KAJIAN DAERAH RAWAN BENCANA TSUNAMI BERDASARKAN CITRA SATELIT ALOS DI CILACAP,

JAWA TENGAH

Oleh :

Agus Supiyan C64104017

Skripsi

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008

ii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa Skripsi yang berjudul: KAJIAN DAERAH RAWAN BENCANA TSUNAMI BERDASARKAN CITRA SATELIT ALOS DI CILACAP, JAWA TENGAH adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum pernah dilakukan sebelumnya oleh pihak lain baik di perguruan tinggi IPB maupun perguruan tinggi yang lain. Data yang digunakan dalam penyusunan skripsi ini merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian dan pengamatan yang telah dilakukan. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, September 2008 Agus Supiyan C64104017

iii

RINGKASAN

AGUS SUPIYAN. Kajian Daerah Rawan Tsunami Berdasarkan Citra Satelit ALOS di Cilacap, Jawa Tengah. Dibimbing oleh VINCENTIUS P. SIREGAR dan ITA CAROLITA.

Bencana tsunami yang terjadi pada tanggal 17 Juli 2006 di Pantai Pangandaran melanda wilayah daratan Pulau Jawa termasuk daerah pesisir Cilacap yang menyebabkan kerugian baik secara material maupun non material yang sangat besar. Hal ini disebabkan karena Pantai Cilacap yang dekat dengan lempengan tektonik yang terus selalu bergerak. Penelitian ini dilakukan sebagai simulasi serta prediksi area limpasan tsunami disekitar pesisir Pantai Kabupaten Cilacap berdasarkan analisis penginderaan jauh dengan metode integrasi pemodelan tsunami dengan data ALOS (Advanced Land Observing Satellite).

ALOS adalah satelit pemantau lingkungan yang bisa dimanfaatkan untuk kepentingan pemantauan bencana alam dan memiliki resolusi spasial yang tinggi dan bersifat stereo. Sensor PRISM (Panchromatic Remote-Sensing Intsrument for Stereo Mapping) adalah sensor optis yang mempunyai kemampuan untuk menghasilkan citra stereo yang dapat diproses lebih lanjut untuk menghasilkan DEM.

Saat ini kajian DEM digunakan untuk menghasilkan berbagai informasi, seperti : peta kontur, kemiringan lahan dan animasi 3D. Informasi tersebut sangat diperlukan untuk mendukung keberhasilan program kegiatan pemetaan lahan dan manajemen bencana tsunami. Digital Elevation Model (DEM) yang digunakan pada penelitian ini untuk menentukan daerah rawan tsunami di Cilacap, Jawa Tengah berdasarkan kondisi topografinya.

Penentuan daerah rawan tsunami berdasarkan penggunaan lahannya diperoleh dengan cara penggabungan (overlay) antara model tsunami dengan peta penutupan/penggunaan lahan Kabupaten Cilacap yang berasal dari citra ALOS. Penggunaan metode pansharpan adalah cara untuk meningkatkan informasi pengkelasan yang lebih banyak dan akurat .

Model Tsunami Universitas Tohoku menggunakan data DEM sebagai salah satu faktor yang menentukan seberapa jauh tsunami dapat menjangkau daratan. Selain DEM, faktor batimteri, serta kekuatan gempa turut mempengaruhi tinggi dan limpasan tsunami yang dihasilkan. Pemilihan skenario gempa yang digunakan model tsunami ini yaitu 7.7 Mw, 8.7 Mw, serta 8.9 Mw bertujuan untuk mengkaji seberapa besar kerusakan yang ditimbulkan pada tiap skenario gempanya. Tiga skenario gempa yang dapat menghasilkan tsunami yaitu 7.7 Mw, 8.7 Mw, serta 8.9 Mw menggenangi beberapa desa pesisir di Kabupten Cilacap. Desa Tegal Kamulyan adalah Desa rawan tsunami dengan tingkat kerusakan yang paling besar yaitu 7.87 ha pada skala gempa 7.7 Mw, 120.914 ha pada skala gempa 8.7 Mw, dan 142.513 ha pada skala gempa 8.9 Mw. Hal ini disebabkan landainya topografi dan tipe penggunaan lahan yang padat pemukiman dibandingkan dengan desa lain yang terkena limpasan tsunami.

KAJIAN DAERAH RAWAN BENCANA TSUNAMI BERDASARKAN CITRA SATELIT ALOS DI CILACAP,

JAWA TENGAH

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada

Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor

Oleh :

Agus Supiyan C64104017

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008

SKRIPSI

Judul Skripsi : KAJIAN DAERAH RAWAN BENCANA TSUNAMI BERDASARKAN CITRA SATELIT ALOS DI CILACAP, JAWA TENGAH

Nama Mahasiswa : Agus Supiyan Nomor Pokok : C64104017

Disetujui, Dosen pembimbing

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Ir. Vincentius P. Siregar, DEA Ir. Ita Carolita, M.Si NIP. 131 471 372 NIP. 300 001 380

Mengetahui, Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc NIP. 131 578 799

Tanggal lulus : 12 September 2008

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur pada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan

rahmat dan karunia, yang selalu membimbing selangkah demi selangkah sehingga

skripsi dengan judul Kajian Daerah Rawan Bencana tsunami Berdasarkan

Citra Satelit ALOS di Kabupaten Cilacap, JawaTengah dapat terselesaikan.

Skripsi ini dibuat agar dapat mengkaji daerah rawan tsunami di Pantai

Selatan Kabupaten Cilacap, Jawa Tengah berdasarkan tiga skenario gempa.

Penentuan daerah rawan tsunami melalui integrasi antara data penginderaan jauh

yaitu ALOS dengan model tsunami Tohoku berdasarkan area limpasannya

(inundation).

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr.Ir.

Vincentius P. Siregar, DEA dan Ir. Ita Carolita, M. Si selaku komisi pembimbing

serta Ir. Aris Subarkah, MT selaku pembimbing lapangan. JAXA dan LAPAN

yang telah memberikan izin dalam hal penggunaan data. Semua pihak yang telah

memberi masukan, dan membantu penulis dalam penyusunan skripsi ini.

Akhir kata, semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak pihak yang

berkepentingan, dan dapat diimplementasikan sesuai dengan apa yang telah

direncanakan.

Bogor, September 2008

vii

UCAPAN TERIMA KASIH

Skripsi ini tidak lepas dari bantuan banyak pihak yang membimbing dan

mendorong serta memberikan dukungan pada penulis untuk dapat

menyelesaikannya, oleh karenanya penulis ucapkan terima kasih kepada :

1. Allah SWT, atas karunia dan rahmat Nya menuntun setiap hamba Nya ke

jalan kebenaran.

2. Nabi Muhammad SAW, suri tauladan bagi saya dan kita sebagai umatNya.

3. Dosen pembimbing pembimbing skripsi, Dr.Ir. Vincentius P. Siregar,

DEA dan Ir. Ita Carolita, M.Si, atas segala bantuan dan bimbingan

sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.

4. Dosen pembimbing lapang, Ir. Aris Subarkah, M.T, atas segala bimbingan

dan arahan pengolahan di bidang tsunami modelling sehingga

terselesaikannya skripsi ini..

5. Pihak BMG, Indra Gunawan S.Si, yang telah banyak memberi masukan

dan bimbingan.

6. Semua anggota keluarga, Ayahanda Sumarna dan Ibunda Aminah, Ela,

Asep, Irma, dan anggota keluarga lain yang selalu mendoakan saya .

7. Sahabat- sahabatku : Guntur dan Dody (P2b), Imam (Ra), Bayu (Al), Dion

(Mil), Asep (Men) dan Budi yang selalu menjadi bagian dalam cerita

hidup penulis.

8. Seorang wanita yang akan selalu dalam mata, pikiran, dan hati penulis.

9. Teman-teman ITK 41 yang telah memberi semangat dan dukungan.

12. Semua pihak yang telah membantu terselesaikannya skripsi ini.

Penulis

viii

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xi

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xiv

1. PENDAHULUAN .............................................................................. 1 1.1 Latar belakang ........................................................................... 1 1.2 Tujuan ........................................................................................ 2

2. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 3 2.1 Kondisi umum lokasi penelitian ................................................. 3 2.2 Definisi dan batasan wilayah pesisir ........................................... 5 2.3 Gelombang tsunami dan Pembangkitnya ..................................... 7

2.3.1. Pengertian dan karakteristik gelombang tsunami .... 7 2.3.2. Faktor-faktor penyebab tsunami ...................................... 9 2.3.3. Pembangkit tsunami ......................................................... 13

2.4 Pemodelan gelombang tsunami .................................................. 14 2.4.1. Persamaan penjalaran gelombang tsunami ....................... 16 2.4.2. Persamaan kontinuitas ................................................... 17 2.4.3. Deformasi dasar Laut ..................................................... 17

2.5 Faktor-faktor kerawanan tsunami ............................................... 18 2.5.1. Pengertian dan karakteristik citra ALOS ......................... 19 2.5.2. Digital Elevation Model (DEM) ...................................... 22 2.5.3. Metode pansharpan ALOS .............................................. 24 2.5.4. Penutupan/penggunaan lahan .......................................... 26

3. BAHAN DAN METODE ....................................................................... 31 3.1 Waktu dan lokasi penelitian ......................................................... 31 3.2 Alat dan bahan .............................................................................. 32 3.2.1 Alat ..................................................................................... 32 3.2.2 Bahan ................................................................................. 33 3.3 Metode penelitian .......................................................................... 33

3.3.1 Pengolahan citra awal ..................................................... 34 3.3.2 Penurunan data elevation model ..................................... 34 3.3.3 Pengolahan pansharpan ALOS ...................................... 39 3.3.4 Pengolahan penutupan/penggunaan lahan ...................... 39

3.4 Pengolahan Pemodelan Tsunami ................................................... 41 3.4.1 Pre-processing (pengolahan awal) ................................... 43 3.4.2 Processing (pacu model) ................................................. 47 3.4.3 Post-processing (interpretasi) .......................................... 50

3.5 Integrasi model dan citra ................................................................ 51

ix

4. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 54 4.1 Digital Elevation Model (DEM) ...................................................... 54

4.2 Pengukuran ketinggian dari citra ALOS................................................ 57 4.3 Pansharpan ALOS ........................................................................... 64 4.4 Peta penutupan/penggunaan lahan ................................................... 67

4.5 Tsunami modeling ............................................................................. 70 4.5.1 Area simulasi dan batimetri .............................................. 70

4.5.2 Sumber gempa ................................................................... 75 4.5.3 Area genangan tsunami ...................................................... 77 4.6 Ketinggian tsunami (run-up tsunami) ................................................ 83

4.7 Integrasi (overlay) data penginderaan jauh dengan model tsunami....... 89 4.7.1 Limpasan tsunami dan DEM .............................................. 89 4.7.2 Limpasan tsunami pada Land Use ..................................... 93 4.7.3 Limpasan tsunami di desa/kecamatan ................................ 99

4.8 Penentuan daerah rawan tsunami Kabupaten Cilacap ...................... 107

5. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 112

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................... 114

LAMPIRAN ......................................................................................... 117

RIWAYAT HDUP ................................................................................. 137

x

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Keterangan umum ALOS .............................................................. 20

