1
PENGGUNAAN METODE INSAR DIFERENSIAL UNTUK
PEMANTAUAN DEFORMASI ERUPSI GUNUNG MERAPI PADA TAHUN
2010
TUGAS AKHIR atau SKRIPSI
Karya ilmiah yang diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNIK
Pada Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika
Oleh
Herman Maraden
15108091
PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA
FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2012
2
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir Sarjana
PENGGUNAAN METODE INSAR DIFERENSIAL UNTUK
PEMANTAUAN DEFORMASI ERUPSI GUNUNG MERAPI PADA TAHUN
2010
Adalah benar dibuat saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik
sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya ataupun orang lain, baik di ITB maupun di instusi
pendidikan lainnya.
Bandung, Oktober 2012
Penulis,
Herman Maraden
NIM. 15108091
Diperiksa dan disetujui oleh
Pembimbing I Pembimbing II
Dr. Ir. Dina Anggreni Sarsito,M.T
NIP. 19700512 199512 2 001 NIP. AA132710
Teguh Purnama Sidiq, S.T, M.T
Disahkan oleh
Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB
Fakultas Ilum dan Teknologi Kebumian
Institut Teknologi Bandung
NIP. 19600702 198810 1 001
Dr. Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc.
i
PRAKATA
Segala puji dan syukur penuliskan ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala
nikmat dan karunia yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir
ini. Tugas Akhir ini berjudul “
Penggunaan Metode Insar Diferensial Untuk PemantauanDeformasi Erupsi Gunung Merapi Pada Tahun 2010
”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah
satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada Program Studi Teknik Geodesi dan
Geomatika, Institut Teknologi Bandung.
Teknologi InSAR merupakan salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk melakukan
pemantauan deformasi. Data yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah data satelit
ALOS-PALSAR dari tahun 2009 hingga 2011 dan juga data titik ketinggian DEM (Digital
Elevation Model) berupa DEM Global SRTM 3” serta DEM RBI Badan Informasi
Geospasial. Pada Tugas Akhir ini digunakan metoda dual pass differential InSAR yang
menggunakan DEM Global SRTM 3” serta DEM yang diturunkan dari interferogram untuk
mendapatkan peta deformasi. Peta deformasi ini dapat digunakan untuk menganalisis
deformasi yang terjadi pada Gunung Merapi khususnya pada saat erupsi yang terjadi pada
tahun 2010.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik
dan saran sangat penulis harapkan untuk perbaikan di masa mendatang. Akhir kata semoga
Tugas Akhir ini bermanfaat untuk kita semua.
Melalui prakata ini penulis juga ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Tuhan Maha Esa yang telah menyertai saya dalam menghadapi segala permasalahan
yang ada baik dalam penyusunan Tugas Akhir ini maupun permasalahan lainnya
dalam kehidupan.
2. Orang tua serta keluarga yang selalu memberikan dukungan agar saya dapat
menyelesaikan berbagai tuntutan hidup yang saya alami termasuk Tugas Akhir ini.
3. Dr. Ir. Dina Anggreni Sarsito, MT., sebagai pembimbing I Tugas Akhir ini yang
selalu memberikan bimbingan dan saran untuk memudahkan saya dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
ii
4. Teguh Purnama Sidiq, ST., MT., sebagai pembimbing II Tugas Akhir ini yang telah
mengajarkan saya berbagai hal untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Dosen wali Wiwin Windupranata yang membimbing saya dalam perkuliahan.
6. Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB, Dr.Ir.Kosasih
Priyatna,M.Sc.
7. Ketua Kelompok Keahlian Geodesi ITB, Prof.Dr.Hasanuddin Z. Abidin, M.Sc.
8. Dosen-dosen penguji yang baik, Pak Irwan Blake, Pak Yayas dan Bu Estu.
9. Dosen-dosen serta staf pengajar Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB.
Terima kasih untuk semua ilmu yang telah diberikan.
