BAB IV
STUDI KASUS GUNUNG API BATUR - BALI
IV.1 Sekilas Tentang Gunung Api Batur
Area yang menjadi kajian (studi) untuk dilihat sinyal deformasinya (vertikal) melalui Teknologi InSAR selama kurun waktu 1996 sampai dengan 2001 ini adalah gunung api Batur (Bali). Secara fisik dapat dilihat pada gambar 4.1 dibawah ini.
Gambar 4.1 Potongan mirror citra SAR pasangan 19960423-19960424 dan Gambar gunung
api Batur tampak dari arah timur
Dapat dilihat Gambar 4.1 gunung api Batur yang merupakan sebuah gunung berapi aktif di Kecamatan Kintamani, Kabupaten Bangli, Bali, Indonesia. Terletak di barat laut Gunung Agung, gunung ini memiliki kaldera berukuran 13,8 x 10 km dan merupakan salah satu yang terbesar dan terindah di dunia (van Bemmelen, 1949). Pematang kaldera tingginya berkisar antara 1267 m - 2152 m (puncak G. Abang). Di dalam kaldera I terbentuk kaldera II yang berbentuk melingkar dengan garis tengah lebih kurang 7 km. Dasar kaldera II terletak antara 120 - 300 m lebih rendah dari Undak
Kintamani (dasar Kaldera I). Di dalam kaldera tersebut terdapat danau yang berbentuk bulan sabit yang menempati bagian tenggara yang panjangnya sekitar 7,5 km, lebar maksimum 2,5 km, kelilingnya sekitar 22 km dan luasnya sekitar 16 km2 yang yang dinamakan Danau Batur. Kaldera Gunung Batur diperkirakan terbentuk akibat dua letusan besar, 29.300 dan 20.150 tahun yang lalu. Gunung Batur terdiri dari tiga kerucut gunung api dengan masing-masing kawahnya, Batur I, Batur II dan Batur III.
Gunung Batur telah berkali-kali meletus. Kegiatan letusan G. Batur yang tercatat dalam sejarah dimulai sejak tahun 1804 dan letusan terakhir terjadi tahun 2000. Sejak tahun 1804 hingga 2005, Gunung Batur telah meletus sebanyak 26 kali dan paling dahsyat terjadi tanggal 2 Agustus dan berakhir 21 September 1926. Tabel 4.1 dibawah sejarah letusan penting gunung api batur sampai skarang.
Tabel 4.1 Aktifitas Gunung Api Batur sejak tahun 1804 sampai sekarang
NO AKTIFITAS TAHUN KEJADIAN
1 Mengeluarkan lava panas 1821, 1849, 1888, 1897, 1904, 1921, 1922, 1923, 1924, 1925, 1926, 1963
2 Menyemburkan Abu 1965 dan 1966
3 Mengeluarkan lava panas 1968
4 Menyemburkan Abu 1970 dan 1971
5 Mengeluarkan Lava panas 1974
6 Terbentuk kawah baru 1994
7 Ekslosip 1995
8 Pelepasan gas 1997
9 Letusan gas kering dan terbentuk kawah baru 1998
10 Hembusan asap 1999
11 Letusan piroklastik 2000
IV.2 Satelit ERS-1 & ERS-2
ERS yang kepanjangan dari Euroupean Remote-Sensing Satellites terdiri atas 2 satelit yaitu ERS-1 dan ERS-2, di kembangkan oleh European Space Agency (ESA) untuk keperluan pengamatan multidisiplin dari bumi. Resolusi temporal dari ERS-1 dan ERS-2 adalah 35 hari, dengan perbedaan waktu melintas antara ERS-1 dan ERS-2 adalah 1 hari, kondisi ini masih tetap terjaga sampai sekarang.
Sensor pada satelit ERS-1 dan ERS-2 melalukan penginderaan ke arah samping kanan dengan sudut masuk sebesar 23o dan tegak lurus arah lintasan. Hal ini yang menyebabkan pada saat satelit bergerak posisi naik (arah selatan ke utara) atau disebut ascending sensornya mengarah ke timur, sebaliknya saat satelit descending atau pergerakannya dari arah utara ke selatan sensor mengarah ke barat. Tabel 4.2 Sistem radar satelit ERS-1 dan ERS-2 memiliki spesifikasi sebagai berikut.
