FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN

(1)

ANALISIS HARMONIK DENGAN MENGGUNAKAN TEKNIK KUADRAT TERKECIL UNTUK PENENTUAN

KOMPONEN-KOMPONEN PASUT DI PERAIRAN DANGKAL DARI DATA TOPEX/POSEIDON

TUGAS AKHIR

Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Oleh

Fanani Hendy Khusuma 151 04 011

PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA

FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2008

(2)

A d m

ANALI TEKNIK

KOM DA

Adalah ben diserahkan s maupun oran

Bandung P

Fanani H NIM

Pem

Kosasih Pr NIP 1

ISIS HAR K KUADR MPONEN-K

ANGKAL

nar dibuat o sebelumnya ng lain, baik

g, 27 Juni 20 Penulis,

Hendy Khusu 151 04 011

D mbimbing I,

rijatna, Ir., M 131 801 294

Program

We

Lembar

Tugas A

RMONIK D RAT TERK KOMPON

DARI DA

oleh saya s baik sebag k di ITB mau

008

uma

Diperiksa da

M.Sc.

4

Men

Studi Tekni K

edyanto Kun NIP 13

r Pengesaha

Akhir Sarjana

DENGAN KECIL UN NEN PASU ATA TOPE

sendiri dan ian ataupun upun institus

an disetujui o

D

ngetahui:

k Geodesi d Ketua,

ntjoro, Dr., Ir 31 690 328

an

a

N MENGG NTUK PE UT DI PE

EX/POSE

belum per n seluruhnya si pendidikan

oleh : Pemb

Dina Anggren NIP 1

dan Geomatik

r., M.Sc.

GUNAKAN ENENTUA ERAIRAN

EIDON

rnah dibuat a, baik oleh

n lainnya.

bimbing II,

ni Sarsito, Ir 32 137 987

ka

N AN

dan saya

r., M.T.

(3)

i KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah Tuhan seluruh penjuru alam. Setelah mengikuti masa perkuliahan selama empat tahun, akhirnya tiba saat akhir perkuliahan dengan selesainya penyusunan tugas akhir ini. Tugas akhir berjudul “Analisis Harmonik dengan Menggunakan Teknik Kuadrat Terkecil untuk Penentuan Komponen-Komponen Pasut di Perairan Dangkal dari Data TOPEX/Poseidon” ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S1) pada Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung.

Tugas akhir ini membahas mengenai bagaimana cara memperoleh konstanta komponen-komponen pasut dari data satelit altimetri, yaitu satelit TOPEX/Poseidon. Hasil penelitian dalam tugas akhir ini diharapkan dapat menggantikan informasi pasut dari model pasut global yang tidak cocok digunakan di perairan Indonesia karena karakteristik perairan Indonesia yang beragam. Informasi pasut yang baru tersebut diharapkan dapat membantu penelitian-penelitian selanjutnya yang menyangkut dengan aplikasi-aplikasi satelit altimetri.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan kepada:

1. Kosasih Prijatna Ir., M.Sc., dan Dina Anggreni Sarsito Ir. M.T., selaku Dosen Pembimbing I dan Dosen Pembimbing II.

2. Wedyanto Kuntjoro Dr., Ir., M.Sc., selaku Ketua Prodi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB sekaligus selaku dosen penguji; serta Wiwin Windupranata Dr. rer.

nat., Ir., M.Sc., dan Hendriatiningsih Dr., Ir., MS., sebagai dosen penguji.

Tentunya, tugas akhir ini masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan dan dihargai penulis untuk perbaikan di masa yang akan datang. Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi seluruh umat manusia. Semoga...