10. Seluruh staf Tata Usaha Pak Dudung, Pak Dadang, Pak Dudi dan Bu Siti Perpus GD
serta Pak Jaja.
11. Indra ST., yang telah banyak sekali memberikan bimbing dan bantuan kepada saya
walaupun ditengah kesibukan pekerjaannya. Terima kasih bang.
12. Semua orang yang telah membantu penulis yang tidak bisa dituliskan satu persatu.
Terima kasih.
Bandung, Oktober 2012
iii
ABSTRAK
Gunung Merapi merupakan salah satu gunung api di dunia yang memiliki tingkat
kepentingan yang tinggi untuk dilakukan penelitian. Hal ini dikarenakan kedekatan lokasi
gunung api tersebut dengan peradaban manusia sehingga dapat membahayakan apabila
terjadi erupsi dan sebagainya. Oleh karena itu diperlukan pengamatan aktifitas Gunung
Merapi untuk mereduksi bahaya jika terjadi bencana. Pengamatan deformasi ini dapat
dilakukan dengan metode Interferometry Synthetic Aperture Radar (InSAR).
InSAR merupakan salah satu metode untuk mempelajari deformasi gunung api yang saat ini
banyak digunakan. Metode ini menggunakan beda fase antara dua citra satelit SAR sehingga
terbentuk interferogram yang memiliki informasi topografi permukaan Bumi, kelengkungan
permukaan Bumi, deformasi, gangguan (noise), atmosfer dan orbit. Informasi deformasi
diperoleh dengan cara mereduksi semua informasi selain deformasi pada interferogram. DEM
Global SRTM 3” digunakan untuk mengeliminasi efek topografi dalam interferogram melalui
serangkaian proses diferensial InSAR. Pada penelitian ini, interferogram yang terbentuk dari
beberapa pasang data ALOS PALSAR digunakan untuk membentuk DEM dengan resolusi
yang lebih baik dari DEM Global SRTM 3”. Data ini kemudian digunakan sebagai
pembanding pada proses DInSAR. Hasil perbandingan tersebut menunjukkan bahwa peta
deformasi yang didapatkan dengan menggunakan DEM yang diturunkan dari SAR dan DEM
Global SRTM 3” menghasilkan pola deformasi yang sama namun memiliki resolusi serta
ketelitian yang berbeda. Selain itu juga didapatkan bahwa adanya inflasi yang terjadi pada
Gunung Merapi sebelum terjadinya erupsi dan setelah erupsi masih terdapatnya inflasi yang
relatif lebih rendah dibandingkan sebelum terjadinya erupsi.
iv
ABSTRACT
Mount Merapi is one of volcano in the world that have high importance to be researched. It
is caused by the volcano location adjacent with human civilitation that can be dangerous if
the volcano erupt or other activity occure. Therefore mount Merapi observation is needed to
reduce hazard caused by disaster. The deformation observation can be done with InSAR
(Interferometric Synthetic Aperture Radar) method.
InSAR is one of metodes to understanding deformation that used in some volcano
deformation research. With this method there is using of fase differential from two SAR
satelite image thus make interferogram that has topography of Earth, curvature of Earth,
deformation, noise, atmosfer effect and orbit effect information. Deformation informaton can
be obtained by reducing all of information in the interferogram except deformation
information. Global DEM SRTM 3” is used in this researched to reduce topography efect
with some series of DInSAR process. In this research, interferogram made from some pair of
ALOS PALSAR to make DEM with better resolution than Global DEM SRTM 3”. This data
would be used as comparison in DInSAR process. Result of comparison indicate that
deformation map that obtained by using DEM made from SAR and Global DEM SRTM 3”
has same deformation pattern but has different resolution and accuracy. Also from this
research, there was inflation that occure in Mount Merapi before eruption and after eruption,
inflation still ocured on Mount Merapi with lower activity than inflation before eruption.
