PENGGUNAAN CITRA LANDSAT 7 ETM UNTUK MENDUGA KEBERADAAN AIR TANAH
(Studi Kasus Pemboran Sumur P2AT di Wilayah Kabupaten Madiun)
Sonny Wedehanto
Dosen Teknik Sipil Universitas Negeri Malang, research student di program S2 Bidang Ilmu Penginderaan Jauh – FTSP, ITS
Abstrak
Dalam pekerjaan pengeboran air tanah sumur-sumur P2AT, dugaan letak akuiver lazimnya ditentukan dari survei geologi, sedangkan untuk menduga litologi setempat dilakukan survey geolistrik, dan bila dari ke dua survey tersebut dipastikan di daerah itu terdapat akuiver barulah dilakukan uji pemompaan untuk mengetahui besarnya debit air tanah pada titik bor yang dipilih. Besarnya debit air tanah sebelum dilakukan pemboran diperkirakan dengan pedoman peta hidrogeologi daerah yang bersangkutan.
Cara ini kurang memuaskan, sebab debit air yang diperoleh dari uji pemompaan acap kali menyimpang jauh dari informasi data dari peta hidrogeologi. Disarankan melakukan penelitian menggunakan cintra Landsat 7 ETM yang di overlay dengan peta geologi dan hidrogeologi sebagai salah satu sarana pendugaan keberadaan air tanah.
Kata kunci : geologi, hidrogeologi, air tanah, Landsat 7 ETM+
LATAR BELAKANG
Air merupakan kebutuhan primer dalam hidup manusia; kebutuhan air saat ini sebagian besar diperoleh dari pemanfaatan sumber air permukaan seperti sungai, danau, mata air, maupun sumur dangkal (dig well). Ironisnya dari waktu ke waktu cadangan air permukaan cenderung berkurang, di lain pihak populasi manusia semakin hari makin bertambah besar. Berkurangnya cadangan air permukaan terutama disebabkan oleh perubahan areal-areal yang semula daerah resapan air menjadi lapisan kedap air seperti kompleks perumahan, lahan parkir, jalan aspal dan sebagainya yang kesemuanya menyebabkan recharge (kambuhan) air permukaan dari peresapan air hujan berkurang. Menurut Fetter (1988), 97,2% dari air yang ada di bumi merupakan air laut, jumlah air permukaan hanya 0,009% dan air tanah sekitar 0,61% dari total air secara keseluruhan. Bila dibandingkan maka cadangan air tanah sekitar 68 kali jumlah air
permukaan yang ada. Sejauh ini pemanfaatan air tanah oleh manusia masih kurang dari 1% [1]. Di masa-masa mendatang diperkirakan kebutuhan air oleh manusia lebih banyak dicukupi dari eksplorasi air tanah.
Tahap menentukan lokasi ekplorasi air tanah meliputi survey geologi untuk memilih letak titik pemboran, survey geolistrik untuk mengetahui keberadaan lapisan akuifer, dan pumping test (uji pemompaan) untuk mengetahui jumlah air yang dapat di eksplorasi. Bila dari hasil survey geolistrik atau uji pemompaan ternyata air yang keluar debitnya kurang dari yang diharapkan maka pakar geologi (geolog) harus menentukan titik uji pemboran baru; begitu seterusnya sampai didapatkan lokasi uji pemompaan yang menghasilkan debit air seperti yang diharapkan. Cara yang demikian ini di samping kurang praktis juga memboroskan biaya.
survey geologi, geolog tidak dapat mengetahui apa yang ada di dalam tanah secara langsung. Geolog hanya berpedoman pada apa yang dilihatnya di permukaan tanah, dari data ini jenis material yang ada di dalam tanah dapat diperkirakan. Untuk meyakinkan kebenaran dugaan tersebut lalu dilakukan tes geolistrik, dengan metode tertentu secara tidak langsung litologi di daerah titik uji pemompaan dapat diketahui.