Bandung, 27 Juni2008

Penulis

(4)

ii Bismillah

Sesungguhnya ilmu yang bermanfaat adalah ilmu yang mengantarkan pemiliknya untuk lebih mengenal Sang Penciptanya

Dan sesungguhnya ilmu pengetahuan semuanya menuju ke ketaatan kepada Allah saat tidak ditunggangi oleh nafsu bengkok yang menjauh dari Allah

Ini Ibu, genggamlah tanganku ini Akan kubawa Ibu menjelajah hasil titik peluhmu Biar kubawa Ibu ke alamku ini Hasil ukiranmu selama ini (Brothers)

(5)

iii SANWACANA

1. Ibu dan Ayahku tercinta... semoga Allah menjadikanku anak yang dapat membahagiakan kalian, di dunia dan akhirat. Juga Kakak‐kakakku, Mas Fiqi dan Teh Fina,,,Semoga Allah memberkahi keluarga kita ya! :D. Juga saudara‐saudara iparku, K Reny dan Mas Kuntop,,, keep baik dan bahagia!

2. Teman talaqqi Qur’an : Fas Hendra (akang Fuss), saya bersyukur bisa berteman dengan antum, ghirah antum yang dahsyat menular ke diri saya, subhanalllah walhamdulillah.

Semoga rencana menikah antum dimudahkan Allah dan diberikanNya jodoh terbaik bagi antum, amin. Ust Zubair sebagai guru saya, ustadz ganteng yang diam‐diam tapi taujihnya menghanyutkan ^_^ . Semoga Allah menyayangi antum, yaa ustadz.

3. Teman‐teman kostan tercinta : Gibul WHP, presiden dan sekretaris pribadikuw, maafkan daku sering membuat kostan kita acak‐acakan walaupun tetap menyenangkan ^_^ . Semoga di masa yang akan datang engkau bisa menguatkan barisan pejuang ummat ini, Gil! Fikri, calon birokrat dari Makassar, benerin ummat ini mulai dari daerahmu ya, Pik! Jangan maen game aja! Uda Jumadi (Zuma/Juminten/ Jumaron/Zummy/Zum‐Zum/Once/Banci Kamera, busyeet,, banyak banget panggilan ni orang! Dasar pria panggilan –maksutnya panggilannya banyak ^_^‐). Ampun deh zum, hentikan kebiasaan burukmu mangkal di pengolan itu, ga elit!heuheu, bercanda, Jum! Yang namanya kecerdasan itu ada dua, yang berasal dari Allah dan yang berasal dari usaha yang sungguh‐sungguh. Nah, lu udah dapet yang satu tuh, tinggal dimanfaatin di jalan yang dikehendaki yang ngasihnya ya, Jum! (maksutnya di jalan Allah). Kang Imron Marone (juragan petrol di Abu Dhabi), Kapan nikah nih, kang? Awas ntar ada rembulan lagi yang kehilangan cahayanya di hati antum loh! :p. Moga‐moga antum bisa jadi salah satu pundi keuangan bagi jalan dakwah ini ya, Kang!

4. Ikhwan‐ikhwan dan akhwat‐akhwat “kita” di Salman. Jazakumullah khairu jazaa, antum sekalian telah menjadi lingkungan yang baik bagi saya, yang mengaitkan kasih sayang dalam hati ini dalam ikatan ukhuwah, membina benteng pemisah antara yang haq dan yang bathil, dan membakar semangat perjuangan diri dari kepengecutan. Semoga Allah menyayangi kalian.

5. Teman‐teman dari tanah jawi di timur sana : Bundro, Hams, Libien, Mas Arky. Matur nuwun sanget sudah mengimprove Javanese saya selama ini sehingga setelah lulus dari ITB bahasa jawa saya semakin mantap (bukan bahasa Inggrisnya)

6. Punggawa‐punggawa TU : Pak Ujum, Pak Dudung, Pak Dudi, Pak Yus, Pak Cucu dan Bu.

Terimakasih sudah melayani kami para mahasiswa yang punya banyak masalah. Semoga kebaikan bapak‐bapak dan ibu ini dibalas berlipat‐lipat oleh Allah yaa..