Key word : InSAR, Deformation, DEM, Volcano, Merapi
v
DAFTAR ISI
PRAKATA ... i ABSTRAK ... iii ABSTRACT ... iv DAFTAR ISI ... vDAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan dan Manfaat ... 3
1.3 Ruang Lingkup ... 3
1.4 Metodologi Penelitian ... 3
1.5 Sistematika Penulisan ... 5
BAB 2 DASAR TEORI ... 6
2.1 Gunung Merapi ... 6
2.3 Satelit ALOS PALSAR ... 15
2.4 RADAR ... 16
2.4.1 Geometri Pencitraan RADAR ... 19
2.4.2 Resolusi RADAR ... 19
2.4.3 Polarisasi ... 22
2.4.4 Distorsi RADAR ... 23
2.5 SAR (Synthetic Aperture RADAR) ... 24
2.6 InSAR (Interferometry Synthetic Aperture RADAR) ... 25
2.6.1 Multipass InSAR ... 27
2.6.2 Koherensi ... 28
2.6.3 Keterbatasan Pada InSAR ... 29
2.5.4 Proses Pembuatan SLC (Single Look Complex) ... 32
vi
2.7 Differential InSAR ... 35
2.7.1 Dual Pass DInSAR ... 35
2.7.2 Three Pass DInSAR ... 36
2.7.3 Four Pass DInSAR ... 36
BAB 3 PENGOLAHAN DATA ... 38
3.1 Diagram Alir Pengolahan Data ... 38
3.2 Data Yang Digunakan ... 38
3.2.1 Data untuk pembuatan InSAR ... 38
3.2.2 Data DEM Global SRTM 3” ... 39
3.2.3 Data Titik Ketinggian DEM RBI Badan Informasi Geospasial ... 40
3.3 Perangkat Lunak GAMMA ... 41
3.4 Pengolahan Data ... 42
3.4.1 Pengolahan Data DEM SRTM 3” Global ... 42
3.4.2 Pengolahan Data RAW menjadi SLC ... 43
3.4.3 Pengolahan Data SLC Hingga Menjadi Interferogram serta DEM Simulasi dari Interferogram ... 45
3.4.4 Pengolahan Interferogram Hingga Menjadi DEM SAR ... 51
3.4.4.1 Proses Penghilangan Kelengkungan Bumi ... 52
3.4.5 Pengolahan Interferogram Hingga Menjadi Peta Deformasi ... 55
BAB 4 ANALISIS ... 60
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 73
5.1 Kesimpulan ... 73
5.2 Saran ... 74
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Lokasi Gunung Merapi serta Beberapa Gunung Api di Indonesia
[http://dreamindonesia.files.wordpress.com] ... 2
Gambar 1.2 Skematik keseluruhan penelitian ... 4
Gambar 2.1 Gunung Merapi [http://www.wikipedia.org]... 6
Gambar 2.2 Prinsip Kerja RADAR[http://earth.esa.int] ... 16
Gambar 2.3 Pengaruh Panjang Gelombang Terhadap Penetrasi [Lusch, 1999]... 17
Gambar 2.4 Geometri Pencitraan RADAR [Lusch, 1999] ... 19
Gambar 2.5 RADAR Range dan Azimuth Resolution [Lusch, 1999] ... 21
Gambar 2.6 Sinyal Pantul Yang Diterima Oleh RADAR[Warren, 2007] ... 22
Gambar 2.7 Polarisasi [Lusch, 1999] ... 22
Gambar 2.8 Distorsi RADAR [Tomiyama, 2010] ... 23
Gambar 2.9 Synthetic Antenna [http://www.csr.utexas.edu/projects/rs/whatissar/sar.html] ... 25
Gambar 2.10Phase Acquisition [Esfahany, 2008] ... 26
Gambar 2.11 Interferometry Synthetic Aperture RADAR [Warren, 2007] ... 26
Gambar 2.12 Multipass Interferometry [Indra , 2010] ... 28
Gambar 2.13 Dual Pass DInSAR[Sacristán, 2004] ... 36
Gambar 2.14 Three Pass DInSAR [Sacristán, 2004] ... 37
Gambar 3.1 Proses keseluruhan pengolahan data ... 38
Gambar 3.2 DEM Global SRTM 3”... 40
Gambar 3.3 Titik Ketinggian DEM RBI BIG ... 41
