSAR untuk mendapatkan deformasi pra dan pasca erupsi. Kemudian dilanjutkan dengan
proses Klasifikasi Terbimbing menggunakan Landsat 8
sehingga didapatkan peta tutupan lahan, lalu dilakukan analisis perubahan tutupan lahan dengan peta kawasan rawan bencana. Skema metodologi penelitian dapat dilihat pada diagram alir Gambar I.2. I.7
Sistematika Penulisan Laporan Sistematika penulisan laporan dalam penelitian ini adalah : BAB I PENDAHULUAN Bab ini membahas mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan manfaat, batasan masalah, ruang lingkup penelitian, metodologi penelitia n dan sistematika penulisan laporan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini membahas mengenai tinjauan pustaka dari ruang lingkup penelitia n, bencana alam erupsi gunung berapi, metode DInSAR, Klasifikasi Terbimbing. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Bab ini membahas mengenai langkah – langkah penelitian yang dilakuka n mulai dari persiapan data, lalu pengolahan data hingga hasil akhir dari olahan data tersebut. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini membahas mengenai hasil dan pembahasan perubahan deformasi pra dan pasca erupsi Gunung Merapi , klasifikasi tutupan lahan serta perubahan tutupan lahan dan korelasi antara perubahan deformasi terhadap perubahan tutupan lahan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini membahas mengenai kesimpulan yang penulis dapatkan dari penelitian ini serta saran dari penulis agar penelitian selanjutnya dapat lebih baik dari penelitian ini.
5
Studi Literatur
Pengumpulan Data
ALOS PALSAR Juni 2010
ALOS PALSAR Juni 2009
Pengolahan DInSAR
Sentinel 1A November 2015
Sentinel 1A November 2014
ALOS PALSAR November 2014
ALOS PALSAR November 2010
Pengolahan DInSAR
Pengolahan DInSAR
DInSAR DInSAR
Peta Deformasi Pra Erupsi Analisis Deformasi Pra Erupsi
Landsat Juni 2010
Landsat November 2014
Pra Pengolahan Data
Pra Pengolahan Data
Klasifikasi Supervised
Klasifikasi Supervised
Peta Tutupan Lahan Pra Erupsi
Peta Tutupan Lahan Pasca Erupsi
Peta KRB
DInSAR
Peta Deformasi Pasca Erupsi
Peta Deformasi Pasca Erupsi
Analisis Deformasi Pasca Erupsi
Analisis Deformasi Pasca Erupsi
Analisis Perubahan Tutupan Lahan
Analisis Perubahan Tutupan Lahan terhadap Kawasan Rawan Bencana
Analisis Kombinasi Hasil Deformasi Pasca Erupsi
Analisis Perbandingan Deformasi Dampak Erupsi
Analisis Korelasi antara Perbandingan Deformasi terhadap Perubahan Tutupan Lahan Kesimpulan dan Saran
Gambar I.2. Digram Alir Penelitian
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1
Studi literatur Beberapa penelitian mengenai deformasi Gunung Merapi, metode DInSAR
dan klasifikasi tutupan lahan. Penelititan – penelitian terdahulu ini menjadi referensi penulis untuk mengerjakan penelitian ini. Ringkasan penelitian terdahulu tersebut dapat dilihat pada Tabel II.1. Tabel II.1. Penelitian Terdahulu No 1
2
3
4
5
Judul Studi Deformasi Gunung Merapi Menggunakan Teknologi Interferometry Synthetic Aperture Radar ( InSAR ) Remote Sensing untuk Pemantauan Deformasi Gunung Api
Analisis Deformasi Sesar Kaligarang Menggunakan Metode DInSAR dan Geomorfologi Tahun 2007-2008 Penerapan Metode DinSAR untuk Analisa Deformasi Akibat Gempa Bumi dengan Validasi Data GPS SUGAR Pengembangan Data Citra Satelit Landsat 8 untuk Pemetaan Area Tanaman Hortikultura dengan Berbagai Metode Algoritma Indeks Vegetasi
Penulis Eko Yudha, Bangun Mulyo, Yuwono, Wiweka
Tahun 2014
Metode Menggunakan metode InSAR untuk melihat deformasi setelah erupsi Gunung Merapi tahun 2010
Estu Kriswati
April 2011
Syachril Warasambi Mispaki, Yudo Prasetyo, Moehammad Awaluddin Ana Rizka Sari, Hepi Hapsari H, Agustan
Oktober 2015
Menggunakan metode InSAR untuk pemantauan deformasi gunung api dengn studi kasus Gunung Slamet, Gunung Merapi dan Gunung Sinambung Menggunakan metode DInSAR untuk mengetahui pergeseran Kaligarang dengan kombinasi data geomorfologi sekitar daerah Kaligarang Menggunakan metode DInSAR untuk mengetahui deformasi akibat gempa bumi dan di validasi dengan menggunakan Data GPS SUGAR Menggunakan berbagai macam indeks vegetasi klasifikasi tanaman hortikultura, kemudian dipetakan berdasarkan algoritma dan klasifikasi tersebut.