Salah satu daerah di Jawa Timur yang sampai saat ini telah banyak mengeksploitasi air tanah adalah wilayah Kabupaten Madiun, yaitu melalui proyek-proyek Pengembangan dan Pengelolaan Air Tanah (P2AT). Sumur-sumur P2AT yang ada di daerah itu jumlahnya lebih dari 600 buah, fungsinya untuk irigasi sawah setempat. Metode eksplorasi sumur P2AT di Kabupaten Madiun sama seperti cara yang tertulis di atas, tes-tes itu merupakan tes standar dalam penyelidikan air tanah [8]
Untuk menentukan lokasi pemboran pada proyek-proyek P2AT geolog lebih banyak mengacu pada peta geologi dan peta hidrogeologi. Peta geologi dipakai untuk menduga letak akuifer, dan untuk mengetahui kebenarannya dilakukan tes geolistrik. Bila dari tes geolistrik ini didapatkan indikasi adanya akuifer, prakiraan besarnya debit air dilakukan dengan mengacu pada peta hidrogeologi. Dalam kenyataanya kebenaran hasil tes geolistrik maksimum hanya 60%, dan akurasi peta hidrogeologi sendiri sangat kasar, sering kali daerah yang dalam peta dinyatakan tidak mempunyai potensi air tanah, setelah dilakukan uji pemompaan justru mempunyai cadangan air yang cukup besar.
Dari beberapa literature, beberapa negara telah memanfaatkan foto udara untuk mencari keberadaan air tanah dan dilaporkan sejauh ini memberikan hasil yang lebih baik jika digunakan untuk eksplorasi air tanah, sebab dari photo udara orang dapat memperbaiki peta bentuk lahan, jenis tanah, tata guna lahan, jenis vegetasi, dan drainase dalam wilayah cakupan yang luas [8] [6].
Tiap peri laku lingkungan merupakan petunjuk penting untuk penarikan kesimpulan sistim aliran air tanah alami dan atau keberadaan akuifer yang potensial di suatu daerah.
Foto udara memang tidak dapat digunakan untuk menggambarkan keberadaan akuifer secara langsung, tetapi dalam penyelidikan awal untuk mengetahui keberadaan akuifer foto udara dapat dipakai menentukan cadangan air tanah. Indikator keberadaan air tanah seperti anomali kelembaban tanah, mintakat morfologi (terutama daerah patahan), jenis vegetasi dan kerapatannya, struktur geologi, serta ciri-ciri aliran airnya (terutama dengan melihat kepadatan jaringan drainase alami) semua fenomenanya dapat dijelaskan dari interpretasi foto udara dan fotogrametri [6]. India telah menggunakan citra landsat MSS sebagai sumber data utama dalam survey air tanah, dan hasilnya membuktikan bahwa informasi lapisan bawah tanah dari uji pemompaan ada hubungannya dengan indikator-indikator keberadaan air tanah yang diperoleh dari foto udara.
Berdasarkan pertimbangan di atas perlu dilakukan uji coba pemanfaatan Citra Landsat 7 ETM sebagai salah satu sarana untuk menduga potensi air tanah, dengan mengambil studi kasus beberapa sumur P2AT di daerah Kabupaten Madiun. Lokasi ini dipilih berdasarkan pertimbangan bahwa data sumur bor di daerah itu cukup banyak sehingga keandalan penggunaan citra dapat dicocokkan dengan arsip data hasil pengeboran yang dapat diperoleh pada Kantor P2AT Wilayah Jawa Timur di Surabaya.
PEMBENTUKAN AIR TANAH
akuifer tempat lapisan dimana terdapat air tanah.
Akuifer merupakan formasi geologi yang mampu mengerakkan air dalam jumlah yang cukup ekonomis untuk mengisi sumur-sumur maupun sumber air lainnya, mata air danau dan sebagainya. Akuifer terbentuk dari batuan yang belum mengalami proses pengerasan terutama dari kerikil dan pasir. Ke dua material ini mempunyai sifat mudah meluluskan air; banyaknya kandungan air tanah pada suatu daerah tergantung pada: (1) iklim daerah setempat, (2) jenis vegetasi,(3) topografi setempat, dan (4) derajad celah batuan [10].