2. Keterangan umum sensor PRISM ................................................. 20

3. Keterangan umum AVNIR ............................................................. 21

4. Keterangan umum PALSAR ......................................................... 22

5. Ukuran minimum unit penggunaan lahan ..................................... 28

6 Informasi sensor penurunan DEM ALOS ...................................... 38

7. Parameter triangulasi DEM ........................................................... 38

8. Posisi pengukuran topografi (survey LAPAN dan BPPT) .............. 56

9. Perbandingan topografi survey lapangan, ALOS dan SRTM ........... 62

10. Data statistik perbandingan topografi ............................................... 62

11. Area (domain) topografi dan area batimetri ................................... 71

12. Parameter gempa ............................................................................. 75

13. Luasan limpasan tsunami (7.7 SM) pada kelas topografi (ha) ........ 90

14. Luasan limpasan tsunami (8.9 SM) pada kelas topografi (ha) ........ 91

15. Luasan limpasan tsunami (8.7 SM) pada kelas topografi (ha) ....... 92

16. Luasan area limpasan tsunami (7.7 SM) dan pada tipe penggunaan lahan (ha) ......................................................................................... 94 17. Luasan area limpasan tsunami (8.9 SM) dan pada tipe penggunaan lahan (ha) ........................................................................................ 96 18. Luasan area limpasan tsunami (8.7 SM) dan pada tipe penggunaan lahan (ha) ........................................................................................ 98 19. Area limpasan tsunami (7.7 SM) pada Desa/Kecamatan (ha) ........ 99

20. Area Limpasan tsunami (8.9 SM) pada Desa/Kecamatan (ha) ....... 103

21. Area Limpasan tsunami (8.7 SM) pada Desa/Kecamatan (ha) ...... 106

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Lokasi Kabupaten Cilacap, Jawa Tengah ......................................... 4

2. Perbandingan panjang gelombang tsunami ....................................... 8

3. Jenis-jenis patahan ............................................................................ 10

4. Lempeng-lempeng tektonik Indonesia .............................................. 11

5. Sejarah gempa tsunami tahun 1973-2007 ........................................... 11

6 Parameter orientasi sesar strike, dip, dan arah slip ............................ 13

7. Gelombang yang terbentuk akibat deformasi ..................................... 14

8. Skema numerik beda hingga ............................................................... 15

9. Model bidang sesar dalam kerangka model penjalaran gelombang .... 18

10. Satelit ALOS (Jaxa, 2006) ................................................................. 19

11. Perbedaan DEM dan DTM dan DSM ................................................ 23

12. Peta lokasi penelitian .......................................................................... 31

13. Prinsip pengukuran DEM dengan sifat paralak satelit ....................... 35

14. Bagan alir metode pansharpan .......................................................... 41

15. Lokasi domain model .......................................................................... 43

16. Pembuatan domain .............................................................................. 47

17. Sejarah tsunami Indonesia .................................................................. 48

18. Bagan alir proses pacu model (running) tsunami modelling .............. 49

19. Diagram alir keseluruhan penelitian ................................................. 53

20. Lokasi pengamatan topografi Teluk Penyu (Cilacap) ......................... 55

21. Citra ALOS PRISM ........................................................................... 58

22. Digital Elevation Model Kabupaten Cilacap 2D ............................... 59

23. Perbandingan DEM ALOS dan SRTM 90 .......................................... 61

24. Grafik perbandingan (a) DEM ALOS dan (b) DEM SRTM ...................... 61

25. Digital Elevation Model Cilacap 3D (Teluk Penyu) .......................... 63

26. Citra ALOS AVNIR (hasil croping) ................................................... 64

27. ALOS PRISM-Nadir (hasil croping) ................................................ 65

28. Citra ALOS pansharpan (PRISM-AVNIR) ..................................... 66

29. Penutupan/penggunaan lahan Kabupaten Cilacap .............................. 68

30. Grid area batimetri dan topografi ........................................................ 71

xii

31. Peta batimetri (GRID-A) Pulau Jawa ................................................. 72

32. Kalsifikasi perairan Indonesia (Sumber : TNI AL, 2005) ................... 73

33. Peta batimetri (GRID-D) Kab. Cilacap .............................................. 74

34. Posisi epicenter dan kekuatan gempa ................................................ 76

35. Penjalaran tsunami 7.7 SM (a) setelah 1 jam (b) 2 jam .................... 78

36. Penjalaran tsunami 8.9 SM (a) setelah 1 jam (b) 2 jam ..................... 79

37. Penjalaran tsunami 8.7 SM (a) setelah 1 jam (b) 2 jam ..................... 80

38. Maksimum run-up tsunami .................................................................. 82

39. Run-up tsunami 7.7 SM (posisi -7:46: 36.6 LS dan 109:05:30.3 BT). 84

40. Run-up tsunami 7.7 SM (posisi -7:41: 28.5 LS dan 109: 05:31.7 BT) 84

41. Penjalaran tsunami berdasarkan waktu tempuh (arrival time) ........... 85

42. Run-up tsunami 8.9 SM (posisi -7:46: 36.6 LS dan 109:05:30.3 BT) 86

43. Run-up tsunami 8.9 SM (posisi -7:41: 28.5 LS dan 109: 05:31.7 BT) .. 86

44. Run-up tsunami 8.7 SM (posisi -7:46: 36.6 LS dan 109:05:30.3 BT) 87

45. Run-up tsunami 8.7 SM (posisi -7:41: 28.5 LS dan 109: 05:31.7 BT) .. 88

46. DEM dan limpasan tsunami 7.7 SM ................................................ 89

47. DEM dan limpasan tsunami 8.9 SM ................................................... 90

48. DEM dan limpasan tsunami 8.7 SM ................................................. 92

49. Area limpasan tsunami 7.7 SM pada penggunaan/penutupan lahan di Kabupaten Cilacap ......................................................................... 89

50. Area Limpasan Tsunami 8.9 SM pada Penggunaan/Penutupan Lahan di

Kabupaten Cilacap ......................................................................... 95 51. Area Limpasan Tsunami 8.7 SM pada Penggunaan/Penutupan Lahan di

Kabupaten Cilacap ........................................................................ 97 52. Area limpasan tsunami 7.7 SM di Kabupaten Cilacap ................... 99

53. Run-Up tsunami 7.7 SM di Kabupaten Cilacap ................................ 100

54. Area Limpasan tsunami 8.9 SM di Kabupaten Cilacap .................... 102

55. Run-Up tsunami 8.9 SM di Kabupaten Cilacap ............................... 104

56. Area limpasan tsunami 8.7 SM di Kabupaten Cilacap .................. 105

57. Run-up tsunami 8.7 SM di Kabupaten Cilacap ............................... 107

58. Luasan area kelas penggunaan lahan pada tiap Desa di Kab. Cilacap.... 108

59. Luasan area kelas topografi pada tiap Desa di Kab. Cilacap ........... 108

xiii

60. Tingkat kerusakan limpasan tsunami 7.7 SM ............................. 109

61. Tingkat kerusakan limpasan tsunami 8.9 SM ................................. 110

62. Tingkat kerusakan limpasan tsunami 8.7 SM .................................... 111

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman 1. Survey lapangan .............................................................................. 117

2. Foto-foto kegiatan survey lapangan ................................................ 117

3. Tabel hasil survey lapangan (track GPS dan wawancara) ................ 128

4. Tabel hubungan skala tsunami 7.7 dengan tutupan lahan .................. 129

5. Tabel hubungan skala tsunami 8.7 dengan tutupan lahan .................. 129

6 Tabel hubungan skala tsunami 8.9 dengan tutupan lahan .................. 130

7. Tabel hubungan kelas topografi dengan desa .................................... 130

8. Tabel pengukuran tinggi gelombang tsunami ....................................... 125

9. Data USGS 2008 ........................................................................... 136

1

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Wilayah pesisir Indonesia merupakan daerah yang memiliki kekayaan

sumber daya alam yang melimpah. Pentingnya pesisir bagi manusia khususnya

para nelayan adalah diperolehnya sumber penghidupan dari berbagai aktivitas di

sekitar pesisir laut. Namun disamping mempunyai potensi sumberdaya yang

besar, wilayah pesisir Indonesia juga memiliki potensi bencana yang besar. Hal

ini disebabkan karena wilayah Indonesia terletak pada daerah pertemuan empat

lempeng tektonik (lempeng Eurasia, Indo-Australia, Samudera Pasifik, dan

lempeng Filipina) yang tiap waktu terus bergerak.

Indonesia sebagai negara kepulauan secara geologis rentan terhadap

bencana alam pesisir. Tsunami adalah salah satu bencana alam yang senantiasa

mengancam penduduk pesisir. Walaupun jarang terjadi, namun daya hancurnya

yang besar membuatnya harus diperhitungkan. Menurut Arnold (1986) in

Diposaptono dan Budiman (2005), Indonesia merupakan salah satu negara yang

memiliki tingkat kegempaan tinggi di dunia. Dibandingkan dengan gempa di

Amerika Serikat maka Indonesia memiliki frekuensi gempa 10 kali lipatnya.

Gempa-gempa tersebut sebagian besar berpusat di dasar Samudra Hindia dan

beberapa di antaranya mengakibatkan gelombang laut besar (tsunami).

Kabupaten Cilacap merupakan salah satu kabupaten di Jawa Tengah yang

memiliki pantai yang berhadapan dengan Samudera Hindia. Daerah Teluk Penyu

adalah salah satu bagian dari pantai yang dimiliki Kabupaten Cilacap yang rawan

terhadap bahaya tsunami karena letaknya berdekatan dengan patahan lempeng

2

Indo-Australia di Selatan Pulau Jawa. Salah satu bencana tsunami yang terjadi

pada tanggal 17 Juli 2006 di Pantai Pangandaran melanda wilayah pesisir

Cilacap menyebabkan kerugian baik secara material maupun non material yang

besar.

Penelitian mengenai daerah rawan tsunami yang berbasis penginderaan

jauh saat ini sudah banyak dilakukan. Namun penelitian mengenai daerah rawan

tsunami dengan menggunakan integrasi pemodelan dan data penginderaan jauh,

saat ini sedang dikembangkan secara aktif oleh para peneliti, lembaga penelitian,

dan perguruan tinggi di dunia.

Data topografi yang biasa dijadikan sebagai faktor kerawanan tsunami

adalah data SRTM. Rendahnya tingkat akurasi topografi dari SRTM ini

menyebabkan perlu adanya data topografi yang memiliki ketelitian yang lebih

tinggi dari SRTM yaitu data DEM dari citra satelit penginderaan jauh.

Penelitian mengenai daerah rawan bencana tsunami di Cilacap ini

dilakukan untuk mengidentifikasi dan menganalisis daerah rawan terkena bencana

tsunami berdasarkan analisis menggunakan penginderaan jarak jauh dan model

tsunami.

1.2. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah melakukan kajian daerah rawan bencana

tsunami yang difokuskan pada kajian limpasan (inundation) secara spasial dengan

menggunakan Digital Elevation Model ALOS dan pemodelan tsunami di daerah

pesisir Cilacap, Jawa Tengah.