Erie Kresna Andana
November 2016
Januari 2015
7
II.2 Kajian Geografis Wilayah Penelitian Secara Administratif Gunung Merapi berada diantara kabupaten dan provins i. Lereng sisi selatan berada dalam administrasi Kabupaten Sleman dan Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta. Sisanya berada dalam wilayah Provinsi Jawa Tengah, yaitu Kabupaten Magelang di sisi barat, Kabupaten Boyolali di sisi utara dan timur, serta Kabupaten Klaten di sisi tenggara. Gunung Merapi memiliki ketinggian 2930 meter di atas permukaan air laut. Dan secara astronimis terletak pada 7째LS-8째LS, dan 109째BT-110째BT (Wikipedia, 2016).
Gambar II.1. Wilayah Kawasan Gunung Merapi ( Wisatamu, 2015 ) II.3 Bencana Menurut Undang Undang no.24 Tahun
2007
tentang penanggulanga n
bencana. Bencana adalah peristiwa atau rangkaian peristiwa yang mengancam dan mengganggu kehidupan dan penghidupan masyarakat yang disebabkan baik oleh faktor alam dan / faktor non alam maupun faktor manusia sehingga mengakibatka n timbulnya korban jiwa manusia, kerusakan lingkungan, kerugian harta benda, dan dampak psikologis. Bencana
adalah
suatu
gangguan
serius
terhadap
masyarakat
yang
menimbulkan kerugian secara meluas dan dirasakan baik oleh masyarakat, berbagai material dan lingkungan (alam) dimana dampak yang ditimbulkan melebihi kemampuan manusia guna mengatasinya dengan sumber daya yang ada. Bencana sendiri terdiri dari beberapa macam antara lain (Asian Disaster Reduction Center, 2003) :
8
1. Bencana alam : Bencana yang diakibatkan oleh peristiwa
atau
serangkaian peristiwa yang diakibatkan oleh alam. (gempa bumi, gunung meletus ,banjir dan lain-lain) 2. Bencana non alam : Bencana yang diakibatkan oleh peristiwa atau rangkaian peristiwa nonalam seperti epidemi , wabah penyakit dan gagal teknologi. 3. Bencana Sosial : Bencana yang diakibatkan oleh peristiwa atau serangkaian peristiwa yang diakibatkan oleh manusia yang meliputi konflik sosial antarkelompok atau antarkomunitas masyarakat dan teror.
II.4 Bencana Erupsi Gunung Berapi Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, erupsi didefinisikan sebagai letusan gunung berapi atau semburan sumber minyak dan uap panas dari dalam bumi. Erupsi gunung berapi terjadi jika terdapat pergerakan atau aktivitas magma dari dalam perut bumi menuju ke permukaan bumi. Secara umum erupsi dibedakan menjadi 2 macam yaitu : 1. Erupsi eksplosif : Proses keluarnya magma, gas atau abu disertai tekanan yang sangat kuat sehingga melontarkan material padat dan gas yang berasal dari magma ke angkasa. Erupsi eksplosif ini terjadi akibat tekanan gas yang teramat kuat. 2. Erupsi Efusif : Peristiwa keluarnya magma dalam bentuk lelehan lava. Erupsi efusif terjadi karena tekanan gas magmatiknya tidak begitu kuat sehingga magma dari lubang kepundan hanya tumpah mengalir ke lereng – lereng puncak gunung tersebut. Contoh erupsi elusif adalah erupsi Gunung Semeru , erupsi Gunung Merapi dan lain-lain.