Tabel 4.2 Spesifikasi parameter satelit ERS-1 dan ERS-2
Parameter Nilai parameter
Panjang gelombang (m) 0.0566
Peak power (watts) 4800
Intensitas pulsa (Hz) 1679
Panjang pulsa (μsec) 37.1
Panjang antena (m) 10.0
Lebar antena (m) 1.0
Kekuatan antena (dB) 43.2
Lebar pancaran band (Mhz) 15.55
Batas suhu noise termal (K) 3700
Integrated sidelobe ratio (dB) 14
Quantitation noise (5 bit) (dB) 30
Resolusi slant range (m) 10.2
Resolusi azimut (m) 6
Tinggi orbit (km) 790
Incident angle (º) 23
IV.3 Pengolahan Citra SAR Gunung Api Batur
Dalam pengolahan data InSAR untuk melihat deformasi dari gunung api Batur, disini saya menggunakan 15 data pengamatan selama kurun waktu 1996 – 2001, dari 15 data tersebut dicari pasangan data untuk di bentuk diferensial interferogramnya, melalui pengolahan repeat two-pass. Tapi dengan metode seperti ini pengaruh kesalahan DEM akan terbawa pada hasil deformasinya, untuk itu perlu di diferensialkan lagi dengan interferogram pada data pasangan lain sehingga akan terbebas dari pengaruh kesalahan DEM.
IV.3.1 Citra Data SAR Gunung APi Batur
Dalam pengamatan deformasi gunung api Batur ini, citra SAR yang digunakan adalah citra SAR ERS-1 dan ERS-2 sebanyak 15 buah dari perekaman tahun 1996 sampai tahun 2001, Tabel 4.3 berikut ini informasi lebih tentang citra SAR yang digunakan :
Tabel 4.3 Informasi data InSAR ERS-1 dan ERS-2 untuk area Bali
No Satelit Orbit frame Waktu observasi Arah
1 ERS-1 24955 3771 23-Apr-96 2:31:56.523 Descending 2 ERS-2 5282 3771 24-Apr-96 2:31:56.833 Descending 3 ERS-1 25456 3770 28-MAY-1996 2:31:54.239 Descending 4 ERS-2 5783 3771 29-MAY-1996 2:31:54.521 Descending 5 ERS-2 8789 3771 25-DEC-1996 2:31:48.928 Descending 6 ERS-2 12296 3771 27-AUG-1997 2:31:51.463 Descending 7` ERS-1 32470 3771 30-Sep-97 2:31:45.162 Descending 8 ERS-2 12797 3771 01-OCT-1997 2:31:50.559 Descending 9 ERS-2 13298 3771 05-NOV-1997 2:31:45.520 Descending 10 ERS-2 13799 3771 10-DEC-1997 2:31:44.735 Descending 11 ERS-2 14300 3771 14-Jan-98 2:31:48.392 Descending 12 ERS-2 14801 3771 18-Feb-98 2:31:45.741 Descending 13 ERS-2 24320 3771 15-DEC-1999 2:31:44.437 Descending 14 ERS-2 24821 3771 19-Jan-00 2:31:44.882 Descending 15 ERS-2 31334 3771 18-Apr-01 2:31:43.638 Descending
IV.3.2 DEM Gunung Api Batur
DEM merupakan suatu citra permukaan bumi yang telah memiliki informasi 3 dimensi dan telah georeference, DEM ini diperoleh dengan metode penginderaan jauh SRTM (shuttle radar topographic missions) yang digunakan sebagai acuan referensi koordinat 3D dan interferogram untuk proses differensial interferometrinya (two pass method).
DEM yang digunakan ini berasal CGIAR-CSI GeoPortal dengan format ASCII dan memiliki ketelitian horizontal sebesar 0.000833333333333320 dan ketelitian vertikal tidak melebihi 16 m (visualisasinya dapat dilihat pada Gambar 4.2). Berikut ini informasi metadatanya dan visualisasi dari DEM yang digunakan, sebagai berikut : --- ncols 423 nrows 382 xllcorner 115.16919165 yllcorner -8.43751260 cellsize 0.00083333333333332 NODATA_value -9999
Gambar 4.2 DEM SRTM 90 meter dari CGIAR-CSI Portal
ncols dan nrows menginformasikan jumlah dari pikselnya, sementara x11 dan y11 menginformasikan koordinat awal (X, Y) sebagai acuan penentuan koordinat piksel lainnya, dan untuk cellsize ini merupakan ukuran tiap pikselnya.