3

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kondisi umum lokasi penelitian

Daerah penelitian berlokasi di Pantai Selatan Cilacap Jawa Tengah. Posisi

geografis Kabupaten Cilacap berada antara 073000 LS - 074520 LS dan

1080430 BT - 1093030BT, dengan luas wilayah 225.360,840 ha.

Kabupaten Cilacap terbagi menjadi 24 kecamatan dengan jarak terjauh dari barat

ke timur 152 km dari Dayeuhluhur ke Nusawungu, dan dari utara ke selatan 35

km yaitu dari Cilacap ke Sampang. Desa-desa tersebar di 21 kecamatan,

sedangkan kelurahan terdiri dari 3 kecamatan (Gambar 1).

Berikut adalah kecamatan-kecamatan yang tersebar di Kabupaten Cilacap

ini : Dayeuhluhur, Wanareja, Majenang, Cimanggu, Karang pucung, Sidareja,

Gandrungmangu, Kedungreja, Patimuan, Cipari, Bantarsari, Kawunganten,

Jeruklegi, Kesugihan, Maos, Sampang, Kroya, Adipala, Binangun, Nusawungu,

Kampung laut ( BAPPEDA Cilacap, 2005).

Sedangkan batas-batas wilayah kabupaten Cilacap ini adalah sebagai

berikut :

Sebelah utara : Kabupaten Brebes dan Kabupaten Banyumas

Sebelah selatan : Samudera Hindia

Sebelah timur : Kabupaten Banyumas dan Kabupaten Kebumen

Sebelah barat : Kabupaten Ciamis dan Kota Banjar

Ibukota Kabupaten Cilacap adalah Cilacap, dimana meliputi kecamatan

Cilacap Utara, Cilacap Tengah, dan Cilacap Selatan. Cilacap dulunya merupakan

Kota Administratif, namun sejak diberlakukannya Undang-undang Nomor 22

tahun 1999 tentang Pemerintahan Daerah, tidak dikenal adanya kota administratif,

4

dan Kota Administratif Cilacap kembali menjadi bagian dari wilayah Kabupaten

Cilacap. Diantara kota-kota kecamatan yang cukup signifikan di Kabupaten

Cilacap adalah: Majenang, Karangpucung, Sampang, Sidareja, dan Kroya.

Majenang menjadi pusat pertumbuhan kabupaten Cilacap di bagian Barat

sedangkan Kroya dan Sampang menjadi pusat pertumbuhan di Bagian Timur.

Gambar 1. Lokasi Kabupaten Cilacap, Jawa Tengah (BAPPEDA Cilacap, 2005)

Kabupaten Cilacap merupakan kabupaten terluas di Jawa Tengah. Luas

wilayahnya sekitar 6,6% dari total wilayah Jawa Tengah yaitu sekitar 2.142,57

Km2 atau lebih kurang 225.360,84 Ha diatas ketinggian 0 1.146 meter. Begitu

luasnya, membuat kabupaten ini memiliki dua kode telepon (Wikipedia, 2007).

Bagian utara adalah daerah perbukitan salah satu puncaknya adalah

Gunung Pojoktiga (1.347 meter). Sedangkan bagian selatan merupakan dataran

rendah. Kawasan hutan menutupi lahan Kabupaten Cilacap bagian utara, timur,

5

dan selatan. Di sebelah selatan terdapat Nusa Kambangan, yang memiliki Cagar

Alam Nusakambangan. Bagian barat daya terdapat sebuah inlet yang dikenal

dengan Segara Anakan. I bukota kabupaten Cilacap berada di tepi pantai

Samudera Hindia.

Penduduk Kabupaten Cilacap setiap tahun terus bertambah, menurut

hasil registrasi penduduk pada akhir tahun 2004 mencapai 1.709.908 jiwa yang

terdiri dari laki-laki 855.838 jiwa dan perempuan 854.070 jiwa. Selama 5 tahun

terakhir rata-rata pertumbuhan penduduk per tahun sebesar 0,69 persen, dengan

pertumbuhan tertinggi terjadi pada tahun 2000 (1,20 persen), dan terendah pada

tahun 2004 (0,31 persen). Pertumbuhan ini merupakan pertumbuhan penduduk

yang terendah sejak tahun 1984 (Wikipedia, 2007).

Berdasarkan hubungan antara tsunami dan karakteristik seismotektonik,

Diposaptono (2005) membagi ke dalam enam zona seismotektonik. Kabupaten

Cilacap termasuk zona B yang memiliki tingkat kerawanan tsunami yang tinggi

dengan periode ulang sekitar 10-15 tahun.

2.2. Definisi dan batasan wilayah pesisir

Wilayah pesisir adalah suatu daerah pertemuan antara darat dan laut,

dimana ke arah darat wilayah pesisir meliputi bagian daratan, baik kering maupun

terendam air yang masih dipengaruhi sifat-sifat laut seperti pasang surut, angin

laut, dan perembesan air asin, sedangkan kearah laut wilayah pesisir mencangkup

bagian laut yang masih dipengaruhi oleh proses-proses alami yang terjadi di darat

seperti sedimentasi dan aliran air tawar, maupun yang disebabkan oleh kegiatan

manusia di darat seperti penggundulan hutan dan pencemaran. Dan pantai adalah

6

daerah di tepi perairan yang dipengaruhi oleh air pasang tertinggi dan air surut

terendah (Triatmodjo, 1999).

Wilayah pesisir adalah suatu jalur saling pengaruh antara darat dan laut,

yang memiliki ciri geosfer yang khusus, kearah darat dibatasi oleh pengaruh sifat-

sifat fisik laut dan sosial ekonomi bahari, sedangkan ke arah laut dibatasi oleh

proses alami serta akibat kegiatan manusia terhadap lingkungan di darat

Pada bentang lahan pesisir (coastal landscape) tercakup perairan laut

yang disebut dengan pantai atau tepi laut, adalah suatu daerah yang meluas dari

titik terendah air laut pada saat surut hingga ke arah daratan sampai mencapai

batas efektif dari gelombang. Pertemuan antara air laut dan daratan ini dibatasi

oleh garis pantai (shore line), yang kedudukannya berubah sesuai dengan

kedudukan pada saat pasang surut, pengaruh gelombang dan arus laut

(Triatmodjo, 1999).

Sedangkan menurut Diposaptono (2005) pengertian daerah pesisir

merupakan daerah yang memiliki dua macam batas (boundaries), yaitu : batas

yang sejajar dengan garis pantai (longshore) dan batas yang tegak lurus terhadap

garis pantai (cross-shore). Walaupun demikian sampai sekarang belum ada

definisi wilayah pesisir yang baku, namun terdapat kesepakatan umum di dunia

bahwa wilayah pesisir adalah wilayah peralihan antara daratan dan lautan.

Penelitian ini menggunakan batasan pesisir yang ditinjau untuk

kepentingan pengelolaan wilayah rawan tsunami Kota Cilacap. Pertimbangan

tersebut diambil berkaitan dengan pendekatan spasial yang digunakan dalam

penelitian ini untuk identifikasi dan analisis daerah limpasan tsunami.

7

2.3 Gelombang tsunami dan Pembangkitnya

2.3.1 Pengertian dan karakteristik gelombang tsunami

Secara harfiah, tsunami berasal dari Bahasa Jepang. Tsu berarti

pelabuhan dan nami adalah gelombang. Secara umum tsunami diartikan sebagai

pasang laut yang besar di pelabuhan. Jadi, dapat dideskripsikan tsunami sebagai

gelombang laut dengan periode panjang yang ditimbulkan oleh gangguan impulsif

yang terjadi pada medium laut. Gangguan impulsif itu bisa berupa gempa bumi

tektonik, erupsi vulkanik, atau longsoran (land-slide) (Diposaptono dan Budiman,

2005).

Hal diatas disetujui oleh Ingmanson dan Wallace (1973) bahwa tsunami

merupakan gelombang laut yang mempunyai periode panjang yang ditimbulkan

oleh suatu gangguan di laut. Panjang gelombang tsunami dapat mencapai 240 km

di laut terbuka seperti samudera pasifik dengan panjang gelombang rata-rata 4600

m dengan kecepatan gelombang mencapai 760 km/jam

Gelombang tsunami yang ditimbulkan oleh gaya impulsif ini bersifat

transien, yakni gelombangnya bersifat sesaat. Gelombang ini berbeda dengan

gelombang laut lainya yang bersifat kontinyu seperti gelombang laut yang

ditimbulkan oleh gaya gesek angin atau gelombang pasang surut yang

ditimbulkan oleh gaya tarik benda angkasa. Periode gelombang angin hanya

beberapa detik (kurang dari 20 detik). Sementara itu periode gelombang tsunami

berkisar antara 10-60 menit (Barber, 1969 in Diposaptono dan Budiman, 2005).

Perbedaan gelombang tsunami dengan gelombang yang dibangkitkan oleh angin

adalah terletak pada gerakan airnya. Gelombang yang dibangkitkan oleh angin

hanya menggerakan air laut bagian atas.

8

Namun pada gelombang tsunami menggerakan seluruh kolom air dari

permukaan sampai dasar. Perbedaan gelombang- gelombang tersebut dapat

dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Perbandingan panjang gelombang antara gelombang yang disebabkan oleh

angin, gelombang pasang surut, dan gelombang tsunami (Diposaptono dan

Budiman, 2005)

Ciri lainnya dari tsunami adalah panjang gelombangnya yang besar, bisa

mencapai puluhan kilometer. Kecepatan rambatnya di laut dalam (deep sea)

berkisar dari 400 sampai 1000 km/jam. Kecepatan penjalaran tsunami tersebut

sangat tergantung dari kedalaman laut dan penjalarannya dapat mencapai ribuan

kilometer dari pusatnya. Selama penjalaran dari tengah laut (pusat terbentuknya

tsunami) menuju pantai, kecepatan semakin berkurang karena gesekan dengan

9

dasar laut yang semakin dangkal. Akibatnya, tinggi gelombang di pantai menjadi

semakin besar karena adanya penumpukkan massa air akibat adanya penurunan

kecepatan. Ketika mencapai pantai, gelombang naik (run-up) ke daratan dengan

kecepatan yang berkurang menjadi sekitar 25-100 km/jam (Diposaptono dan

Budiman, 2005).

2.3. 2 Faktor-faktor penyebab terjadinya tsunami

Terjadinya tsunami di Indonesia disebabkan oleh beberapa faktor. Dari

berbagai tsunami yang pernah terjadi di Indonesia, 90 % disebabkan oleh gempa-

gempa tektonik, 9% disebabkan oleh gunung berapi, dan 1% oleh tanah longsor

(Diposaptono dan Budiman, 2005).

A. Tsunami akibat gempa tektonik

Gempa tektonik merupakan gerakan-gerakan retakan yang akan

menyebabkan pergerakan vertikal massa batuan bukan pergerakan horizontal

massa batuan. Jika proses tersebut terjadi di dasar laut maka akan menyebabkan

perubahan muka laut yaitu terbentuknya puncak dan lembah gelombang yang

berukuran 150 km antara puncak gelombang yang satu dengan puncak gelombang

berikutnya ke segala arah. (Diposaptono dan Budiman, 2005). Berbagai

pergerakan massa batuan yang disebabkan oleh gempa tektonik ini dapat dilihat

pada (Gambar 3).