Sebagian air hujan yang tiba dipermukaan bumi akan ter-infiltrasi ke dalam tanah, sebagian mengisi lekuk-lekuk di tempat yang rendah, masuk sungai, dan ahirnya bermuara ke danau atau laut. Dalam perjalanannya sebagian air menguap dan kembali ke udara, sebagian lagi air masuk ke dalam tanah dan akan keluar kembali ke sungai. Tetapi sebagian besar air tersebut tersimpan sebagai air tanah yang akan keluar sedikit demi sedikit ke permukaan air sebagai limasan air tanah. Sklus antara air laut dan air daratan yang berlangsung secara terus menerus ini disebut siklus hidrologi. Siklus hidrologi merupakan konsep dasar tentang keseimbangan air secara global; bila dilihat secara keseluruhan maka secara skematis siklus ini dapat digambarkan sebagai suatu siklus hidrologi yang tertutup.
Air tanah mengalir dari daerah yang tinggi ke daerah yang lebih rendah. Daerah yang lebih tinggi letaknya merupakan daerah resapan (recharge area) sedangkan daerah yang lebih rendah merupakan daerah buangan (discharge area). Daerah buangan bisa berupa pantai, lembah, atau suatu sistim aliran sungai. Daerah tangkapan merupakan areal bagian dari suatu daerah aliran di mana aliran air tanah menjauhi muka air tanah, sedangkan daerah buangan merupakan sebagian dari suatu daerah aliran di mana air tanah menuju ke muka air tanah [8]. Biasanya pada daerah resapan muka air tanah terletak pada suatu
kedalaman tertentu, sedangkan muka air tahan daerah buangan umumnya mendekati permukaan tanah, misalnya pantai.
Daerah peresapan biasanya ditandai dengan tingginya laju infiltrasi sehingga air yang mengalir ke daerah tersebut mudah masuk ke dalam tanah. Di samping menambah jumlah air yang masuk ke dalam tanah daerah resapan juga berperan sebagai penyaring air tanah, ketika air masuk ke daerah resapan akan terjadi proses penyaringan air dari partikel-partikel yang berupa sedimen, bakteri atau unsur organisme lainnya yang terlarut dalam tanah. Dengan demikian akuifer di daerah resapan berfungsi sebagai saringan air tanah yangmemungkinkan air tersebut langsung dapat dikonsumsi oleh manusia.[7]
SATELIT LANDSAT
Landsat merupakan salah satu satelit teknologi sumber daya bumi (Earth Resources Technology Satelite/ ERTS) milik the National Aeronautical and Space Administration (NASA) di Amerika. Satelit ini pertama kali diluncurkan tanggal 23 Juli 1972 [2]. Pada generasi pertama satelit mengorbit pada ketinggian 880-940 km di atas permukaan bumi, bergerak pada orbit 9o Kutub Utara dan Selatan, serta mengelilingi bumi setiap 103 menit. Landsat didesain untuk menantau daerah pertainan, hutan, geologi, tata guna lahan dan untuk mendeteksi fenomena-fenomena di kawasan pesisir.
Landsat 7 ETM (Thematic Mapper) merupakan generasi satelit tipe ini yang paling baru, mempunyai tujuh saluran, dengan inklinasi orbitnya 98,2o, periode orbit 98,9 menit dengan ketinggian nominal 705 km. Satelit memakan waktu 16 hari untuk meliput seluruh bumi (kecuali kutub) [3].
juga berguna untuk membedakan antara tanah dengan vegetasi, tumbuhan berdaun lebar dan conifer; saluran 2 (0,52-0.69µm) dirancang untuk mengukur puncak pantulan hijau saluran tampak bagi vegetasi yang berguna untuk menilai ketahanan tumbuhan; saluran 3 (0,63-0.69µm) untuk mendeteksi absorbsi kloropil yang penting untuk membedakan jenis vegetasi; saluran 4 (0,76-0.90µm) bermanfaat untuk menentukan kandungan biomasa dan untuk dilineasi tubuh air; saluran 5 (1,55-1,75µm) menunjukkan kandungan kelembaban vegetasi dan tanah; saluran 6 (10,40-12,50µm)saluran infra merah termal yang penggunaannya untuk analisis penekanan vegetasi, membedakan kelembaban tanah dan pemetaan termal; saluran 7 (0,52-0.69µm) yang dipergunakan untuk membedakan tipe batuan dan pepetaah hidro termal.