II.5 Deformasi Deformasi adalah perubahan bentuk, posisi, dan dimensi dari suatu benda (Kuang,1996 dalam Vidyan, Y dkk., 2013). Dari definisi tersebut dapat diartikan bahwa deformasi merupakan perubahan yang dikaji dari beberapa dimensi baik dari arah X, Y, maupun Z. Perubahan deformasi ini dapat dibedakan menjadi dua yaitu perubahan absolut dan perubahan relatif. Perubahan itu dapat di jelaskan sebagai
9
berikut, perubahan absolut adalah perubahan yang terjadi X,Y dan Z dan tidak di referensikan dengan titik lain, yang kedua adalah perubahan relatif, untuk perubahan relatif ini adalah perubahan yang terjadi pada sumbu X, Y, ataupun Z dan dikaitkan atau dihubungkan dengan titik lain . Analisis deformasi adalah metodologi (hal-hal yang berkaitan metode) untuk menentukan parameter-parameter deformasi. Ada dua macam metode pendekatan yaitu pendekatan geodetik dan pendekatan fisis. Ciri khas pendekatan geodetik adalah penerapan konsep, sebagai berikut: 1. Pendekatan stokastik. 2. Penentuan posisi. 3. Kerangka referensi, sistem referensi, kerangka koordinat dan sistem koordinat. 4. Kerangka dasar horizontal dan vertikal dan bentuk geometri beserta ukuran lebih. Sedangkan untuk penelitan terpadu dan lebih terperinci parameter deformasi dapat di uraikan sebagai berikut: 1. Tegangan (stress) Stress yang
terjadi pada suatu
material
tidak
dapat dihitung
tanpa
mengikutsertakan gaya yang terjadi. Pada gambar di bawah ini menunjukkan suatu blok material yang dikenakan gaya.
Gambar II.2. Tegangan ( Stress ) ( Payudha, 2010 ) 2. Rentangan (Strain) Pada Gambar II.2 di bidang x, komponen stress akan bekerja pada arah x, y dan z ditulis sebagai σxx ; σyx dan σzx, dimana subscript pertama menunjukkan arah dari stress tersebut dan subscript kedua menunjukkan kepada permukaan stress tersebut bekerja. Sehingga σzx menunjukkan bahwa stress bekerja sejajar dengan sumbu z pada bidang x. Jika subscriptnya sama (misalnya σxx) menunjukka n normal stress, dan jika subscript berbeda (misalnya σxz) disebut shear stress.
10
3. Rotasi Rotasi merupakan perubahan posisi materi tanpa mengalami perubahan bentuk yang membentuk perubahan sudut terhadap koordinat acuan. Sebagai gambaran bentuk rotasi dapat dilihat pada Gambar II.3
Gambar II.3. Ditinjau sebagai koordinat (Prayudha, 2010)
Gambar II.4. Komponen rotasi (Prayudha, 2010)
II.6 Metode DInSAR Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar (DInSAR) adalah teknik akuisisi dua citra SAR berpasangan kombinasi data citra kompleks pada posisi spasial yang sama ( differential SAR ) atau posisinya sedikit berbeda ( terrain height InSAR ) pada area sama dengan melakukan perkalian konjugasi berganda. Dengan hasil akhir berupa model elevasi dijital ( DEM ) atau pergeseran suatu permukaan bumi ( Cumming dan Wong, 2005).