Proses terjadinya gempa tektonik dimulai dengan adanya pergerakan dua

lempeng yang saling berbatasan saling bergerak reatif terhadap sesamanya.

Aktivitas tektonik yang disebabkan adanya pergerakan dua lempeng tersebut

menimbulkan energi elastis yang dapat terakumulasi dari waktu ke waktu

10

sehingga menyebabkan pembentukan pegunungan, lembah, gunung api dan

tsunami yang terletak pada batas-batas lempeng. Batas lempeng yang terbentuk

terdiri dari 3 jenis yaitu, konvergen, divergen, dan singgungan.

Gambar 3. Jenis-jenis patahan : (a) sesar turun (normal fault), (b) sesar naik (reverse

fault), (c) sesar horizontal (strike slip) (Diposaptono dan Budiman, 2005)

Zona konvergen ditandai dengan gerakan dua lempeng yang berbatasan

itu ke bawah lempeng benua. Zona ini terdiri dari dua jenis; tumbukan dan

subduksi. Pada zona tumbukan, kedua lempeng bergerak saling mendekati karena

mempunyai berat jenis sama sehingga lempeng melipat ke atas. Sedangkan pada

zona subduksi, kedua lempeng yang bertumbukkan mempunyai berat jenis yang

berbeda.

Apabila gempa dengan patahan naik maupun turun (lebih dari beberapa

meter secara mendadak dan vertikal) terjadi di laut dengan kedalaman mencapai

ribuan meter. Secara empiris, jika gempanya berkekuatan lebih dari 6,5 SM, dan

pusat gempa berada pada kedalaman kurang 60 km dari dasar laut, maka tsunami

akan terjadi (Diposaptono dan Budiman, 2005).

11

Gambar 4. Lempeng-lempeng tektonik Indonesia (Gunawan, 2007)

Berdasarkan catatan, gempa tektonik memang menyumbang kontribusi

terbesar terjadinya tsunami baik di dalam maupun luar negeri. Di Indonesia

sepanjang tahun 1600 sampai 2005 telah terjadi 107 kali tsunami. Dari jumlah

itu, sebanyak 98 kali tsunami disebabkan gempa bumi, sembilan kali karena

letusan gunung berapi, dan satu kali oleh tanah longsor di dasar laut (Gambar 5).

Gambar 5. Sejarah gempa tsunami tahun 1973-2007 (USGS, 2008)

12

Memang tidak semua gempa bisa menghasilkan tsunami. Berdasarkan

hasil penelitian, tsunami bisa terwujud jika kekuatan gempa minimal 6,5 SM.

Syarat lain, pusat gempanya berada kurang dari 60 km dari permukaan laut

(gempa dangkal).

Selain itu gempa tersebut harus menghasilkan deformasi dasar laut

secara vertikal cukup besar, lebih dari 2 meter. Jadi, jika ada gempa tektonik yang

terjadi pada kedalaman lebih dari 60 km, tidak akan menghasilkan tsunami

walaupun kekuatan gempanya diatas 6,5 SM.

.

B. Tsunami akibat tanah longsor

Penyebab kedua terjadinya tsunami adalah adanya longsor besar yang

disebabkan oleh gempa, kegiatan gunung berapi, atau longsor di dasar laut. Tanah

longsor tersebut runtuhnya bebatuan dalam jumlah yang banyak kemudian

menimbulkan gelombang dengan puncak gelombang bisa mencapai 535 meter di

atas garis pantai.

2.3.3 Pembangkit Tsunami

Tsunami yang terjadi menyebabkan fluktuasi muka laut secara

mendadak berkaitan erat dengan kegiatan bumi yang terus-menerus bergerak

dinamis. Sebagian besar tsunami dibangkitkan oleh deformasi vertikal dasar laut

yang berasosiasi dengan penyesaran, gempa-gempa, erupsi vulkanik di bawah

laut.

13

Parameter-paramter sesar seperti panjang dan lebar sesar, energi atau

magnitude, kedalaman pusat gempa, slip dan mekanisme fokus (strike, dip, dan

sudut slip) adalah paramter-parameter yang utama dari sumber gempa (Gambar 6)

Gambar 6. Parameter orientasi sesar strike, dip, dan arah slip (Diposaptono dan

Budiman, 2005)

Strike (jurus) merupakan arah garis horizontal yang terletak pada bidang

sesar. Dip (kemiringan) adalah sudut kemiringan foot wall terhadap bidang

horizontal. Rake adalah sudut pergeseran antara strike dengan garis bidang sesar.

Tsunami biasanya terjadi pada gempa-gempa dangkal yang

mengakibatkan reformasi pada kerak bumi yang selanjutnya memberikan

pengaruh yang kuat terhadap perubahan dasar laut. Dua struktur yang

menimbulkan tsunami perubahan-perubahan tersebut dapat berupa struktur sesar

naik (thrusting fault) atau sesar normal (normal fault).

Kedua sesar tersebut mengakibatkan perubahan kerak bumi dalam arah

vertikal yang dimanifestasikan oleh komponen dip-slip yang dapat

membangkitkan tsunami. Hal itu dapat dijelaskan karena pergerakan vertikal

lantai Samudera dapat menyebabkan perubahan massa air di atas lantai Samudera

yang bergerak tersebut. Jika lantai Samudera naik (uplift) atau turun dengan cepat

14

sebagi respon terhadap gempa bumi, maka akan menaikkan dan menurunkan air

laut dalam skala besar, mulai dari lantai Samudera sampai permukaan.

Gambar 7. Gelombang yang terbentuk akibat deformasi

(L. Manshinha dan D.E. Smylie, 1971)

2.4 Pemodelan Gelombang Tsunami

Model merupakan suatu abstraksi atau penyederhanan dari sebuah sistem

yang lebih kompleks (Soetaert dan Herman, 2001). Model-model suatu ekosistem

umumnya lebih sederhana dari arti sesungguhnya. Proses kegiatan yang

menggunakan pendekatan sistem sebagai kerangka bahasan dikenal dengan istilah

permodelan (modelling).

Pemodelan tsunami adalah upaya untuk mensimulasikan penjalaran

gelombang tsunami yang disebabkan oleh deformasi dasar laut (gempa).

Pemodelan tsunami pada dasarnya bertujuan memperkirakan sebaran tinggi dan

limpasan tsunami dalam ruang dan waktu.

15

Pembangkitan, penjalaran, dan run-up tsunami dapat dihitung dengan

menggunakan metode beda hingga (finite difference method atau FDM). Pada

dasarnya notasi numerik beda hingga sering ditulis fi,j dimana f adalah variabel

suatu fungsi dan subskrip i,j menunjukkan nomor sel dimana variabel tersebut

berada. Subskrip i menunjukkan nomor sel pada arah-x dan subskrip j

menunjukkan nomor sel pada arah sumbu-y. Jarak antara dua titik dalam arah-x

adalah x dan jarak antara dua titik dalam arah-y adalah y. Untuk fungsi yang

berubah terhadap waktu serta berubah terhadap jarak, notasi skema numeriknya

ditulis seperti fi,jn dimana n adalah langkah waktu ke-n.

Gambar 8. Skema numerik beda hingga (Immamura, 2006)

Metode numerik beda hingga didasari pada persamaan matematik dalam

bentuk deret yang disebut deret Taylor. Pendekatan untuk menyelesaikan deret

Taylor ini terdiri dari 3 cara yaitu : hampiran beda maju (forward difference),

hampiran beda mundur (backward difference) dan hampiran beda tengah (central

difference).

Metode beda hingga yang digunakan pada model tsunami menggunakan:

forward difference dan (2.1)

central difference (2.2)

)(),(),(),( tot

txttxt

tx+

+

=

)()2

1()21()( to

t

tttt

tt

+

+=

16

Penggunaan metode beda hingga ini biasanya digunakan untuk interpolasi

dalam perhitungan numerik, aproksimasi, dan diferensiasi.

2.4.1 Persamaan Penjalaran Gelombang Tsunami

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, salah satu faktor penyebab

utama tsunami adalah adanya gerakan dasar laut akibat gempa bumi yang dapat

menimbulkan perairan dangkal atau gelombang panjang (long wave). Teori

gelombang dangkal menyebutkan bahwa syarat terjadinya gelombang dangkal

adalah jika nilai perbandingan antara kedalaman air yang dilalui oleh gelombang

tersebut dan panjang gelombangnya lebih kecil dari 1/20. Teori ini menjelaskan

bahwa percepatan vertikal air dapat diabaikan, karena besarnya lebih kecil

daripada percepatan gravitasi. Sehingga berdasarkan pendekatan ini gerak vertikal

dan partikel air tidak berpengaruh pada distribusi tekanan.

Persamaan momentum dalam koordinat z dengan kondisi dinamik pada

permukaan p=0 memberikan tekanan hidrostatik :

P = -.g.(z- ) (2.3)

Berdasarkan kondisi batas dinamik dan kinematika dasar maka diperoleh

persamaan integrasi Teori Gelombang Dangkal ( Immamura, 2006):

(2.4)

Dimana, D : total kedalaman yang diberikan oleh h+ ,

x, dan y : gesekan dasar dalam arah x dan y

A : visikositas Eddy horizontal (konstan)

17

2.4.2 Persamaan Kontinuitas

Selain persamaan gerak yang mempengaruhi model tsunami ini,

persamaan kontinuitas sebagai persamaan konversi massa tiga dimensi juga

mempengaruhi untuk fluida incompresible (Imammura, 2006).

(2.5)

Persamaan di atas berlaku untuk dimana saja di dalam fluida. Untuk

menyederhanakan persamaan di atas maka diperlukan syarat batas. Sehingga

hasil akhirnya adalah sebagai berikut :

(2.6)

Dimana : (2.7)

Dimana M dan N adalah discharge fluks dalam arah x dan y

2.4.3 Deformasi Dasar Laut

Menurut Manshina, 1971 in Abietto, 1997 deformasi dasar laut

diestimasi melalui parameter-parameter patahan. Paramater patahan ini ada dua

macam yaitu: parameter statik (panjang, lebar, dislokasi, slip, dan sudut

kemiringan) dan dinamik (kecepatahan patahan dan pertambahan waktu

dislokasi).