7. Bu Siti dan Pak Armen, terimakasih telah sabar membina kami para mahasiswa untuk menggunakan perpustakaan dengan baik dan tertib, perpustakaan yang –menurut pengamatan saya‐ termasuk ke dalam perpustakaan terbaik dan banyak dikunjungi mahasiswa di ITB. Keep spirit ya, Bu, Pak. Semoga Allah memberkahi hidup kalian.

8. Sahabat‐sahabat “ABK” (Anak Buah pa Kosasih, :D) : Dhota “Wedhus” Pradipta (kaya nama personel Band ajah! Nama bandnya:Wedhus!), teman yang setiap saat menjadi objek cacianku, hehehe, bercanda dhot! Semoga tetap baik dan jangkung,,, Wulan Y Syahroni (hentikan kemudlaratanmu,, tobat lan!:D.) Ampun deh kalo udah kumat,, file2 TA jadi taruhannyah, membahayakan banget!Semoga bisa menjadi pemberi manfaat bagi sebanyak‐

banyak orang ya, Lan! Teh Sella (teman seperjuangan menghadapi altimetri,,, altimetri

(6)

iv sampe mampuss!!alti!alti!alti!). Slamet ya tehh udah lulus S2, akhirnya! Smoga bisa cepet nikah sama Akang DudenX...Sang advisor dari Graz! Teh “Tanto“ (Tanti Zicko, gile ni nama kucing peliharaan aja dimasukin ke nama majikannya :s). Semoga S2 nya cepet beres ya Teh!

Tetap tabah dari kelakuan kurawa‐kurawa lab GD hingga lulus S2! Anak 03‐02 yang lain:

Wira, Fandi, Ari, Heru, Win, Camat,,, smanget cuyy! The end is near!!:D

9. Ikhwah di FSI : Iis, Pandu, Mas Firman, Sukma, Farid, Epul, Hendra, dkk. Smoga Allah meninggikan derajat kalian..

10. Saudara‐saudara usrahku tercinta : bang D (si biker gondrong yang serem tapi berhati lembut. Sang pioneer!),,, M Aga (pemain basket asal cimahi yang multi talenta, teman setia saat PESAT. Off road deui yu Gaa??),, Oji (ketua IMG yang ngejar2 daku untuk memperoleh bidadari berjilbab. Walah Jii... :D) ,,,,Wiwid (biker gondrong yang serem tapi berhati lembut juga, sunda pisan lahh!wedun!),,,Rizal (wong jawi yang logat jawanya mblabar‐mbleber ora karuan campur sama bahasa Indonesia!=)) keep baik n jangkung, zal!),,, ga nyangka, rupanya kalianlah mutiara‐mutiara yang terpendam selama ini, semoga Allah meninggikan derajat kalian! Ana uhibbukum fillah...

11. Adik‐adik AAEI 2005 : Paijo, Pesik, Bambang, Sidiq, Karen, Gin, dll

12. Kurawa‐kurawi muda 04 Lab GD: Ari Yanuar (Si Cicalengka), sok atuh sing gera memajukan peradaban di Cicalengka ditu ari geus lulus mah,, ngarah Cicalengka sembada! Hidup Cicalengka!! Arief Kusman (Si raja project, owner tunggal ReefSea), sumanget Riff! Sing tercapai cita‐citanaa! Nazeh Arif (ahli bahasa Perancis), Meiriska Y (mei2, calon S2 GD, semanget Mei!!),

13. Kurawa‐kurawa penjaga Lab GD: Mr Blake, Pak Yayas, Kang Teguh, Dede, Pak Gamal. Keep spirit!! Majukan Lab GD!!! ‐Sesakeun atheuh eta makan siang jeung kurawa2 S1, :D‐. Hatur nuhun oge ka Teh Tanti,,,makasih teh atas gaji bulanannyahh,,,heuheu

14. Bu Surianti (kost) beserta keluarga yang telah berlaku sangat baik kepada saya sebagai anak kost dan juga kepada teman‐teman saya yang sering singgah di kostan. Semoga rumah dan kostannya diberkahi Allah ya Bu..