11
Metode DInSAR memiliki tujuan utama yaitu mengekstrak keseluruhan fasa yang hanya diakibatkan oleh deformasi dan menghapus atau meminimalkan hal- hal lain yang turut mempengaruhi. Untuk pengaruh atmosfer, hal tersebut dapat ditekan dengan dikoreksi menggunakan sumber lain misalnya data GPS, dapat juga dengan cara menggunakan citra lebih. Pada metode DInSAR, informasi utama berasal dari topografi dan data deformasi untuk menentukan deformasi yang terjadi. Ada dua cara mengimplementasikan DInSAR. Salah satunya adalah dengan elevation model (DEM) eksternal dan dengan menggunakan ekstra citra radar untuk mensimulasi topografi. Metode dengan menggunakan DEM eksternal hanya membutuhkan dua citra radar, dengan asumsi deformasi yang terjadi saat akuisis i tersebut dan dikenal dengan meode two-pass. Metode yang kedua tidak membutuhkan data lain selain data radar. Referensi topografi di sini dibuat dengan tambahan data radar yang diperoleh, tiga atau empat citra (yang digunakan) dan secara berurutan disebut dengan metode three-pass dan four-pass. Dalam dua hal difference yang dibuat antara 2 interferogram, satu diantaranya hanya mengandung topografi (topographic pair) dan yang lainnya
mengandung topografi dan
deformasi (deforamation pair). Resultan dari tiap fringe mereprentasikan setengah panjang gelombang deformasi dalam arah radar line of sight. Dengan menghitung fringeyang terlihat, kuantitas deformasi dapat ditentukan (Sharav, A., 2003). Pada pengolahan DInSAR ada beberapa tahapan-tahapan dalam (Prasetyo, Y., 2014) yang dilakukan antara lain : a.
Pembentukan Interferogram Single Look Complex Pembentukan niterferogram dilakukan dengan menghitung lebih dahulu bentuk kompleks konjugasi antara citra utama (master) dengan citra kedua (Save).
b.
Baseline Coherence Berdasarkan algoritma estimasi presisi yang didasarkan atas metode estimasi pembobotan dari bentuk korelasi fasa dan kesalahan DEM (weighted Estimation of Correlated Phase Terms and DEM error) (Agram P.S. dkk., 2001).
c.
Koregistrasi Citra
12
Proses koregistrasi
citra (image matching) adalah proses untuk
mengetahui apakah terdapat kesesuaian antara citra pertama (master image) dengan
citra
kedua (slave image). Tingkat
kesesuaian
(keidentikan) ditunjukan dengan nilai koherensi 0 sampai 1. Pada tahapan ini juga dilakukan proses Multilooking. d.
Penapisan Adaptif (Filter Goldstein) dan Pembentukan Koherensi Penapisan adaptif (filter Goldstein) merupakan salah satu teknik reduksi speckle. Di dalam tahapan pengolahan data yang digunakan teknik penapisan Goldstein dimana teknik ini memiliki ketangguhan (robust) dalam mereduksi bising fasa (Phase Noise) dimana merupakan fungs i dari koherensi dan nilai multilook dari interferogram (Kempes, 2006)
e.
Refinement dan Reflattening Reflatteningbertujuan untuk mendatarkan citra ke bidang proyeksi akibat pengaruh dari pencitraan ke samping (side looking). Pada tahap refinement dan reflattening ini dilakukan koeksi ulang terhadap residual fringe topografi dan parameter orbital dengan cara melakukan iterasi penapisan berdasarkan beberapa pilihan teknik antara lain : default, orbital dan phase removal.
f.
Phase Unwrapping Informasi pada interferogram masih terbatas antara 0 - 2Ď€ saja, sehingga menimbulkan masalah ambiguitas. Untuk mengatasi ambiguitas ini adalah dengan melakukan phase unwrapping. Hal ini bertujuan untuk menentukan
fase absolut interferometrik
dari fase relatif
karena
berhubungan langsung dengan topografi dan deformasi. g.