Parameter-parameter bidang sesar tersebut anatara lain adalah :

a. Strike (jurus) , merupakan arah garis horisontal yang terletak pada

bidang sesar di ukur searah jarum jam dari arah utara serta dengan asumsi

haning wall berada di sebelah kanan ( 0 360 )

0=

+

+

yv

xu

t

0=

+

+

yN

xM

t

18

b. Dip (kemiringan) adalah sudut kemiringan foot wall terhadap bidang

horisontal ( 0 90 )

c. Rake (sudut pergeseran) merupakan sudut antara strike dengan garis

bidang sesar arau slip yang merupakan arah hanging wall. Rake bernilai

positif pada sesar naik dan bernilai negatif pada sesar normal ( -180

180 )

Gambar 9. Model bidang sesar dalam kerangka model penjalaran gelombang

(Abietto, 1997)

2.5 Sistem Penginderaan Jauh

Penginderaan jauh adalah ilmu, seni dan teknologi untuk memperoleh

informasi tentang objek daerah atau gejala yang didapat dengan analisis data yang

diperoleh melalui alat tanpa kontak langsung dengan objek daerah atau fenomena

yang dikaji (Lillesand dan Kiefer,1990)

19

2.5.1 Pengertian dan Karakteristik Citra Alos

Pada penelitian ini data penginderaan jauh yang dipakai adalah data citra

dari satelit ALOS (Advanced Land Observing Satellite). ALOS yang diluncurkan

pada tahun 2006 adalah satelit pemantau lingkungan yang bisa dimanfaatkan

untuk kepentingan kartografi, observasi wilayah, pemantauan bencana alam, dan

survey sumber daya alam.

Gambar 10. Satelit ALOS (JAXA, 2006)

ALOS singkatan dari Advanced Land Observing Satellite adalah satelit

milik Jepang yang merupakan satelit generasi lanjutan dari JERS-1 dan ADEOS

yang dilengkapi dengan teknologi yang lebih maju. ALOS dilengkapi dengan 3

instrumen penginderaan jauh : yaitu Panchromatik Remote-sensing Instrument for

Stereo Mapping (PRISM) yang dirancang untuk dapat memperoleh data Digital

Terrain Model (DTM), Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type-2

(AVNIR-2) untuk pemantauan penutup lahan secara lebih tepat, dan Phased-

Array type L-band Synthetic Aperture Radar (PALSAR) untuk pemantauan

permukaan bumi dan cuaca pada siang dan malam hari (Ginting et al, 2003)

20

Satelit ALOS telah diluncurkan oleh Badan Luar Angkasa Jepang

(JAXA) pada bulan Januari 2006 dan telah berhasil merekam informasi

permukaan bumi. Resolusi untuk high resolution mode dan ScanSAR masing-

masing 10 meter dan 100 meter. Secara umum satelit ini memiliki karakteristik

yang dapat dijelaskan pada tabel dibawah ini :

Tabel 1. Keterangan umum ALOS Alat peluncuran Roket H-IIA Tempat peluncuran Pusat Ruang Angkasa Tanagashima Berat Satelit 4 000 Kg Power 7 000 W Waktu Operasional 3 sampai 5 Tahun Orbit Sun-Synchronous Sub-Recurr Orbit Recurrent Period : 46 hari Sub cycle 2 hari Tinggi Lintasan : 692 km di atas Equator Inclinasi : 98,2 0 Sumber : JAXA, 2006

Panchromatic Remote-sensing Instrumen for Stereo mapping (PRISM)

adalah instrumen penginderaan jauh pada satelit ALOS dengan sensor

pankromatik dengan resolusi spasial 2.5 m dan memiliki kemampuan untuk

mengambil obyek yang sama pada permukaan bumi dari 3 posisi yang berbeda.

Di bawah ini tabel karakteristik sensor PRISM :

Tabel 2. Keterangan umum sensor PRISM Panjang Gelombang 0.52 0.77 m Banyaknya Optik 3 buah ( Forward, Nadir, Backward) Base to High Ratio 1.0 ( Forward dengan Backward) S/N Diatas 70 MTF 0.2 atau lebih Resolusi Spasial 2.5 m Lebar Cakupan 35 km ( Triplet Mode )

70 km (hanya pengambilan tegak) Jumlah Detektor 28 000 / Kanal (lebar cakupan 70 Km)

14 000 / Kanal (lebar cakupan 35 Km) Sudut pengambailan 1.5 Derajat Panjang Bit 8 bit Sumber : JAXA, 2006

21

Advanced Vicible and Near-Imfrared Radiometer type-2 (AVNIR-2)

merupakan instrumen pada satelit ALOS yang dilengkapi kanal multispektral

untuk pengamatan permukaan daratan dan wilayah pesisir dengan resolusi spasial

lebih baik dari AVNIR-ADEOS. Sensor ini digunakan untuk tujuan pemetaan

dan klasifikasi penutup/penggunaan lahan skala regional, dengan memiliki

kemampuan cross track pointing untuk pemantauan bencana alam.

Tabel 3. Keterangan umum AVNIR Kanal Observasi Kanal-1 : 0.42 0.50 m

Kanal-2 : 0.52 0.60 m Kanal-3 : 0.61 0.69 m Kanal-4 : 0.76 0.89 m

S/N > 200 MTF Kanal 1-3 : > 0.25

Kanal 4 : > 0.20 Resolusi 10 m ( Nadir) Lebar Cakupan 70 km (Nadir) Jumlah Detector 7000 / Kanal Sudut pengambailan - 44 to +44 Derajat Panjang bit 8 bit Sumber : JAXA, 2006

PALSAR merupakan salah satu sensor untuk pengamatan cuaca dan

permukaan daratan pada siang dan malam hari dengan sistem yang lebih maju dari

JERS-1 SAR. Sensor Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar

(PALSAR) ini mempunyai keistimewaan dapat menembus awan, sehingga

informasi permukaan bumi dapat diperoleh setiap saat, baik malam maupun siang

hari. Resolusi untuk high resolusion mode dan ScanSAR masing-masing 10

meter dan 100 meter.

22

Tabel 4. Keterangan umum PALSAR Mode Fine ScanSAR Polarimetric

Frekuensi 1270 MHz (L - BAND) Lebar Kanal 28 / 14MHz

Polarisasi HH atau VV / HH

+HV atau VV + VH HH atau VV HH+HV+VH+VV

Resolusi Spasial 10 m (2 look)/ 20m(4 look) 100 m (multi look)

30 m

Lebar Cakupan 70 Km 250 350 Km 30 Km Incidence Angle 8-60 derajat 18-43 derajat 8 30 derajat

NE Sigma 0 < - 23 dB (70 Km) < -25 dB (60 Km) < - 25 dB < - 29 dB

Panjang bit 3 bit / 5 bit 5 bit 3 bit / 5 bit Ukuran Antena AZ: 8.9 m x EL: 2.9 m

Sumber : JAXA, 2006

2.5.2 Digital Elevation Model (DEM)

Digital Elevation Model (DEM) merupakan data dijital dengan format

raster yang memiliki informasi koordinat posisi (x,y) dan elevasi (z) pada setiap

selnya. Data ini digunakan untuk menggambarkan kondisi topografi suatu

wilayah. Data DEM dapat dibuat berdasarkan data titik tinggi (spot height) yang

dapat diperoleh dari pengolahan foto udara, citra satelit secara fotogrametri atau

citra RADAR melalui proses interferometri. Data DEM ini dapat diperoleh

dengan beberapa cara seperti dengan pengolahan berbagai peta topografi atau peta

rupa bumi. Namun secara konvensional DEM diperoleh melalui survey lapangan

dengan menggunakan berbagai alat survey (Hajar, 2006).

DEM berbeda dengan DTM (Digital Terrain Model) dan DSM (Digital

Surface Model). DEM merupakan informasi ketinggian permukaan bumi yang

ditampilkan dengan perbedaan warna (warna hitam memperlihatkan daerah

topografi rendah, sedangkan warna putih memperlihatkan daerah topografi

tinggi), DTM merupakan informasi ketinggian dari permukaan bumi tanpa

tutupan lahan diatasnya, sedangkan DSM merupakan informasi tutupan lahan dari

23

permukaan bumi beserta tutupan lahan diatasnya misal, daerah perkotaan yang

memperlihatkan 3D dari gedung-gedung.

Gambar 11. Perbedaan DEM dan DTM dan DSM (Trisakti, 2006)

Akurasi dari data ini tergantung dari sumber titik tinggi dan resolusi

spasial suatu data DEM. Apabila titik tinggi diperoleh dari garis kontur peta pada

skala 1 : 50.000, maka ketelitian yang diperoleh dari data DEM ini nantinya

memiliki akurasi yang tinggi dan semakin tinggi resolusi spasial yang dimiliki

suatu data DEM, maka semakin tinggi akurasi data yang dihasilkan

(Ermapper,2004).

Pengolahan data DEM akan mengahasilkan kesalahan atau sink dari proses

interpolasi yang akan berpengaruh terhadap akurasi data. Sink tersebut perlu

dihilangkan agar mendapatkan data yang memiliki keakurasian data yang tinggi.

Pengolahan data DEM menggunakan data titik atau garis tinggi dapat dilakukan

melalui proses interpolasi dengan beberapa cara seperti Inverse Distance Weigted

Spline dan Kriging (Ermapper,2004).

DEM: Digital Elevation Model DTM: Digital Terain Model

Rendah Tinggi

DSM: Digital Surface Model

24

Data ketinggian suatu objek dari satelit bisa didapatkan dengan beberapa

metode, yaitu diantaranya:

DEM yang dihasilkan dari interpolasi, yaitu melakukan interpolasi terhadap

titik ketinggian (dimana titik berisi informasi ketinggian Z dan koordinat XY)

atau interpolasi terhadap garis kontur untuk menghasilkan DEM. Cara kedua

yaitu dengan penurunan DEM mengunakan citra stereo, yaitu menggunakan 2

atau lebih citra yang diperoleh dari sudut pandang yang berbeda. Dan cara

lainnya yaitu dengan Radar Interferometri (InSAR) atau teknik dimana data dari

sensor radar dari satelit penginderaan jauh (contoh: ERS, JERS-1, RadarSAT dan

PALSAR-ALOS) digunakan untuk memetakan ketinggian (topografi) dari

permukaan bumi.

2.5.3 Metode Pansharpan Alos

Image fusion merupakan kombinasi dua atau lebih dari image/citra yang

berbeda untuk menghasilkan image baru dengan menggunakan berbagai

algorithma. Pan-Sharpenning merupakan salah satu jenis image data fusion. Data

citra berwarna dengan resolusi rendah digabungkan dengan data monokrom yang

beresolusi tinggi yang hasilnya adalah sebuah image data citra berwarna dengan

resolusi tinggi.

Menurut Prahasta (2008) data fusion merupakan menggabungkan atau

mengkombinasikan (fusi) data (dengan cakupan wilayah yang sama) yang berasal

dari berbagai (rekaman) sensor satelit (dan dengan resolusi-resolusi spasial yang

berbeda) merupakan cara yang sangat efektif dan efisien dalam memberdayakan

sumber-sumber basis data spasial secara optimal. Salah satu dari sekian banyak

25

bentuk dari aktifitas ini adalah Pan-sharpen yang mengkombinasikan citra digital

pankromatik (band tunggal yang beresolusi spasial lebih tinggi) dengan citra

digital multi-spektral (beberapa band berwarna tetapi memiliki resolusi spasial

lebih rendah). Hasil yang diharapkan dari proses ini adalah citra digital

mutispektral dengan resolusi yang sama dengan pankromatik. Hasilnya

digunakan sebagai alat bantu pada interpretasi citra digital secara visual.

