PEMODELAN DAN SIMULASI KENAIKAN PERMUKAAN AIR LAUT SECARA TIGA DIMENSI

(3D) DENGAN MENGGUNAKAN DATA LIDAR ( Light Detecting and Ranging)

TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Oleh

JUMADI NIM 151 04 061

PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

Lembar Pengesahan

Tugas Akhir Sarjana

PEMODELAN DAN SIMULASI KENAIKAN PERMUKAAN AIR LAUT SECARA TIGA DIMENSI (3D) DENGAN

MENGGUNAKAN DATA LIDAR ( Light Detecting and Ranging)

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 pendidikan lainnya.

Bandung, 6 Juni 2008 Penulis

JUMADI NIM 151 04 039

Bandung, 06 Juni 2008

Pembimbing

Dr. Ir. Eka Djunarsjah, M.T. NIP 132 087 998

Sofan Prihadi, ST.

Mengetahui:

Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua,

Dr. Ir. Wedyanto Kuntjoro, M.Sc NIP 131 690 328

Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, dan silih

bergantinya malam dan siang terdapat tanda-tanda (kebesaran Allah) bagi orang-orang yang berakal, (yaitu) orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadan berbaring dan

mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): "Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia, Maha Suci Engkau, maka peliharalah kami dari siksa neraka.

(Ali-Imran 190-191)

Kupersembahkan sebagai tanda kasih sayang dan baktiku teruntuk:

Ayah, Mama, Uda dan Uni ku.

UCAPAN TERIMAKASIH

Orangtuaku (Mama dan Ayah)…Atas segala perhatian, keikhlasan, dan kesabarannya selama ini.

Ya AllaH sayangilah mereka seperti mereka menyayangiku. Berikanlah kebahagiaan kepada mereka

di dunia dan akhirat serta Berikanlah kesempatan kepadaku untuk membahagiakan mereka berdua.

Kakak-kakaku tercinta…da’Jon, ni’Lusi, da’Dona, da’Nando, dan ni’Niah…maksih atas

bantuannya selama kuliah..terutama duitnya..hehehehe…peace..mudah2an adik bontotmu ini bisa

membalasnya kelak…

Keponakanku tersayang yang di Medan Kia dan A’at…yang akur ya…kalo orang nanya jangan

bilang orang Palembang tapi bilang aja Orang Padang..secara gitu loh Padang eksis dimana-

mana…awas kalo tidak…hahaha

Iparku yang kuhormati Bang Musda dan Ni’ Desi...makasih atas bantuan dan perhatiannya..

Sepupuku mori, mega, ongki, dan yang di Batam (kebanyakan jadi gak disebut atu-atu yach) maksih

dah mau diperintah-printah....dipukuli kalo lagi kesal (penindasan)....dan terima kasih juga buat

adik-adik mama dan Ayahku ( te’wal, te’mawan, te’eri, Elok, metek, te’ross, te’nani dll)

Teman, Sahabat karibku yang di Padang Bagus (Blimbingers, kalo malam namanya julia

perez..hahahaha..bcanda..peace.), Andru (Master accoubting)...Kalian adalah orang2 yang benar-

benar ngerti dan mau menerima saya apa adanya...terimakasih atas semua perhatian dan

persahabatan yang diberikan…motto kita: ketawa-ketawa sekeras kerasnya..sampai2 dimarahin si

gadis, jalan-jalan...kuliner...main bultang bareng...ngelirik sana-sini...gossip tetap donk..apalagi kalo

ada si bagus..ketawa terus deh..dan yang paling penting cuek aje kaleeee…thank berat brooo

Teman2ku di Padang Merina (Tkim USU), Said (English UNAND), Dona (Material ITB), Meri (

Ibu Dokter), Zeindra (Geologi UGM), Yudha (Elekto UGM), E’eng (Tambang ITB), Handri (Mesin

Unand), Putra, Vita (Farmasi), Ona(Farmasi), Yanik(???), diah amak (???)..dan lainnya...