Konversi Fasa ke Tinggi dan Geocoding Proses Geocoding adalah proses untuk mengikatkan semua titik tersebut terhadap suatu referensi koordinat tertentu dimana hitungan untuk mendapatkan
posisi titik
di permukaan
bumi dilakukan
dengan
menggunakan beberapa persamaan. Menganalisis
pergeseran posisi menggunakan
metode DInSAR dapat
menghasilkan akurasi hingga fraksi milimeter per tahunnya. Namun, hal tersebut juga dipengaruhi oleh faktor lainnya yang dapat membuat tingkat akurasinya
13
beragam. Hal yang dapat mempengaruhi tingkat akurasi diantaranya adalah dari citra yang digunakan dan dari sumber kesalahan seperti pengaruh atmosfer, ketidaksesuaian (dekorelasi) dan distorsi geometrik.
II.7
Klasifikasi Terbimbing Teknik klasifikasi supervised dapat diartikan sebagai teknik klasifikasi yang
diawasi. Menurut Projo Danoedoro (1996) klasifikasi supervised ini melibatka n interaksi analis secara intensif, dimana analis menuntun proses klasifikasi dengan identifikasi objek pada citra (training area). Sehingga pengambilan sampel perlu dilakukan dengan mempertimbangkan pola spektral pada setiap panjang gelombang tertentu, sehingga diperoleh daerah acuan yang baik untuk mewakili suatu objek tertentu. Proses klasifikasi dengan pemilihan kategori informasi yang diinginka n dan memilih training area untuk tiap ketegori penutup lahan yang mewakili sebagai kunci interpretasi merupakan klasifikasi terbimbing.
Klasifikasi terbimbing
digunakan data penginderaan jauh multispektral yang berbasis numerik, maka pengenalan polanya merupakan proses otomatis dengan bantuan komputer. Klasifikasi terbimbing yang didasarkan pada pengenalan pola spektral terdiri atas tiga tahapan 1. Tahap
training
sample:
Training
sample
dibutuhkan
untuk
mengklasifikasi kenampakan apa saja yang ingin kita ketahui. Serta menjadi dasar dalam melakukan klasifikasi supervised 2. Tahapan klasifikasi: Tahap klasifikasi dilakukan untuk mendapatkan hasil klasifikasi dari training sample area. Dalam tahap ini terdapat berbagai macam jenis klasifikasi (maximum likehood , minimum distance , pararelpiped dll). Setiap macam klasifikasi mempunyai hasil klasifikasi yang berbeda karena pendekatan dari
setiap macam
klasifikasi tersebut berbeda juga. 3. Tahapan keluaran: Tahapan keluaran ini adalah hasil akhir dari klasifikasi. Citra yang telah di klasifikasi akan terlihat perbedaan tutupan lahannya berdasarkan warna dari klasifikasi tersebut
14
II.8 Citra Sentinel – 1 Sentinel-1 adalah citra radar terbaru keluaran ESA (Europe Space Agency) yang beroperasi penuh setiap hari dengan menggunakan C-band. Sentinel -1 ini mempunyai waktu revisit yang lebih pendek dari citra radar lainnya yang berguna untuk
lebih mensupport berbagai macam bidang seperti monitoring
laut,
monitoring darat dan untuk penanggulangan bencana. Sentinel -1 Synthetic Aperture Radar (SAR) mempunyai empat mode eksklusif yang bisa digunakan sesuai kebutuhan kita. Mode tersebut antara lain (ESA, 2016): 1. Stripmap (SM) - Sebuah mode pencitraan stripmap SAR dimana sapuan tanah diterangi dengan pulsa yang berjalan secara kontinyu. Sedangkan laser antenna mengarah ke sebuah azimuth dan elevasi sudut tetap. 2. Interferometric Wide Swath (IW) - Data yang diperoleh di tiga sapuan menggunakan Pengamatan Medan dengan teknik pencitraan Progressive Scanning SAR (TOPSAR). Dalam mode IW, semburan disinkronisasi dari puncak
ke
puncak
untuk
memastikan
keselarasan
pasangan