KETERBATASAN
Citra Landsat hanya mampu merekap fenomena-fenomena alam yang tampak dipermukaan, oleh karena itu dalam penggunaan sebagai salah satu sarana untuk menduga keberadaan air tanah mempunyai keterbatasan-keterbatasan. Dalam gagasan ini keterbatasannya adalah: (1) Citra yang digunakan hanya berlaku pada satu musim saja, yaitu pada saat musim yang sama dengan saat diadakan pengambilan gambar oleh satelit, pada musim yang berbeda diperlukan citra satelit yang pengambilannya sesuai dengan musim yang sama. (2) Sifat dari penilaian keberadaan air tanah adalah relatif (sangat besar, besar, sedikit, dan tidak ada air tanah), untuk menduga debit air tanah secara mutlak sejauh ini masih belum memungkinkan (3) Penarikan kesimpulan hanya berlaku pada daerah setempat atau daerah yang memiliki litologi yang sama, (4) Metode ini tidak dapat berdiri sendiri, artinya hanya sebagai pelengkap survei geologi maupun geolistrik.
METODOLOGI
Penelitian ini membutuhkan beberapa data seperti: (1) Peta topografi, (2) peta geologi, (3) peta hidrogeologi, (4) klimatologi daerah penelitian, (5) data geolistrik dan debit sumur air tanah di wilayah studi, serta (5) citra Landsat TM 7 dengan resolusi spasial 30 m. Adapun peralatan yang diperlukan meliputi: (1) GPS navigasi dengan ketelitian 30 m, (3) Seperangkat computer minimum Pentium II untuk digitasi peta, (4) Scaner, (5)
beberapa software (ER MAPPER,
AUTOCAD, ARCVIEW, ARCH INFO), (6) Kamera.
Pemilahan Data
Setelah data terkumpul dilakukan pemilahan dan klasifikasi; variable data atribut seperti tabel, dan data spasial seperti peta, citra satelit di pisah-pisahkan. Data grafis (peta) dan data atribut diinput ke dalam computer sedangkan data spasial harus dikonversikan dengan cara melakukan digitasi sehingga menjadi data digital. Setelah selesai kemudian dilakukan editing menggunakan fasilitas menu Arch Edit yang ada pada Program ARCH INFO. Dari menu tersebut dapat dilakukan: (1) pendeteksian adanya komponen-komponen bayangan dari garis (Overshoot dan undershoot) maupun garis-garis semu, (2) transformasi koordinat dari koordinat lokal menjadi koordinat lapangan hasil ground truth dan survey lapangan menggunakan sistim proyeksi UTM dan Datum WGS 84, (3) mematikan atribut feature dan melakukan geocoding (peng-alamatan), (4) menampilkan peta.
Pengolahan Data
ditampilkan, (5) memilih feature berdasarkan kesamaan dengan feature lainnya, (6) menentukan lokasi yang punya feature sama, (7) mengatur tata letak pada peta untuk dicetak, dan (8) mengatur tampilan data (seperti pemberian skala, legenda, dan pemberian grid)
Analisa Data
Data yang terkumpul diformulasikan ke dalam bentuk tabel pada peta sehingga dapat diuraikan secara deskriptif, korelatif, dan klasifikasi; dengan demikian dapat diperoleh gambaran tentang kemungkinan keberadaan akuifer pembawa air tanah. Teknik analisis yang dipergunakan adalah teknik overlay atau penampalan; dengan metode penampalan ini akan diketahui hubungan spasial antara parameter/ variable satu dan lainnya sehingga keberadaan akuifer disuatu lokasi dapat diketahui.
Metode Penelitian
Interpretasi litologi dan kelurusan secara visual dilakukan menggunakan metode (1) pemfilteran, (2) transformasi, dan (3) pembuatan citra komposit.