Anak-anak TakenTag Smandoe Padank...anak2 yang lucu abizz, Pengertian, pintar dan

kreatif...pokoknya semua ada sama kalian..kangennya berkumpul lagi sama kalian...ketawa-ketawa

bareng lagi...hangout tempat liburan, mejeng sana sini, godain anak orang, dan tindakan konyol

lainnya...

Teman dan Sahabat Karibku di Bandung..David, Hasan, Abu, Reinard, Eymee, Resi yang selalu

memberikan kehangatan dan perhatian serta mau menerimakau apa adanya..teman nongkrong, Cari2

info tempat Kuliner terbaru, 21 Crew, crita2 seru, ngegokil bareng, olahraga bareng..ketawa sekeras

kerasnya...indah n bahagianya hidup di bandung jika ada kalian...makasih atas hadiah2 dan

traktiran-traktirannya selama ini....kalian emank tak tergantikanlah...

Teman-teman UBT...ilham, imron, yudha, irwan, Eko, nanda, dani, arif, vasta, rudi, eka, sigit,

dll..gila aja kalo disebutin atu2..bisa ratusan cuiy...teman-teman yang slalu membuat ku nyaman..

teman2 yang baik....mari kita tanding badminton lagi...sekarang buktikan siapa yang terbaik di

UBT..hahaha...pokoknya senangnya mengisi kehidupan kampus bareng kalian...

Teman-Teman MBWG....terutama pinka’05..krisna, beni, nana, aci, nova, tia, amar, dan lain

sebagainya..banyak banget gilaaa....makasih dah banyak ngajarin cara bermain music..ternnyata

main musik bareng itu indah dan keren banget ya..apa lagi kalo tampil bareng

kalian...wahhhh..kerennya..terutamanya lagi kalo ngeliat wanita-wanita pembawa

benderanya..wowwwwwwwww...menakjubkan kali

Ibu-ibuk”04....Ayu, Diah, Friska ,Gebi, Ika, Indri, Mila, Meii, Mita, Nurul, Saka, Tia, Via, dan

Wulanzz..kalian memberikan warna tersendiri dalam hidupku..akan terasa sepi dan suram sekali

kuliah di GD kalo tidak ada kalian...wanita super yang mandiri, kuat dan tidak

manja...WONDER WOMEN..wanita2 yang akan slalu aku hormati…salut bwat kalian….

Ksatria-ksatria”04..Edo (makasih atas ilmu yang diberikan), arief (siliwangi crew), Hot (teman

danus sejati yang selalu tak terpisahkan..salut bwat loe hot..makasih juga atas kebaikan ortu loe),

Miga (XXI Lovers, ArcGIS masters, mahasiswa terbaik), melky, Dea (badan gede tapi kokoh, teman

ngedanus juga), heru (XXI lovers), wito, todona, funiii (makasih atas saran2 yang diberikan..satu

kata untuk loe fun..mangkal yukzz), poso, Ayi (kalimantan crew, ngaku2 ariel peterpan lagiii),

Fahri( bosku di workshop), cute (baliers), Gien (taman ngedanus, tman crita2, serulah bareng loe),

arie( boss di geosphere), Aga (boss GPSNC), Gilang (teman makan, internetan ampe subuh, jalan-

jalan, nonton, crita2, calon yang selalu gagal jadi pemimpin, tenang lang RI 1 bakal nungguin loe,

makasih atas semua saran dan ilmu yang diberikan..), handy (boss ngedanus, serunya ngedanus

bareng loe, lucu abizz, macet jadi gak kerasa, isep cuiy..isep..), sinaga, elmo, iqi (XXI lovers,

kuliners), Arky (fotographer handal), bayu, Dhota (kahayan crew), anca (photographer handal) ,

Akbar (raja IBLISSS.he2..peace), Mance( sobat n snak dari padank), ijal ( surabaya fans club),

wiwied, cabon, ade (teman kemah kerja), ucok, agung, conak (kemah keja n kahayan crew), denny

(teman kemah kerja), sidik (wong jawa banget, makasih atas bantuannya pas kemah kerja), libien

(tegal abiezz), ryan, nazeeh ( sabr ji..sabar..), hamzah ( teman ngedanus, makan bareng, seru lah,

updating gossip), wisnu, vagwa, Oji ( sobat dari bukit, pemimpin IMG), Upi ( kecil2 sok

dewasa..cuihhh..peace pil..)