Image data sebaiknya tercatat dengan akurasi level tinggi terlebih dahulu

menggunakan fusion algorithma, diantaranya :

1. HSV (or HSI) Sharpenning

Hue Saturation Intensity (Hue Saturation Value) menggunakan resolusi

rendah image RGB (Red Green Blue). Band pankromatik disesuaikan dan diganti

untuk intensity band. Gambar HSI di convert kembali ke tempat RGB.

2. Color Normalized (Brovey) Sharpenning

Digunakan untuk mendapatkan teknik Sharpenning dengan menggunakan

kombinasi matematika image berwarna dan data resolusi tinggi.

Fusion i = (MULTi/MULTi Sum)x PAN (2.8)

Dimana i (=1,2,3..) merupakan band particular dalam MS Image dan MULTi

SUM = MULTI1 + MULTI2 + MULTI3 (2.9)

Setiap band di Image Color dikalikan dengan rasio data resolusi tinggi

dibagi dengan jumlah color bands. Fungsi otomatis dari color bands sampai

ukuran pixel dengan resolusi tinggi menggunakan nearest neighbor, bilinnear,

atau cubic convolution technique. Hasil keluaran gambar RGB akan mendapatkan

nilai pixel dari input data resolusi tinggi.

26

3. PC Spectral Sharpenning

Digunakan untuk Sharpen Spectral Image data dengan data resolusi tinggi

menggunakan prinsip transformasi komponen hasil data multispectral.

PC band 1 digantikan dengan band resolusi tinggi dengan skala yang

sesuai dengan PC band 1 sehingga tidak ada distorsi informasi spectral.

Kemudian, digunakan untuk transform kembali.

Data multispectral otomatis memperbaiki nilai pixel resolusi tinggi menggunakan

nearest neighbor, bilinnear, atau cubic convolution technique.

4. Gram Schmidt Algoritm

Merupakan Kodak/ RSI yang memiliki algoritma Sharpenning.

Algorithma ini merupakan dasar dalam persamaan rotasi di alam untuk PCA.

(2.10)

(2.11) Dimana, u dan v adalah vector ortogonal

2.5.4 Penutupan/Penggunaan Lahan Dalam perencanaan dan pegembangan suatu wilayah, diperlukan antara

lain peta tutupan lahan. Dalam pembuatan peta tutupan lahan, dapat dilakukan

dengan memanfaatkan teknologi penginderaan jauh, misalnya dengan

menganalisa citra satelit (Winardi dan Cahyono, 2005).

Istilah penutup lahan berkaitan dengan jenis kenampakan yang ada di

permukaan bumi. Danau, pohon, dan es glasial merupakan penutup lahan.

27

Sedangkan penggunaan lahan berkaitan dengan kegiatan manusia pada bidang

lahan tertentu.

Survey geologi Amerika Serikat telah menyusun sistem klasifikasi

penggunaan lahan dan penutup lahan untuk digunakan dengan data penginderaan

jauh yang dilaporkan dalam USGS Profesional Paper 964 (5). Informasi

penggunaan lahan dan penutup lahan sebaiknya disajikan pada peta secara

terpisah dan tidak dijadikan satu sistem klasifikasi USGS. Akan tetapi dari segi

praktisnya lebih efisien menggabungkan dua sistem tersebut apabila data

penginderaan jauh digunakan sebagai sumber data utama untuk kegiatan

pemetaanya.

Sistem klasifikasi penggunaan lahan dan penutup lahan USGS disusun

berdasarkan kriteria berikut :

1. Tingkat ketelitian interpretasi minimum dengan menggunakan

penginderaan jauh tidak kurang dari 85 persen.

2. Ketelitian interpretasi untuk beberapa kategori harus tidak kran lebih

sama.

3. Hasil yang dapat diulang harus dapat diperoleh dari penafsir yang satu ke

yang lain dan dari satu saat penginderaan ke saat yang lain.

4. Sistem klasifikasi harus dapat diterapkan untuk daerah yang luas.

5. Kategorisasi harus memungkinkan penggunaan lahan ditafsir dari tipe

penutup lahanya.

6. Sistem klasifikasi harus dapat digunakan dengan data penginderaan jauh

yang diperoleh pada waktu yang berbeda.

28

7. Kategori harus dapat dirinci ke dalam sub-kategori yang lebih rinci yang

dapat diperoleh dari citra skala besar atau survey lapangan.

8. Pengelompokkan kategori harus dapat dilakukan.

9. Dapat dibandingkan dengan data penggunaan lahan dan penutupan lahan

pada masa yang akan datang.

10. Bila memungkinkan lahan multiguna dapat dikenali.

Sistem klasifikasi USGS juga menyajikan kategori penggunaan lahan/

penutupan lahan terdiri dari 4 tingkatan yang terdiri dari : sistem klasifikasi

tingkat I yang disusun untuk digunakan pada citra skala kecil seperti citra Landsat.

Tingkat II disusun untuk digunakan pada foto udara skala kecil. Citra yang paling

banyak digunakan untuk pemetaan tingkat II adalah foto udara inframerah

berwarna dengan ketinggian terbang tinggi. Untuk pemetaan pada tingkat III,

sejumlah besar informasi penunjang harus diperoleh disamping informasi yang

diperoleh dari foto udara skala sedang. Sejalan dengan itu maka untuk pemetaan

pada tingkat IV juga harus diperoleh sejumlah besar informasi penunjang,

disamping yang diperoleh dari foto udara skala besar.

Ukuran minimum suatu daerah yang dapat dipetakan dalam kelas

penggunaan lahan/penutup lahan tergantung pada skala dan resolusi citra.

Tabel 5. Ukuran Minimum Unit Penggunaan lahan/Penutup lahan

(Lillesand/Kiefer, 1990) Tingkat Interpretasi Citra Skala Peta yang

reperentatif Ukuran Minimum Dipetakan

I. (Satelit) 1 : 500.000 150 ha II. (Foto udara skala kecil) 1 : 62.500 2.5 ha

III. (Foto udara skala menengah) 1: 24.000 0.35 ha

29

Lahan pertanian secara luas dapat diartikan sebagai lahan yang

penggunaanya terutama untuk menghasilkan makanan dan serabut. Kategori ini

meliputi penggunaan seperti tanaman semusim dan padang, rumput buah-buahan,

jeruk, anggur, daerah pembibitan dan tanaman hias.

Lahan hutan adalah daerah yang kepadatan tajuk pohonnya (persentasi

penutup tajuk) 10 persen atau lebih, batang pohonya menghasilkan kayu atau

produksi kayu lainnya dan mempengaruhi iklim atau tata air lokal. Kategori air

antara lain: sungai, kanal, danau, waduk, teluk, dan muara. Daerah yang berair

dangkal dimana timbul vegetasi aquatik, diklasifikasikan sebagai kategori air.

Lahan gundul ialah lahan yang kemampuannya terbatas untuk mendukung

kehidupan dan vegetasi atau penutup lainnya kurang dari sepertiga luas

daerahnya.

Seperti yang telah disebutkan diatas, sebidang lahan mungkin dapat

dikelompokkan dalam lebih dari satu kategori sehingga diperlukan suatu definisi

khusus untuk menjelaskan prioritas klasifikasinya. Apabila obyek mempunyai

lebih dari satu kategori, maka harus diambil kategori yang utama.Misalnya,daerah

pemukiman yang penutupan vegetasinya cukup lebat dan memenuhi kriteria lahan

hutan, maka harus dimasukkan dalam kategori lahan bangunan/ lahan terbangun.

Penentuan daerah rawan tsunami yang digunakan pada penelitian ini

berdasarkan daerah limpasan tsunami pada penutupan/penggunaan lahannya.

Remote sensing (RS atau penginderaan jauh) merupakan salah satu alat mutakhir

guna menunjang kegiatan riset tsunami seperti halnya dalam pembuatan DEM dan

penuutupan/penggunaan lahan.

30

Citra satelit secara global, visual, digital, dan multi temporal dapat

memberikan informasi mengenai dinamika yang terjadi di daerah pesisir, baik

sebelum, sewaktu, maupun setelah tsunami.

Identifikasi daerah yang berpotensi mengalami bencana tsunami dilakukan

secara bertahap dengan empat langkah sebagai berikut :

1. Identifikasi jalur lempeng yang berpotensi menyebabkan gempa dan

tsunami baik near field ataupun far field.

2. Mengannalisis aspek historis kejadian gempa yang mempunyai pusat di

bawah laut.

3. Analisis aspek historis kejadian tsunami Indonesia terutama mekanisme

pembangkitan tsunami.

4. Simulasi numerik hubungan antara pembangkit tsunami dan tinggi tsunami

melalui pemodelan matematika dari hasil analisis gempa dan tsunami

sebelumnya.

Penelitian mengenai daerah rawan tsunami yang berbasis penginderaan

jauh saat ini sudah banyak dilakukan. Namun penelitian mengenai daerah rawan

tsunami dengan menggunakan integrasi pemodelan dan data penginderaan jauh,

saat ini sedang dikembangkan secara aktif oleh para peneliti, lembaga penelitian,

dan perguruan tinggi di dunia. Seperti halnya yang telah dilakukan peneliti dari

LAPAN dan BPPT yang telah memodelkan tsunami dengan menggunakan data

ALOS PRISM (Nadir-Forward) dan SRTM pada tahun 2007 di Cilacap, Jawa

Tengah.

31

3. BAHAN DAN METODE

3.1 Waktu dan lokasi penelitian

Lokasi penelitian terletak di Perairan Cilacap, Kabupaten Cilacap yang

secara administratif merupakan salah satu kabupaten di Pulau Jawa yang termasuk

ke dalam Propinsi Jawa Tengah. Lokasi Penelitian terletak antara 073854 LS -

074833 LS dan 1085722 BT - 1090657BT (Gambar 12). Penelitian ini

mulai dilakukan pada bulan Februari 2008 sampai dengan bulan September 2008.

Proses pengolahan data dilakukan dalam tiga tahap yaitu: pengolahan

data Penginderaan Jarak Jauh dilakukan di Laboratorium Komputer Lembaga

Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) Jakarta Timur sedangkan

pengolahan tsunami modeling dilakukan di Laboratorium balai Pengkajian

Dinamika Pantai BPPT Yogyakarta serta survey lapangan.

Gambar 12. Peta lokasi penelitian

32

3.2 Alat dan bahan

3.2.1 Alat

Peralatan yang dipakai dalam pelaksanaan penelitian ini terdiri dari :

1. Perangkat keras pengolah citra yaitu :

Berupa seperangkat PC (Personal computer) berbasis Intel dengan sistem

operasi Windows yang digunakan untuk mengolah data citra.

Printer sebagai pencetak data

Flash disk 1 GB dan Hard disk external 40 GB sebagai media penyimpan

data

2. Perangkat lunak berupa software-software yang digunakan untuk

mengolah data citra ALOS yaitu :

Perangkat lunak pengolah image processing, pembuatan DEM dari citra,

serta perangkat lunak untuk menyajikan layout citra

perangkat lunak pengolahan pre-processing model (input data

sumber/parameter tsunami), processing model (running model/pacu

model), dan post-processing model (Interpretasi dan animasi).

3. Global Positioning System (GPS), sebagai alat dalam kegiatan survey

lapangan

4. Kamera digital memori 512 MB dan alat perekam suara, sebagai alat

dokumentasi dan wawancara dalam kegiatan survey lapangan.