interferometric. IW adalah mode operasional utama dari Sentinel – 1 untuk wilayah daratan. 3. Extra Wide Swath (EW) - Data yang diperoleh dalam lima sapuan menggunakan teknik pencitraan TOPSAR .Mode EW memberika n cakupan sapuan yang sangat besar. 4. Wave (WV) - Data yang diperoleh dalam stripmap kecil yang disebut "sketsa", terletak secara berkala dari 100 km di sepanjang jalur. Sketsa diperoleh oleh akuisisi salah satu sketsa pada incidence angle yang berjarak dekat sedangkan sketsa berikutnya diperoleh pada incidence angle yang berjarak jauh. WV adalah mode operasional Sentinel-1 untuk daerah laut lepas. Sentinel-1 mempunyai beberapa data produk yang dikeluarkan oleh ESA yaitu ( ESA, 2016 ): 1) -Raw level- 0 data (untuk penggunaan khusus) 2) -Level – 1 Single Look Complex (SLC) data yang terdiri dari citra kompleks dengan amplitude dan fasa
15
3) -Level-1 Ground Range Detected (GRD) data dengan hanya intensitas multi- looked 4) -Level-2 Ocean (OCN) untuk mengdapatkan parameter geofis ika dari laut
II.9 Citra ALOS PALSAR ALOS (Advanced Land Observing Satellite) merupakan satelit penginderaa n jauh Jepang yang diutamakan untuk pengamatan daratan menggunakan teknologi satelit JERS-1 (Japanese Earht Resource Satellite-1) dan satelit ADEOS (Advanced Earth Observing Satellite) yang telah ditingkatkan (Gokmaria, 2009). Satelit ALOS dilengkapi dengan tiga sensor inderaja, yaitu sensor PRISM (Panchromatic Remote Sensing Instrument for Stereo Mapping) dan sensor AVNIR-2 (Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type-2), serta sebuah sensor gelombang mikro atau radar yaitu PALSAR (Phased Array type L-Band Synthetic Aperture Radar). PRISM yaitu sebuah panchromatic radiometer dengan resolusi spasial bertujuan memperoleh data termasuk mengenai elevasi.
Sensor kedua adalah
AVNIR-2, sensor ini dapat terlihat dan merupakan near-infrared radiometer, berfungsi untuk mengamati daratan dan zona pantai, serta memberikan resolusi spasial yang lebih baik. Sensor ketiga yakni PALSAR, adalah tipe bentuk susunan L-band Synthetic Aperture Radar, yang merupakan sensor microwave aktif untuk observasi di hari cerah, siang hari, dan malam hari. Citra ALOS PALSAR ini memiliki resolusi spasial 15 meter dan memilik i polarisasi HH dan HV, HH, atau hanya HV. Polarisasi ini berguna untuk pembuatan band red, green, dan blue. Selain itu juga berguna untuk interferometri dalam pembuatan DSM, aplikasi tegakan pohon, dan lain-lain. Selain itu, Palsar memilik i keunikan dalam proses klasifikasi yaitu menggunakan unsur bentuk dan pola. Palsar dapat digunakan untuk penghilangan efek awan pada data optik. Penghilangan efek awan tersebut dapat menggunakan toleransi <3Ď&#x192; (Julzarika dan Hawariyah, 2008). Standar deviasi pada objek awan data optik dan data radar dicari hubungan korelasinya secara geo-statistikal. Kemudian objek awan pada data optik digantikan dengan objek non awan pada data radar dan ukuran piksel radar disesuaikan dengan ukuran piksel data optis yang digantikan tersebut.
16
Palsar dapat digunakan pada pemetaan skala 1:30.000 atau lebih kecil. Selain untuk penghilangan efek awan, Palsar dapat digunakan untuk pembuatan DSM. Penggunaan RAW data Palsar, data lapangan, dan citra resolusi spasial lebih tinggi dalam pembuatan Palsar ortho dimaksudkan agar penyebaran titik merata dan terlihat jelas pada citra Alos sehingga perambatan kesalahan tidak acak akan lebih kecil (Julzarika, 2008). Pembuatan DSM tersebut menggunakan interferome tr i. DSM yang dihasilkan akan lebih baik jika sudah dalam kondisi ortho dan akurasi vertikal akan lebih baik lagi jika terdapat dua Palsar ortho yang bertampalan (Julzarika dan Sudarsono, 2009). Akurasi vertikal pada wilayah yang tidak bertampalan sekitar 6-7 meter sedangkan pada area bertampalan meningkat menjadi 4,5-5,5 meter.