15. Semua orang‐orang yang membantu saya dalam menghadapi kehidupan ini..baik yang saya kenal ataupun tidak..sadari atau tidak disadari...Jazakumullahu khairu jazaa... Mohon maaf apabila banyak yang tidak bisa saya sebutkan...

(7)

v ABSTRAK

Teknologi satelit altimetri mempunyai peran penting dalam studi oseanografi dan hidrografi di perairan Indonesia. Pada banyak aplikasi pemanfaatan teknologi satelit altimetri, sinyal yang disebabkan oleh pasut laut harus dihilangkan dari data pengamatan satelit altimetri. Biasanya informasi dari sinyal pasut laut ini diperoleh dari model pasut laut global.

Namun, model pasut global tersebut tidak dapat digunakan wilayah perairan Indonesia yang mempunyai karakteristik beragam. Oleh karena itu, diperlukan adanya informasi sinyal pasut lokal untuk menggantikan model pasut global di wilayah perairan Indonesia.

Tugas akhir ini membahas mengenai penggunaan data TOPEX/Poseidon untuk menentukan komponen-komponen pasut laut di daerah perairan dangkal menggunakan analisis harmonik. Metode kuadrat terkecil digunakan dalam penentuan komponen- komponen pasut laut tersebut

Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa data satelit altimetri dapat digunakan untuk menghitung konstanta-konstanta pasut di perairan Indonesia. Namun masih terdapat masalah yang ditemui dalam penelitian ini yaitu pada penentuan fase komponen pasut yang mempunyai perbedaan cukup besar pada data pass ascending dan descending. Yang menjadi masalah dari perbedaan ini yaitu apabila dari hasil proses analisis harmonik menggunakan TOPEX/Poseidon ini akan dibuat co-tidal chart. Tetapi untuk keperluan prediksi pasut hal ini sudah dapat digunakan.

Kata kunci : satelit altimetri, model pasut lokal, analisis harmonik, perairan dangkal TOPEX/Poseidon

(8)

vi ABSTRACT

Satellite altimetry technique has a great significance to be applied in various physical oceanography studies of Indonesia waters. In most cases, the ocean/sea tide signals should be removed from the altimetry data. The tide information is usually obtained from global tide models, however, these type of models are not fit to the regional tidal characteristics.

Therefore, a regional tides model is required in order to improve quality of sea level data derives from satellite altimetry.

This paper investigate the application of TOPEX/Poseidon altimetry data to determine tidal constituents at shallow water areas using harmonic analysis. The least- squares method is applied in estimating such constituents.

The result of this study shows that satellite altimetry data can be used to determine the tidal constituents in Indonesia waters. However, there is still a problem in the estimated phase lag in all costituents, especially in shallow water areas. There is still large different phase value between the ascending and descending pass data. Due to this problem, the co- tidal chart based on the estimated constituents can not be derived. However, for tidal prediction purpose, those constituents can be applied.

Keywords : satellite altimetry, regional tide model, harmonic analysis, shallow waters, TOPEX/Poseidon

(9)

vii DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

SANWACANA ... iii

ABSTRAK ... v

ABSTRACT ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Maksud dan Tujuan ... 3

1.3 Ruang Lingkup Pembahasan ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Metodologi Penelitian ... 3

1.6 Sistematika Pembahasan ... 5

BAB II TEKNOLOGI SATELIT ALTIMETRI DAN PASUT LAUT 2.1 Prinsip Dasar Teknologi Satelit Altimetri ... 6