…………….Terimakasih atas pengertian, kesabaran, kerjasama, dan persahabatannya selama

ini… Kalian orang-orang yang cerdas, hebat dan kreatif…Saya bangga menjadi salah satu bagian

dari kalian…Mudah2an kita kelak bisa berkumpul lagi dan kita bisa menjadi orang yang sukses

dan berguna….aminnnn……………

Kamerad-kamerad IMG yang gak bisa disebut satu persatu...terimaksih atas ilmu, dan pengalaman

yang diberikan..

i

Abstrak

Banjir akibat naiknya permukaan air laut merupakan permasalahan yang sering melanda

daerah-daerah di pesisir pantai. Naiknya permukaan air laut pada umumnya disebabkan

oleh pemanasan global. Selain pemanasan global, bencana alam seperti: gelombang badai,

land subsidance, dan pasang air laut juga memberikan kontribusi yang besar terhadap

naiknya permukaan air laut.

Naiknya permukaan air laut akan memberikan dampak yang besar, baik dalam skala lokal

maupun nasional. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu cara untuk melakukan pemodelan

dan simulasi terhadap dampak kenaikan permukaan laut tersebut. Salah satu cara yang

digunakan adalah dengan melakukan pemodelan dan simulasi secara tiga dimensi (3D).

Untuk memperoleh informasi tiga dimensi (3D) dapat dilakukan dengan mengunakan

teknologi Airborne Laser Scanning (ALS) yang mampu menghasilkan informasi

kedalaman dan topografi detail dari daerah pesisir pantai tersebut secara cepat dan akurat.

Negara-negara seperti: Amerika, Kanada, dan Swedia menamakan teknologi ALS tersebut

dengan nama LIDAR (Light Detecting and Ranging). LIDAR terbagi atas dua, yaitu:

LIDAR untuk pengukuran kedalaman yang dikenal dengan nama Airborne Laser

Hydrography (ALH) atau Airborne Laser Bathymetry (ALB), dan LIDAR untuk

pengukuran topografi permukaan bumi yang disebut dengan Airborne Altimetric LIDAR.

Dengan kemampuan tersebut, diharapkan teknologi LIDAR dapat membantu instansi

terkait dalam penanggulangan banjir, dan lebih lanjut dapat digunakan untuk perencanaan

pengaturan tata ruang dan mitigasi bencana.

Kata kunci: Kenaikan permukaan air laut, Pemodelan dan simulasi 3D, LIDAR

ii

Abstract

Flood as the impact of the rising of the sea levcl, is a common problem that always exists

around coastal areas. The sea level rise is generally influenced by global warming.

furthermore, natural disasters such as storm wave, land subsidence, as well as high tide,

have also given a contribution to the sea level rise.

The sea level rise will cause such a great impact, either local or national scale. Therefore,

it is needed to have a way to do modeling and stimulation of the impact of the sea level

rise. One of ways that can be used is by three dimensional (3D) modeling and stimulation.

Information in the form of three dimensions, can be achieved by Airborne Laser Scanning

(ALS) technology that can produces depth and detail topography of coastal areas quickly

in fast and accurately. Nations like: American, Canada, and Swedia names ALS

technology by the name of LIDAR (Light Detecting and Ranging). Based on the

measured object LIDAR is divided into two. One is, LIDAR for depth measurement

[Airborne Laser Hydrography (ALH) or Airborne Laser Bathymetry (ALB)]. Another is

LIDAR for topographic measurement of the land surface [Airborne Altimetric LIDAR].

Applying this technology, is useful to assist the nearest institution in handling the flood.

Furthermore, it can be used in planning the space formation system and natural disasters

mitigation.

Keyword : Sea level rise, 3D modelling and simulation, LIDAR

iii

KATA PENGANTAR

Atas berkat rahmat Allah SWT penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul

”Pemodelan dan Simulasi Kenaikan Permukaan Air laut Secara Tiga Dimensi (3D)

Dengan Menggunakan Data LIDAR ( Light Detecting and Ranging)”. Shalawat dan

salam semoga selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, sahabat, dan

para pengikutnya. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik dari Institut Teknologi Bandung.

Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, tidak terlepas dari dukungan dan bantuan banyak

pihak. Untuk itu, penulis sangat berterima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Eka Djunarsjah , MT. atas ketersediannya menjadi Dosen Pembimbing I.

2. Sofan Prihadi, ST. atas ketersediannya sebagai Pembimbing II.

3. Dr. rer. nat. Wiwin Windupranata, ST.,MT., Ir. Andri Hernandi, MSP. atas

ketersediannya menjadi Dosen Penguji.

4. Dr. Ir. Wedyanto Kuntjoro, M.Sc. Selaku Ketua Program Studi Teknik Geodesi

dan Geomatika.

5. Dosen-dosen Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika

6. Staf Tata Usaha dan Perpustakaan Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,

mengingat keterbatasan waktu, pengetahuan, kemampuan, dan pengalaman yang

dimiliki penulis. Dengan segala kebesaran hati, penulis menerima kritik dan saran yang

membangun, sebagai masukan untuk perbaikan tugas akhir ini. Akhirnya penulis

berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Bandung, Mei 2008

Penulis,

Jumadi

iv

DAFTAR ISI

ABSTRAK i

ABSTRACT ii

KATA PENGANTAR iii

DAFTAR ISI iv

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR SKEMA x

DAFTAR LAMPIRAN xi

BAB I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Tujuan Penelitian 3

1.3. Ruang Lingkup Pembahasan 3

1.4. Metodologi Penelitian 3

1.5. Sistematika Penulisan 5

BAB II. DASAR TEORI

2.1. Permasalahan Kenaikan Permukaan Air Laut 6

2.2. Pemodelan dan Simulasi Secara 3D

2.2.1. Umum 7

2.2.2. Pelaksanaan Pemodelan dan Simulasi Kenaikan Permukaan Air Laut

Secara 3D 9

2.3. Pengantar Teknologi LIDAR

2.3.1. Umum 11

2.3.2. Prinsip Kerja LIDAR

2.3.2.1. Prinsip Kerja LIDAR Secara Umum 12

2.3.2.2. Prinsip Survei Batimetri dengan LIDAR 15

2.3.3. Komponen LIDAR

2.2.3.1. Sensor 16

2.2.3.2. Inertial Measurement Units (IMU) 18

v

2.2.3.3. Global Positioning System (GPS) 19

2.3.4. Prosedur Pengukuran

2.3.4.1. Prosedur Pelaksanaan Pengambilan Data LIDAR 19

2.3.4.2. Pola Penyiaman (Scanning) LIDAR 22

2.3.4.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi kekuatan Sinar Laser LIDAR 23 2.3.5. Georeferensi Data LIDAR

2.3.5.1. Umum 25

2.3.5.2. Sistem Referensi LIDAR 26

2.3.6. Data dan Aplikasi LIDAR

2.3.6.1. Kepadatan Data LIDAR 28

2.3.6.2. Pengklasifikasian Data LIDAR 29

2.3.6.3. Format Data LIDAR dan Aplikasinya 29

BAB III. PENGOLAHAN DATA

3.1. Pengolahan Data LIDAR

3.1.1. Proses Pengolahan Data LIDAR 31

3.1.2 Proses Penentuan Kedalaman Data LIDAR 34

3.1.3. Proses Georeferensi Data LIDAR 36

3.2. Proses Pemodelan dan Simulasi Banjir Dari Data LIDAR

3.2.1. Penentuan Referensi Ketinggian dan Pembuatan DEM 38

3.2.2. Penentuan Kedalaman Banjir 40

3.2.3. Pembuatan Area Perluasan Banjir 40

3.2.4. Pemodelan Banjir di Google Earth 42

3.2.5. Pembuatan Animasi Banjir 43

BAB IV. ANALISIS

4.1. Analisis Data LIDAR

4.1.1. Analisis Kualitas Data LIDAR 45

4.1.2. Analisis Kuantitas Data LIDAR 47

4.2. Analisis Hasil Pemodelan dan Simulasi Kenaikan Permukaan Air Laut 48

vi

BAB V. KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan

5.1.1. Kesimpulan Teknologi LIDAR 51

5.1.2. Kesimpulan Pemodelan dan Simulasi Banjir 51

5.2. Saran 52

DAFTAR PUSTAKA 53

LAMPIRAN 55

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kenaikan permukaan air laut dari waktu ke waktu 6