17
BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1 Pra Pengolahan Data III.1.1 Studi Literatur Studi literatur adalah mencari literatur atau referensi yang berhubunga n dengan penelitian. Literatur yang dicari bisa berupa buku, jurnal maupun tugas akhir. Literatur ini bertujuan untuk mempermudah penelitian yang akan dilakukan serta analisis yang akan didapatkan. III.1.2 Pengumpulan Data Pada tahapan pengumpulan data, hal yang dilakukan adalah mengumpulka n data ALOS PALSAR pra dan pasca erupsi, data Sentinel 1A pasca erupsi, data Landsat 8 pra dan pasca erupsi dan peta kawasan rawan bencana. Kemudian data yang ada siap untuk diolah menjadi peta deformasi dan peta tutupan lahan.
III.2 Pengolahan Data III.2.1 Pengolahan DInSAR Tahapan DiNSAR adalah untuk mengetahui perubahan permukaan tanah ( deformasi ) pra dan pasca erupsi. Untuk mendapatkan nilai deformasi pra dan pasca erupsi digunakan kombinasi dua data citra yaitu ALOS PALSAR dan Sentinel 1A. Tahapan pengolahan DinSAR dapat dilihat dalam bentuk diagram alir pada Gambar III.1. Proses DInSAR dimulai dari pemrosesan Citra tersebut menjadi SLC, baik Citra master dan slave pra serta pasca erupsi. Kemudian dilanjutkan dengan koregistrasi citra yaitu penggabungan dari kedua SLC citra tersebut. Setelah itu pembentukan interferogram dan ditambahkan dengan DEM SRTM dengan resolusi 10 m. Dilanjutkan dengan proses penapisan adaptif dengan menggunakan Goldstein Filtering dan pembentukan koherensi. Lalu proses refinement dan reflattening untuk mengoreksi noise dan topografi. Selanjutnya proses phase unwrapping yaitu perubahan fasa relatif menjadi fasa absolut. Lalu konversi fasa ke tinggi serta geocoding. Hingga hasil akhir yang didapatkan adalah peta deformasi yang siap untuk dianalisis.
18
Data SAR ( Master )
Data SAR ( Slave )
Proses SAR
Proses SAR
SLC Master
SLC Slave
DEM SRTM
Koregistrasi Citra Pembentukkan Interferogram Penapisan Adaftif dan Pembentukkan Koherensi Refinement dan Reflattening Phase Unwrapping Konversi Fasa ke tinggi dan Geocoding DInSAR
Peta Deformasi Analisis Deformasi
Gambar III.1. Diagram Alir DInSAR III.2.2 Pengolahan Klasifikasi Terbimbing ( Supervised Classification ) Data
yang
digunakan
untuk
mengklasifikasikan
tutupan
lahan
menggunakan klasifikasi terbimbing adalah data Landsat 8 pra dan pasca erupsi. Tahapan pengolahan Klasifikasi Terbimbing dapat dilihat dalam bentuk diagram alir pada Gambar III.2. Pengolahan ini dimulai dengan koreksi geometrik dengan ketentuan RMSE â&#x2030;¤1, bisa dengan menggunakan Peta RBI atau Google Earth. Setelah itu dilakukan penyatuan band, pembuatan kelas yang akan digunakan dan disesuaikan dengan kondisi citra di lapangan, masking area serta klasifikasi supervised. Sehingga didapatkan peta tutupan lahan pra dan pasca erupsi.