2.1.1 Satelit TOPEX/Poseidon ... 7

2.1.2 Karakteristik Orbit Satelit TOPEX/Poseidon ... 9

2.1.3 Sistem Waktu TOPEX/Poseidon ... 10

2.1.4 Kesalahan dan Bias pada Pengukuran Satelit Altimetri ... 10

2.1.5 Sea Level Anomaly ... 11

2.2 Aplikasi Teknologi Satelit Altimetri ... 12

2.2.1 Mean Sea Surface ... 12

2.2.2 Global Mean Sea Variation ... 12

2.2.3 El Nino ... 13

2.3 Fenomena Pasut Laut ... 14

2.4 Analisis Harmonik Pasut Laut Metode Kuadrat Terkecil ... 19

2.4.1 Penghitungan Standar Deviasi Amplitudo ... 22

2.4.2 Penghitungan Standar Deviasi Fase ... 23

(10)

viii

2.4.3 Uji Statistik Chi-square ... 24

2.4.4 Perbedaan Pengukuran Pasut Laut Cara Tradisional dengan Pengukuran Pasut Laut Menggunakan Satelit Altimetri ... 26

2.5 Frekuensi Aliasing ... 26

BAB III PENGOLAHAN DATA DAN HASIL 3.1 Pengambilan Data ... 32

3.1.1 Pemilihan Lokasi dan Waktu Pengamatan ... 32

3.1.2 Pengambilan Data Pada RADS ... 33

3.2 Pra Pengolahan Data ... 34

3.2.1 Moving average ... 34

3.2.2 Interpolasi Titik Normal ... 36

3.3 Model Pembobotan ... 37

3.4 Penghitungan Analisis Harmonik ... 38

3.4.1 Penerapan Uji Statistik Chi-square ... 39

3.5 Hasil Analisis Harmonik Metode Kuadrat Terkecil ... 42

BAB IV ANALISIS 4.1 Analisis terhadap Moving average ... 52

4.2 Analisis terhadap Hasil Interpolasi Kuadratik untuk Menentukan Titik Normal ... 53

4.3 Analisis terhadap Model Pembobotan ... 53

4.4 Analisis terhadap Penggunaan Uji Chi-square untuk Menentukan Komponen Pasut yang Digunakan dalam Analisis Harmonik ... 54

4.5 Analisis terhadap Perbedaan Fase Data Ascending dan Descending ... 55

4.6 Analisis terhadap Beberapa Hasil Analisis Harmonik ... 57

4.6.1 Titik 2 (Laut Jawa) ... 57

4.6.2 Titik 6 (Barat Papua) ... 58

4.7 Verifikasi Hasil Prediksi Pasut dengan Model Pasut Lain ... 58

4.8 Analisis Terhadap Nilai Standar Deviasi pada Analisis Harmonik Perairan Dangkal dan Dalam ... 60

(11)

ix BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 63 5.2 Saran ... 64 DAFTAR PUSTAKA ... 65

(12)

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 : Geometri pengukuran satelit altimetri ... 7

Gambar 2.2 : Satelit Topex/Poseidon ... 8

Gambar 2.3 : Geometri pengukuran satelit altimetri beserta koreksi-koreksi yang diperlukan ... 11

Gambar 2.4 :Tren perubahan laut rata-rata global yang dihitung dari data altimetri mulai Januari 1993 hingga 2005 ... 13

Gambar 2.5 :Variasi rata-rata permukaan laut yang dihitung dari data altimetri.... 13

Gambar 2.6 : Osilasi tinggi permukaan laut di perairan Samudera Pasifik akibat fenomena El Nino ... 14

Gambar 2.7 :Contoh hasil superposisi gelombang ... 15

Gambar 2.8 : Keterkaitan antar komponen pasut ... 18

Gambar 2.9 : Pengukuran gelombang M2 dengan menggunakan palem pasut. Periode pencuplikan data satu jam ... 27

Gambar 2.10 : Pengukuran gelombang M2 dengan menggunakan TOPEX/Poseidon. Periode pencuplikan data 9.9156 hari ... 27