33

3.2.2 Bahan

Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini terdiri dari :

1. Data Primer

Data primer yang digunakan penelitian ini meliputi : Citra satelit ALOS

(Advanced Land Observation Satellite), data batimetri GEBCO (General

Bathymetric Chart of the Oceans ) serta data topogarfi yang didapatkan

saat survey lapangan (data pengukuran DEM LAPAN dan BPPT dan data

cek lapangan terhadap data penutupan/penggunaan lahan) .

2. Data Sekunder

Data citra SPOT terkoreksi, data posisi dan kekuatan gempa USGS, serta data

program pemodelan tsunami Universitas Tohoku serta data lapangan seperti

wawancara dan hasil groundchek data tutupan/penggunaan lahan yang

mendukung penelitian ini. Peta Rupa Bumi Indonesia skala 1:25000 serta peta

penutupan/penggunaan lahan Kabupten Cilacap skala 1:25000 .

3.3 Metode penelitian

Penelitian ini dilakukan berdasarkan analisis penginderaan jarak jauh

dengan metode integrasi data model numerik dengan data citra untuk memperoleh

daerah rawan tsunami. Alur pengolahan penelitian ini meliputi tiga tahapan, yaitu

pengolahan penurunan DEM dari citra, pengolahan pemodelan tsunami sebagai

input data kerawanan tsunami, dan integrasi citra dengan model.

34

3.3.1 Pengolahan citra awal

Penelitian ini menggunakan data citra ALOS (Advanced Land Observing

Satellite) sensor PRISM yang diakuisisi 05 Mei 2007 dan sensor AVNIR pada

tanggal 04 Januari 2007 dari LAPAN (Lembaga Penerbangan dan Antariksa

Nasional). Namun citra yang diperoleh tidah sepenuhnya digunakan dalam

analisis, untuk itu perlu dilakukan pemotongan citra (cropping). Pemotongan citra

ini bertujuan untuk membatasi daerah sesuai lokasi penelitian. Selanjutnya

dilakukan pemulihan citra yaitu koreksi geometrik

Koreksi geometrik dilakukan untuk memperbaiki distorsi posisi atau

letak objek. Distorsi ini dihasilkan oleh faktor seperti variasi tinggi satelit,

ketegakan dan kecepatan satelit (Lillesand and Kiefer, 1990). Setelah koreksi

geometrik dilakukan maka didapat citra yang sesuai dengan posisi sebenarnya di

bumi.

3.3.2 Penurunan Data Elevation Model

Pengukuran Data Elevation Model (DEM) pada prinsipnya berhubungan

dengan sifat stereo yang dipandang sebagai objek. Data ketinggian suatu objek

dari satelit bisa didapatkan dengan beberapa metode, yaitu diantaranya:

interpolasi, penurunan dari citra stereo, dan Interferometri.

Paralak citra menunjukkan perubahan yang tampak pada posisi relatif

suatu obyek yang tak bergerak, yang disebabkan oleh perubahan posisi

pengamatan. Gambar 13 , melukiskan sifat paralak pada citra stereo satelit ALOS

yang bertampalan yang dipotret di atas medan yang beraneka. Perhatikan posisi

35

relatif titik 1 dan 2 yang berubah dengan berpindahnya posisi pengamatan (dalam

hal ini titik pengamatan).

Gambar 13. Prinsip pengukuran DEM dengan sifat paralak satelit (Trisakti, 2006)

Teleskop1 akan melakukan merekam bagian puncak dan bagian dasar

objek pada waktu yang sama (waktu t1), sedangkan teleskop 2 akan merekam

terlebih dahulu pada bagian puncak objek (waktu t2 dan jarak X2 dari posisi

rekam sensor 1) kemudian merekam bagian dasar (waktu t3 dan jarak X1 dari

posisi rekam sensor 1). Sehingga terjadi perbedaan waktu dan jarak untuk

merekam antara bagian puncak dan dasar objek sebesar t3-t2 dan X1-X2.

Perbedaan ini akan mengakibatkan terjadinya perbedaan posisi antara puncak dan

dasar objek pada citra perekaman arah miring, sedangkan pada citra perekaman

36

tegak lurus, puncak atau dasar objek akan mengacu hanya pada posisi dasar objek.

Perbedaan ini disebut perbedaan paralak atau jarak paralak p yang besarnya

sama dengan jarak perekaman arah miring antara puncak dan dasar objek X1-X2,

atau p= X1-X2. Sudut arah miring terhadap garis vertikal (atau sudut yang

dibentuk antara telescop 1 dan teleskop 2) adalah sebesar , dimana tan senilai

dengan X1 dibagi ketinggian satelit dari permukaan bumi, atau B/H

Selanjutnya ketinggian objek h dapat dihitung dengan formula

trigonometri sederhana yaitu: tan = (X1-X2)/h. Sehingga persamaannya

menjadi sebagai berikut

h = (X1-X2)/tan (3.1)

h = p/ (B/H) (3.2)

h = H*p/B (3.3)

Data Elevation Model (DEM) yang digunakan pada penelitian ini

merupakan data penurunan DEM dari citra ALOS PRISM. Penurunan DEM

dapat dilakukan dengan menggunakan kombinasi data yang berbeda, sebagai

contoh adalah kombinasi antara Nadir-Forward, Nadir-Backward atau Forward-

Backward, atau kalau memungkinkan adalah triplet Nadir-Forward-Backward.

Namun yang digunakan pada penelitian ini adalah menggunakan kombinasi

Nadir-Backward.

Citra stereo ALOS PRISM (Nadir dan Backward) dipilih area kajian

penelitian yang sama dan sesuai dengan cropping area sehingga overlap antara

keduanya tepat.

Setelah penyiapan data, maka proses selanjutnya adalah proses

penurunan DEM. Data yang digunakan selain data PRISM juga data hasil

37

pengukuran ketinggian topografi menggunakan DGPS (Differential GPS) sebagai

referensi. Data DGPS ini diperoleh dari pengukuran lapangan yang dilakukan

oleh Pusat Pengembangan dan Pemanfaatan dan Teknologi Penideraan Jarak Jauh

LAPAN, AIT (Asian Institute of Technology) dan data DGPS BPPT . Data DGPS

ini merupakan data GCP (XYZ), (XY) untuk koordinat horisontal dan (Z) untuk

koordinat vertikal. Tingkat akurasi GCP referensi yang digunakan, jumlah GCP,

distribusi sebaran GCP, RMSE dari nilai paralaks dan ketepatan peletakan titik

GCP.

Proses pemasukan input-input parameter yang diperlukan seperti

penyesuaian zona 49 UTM (dareah kajian Cilacap) dan parameter sensor

(disajikan pada Tabel 6).

Proses selanjutnya adalah masukan data DGPS hasil pengukuran

lapangan sebagai data referensi untuk menyesuaikan posisi topografi dengan

ALOS PRISM. Pengambilan GCP pada tiap-tiap sensor disesuaikan dengan data

referensi satu-persatu posisi dengan tepat.

Untuk menambah keakuratan dan mempercepat pembuatan DEM yang

dibuat maka diperlukan titik ikat otomatis. Semakin banyak titik ikat maka

ketelitian semakin baik, yang direkomendasikan minimal 50 titik Sehingga pada

penelitian ini menggunakan titik ikat sebanyak 50 buah titik.

Side incidence adalah posisi satelit yang bias bergerak ke kiri atau ke

kanan. Track incidence adalah sudut yang dibentuk dari Backward-Nadir atau

Forward-Nadir. Ground resolution adalah ukuran sebenarnya di bumi dalam

setiap sel di citra. Sensor line along axis pada sumbu Y karena paralak terjadi

pada sumbu Y (proses masukkan informasi sensor terlihat pada Tabel 6).

38

Tabel 6. Informasi Sensor penuruan DEM ALOS Frame Editor Forward Nadir Backward Tab Frame Attributes Side incidence (degrees) 1,5 1,5 1,5 Track incidence (degrees) 26,57 0 26,57 Ground resolution (meters) 2,5 2,5 2,5 Sensor line along axis y y y Sensor Information Forward Nadir Backward Tab General Focal length (mm) 1939 1939 1939 Principal point x0 (mm) 0 0 0 Principal point y0 (mm) 0 0 0 Pixel size (mm) 0,007 0,007 0,007 Sensor columns 16247 14650 16214 Tab Model Parameters X 2 2 2 Y 2 2 2 Z 2 2 2 Omega 1 1 1 Phi 1 1 1 Kappa 2 2 2

Nilai RMSE yang didapatkan merupakan nilai yang menunjukkan

seberapa besar ketelitian DEM yang kita dapatkan. Semaikn kecil nilai RMSE

nya maka semakin baik ketelitian Dem yang dihasilkan. Sehingga setelah proses

triangulasi selesai, maka penurunan DEM bisa dilakukan

Tabel 7. Parameter Triangulasi DEM Tab Parameter Keterangan / nilai General Maximum normal iterations

Iterations with relaxation Convergence value (pixels) Compute accuracy for unknowns Image coordinate unit for report

5 3 0,001 Dinonaktifkan Pixels

Point Type Same weighted values (X, Y, Z = 2,5 resolusi spasial ALOS Prism = 2,5 m)

Advanced options

Simple gross error check Use image observations of check point in triangulation Consider earth curvature in calculation Define topocenter (degrees)

Diaktifkan, nilai 3 Diaktifkan Dinonaktifkan Dinonaktifkan

39

3.3.3 Pengolahan pansharpan ALOS

Citra ALOS yang digunakan pada penelitian ini adalah citra ALOS

PRISM dan AVNIR. Karakteristik PRISM termasuk citra panchromatik yang

memiliki resolusi tinggi yaitu 2.5 m. Sedangkan karakteristik AVNIR memiliki

resolusi lebih rendah dibandingkan PRISM yaitu 10 m dengan multispektral.

Metode pansharpan ini bertujuan untuk mendapatkan data citra yang

memiliki karakteristik citra yang lebih baik yaitu memiliki resolusi tinggi (2.5 m)

dan termasuk multispektral.

Langkah pertama adalah koreksi geometri kedua citra sehingga ketika

proses fusion atau pansharpaning dilakukan akan mendapatkan citra pansharpan

yang tepat. Koreksi citra AVNIR terhadap citra yang sudah terkoreksi yaitu

dengan menggunakan citra SPOT, kemudian citra PRISM (Nadir) dikoreksi

geometrik terhadap citra AVNIR yang sudah terkoreksi sebelumnya.

Algoritma metode pansharpan yang digunakan pada penelitian ini

adalah algoritma Gramd Smith karena algoritma ini adalah algoritma fusion citra

yang paling baik secara visual untuk membedakan objek-objek pada

penutupan/penggunaan lahan. Misalnya dapat membedakan antara tanah dan

vegetasi secara lebih jelas dibandingkan dengan algoritma yang lain.

3.3.4 Pengolahan Penutupan Lahan

Klasifikasi merupakan proses penglemopokkan nilai reflektansi dari

setiap obyek ke dalam kelas-kelas tertentu sehingga mudah dikenali. Klasifikasi

yang digunakan pada penelitian ini adalah klasifikasi tak terbimbing

(unsupervised classification).