19
Landsat 8 2010 Koreksi Geometrik Tidak RMSEâ&#x2030;¤1 Ya Pembuatan Kelas
Masking Area Klasifikasi Supervised
Peta Tutupan Lahan
Gambar III.2. Diagram Alir Klasifikasi Tutupan Lahan
III.3 Tahapan Analisis III.3.1 Analisis Perbandingan Deformasi Dampak Erupsi Analisis ini didapatkan dari analisis peta pra erupsi data ALOS PALSAR terhadap analisis peta kombinasi pasca erupsi data ALOS PALSAR dan Sentinel 1A. Sehingga didapatkan seberapa besar perbandingan deformasi pra dan pasca erupsi Gunung Merapi. III.3.2 Analisis Perubahan Tutupan Lahan Analisis ini didapatkan dari peta tutupan lahan pra dan pasca erupsi. Sehingga didapatkan perubahan tutupan lahan pra dan pasca erupsi. Analisis ini juga ditambahkan data peta kawasan rawan bencana untuk mengetahui perubahan tutupan lahan terhadap penentuan zonasi kawasan rawan bencana. III.3.3 Analisis Korelasi Dampak Erupsi Analisis ini didapatkan dari analisis perbandingan deformasi dan analis is perubahan tutupan lahan. Sehingga didapatkan hasil korelasi diantara keduanya saling berhubungan atau tidak.
20
BAB IV JADWAL PENELITIAN Uraian kegiatan yang anak dilakukan dalam penelitian ini mulai dari persiapan hingga sidang akhir. Tabel IV.1. Timeline jadwal penelitian
No.
Bulan ke-
Bulan
Bulan
Bulan
1
ke-2
ke-3
ke-4
Tahap Penelitian 1 2
1
Persiapan
2.
Studi literatur
3.
Pengumpulan Data
4.
Pengolahan Data
7.
3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Penyajian Informasi
8.
Analisis data
9.
Pembuatan laporan
10.
Seminar hasil
11.
Sidang
21
DAFTAR PUSTAKA
Asean Conference on Disaster Reduction . 2003. Asean Conference on Disaster Reduction 2003 summary report. Kobe Japan. Cumming, Ian G. Dan Frank H. Wong. 2005. Digital Processing of Synthetic Aperture Radar Data. Artech House Remote Sensing Library. Danoedoro, Projo. 1996. Pengolahan Citra Digital. Yogyakarta : Univers itas Gadjah Mada. Julzarika, A. dan Sudarsono, B., 2009. Penurunan Model Permukaan Dijital (DSM) menjadi Model Elevasi Dijital (DEM) dari Citra Satelit ALOS Palsar. Jurnal Teknik UNIDIP. Semarang. Julzarika, A., dkk. 2008. Teknik Penurunan Digital Surface Model (DSM) dari citra satelit ALOS menjadi Digital Elevation Model (DEM). MAPIN. Bandung. Sharav, A.2003.Differential SAR Interferometry for crustal deformation study, International Institute For Geo-Information Science And Earth Observation Enschede : The Netherlands. Prasetyo, Y.2014. Analisis Optimisasi dan Estimasi Penentuan Penurunan Muka Tanah Menggunakan TeknikLight Permanent Scatterer Interferometr ic Syhnthetic Aperture Radar (LPS-InSAR) : Studi Kasus Cekungan Bandung, Disertasi doktor, Institut Teknologi Bandung : Bandung. PVMBG. â&#x20AC;&#x153;Panduan Pengenalan Karakteristik Bencana Dan Upaya Mitigasinya di Indonesiaâ&#x20AC;?. Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi (PVMBG)
Pustaka dari Internet ESA.2016.
Sentinel
-1
overview.
https://sentinel.esa.int/web/sentinel/user-
guides/sentinel-1-sar/overview. Diakses pada tanggal 17 November 2016. Google Earth.2016. Gunung Merapi. https://earth.google.com. Diakses pada tanggal 21 November 2016. Wikipedia.2016. Gunung Merapi, https://id.wikipedia.org/wiki/Gunung_Merapi. Diakses pada tanggal 20 November 2016.
22
Wikipedia.2016. ALOS, https://id.wikipedia.org/wiki/ALOS. Diakses pada tanggal 21 November 2016. Wisatamu. 2015. Kawasan Gunung Merapi. http://www.wisatamu.com/wisatamerapi.html. Diakses pada tanggal 24 November 2016.
23