IV.3.3 Pemilihan pasangan data
Pemilihan pasangan citra (pair image) yang dilakukan adalah dengan pembagian berdasarkan arah pandang sorot (squint) posisitif dan negatif, lalu berdasarkan itu dilakukan pengolahan kombinasi.
Tabel informasi citra SAR gunung api Batur (Tabel 4.4): Tanggal Squint Spacecraft Orbit
19960423 -0,36354 ERS1 24955 19960424 -0,53822 ERS2 5282 19960528 -0,377404 ERS1 25456 19960529 -0,550688 ERS2 5783 19961225 0,5616256 ERS2 8789 19970827 0,5427262 ERS2 12296 19971001 -0,576015 ERS2 12797 19971105 0,5563682 ERS2 13298 19971210 0,5649086 ERS2 13799 19980114 -0,573181 ERS2 14300 19980218 0,4224583 ERS2 14801 19991215 -0,487718 ERS2 24320 20000119 -0,500247 ERS2 24821 20010418 -0,127977 ERS2 31334
Terdapat 5 data citra SAR yang memiliki nilai arah pandang sorotnya positif yang nilainya berkisar 0.4 sampai 0.5, dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut.
Data pengamatan dengan nilai squint positif (Tabel 4.5): Tanggal Orbit Spacecraft Squint
19961225 8789 ERS2 0,561626 19970827 12296 ERS2 0,542726 19971105 13298 ERS2 0,556368 19971210 13799 ERS2 0,564909 19980218 14801 ERS2 0,422458
Terdapat 9 data citra SAR yang memiliki nilai arah pandang sorotnya positif yang nilainya berkisar -0.1 sampai -0.5, dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut.
Pengamatan dengan nilai squint negatif (Tabel 4.6) : Tanggal Orbit Spacecraft Squint
19960423 24955 ERS1 -0,36354 19960424 5282 ERS2 -0,53822 19960528 25456 ERS1 -0,3774 19960529 5783 ERS2 -0,55069 19971001 12797 ERS2 -0,57601 19980114 14300 ERS2 -0,57318 19991215 24320 ERS2 -0,48772 20000119 24821 ERS2 -0,50025 20010418 31334 ERS2 -0,12798
Dari masing – masing data berdasarkan squint positif (Tabel 4.6) dan negatif (Tabel 4.5), dilakukan pengolahan secara kombinasi dua, contohnya untuk squint positif dilakukan pengolahan sebanyak 10 kali pengolahan pasangan data, sementara untuk pengolahan squint negatif dilakukan pengolahan sebanyak 33 pengolahan pasangan data, artinya dengan hanya mempertimbangkan squint saja sebanyak 43 pengolahan pasangan dilakukan (cukup tidak efektif). Tetapi yang dilakukan adalah mempertimbangkan panjang baseline temporal dan perpendicular juga, sehingga tidak lebih dari 15 pengolahan pasangan data saja yang dilakukan.
IV.3.4 Laporan pengolahan pasangan data SAR
Dari informasi diatas tersebut (squint), sebagai pertimbangan pemilihan pasangan data yang akan digunakan pada proses nantinya. Diperoleh 15 pasangan data dan laporan pengolahannya sebagai berikut:
Tabel 4.7 Laporan 15 pasangan pengolah citra SAR pada area gunung api Batur
No Reference Slave Baseline (m) Processing
1 19960423 19960424 127 Perfect 2 19961225 19971210 440 Failed 3 19961225 19971105 1400 Failed 4 19961225 19970827 -129 Not Perfect 5 19960423 19971001 490 Not Perfect 6 19960423 19991215 42 Not Perfect 7 19971001 19980114 650 Not Perfect 8 19980114 20000119 20 Perfect 9 19960528 19980114 -195 Failed 10 19960529 19980114 -310 Failed 11 19960528 19971001 -845 Failed 12 19960529 19971001 -1000 Not Perfect 13 19960529 20000119 -286 Not Perfect 14 19960424 19971001 - Failed 15 19960424 19991215 -100 Failed
Dari 15 pasangan citra SAR yang dilakukan pengolahannya terdapat 3 kategori hasilnya :
• Perfect, disini artinya pengolahan yang dilakukan berhasil dan menghasilkan final interferogram.
• Not Perfect, disini artinya pengolahan yang dilakukan berhasil tetapi final interferogramnya tidak muncul.