40

Data citra ALOS yang digunakan untuk mendapatkan citra terklasifikasi

berdasarkan tutupan lahanya yaitu menggunakan data citra ALOS AVNIR

(Advanced Vicible and Near-Imfrared Radiometer) dan ALOS PRISM ( Nadir).

Kandungan informasi dapat diperoleh melalui kegiatan klasifikasi dan

interpretasi data, interpretasi dibatasi pada pengenalan penggunaan/penutup lahan

(land cover) yang didefinisikan sebagai pengenalan tipe kemunculan obyek yang

ada di permukaan bumi, seperti bangunan urban, tanam tanaman, air dan lain-lain.

Dengan demikian, melalui pengenalan penggunaan/penutup lahan dapat diketahui

sebaran, bentuk, luasan dan lokasi berbagai obyek di permukaan bumi.

Proses pengolahan awal adalah dengan menggunakan metode

Pansharpan.. Metode Pansharpan ini menggunakan citra PRISM sebagai citra

yang memiliki resolusi spasial 2.5 m dengan monospketral dan citra AVNIR

sebagai citra yang memiliki resolusi spasial 10 m dengan multispektral. Setelah

kedua citra yang memiliki resolusi spasial dan sensor yang berbeda diintegrasikan

maka dihasilkan citra baru yang memiliki resolusi spasial yang lebih tinggi

dengan disertai sifat multispektral.

Setelah proses pansharpan dilakukan maka dilakukan proses klasifikasi

tak terbimbing (unsupervised classification). Banyaknya kelas klasifikasi sesuai

dengan tujuan yang ingin dicapai. Pada penelitian ini pemilihan

tutupan/penggunaan lahan ditujukan untuk mendapatkan daerah kalsifikasi yang

digenangi tsunami dan daerah rawan tsunami. Pemilihan kelas klasifikasi yang

dipilih peneliti terdiri dari kelas : pemukiman/bangunan, industri, sawah,

tambak,ladang, lahan terbuka, vegetasi lain, mangrove, pasir, kebun/perkebunan.

Serta informasi penggunaan lahan yang berasal dari digitasi pada peta

41

penutupan/penggunaan lahan yaitu: rumah sakit, jalan, sekolah, dan tempat

peribadatan.

Gambar 14. Bagan alir metode pansharpan

3.4 Pengolahan Pemodelan Tsunami

Model tsunami yang digunakan dalam penelitian ini, hanya dibangkitkan

oleh pergerakan dasar laut akibat gempa. Sedangkan persamaan gerak gelombang

yang digunakan adalah persamaan gerak gelombang panjang suku-suku linier.

Hal ini cukup mewakili karena model tsunami dalam penelitian ini berjenis Near

Fields Tsunami dimana jarak antara pembangkit tsunami dengan pantai cukup

dekat, kurang dari 2000 km. Demikian pula untuk suku gesekan dasar dalam

perhitungan ini belum digunakan.

ALOS PRISM ALOS AVNIR

Pankromatik Multi spektral

Fusion / Pan sharpening

Ortho rectification

Klasifikasi Unsupervised

Land Use Map/Landcover

Citra ALOS

42

Persamaan di bawah ini adalah persamaan dasar penjalaran gelombang

tsunami yang digunakan dalam model ini (Immamura, 2006)

(3.3)

dimana, M = udz = (h + ) , discharge fluks dalam arah x

N = vdz = v (h + ) , discharge fluks dalam arah y

g = percepatan gravitasi bumi

h = kedalaman perairan

= elevasi muka air laut

Program ini hanya digunakan untuk gelombang tsunami. Pengaruh

gelombang yang diakibatkan angin dan pasang surut tidak diperhitungkan. Paras

muka laut diberikan oleh pasang surut saat tersebut dan diasumsikan konstan

selama pemodelan tsunami. Hal ini dikarenakan simulasi tsunami hanya memiliki

durasi sekitar satu hingga tiga jam.

Syarat batas tertutup dalam model ini menggunakan asumsi garis sebagai

dinding. Sehingga tidak ada aliran yang melewatinya, dan gelombang terefleksi

secara sempurna. Dengan kondisi stabil jika h jauh lebih besar dari

(3.4)

Dimana, C = kecepatan penjalaran gelombang

t= spatial waktu

x= spatial grid dalam arah x

1

xtC

0=

+

+

yN

xM

t

43

Pengolahan model dilakukan tiga tahapan yaitu : pre-processing,

processing, dan post processing. Proses pengolahan awal (pre-processing )

adalah membuat input data sumber atau parameter tsunami dan data dasar. Tahap

selanjutnya adalah proses running model atau pacu model. Tahap terakhir dari

pengolahan model tsunami pada penelitian ini yaitu tahap interpretasi dan

animasi.

3.4.1 Pre-processing

Pembuatan data input model berupa data batimetri GEBCO, DEM citra

ALOS yang telah dibuat pada tahap pengolahan citra sebelumnya. Pada

pembuatan input ini daerah domain yang digunakan oleh program terdiri dari

empat domain. Sehingga selain daerah kajian, maka dibuat tiga domain lainnya.

Keempat domain yang digunakan menggunakan metode nested grid.

Gambar 15. Lokasi domain model

Jumlah input batimetri dan topografi terdiri dari empat buah, domain D

merupakan daerah kajian penelitian yaitu di cilacap, sedangkan domain B, C, dan

domain A merupakan daerah nonkajian yaitu meliputi daerah yang luasannya

lebih besar dibandingkan domain D.

44

Penentuan domain dilakukan dengan menggunakan software Mapsource

sehingga batas penentuan domain lebih mudah dan jelas. Batas penentuan daerah

kajian penelitian disesuaikan dengan batas daerah citra dan DEM yang telah

ditentukan sebelumnya sehingga pada saat dilakukan overlay akan tepat.

Sedangkan untuk daerah nonkajian ditentukan dengan syarat luasan domain C <

domain B < domain A.

Langkah Pembuatan input domain D dilakukan dengan

mengintegrasikan data batimetri GEBCO dengan DEM ALOS. Proses

pengintegrasian ini dilakukan dengan bantuan perangkat lunak Global Mapper

8.0, Textpad, Transform, Surfer 8.0, dan GEBCO Centenary edition. Proses

pembuatan input domain D dimulai dengan membuat terlebih dahulu input data

dari SRTM 90. Hal ini dilakukan untuk membantu pada tahap pemasukan data

batimetri terhadap DEM. Pengolahan dimulai pembuatan topografi dan garis

pantai dari data SRTM. Kemudian pembuatan batimetri dari GEBCO sesuai batas

domain D. Proses selanjutnya yaitu penggabungan data dan interpolasi data

dengan metode kriging yaitu data topografi, garis pantai, dan batimetri pada

software Surfer 8.0. Data hasil interpolasi dibaca dengan menggunakan software

Transform. Kemudian file tersebut disimpan dalam bnetuk ekstensi *hdf untuk

kemudian digabung dengan data batimetri.

Setelah input data SRTM dan GEBCO selesai maka sebelum

diintegrasikan dengan DEM ALOS, maka data DEM tersebut harus dikonversi

terlebih dahulu ke dalam bentuk data ASCII sehingga dapat dibaca dan

diintegrasikan dengan data batimetri. Proses konversi data DEM menjadi data

ASCII menggunakan software ENVI 4.3. Agar dapat dibaca pada software yang

45

sama yaitu Transform maka data ASCII tersebut dibuka dengan Textpad lalu

header citra dihilangkan dan disimpan dalam bentuk *txt dan dibuka dengan

Transform.

Program pemodelan tsunami ini hanya dapat membaca pada ukuran grid

30 x 30. Sehingga data DEM perlu dibuat sama ukuran gridnya menjadi ukuran

30 x 30. Hal ini disebabkan kemampuan dari media running program yaitu

komputer yang ada pada saat ini tidak mampu untuk menjalankan program pada

grid yang berukuran lebih kecil dari 30 x 30 sehingga pembuat program

menentukan ukuran grid yang berukuran 30 x 30.

Setelah pembuatan input dari data SRTM dan GEBCO selesai maka

dilakukan pengintegrasian batimetri dari input SRTM-GEBCO terhadap DEM.

Sehingga dihasilkan input model domain D yang terdiri dari DEM sebagai

topografi dan batimeri. Proses ini memerlukan penyesuaian ukuran grid antara

data DEM dan GEBCO sehingga untuk memudahkan proses penggabungan data,

nomor grid dirubah dari UTM menjadi ukuran nomor grid satuan dengan interval

1.0 dan dimulai dengan nomor grid satu. Proses penggabungan data dengan cara

memasukkan data batimetri ke dalam data DEM ALOS pada posisi grid sel yang

sama. Misalnya pada sel (20,15) artinya pada baris ke-20 dan kolom ke-15 pada

DEM memiliki nilai 0 (perairan), maka diisi dengan nilai pada data GEBCO pada

sel yang sama yaitu (20,15). Demikian seterusnya sehingga semua sel yang

bernilai nol pada data DEM terisi dengan data batimetri pada GEBCO.

Selanjutnya dilakukan pembuatan pembuatan file input domain C, B,

dan domain A. Proses pembuatan ketiga input ini dengan menggunakan data

46

GEBCO (topografi dan kedalaman laut). Batas-batas penentuan domain sesuai

dengan batas yang sudah ditentukan sebelumnya.

Pada tahap pembuatan input domain A, B, dan C ini hampir sama

dengan pembuatan input domain D. Tetapi pada proses ini hanya menggunakan

data GEBCO sebagai data dasar. Hal ini disebabkan selain domain A, B, dan C

ini bukan daerah kajian penelitian juga adanya keterbatasan data ALOS yang

digunakan pada pembuatan input model. Proses pembuatan di mulai dengan

penentuan daerah domain pada software GEBCO kemudian disimpan dalam

bentuk grid data dengan ekstension *asc. Kemudian diolah dengan menggunakan

software Surfer 8.0 dengan proses interpolasi kriging dengan space grid sesuai

dengan luasan grid domainnya disimpan dalam bnetuk *dat. Kemudian ketiga

file input diatas dibuka dengan software Transform dan disimpan dalam bentuk

*hdf untuk masing-masing domain.

File input A,B, dan C di atas bukan merupakan input model. Untuk

membuat input model domain A, B, dan C maka untuk input domain C adalah

gabungan antara input domain D dan domain C . Caranya yaitu dengan merubah

kembali nomor sel ke dalam bentuk UTM, kemudian pada posisi koordinat UTM

domain D pada domain C disi dengan semua data pada file input domain D.

Sehingga input domain C adalah data topografi dan batimetri dari domain D dan

domain C hasilnya dapat dilihat pada Gambar 16

Untuk mendapatkan input domain B dan A dilakukan proses yang sama

seperti pada pengolahan domain C. Sehingga didapatkan file input domain C, B,

47

dan domain A (grid-c, grid b, dan grid-a) yang digunakan pada tahap selanjutnya

yiatu tahap processing.

Gambar 16. Pembuatan domain C (gabungan input D dan C)

3.4.2 Processing

Tahap pacu mode