Gambar 3.4 DEM hasi proses geocoding dalam slant range dan telah menjadi interferogram simulasi (kiri : didapatkan dari DEM Global SRTM 3” , kanan : didapatkan dari DEM yang diturunkan dari data SAR) ... 43
Gambar 3.5 Proses pembuatan SLC ... 44
Gambar 3.6 Proses pembuatan interferogram serta data baseline orbit ... 45
Gambar 3.7 SLC dari data RAW 13 Juni 2009 ... 46
Gambar 3.8 Gambar interferogram hasil pasangan SLC 20090613 dan 20091029 ... 48
Gambar 3.9 Proses pembuatan DEM yang diturunkan dari SAR ... 51
Gambar 3.10 Hasil masking corelation raster interferogram ... 52
Gambar 3.11 Interferogram yang telah dihilangkan kelengkungan Bumi (20090613_20091029) ... 52
viii Gambar 3.13 Interferogram yang telah dihilangkan kelengkungan Bumi dan telah difilter dari noise
(20090613_20091029) ... 54 Gambar 3.14 Interferogram yang telah di-unwrapping (20100616_20100916) ... 54 Gambar 3.15 Proses pembuatan peta deformasi ... 56 Gambar 3.16 Peta deformasi hasil dengan menggunakan DEM yang diturunkan dari interferogram . 58 Gambar 3.17 Peta deformasi hasil dengan menggunakan DEM Global SRTM 3” ... 59 Gambar 4.1 Interferogram yang dihasilkan dari pasangan 20090126_20090613 memiliki kualitas
buruk ... 60 Gambar 4.2 Peta deformasi vertikal 20090613_20091029 dengan menggunakan DEM Global SRTM
3” dengan baseline sekitar 43 m ... 61 Gambar 4.3 Peta deformasi vertikal 20100129_20100616 dengan menggunakan DEM Global SRTM
3” dengan baseline sekitar -498 m... 62 Gambar 4.4 DEM yang diturunkan dari data SAR (kiri atas : 20090613_20091029, kanan atas :
20091029_20091214, kiri bawah : 20090616_20090916 dan kanan bawah :
20090916_20101101) dalam sistem koordinat slant range ... 63 Gambar 4.7 Gambar MLI 13 Juni 2009 Gunung Merapi serta peta deformasi menggunakan DEM
Global SRTM 3” pada sebelum terjadinya erupsi... 66 Gambar 4.8 Gambar MLI 16 September 2010 Gunung Merapi serta peta deformasi menggunakan
DEM Global SRTM 3” pada selang saat terjadinya erupsi ... 66 Gambar 4.9 Gambar MLI 1 November 2010 Gunung Merapi serta peta deformasi menggunakan DEM
Global SRTM 3” pada saat sesudah terjadinya erupsi ... 67 Gambar 4.10 Gambar MLI 13 Juni 2009 Gunung Merapi serta peta deformasi menggunakan DEM
dari interferogram pada sebelum terjadinya erupsi ... 69 Gambar 4.11 Gambar MLI 16 September 2010 Gunung Merapi serta peta deformasi menggunakan
DEM dari interferogram pada selang saat terjadinya erupsi ... 69 Gambar 4.13 Gambar MLI 1 November 2010 Gunung Merapi serta peta deformasi menggunakan
DEM dari interferogram pada saat sesudah terjadinya erupsi ... 70 Gambar 4.14 Aktifitas yang terjadi serta pola deformasi berdasarkan hasil pengolahan data SAR... 71
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel Informasi Aktivitas Merapi ... 8
Tabel 2.2 Panjang Gelombang dan Frekuensi Masing-Masing Band ... 18
Tabel 3.1 Data-data SAR yang digunakan ... 39
Tabel 3.2 Nilai pencarian korelasi ... 47