Teknik pemfilteran untuk mengetahui hubungan linear dan batas-batas litologi; metode transformasi untuk mengetahui indek vegetasi dan analis komponen utama, dan pembuatan citra komposit menggunakan tiga band dari fungsi index vegetasi, metode ini dipakai untuk mengidentifikasi batuan serta penyebaran batuan yang bersifat akuifer.
Interpretasi
Interpretasi geologi dilakukan dengan menggunakan kunci-kunci interpretasi seperti rona, tekstur, pola, ukuran dan asosiasi; di samping itu juga dilakukan interpretasi penunjang dari analisa bentuk lahan, analisa pola pengaliran air alami dan vetgetasi.
Karena yang tampak pada citra adalah materi penutup lahan, maka interpretasi geologi ditentukan dengan delineasi, pekerjaan ini dilakukan secara on screen
digitizing menggunakan fasilitas menu yang dimiliki oleh ARC VIEW.
Metode Klasifikasi Multi Spektral
Klasifikasi didasarkan pada nilai spectral beberapa saluran sekaligus dan menggunakan data bantu di samping citra multi spektral itu sendiri. Interpretasi bantu yang dimaksud meliputi peta geologi, peta hidrogeologi, dan hasil survey lapangan. Dari klasifikasi akan dihasilkan peta penyebaran batuan yang mampu meresapkan air dan tidak meresapkan air.
Ground Truth dan Survei Lapangan
Ground truth dan survey lapangan diperlukan untuk memeriksa kebenarah hasil klasifikasi, apakah kenampakan obyek yang ada telah sesuai dengan hasil klasifikasi, baik posisi maupun kondisi fisiknya. Pngecekan obyek menggunakan alat Global Positioning System (GPS) tipe navigasi. Bilamana ada ketidak sesuaian dengan kenampakan obyek maka dilakukan perbaikan hasil sehingga sesuai dengan hasil klasifikasi.
Penggabungan Hasil Klasifikasi
Dari hasil klasifikasi, interpretasi visual, peta geologi, dan peta hidrogeologi dilakukan penampalan sehingga diperoleh informasi tentang jenis batuan serta daerah yang mempunyai potensi akuifer.
PENUTUP
Penggunaan citra satelit untuk menentukan sumber air tanah memang belum lazim dilakukan di Indonesia, tetapi di India pemanfaatan photo udara untuk mencari akuifer dilaporkan memberikan hasil yang sangat memuaskan; dalam hal ini gagasan penggunaan citra satelit untuk menentukan keberadaan air tanah ada kemungkinan mengalami kegagalan. Tentang berapa persen akurasi pemaanfaatan citra Landsat ini perlu dilakukan penelitian yang mendalam.
Biran J. Skinner & Stephen C. Porter. 1992.,
The ynamic Earth, An Introduction to Phsycal Geology. Second Edition.
John Willey & Son, Inc, Singaopore
Eric. Barret, and Leonard F. Curtis. 1992.,
Introduction to Environtmental Remote Sensing. Third Edition.
Chapman & Hall, Madras. CP. Lo, 1995., (Penterjemah Bambang
Purbowaseso). Penginderaan Jauh
Terapan, Penerbit Universitas
Indonesia, UI_Press, Jakarta.
R. Allan Freeze & John A. Cherry. 1979.,
Groundwater. Pretice-Hall
Inc.Englewood Cliffs, New Jersey.
CW. Fetter. 1994., Applied Hydrogeologi, Third Edition. Prentice Hall,
Englewood Cliffs, NJ.
Stanley N. Davis, Paul H. Reitan, Raymond Pestrong. 1976., Geology Our
Physical Environtment, Mc
Graw-Hill Book Company, New York. Djaendi. 2004., Potensi Air Tanah dan
Geowisata Kawasan Kars, Kumpulan
Makalah Workshop Nasional Pengelolaan Kawasan Kars.
Kabupaten Wonogiri, Wonogiri, 4-5 Agustus 2004.
Todds. R. 1980., Groundwater
Hydrogeology, John Willey & Son,