Gambar 2.11 : Gelombang M2 yang sebenarnya dan yang telah teraliasing ... 28

Gambar 3.1 : Diagram alir pengolahan data ... 32

Gambar 3.2 : Lokasi pengamatan yang dijadikan objek studi ... 33

Gambar 3.3 : Proses moving average pada sebuah set data (23 data) ... 35

Gambar 3.4 : Contoh hasil moving average pada data SLA ... 35

Gambar 3.5 : Titik Normal ... 36

Gambar 3.6 : Hasil interpolasi kuadratik untuk data SLA di titik normal ... 37

Gambar 3.7 : Amplitudo komponen pasut pada Titik 1 (P. Bangka) ... 46

Gambar 3.8 : Amplitudo komponen pasut pada Titik 2 (L. Jawa) ... 47

Gambar 3.9 : Amplitudo komponen pasut pada Titik 3(Samudera Hindia) ... 47

Gambar 3.10: Amplitudo komponen pasut pada Titik 4 (L. Bangka) ... 47

Gambar 3.11: Amplitudo komponen pasut pada Titik 5(Selatan Papua) ... 48

Gambar 3.12: Amplitudo komponen pasut pada Titik 6 (Teluk di Barat Papua) ... 48

Gambar 3.13: Amplitudo komponen pasut pada Titik 7(Utara P. Sulawesi) ... 48

Gambar 3.14: Fase komponen pasut pada Titik 1 ... 49

(13)

xi

Gambar 4.1 : Hasil prediksi pasut dari data pass ascending dan descending ... 55

Gambar 4.2 : Hasil pengurangan dua gelombang dengan fase berbeda ... 56

Gambar 4.3 : Hasil pengurangan dua gelombang dengan amplitudo berbeda ... 56

Gambar 4.4 : Histogram kesalahan di Titik 6 ... 58

Gambar 4.5 : Hasil prediksi pasut dari data TOPEX/Poseidon ... 59

Gambar 4.6 : Hasil prediksi pasut dari EasyTide ... 60

Gambar 4.7 : Perbandingan standar deviasi amplitudo di perairan dangkal dan dalam ... 62

Gambar 4.8 : Perbandingan standar deviasi fase dangkal di perairan dangkal dan dalam ... 62

(14)

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 : Karakteristik Orbit Satelit TOPEX/Poseidon ... 9

Tabel 2.2 : Komponen pasut periode panjang ... 16

Tabel 2.3 : Komponen pasut diurnal ... 16

Tabel 2.4 : Komponen pasut semi-diurnal ... 17

Tabel 2.5 : Komponen pasut perairan dangkal ... 17

Tabel 2.6 : Perbandingan pengukuran pasut dengan menggunakan tide gauge dan dengan menggunakan satelit altimetri ... 26

Tabel 2.7 : Periode komponen pasut yang sebenarnya dan yang telah teraliasing TOPEX/Poseidon ... 29

Tabel 2.8 : Periode pasut aliasing dari beberapa satelit altimetri ... 30

Tabel 3.1 : Lokasi pengamatan yang dijadikan objek studi ... 33

Tabel 3.2 : Hasil percobaan uji chi-square terhadap model pembobotan ... 39

Tabel 3.3 : Hasil percobaan uji chi-square terhadap jumlah parameter yang digunakan ... 40

Tabel 3.4 : Hasil uji chi-square untuk menentukan jumlah parameter yang digunakan pada Titik 1 ... 41

Tabel 3.11 : Konstanta pasut hasil analisis harmonik metode kuadrat terkecil pada Titik 1 ... 42

(15)

xiii Tabel 3.12 : Konstanta pasut hasil analisis harmonik

metode kuadrat terkecil pada Titik 2 ... 43 Tabel 3.13 : Konstanta pasut hasil analisis harmonik

metode kuadrat terkecil pada Titik 7 ... 46 Tabel 4.1 : Perbandingan parameter hasil pengolahan data dengan

dan tanpa menggunakan moving average ... 52 Tabel 4.2 : Perbandingan hasil prediksi pasut laut ... 53 Tabel 4.3 : Perbandingan hasil pengolahan data dengan bobot yang sama

dan dengan bobot yang berbeda ... 52 Tabel 4.4 : Standar deviasi komponen-komponen pasut di perairan dangkal ... 61 Tabel 4.5 : Standar deviasi komponen-komponen pasut di perairan dalam ... 61