• Failed, artinya pengolahan yang dilakukan tidak berhasil, hanya sampai menghasilkan flattening interferogram ataupun hanya menghasilkan single look complex (SLC).
IV.3.5 Hasil Pengolahan Sempurna Data Batur
IV.3.5.1 Data Mentah (Raw Data)
Berikut ini data mentah (raw data) yang siap diproses dalam perangkat lunak ROI PAC setelah di olah dari format nol data melalui beberapa tahapan (dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4).
Pasangan citra 19960423-19960424
Gambar 4.3 Raw format citra SAR 1990423 satelit ERS-1dengan perbesaran Pasangan citra 19980114-20000119
IV.3.5.2 Citra Single Look Complex (SLC)
Dari masing – masing data mentah tersebut, di bentuk Single Look Compex (SLC) yang merupakan matrik kompleks hamburan, data fase dan amplitudonya masih dalam satu file. Gambar 4.5 dan Gambar 4.6 memperlihatkan SLC format dari masing – masing pasangan pengolahan (19960423-19960424 dan 19980114-20000119).
Pasangan citra 19960423-19960424
Gambar 4.5 Citra SLC mixed amplitudo dan fase 19960423 (sebelah kiri) dan 19960424 (sebelah
kanan)
IV.3.5.3 Interferogram fase dan amplitudo
SLC tersebut di bentuk menjadi interferogram fase dan amplitudo dengan tahapan mencari area tampalan (offset), registrasi, dan komputasi. Dari kedua pasangan tersebut citra pasangan 19960423-19960424 memiliki korelasi dan koherensinya yang paling bagus. Gambar 4.7 dan Gambar 4.8 memperlihatkan interferogram dari masing – masing pasangan pengolahan (19960423-19960424 dan 19980114-20000119).
Pasangan citra 19960423-19960424
Gambar 4.7 Interferogram pasangan Citra 19960423-19960424 fase (sebelah kiri) dan
amplitudo (sebelah kanan)
Pasangan citra 19980114-20000119
Gambar 4.8 Interferogram pasangan citra 19980114-20000119 fase (sebelah kiri) dan
IV.3.5.4 Interferogram di bidang datar
Karena pengaruh pencitraan yang mengarah kesamping (side looking) yaitu pada bidang proyeksinya (bukan pada bidang datar), sehingga perlu di proyeksikan kedalam bidang datar. Dapat dilihat perbedaan hasilnya sangat signifikan pada interferogram dibawah ini pada Gambar 4.9 dan Gambar 5.0, berikut ini :
Pasangan citra 19960423-19960424
Gambar 4.9 Interferogram pasangan Citra 19980114-20000119 setelah dilakukan flattening,
citra fase (sebelah kiri) dan citra gabungan fase & amplitudo (sebelah kanan)
IV.3.5.5 Citra Korelasi (Image Correlation)
Dapat dilihat bahwa korelasi citra pasangan 19960423-19960424 lebih baik dibanding dengan pasangan 19980114-20000119, hal ini salah satunya oleh selisih temporal yang pendek dari pasangan ini. Berikut ini Gambar masing2 yang memperlihatkan korelasi keduanya (Gambar 4.11 dan Gambar 4.12):
Pasangan citra 19960423-19960424
Gambar 4.11 Interferogram correlation pasangan Citra 19960423-19960424 memperlihatkan
korelasi kedua citra tersebut
Pasangan citra 19980114-20000119
IV.3.5.6 Interferogram setelah penghapusan topografi
Pada tahapan ini sudah masuk kedalam tahapan differensial interferogram atau tahapan pengahapusan unsur topografi yang dimiliki oleh interferogram pada pasangan citra SAR, tetapi masih dipengaruhi oleh noise dan atmosfer, oleh karena itu tahapan selanjutnya filtering differensial interferogram. Gambar 4.13, Gambar 4.14 dan Gambar 4.15 memperlihatkan interferogram masing – masing pasangan citra SAR 19960423-19960424 dan 19980114-20000119 serta interferogram dari eksternal data DEM (simulasi).
Pasangan citra 19960423-19960424
Gambar 4.13 Interferogram pasangan citra 19960423-19960424 setelah dihilangkan
Pasangan citra 19980114-20000119
Gambar 4.14 Interferogram pasangan citra 19980114-20000119 setelah dihilangkan
topografinya