Gambar 2.2. Dampak kenaikan permukaan air laur 7

Gambar 2.3. Pemodelan dan simulasi banjir secara 3D 8

Gambar 2.4. Level banjir 9

Gambar 2.5. Kedalaman banjir 10

Gambar 2.6. Ilustrasi penggunaan teknologi LIDAR 12

Gambar 2.7. Prinsip pengukuran jarak dengan laser 12

Gambar 2.8. Geometri sinar laser 13

Gambar 2.9. Waktu tempuh pada saat pulsa di pancarkan dan diterima kembali 13

Gambar 2.10. Tipe gelombang berkelanjutan 14

Gambar 2.11. Sinar hijau dan sinar infra merah 15

Gambar 2.12. Sensor LIDAR 16

Gambar 2.13. Konsep multiple return 18

Gambar 2.14. Koreksi Posisi Pesawat 18

Gambar 2.15. GPS untuk pengukuran LIDAR 19

Gambar 2.16. Gambar titik kontrol di bandara 21

Gambar 2.17. Overlap pada misi penerbangan LIDAR 22

Gambar 2.18. Pola zig-zag 22

Gambar 2.19. Pola garis pararel 23

Gambar 2.20. Pola ellips 23

Gambar 2.21. Pola garis pararel –toposys 23

Gambar 2.22. Hubungan berbagai macam sistem referensi pada LIDAR 27

Gambar 2.23. Hubungan antara ET dengan WGS 84 27

Gambar 2.24. Kepadatan data LIDAR 28

Gambar 2.25. Pengklasifikasian data LIDAR 29

Gambar 2.26. Contoh berbagai aplikasi LIDAR 30

Gambar 3.1. Pengolahan GPS sepanjang lintasan pesawat 32

Gambar 3.2. Posisi sinar laser 33

viii

Gambar 3.3. Ilustrasi Penentuan Kedalaman 34

Gambar 3.4. Ilustrasi Penentuan Kedalaman Sebenarnya 36

Gambar 3.5. Ketinggian MSl dan LAT di atas NAVD88 39

Gambar 3.6. Gambaran DEM secara 3D di ArcGIS 39

Gambar 3.7. Peta daerah di bawah dan di atas datum vertikal 40

Gambar 3.8. Animasi banjir 44

Gambar 4.1. Kemampuan sensor LIDAR untuk memisahkan antara permukaan tanah

dengan vegetasi di atasnya 45

Gambar 4.2. Multipath pada LIDAR yang menghasilkan data palsu 47

Gambar 4.3. Perbandingan antara DEM USGS (30 dan 10 meter) dengan DEM LIDAR

(3 meter) 47

Gambar 4.4. Tampilan DEM di Global Mapper 48

Gambar 4.5. Letak garis pantai dan garis kontur 1m 49

Gambar 4.6. Perubahan garis pantai dan garis kontur sesudah kenaikan muka air laut50

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Karakteristik sensor LIDAR secara umum 16

Tabel 2.2. Karakteristik sensor ALH 17

Tabel 3.1. Cantoh data pasut 38

Tabel 3.2. Gambaran perluasan Banjir 41

Tabel 3.3. Gambaran kenaikan muka air laut di Google Earth 42

x

DAFTAR SKEMA

Skema 1.1. Metodologi penelitian 4

Skema 3.1. Proses pengolahan data LIDAR 31

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tahap-Tahap Pembuatan DEM 56

Lampiran 2. Tahap-Tahap Penentuan Area Perluasan Banjir 59

Lampiran 3. Tahap-Tahap Pembuatan Animasi Banjir 61

Lampiran 4. Tahap-Tahap Pemodelan Banjir di Google Earth 65