Analisis Penurunan Muka Tanah Kota Bandar Lampung Menggunakan Metode Permanent Scatterer In
SAR Interferometric Untuk Mengetahui Daerah Berpotensi Banjir Pada Citra Sentinel-1 Periode Bulan
Januari 2018 Hingga November 2020
Lethfi Wahyu Akhbar
*a, Erlangga Ibrahim Fattah, S.Si., M.T.
a a Program Studi Teknik Geofisika Institut Teknologi Sumaterab Program Studi Teknik Geofisika Institut Teknologi Bandung * Corresponding E-mail: wahyulethfi@gmail.com
Abstract: The city of Bandar Lampung is one of the cities with population growth which always increases every
year. This process of improvement will be accompanied by infrastructure development and excessive
groundwater extraction. One of the negative impacts that will occur is land subsidence. The occurrence of
land subsidence will also increase the size of the area that has the potential to become a flood area. Therefore,
information is needed to monitor disaster-prone areas using the Permanent Scatterers Interferometry
Synthetic Aparture Radar (PS-InSAR) technique. PS-InSAR is a development method of the InSAR technique
which can provide results of ground movement rates with millimeter accuracy. The data used are Sentinel-1
images with 9 images from January 2018 to November 2020. The data is processed using SNAP and StaMPS
software. The results of PS-InSAR processing show the average rate of subsidence rate that occurs in Bandar
Lampung City with a range of -19.3 mm - 10 mm for three years. And the amount of land subsidence that
occurred in Bandar Lampung City from January 2018 to November 2020 was -3.4 meters.
Keywords: Bandar Lampung, Land Subsidence, PS-InSAR, Sentinel-1, StamPS
Abstrak: Kota Bandar Lampung merupakan salah satu kota dengan pertumbuhan penduduk yang selalu
meningkat setiap tahunnya. Proses peningkatan tersebut akan disertai dengan pembangunan infrastruktur
dan pengambilan air tanah yang berlebihan. Salah satu dampak negatif yang akan terjadi adalah penurunan
muka tanah (land subsidence). Terjadinya land subsidence ini juga akan menyebabkan semakin besarnya
daerah yang berpotensi menjadi kawasan banjir. Oleh sebab itu, diperlukannya informasi untuk melakukan
pemantauan daerah rawan bencana yang dilakukan dengan menggunakan teknik Permanent Scatterers
Interferometry Synthetic Aparture Radar (PS-InSAR). PS-InSAR merupakan metode pengembangan dari teknik
InSAR yang dapat memberikan hasil laju pergerakan tanah dengan ketelitian milimeter. Data yang digunakan
adalah citra Sentinel-1 dengan akuisisi data Januari 2018 hingga November 2020 sebanyak 9 citra. Data
tersebut diolah menggunakan software SNAP dan StaMPS. Hasil dari pengolahan PS-InSAR menunjukan besar
rata-rata kecepatan penurunan muka tanah yang terjadi di Kota Bandar Lampung dengan rentang -19.3 mm
– 10 mm selama tiga tahun. Dan besar penurunan muka tanah yang terjadi di Kota Bandar Lampung dari
Januari 2018 hingga November 2020 sebesar -3.4 meter.
Kata Kunci : Bandar Lampung, Penurunan Muka Tanah, PS-InSAR, Sentinel-1, StamPS
Pendahuluan
Kota Bandar Lampung memiliki tingkat populasi penduduk yang tinggi. Akibat dari populasi penduduk yang semakin padat, maka akan disertai dengan proses pembangunan infrastruktur dan pengambilan air tanah untuk mencukupi kebutuhan masyarakat. Jika kegiatan tersebut dilakukan secara berlebihan, akan menimbulkan dampak negatif yaitu turunnya elevasi permukaan tanah terhadap bidang referensi yang dianggap stabil. Penurunan muka tanah alami terjadi secara perlahan atau juga terjadi secara mendadak [1]. Apabila proses tersebut semakin meningkat, maka dapat menimbulkan cekungan di permukaan tanah. Perbedaan pada ketinggian tanah dari tahun ke tahun. Salah satu akibat dari penurunan muka tanah tersebut yaitu terjadinya banjir.
Banjir merupakan salah satu fenomena alam yang sering menyebabkan bencana terutama jika terjadi curah hujan
tinggi [2]. Kondisi tersebut berdampak pada timbulnya genangan di suatu wilayah yang dapat merugikan masyarakat.
Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya banjir [3], yaitu curah hujan tinggi dan dalam jangka waktu yang lama, tersumbatnya aliran air karena penanganan sampah yang kurang baik. Dapat juga karena pengaliran air dari sungai yang tidak mampu menampung debit air hujan yang besar sehingga meluap dan drainase yang tidak memadai untuk menampung limpasan aliran permukaan. Pada daerah permukiman yang padat dengan bangunan dapat menyebabkan daerah resapan air ke dalam tanah berkurang dan akibat kepadatan penduduk juga terjadinya penurunan muka tanah.
Oleh karena itu, diperlukan informasi pemantauan pada area yang luas sehingga dapat dilakukan pengamatan pada daerah Kota Bandar Lampung untuk mengurangi
bencana yang akan terjadi. Pada penelitian ini, pengamatan penurunan muka tanah diperoleh dengan metode Permanent Scatterer Interferometric Synthetic
Aperture Radar (PS-InSAR). Prinsip dari teknik PS-InSAR
[4], yaitu dengan memanfaatkan titik-titik PS yang tersebar dengan nilai amplitudo stabil. Titik-titik PS (Permanent Scatterer) pada umumnya berupa objek-objek solid di permukaan bumi yang menjadi pemantul alami yang relatif koheren terhadap dimensi waktu. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui besar kecepatan penurunan permukaan tanah dan menentukan besar penurunan muka tanah di Kota Bandar Lampung tahun 2018-2020. Serta mengidentifikasikan lokasi persebaran point scatterers yang diindikasi mengalami penurunan muka tanah, sehingga berpotensi menjadi kawasan banjir.
Metode PS-INSAR
Metode PS-INSAR pertama kali dinyatakan dalam jurnal penelitian Permanent Scatterers in SAR Interferometry [4], konsep pada penelitian tersebut yaitu menggunakan single coherent pixels yang disebut sebagai Permanent
Scatterers (PS). Dengan menggunakan pasangan citra SAR
dalam jumlah banyak untuk mendapatkan keakuratan DEM pada orde sub-meter ataupun milimeter per tahun pada nilai pergerakan permukaan tanah di area dengan nilai koherensi tinggi [5].
Permanent scatterers InSAR (PS) dikembangkan untuk
memberikan solusi terhadap dekorelasi InSAR konvensional terutama yang disebabkan oleh efek temporal dan geometris. Kesalahan karena variasi spasial dan temporal menyebabkan kesalahan fase temporal dan spasial. Kesalahan tersebut menghasilkan daerah tidak terlihat pada ruang dan waktu. Hal ini membuat interpretasi pengukuran dari interferogram terkadang ambigu dan menjadi sulit.
Struktur buatan manusia dapat digunakan sebagai reflektor sudut dan referensi untuk sistem InSAR karena pusat fase yang koheren. Reflektor sudut berfungsi untuk mengidentifikasi titik-titik (scatterers) dari serangkaian gambar InSAR yang mempertahankan koherensinya (sinyal hamburan balik) pada permukaan dan waktu [6].
Gambar 1. Ilustrasi hamburan balik di dalam sebuah citra SAR (a) hamburan balik di dalam sebuah piksel SAR tanpa ada yang mendominasi (b) hamburan balik dengan satu (atau lebih) hamburan balik yang mendominasi di dalam sebuah piksel SAR [7].
Pada Gambar 1. dengan metode ini sinyal yang diperoleh tidak terlalu terpengaruh oleh fenomena dekorasi-relasi dengan menggunakan satu sinyal hamburan balik dominan untuk setiap piksel sehingga dapat dilakukan pengamatan dari fenomena yang dipelajari. Piksel yang dipilih memiliki nilai amplitudo yang tidak berubah atau nilai fase yang tetap pada sekumpulan gambar PS-InSAR.
Luas dan Batas Wilayah Penelitian
Kota Bandar Lampung terletak pada posisi 5◦20’–5◦31’ Lintang Selatan dan 105◦ 22’ Bujur Timur, memiliki luas wilayah daratan ± 197,22 km2 yang terdiri dari 20 kecamatan dan 126 kelurahan [8]. Peta Administratif Kota Bandar Lampung ditunjukkan pada Gambar 2. Secara administratif Kota Bandar Lampung berbatasan langsung dengan beberapa wilayah Kabupaten yang ada di Provinsi Lampung [9].
Gambar 2. Peta Administratif Kota Bandar Lampung [9]. Data dan Metodologi
Data Penelitian
Data penelitian yang digunakan berasal dari satelit Sentinel-1 yang merupakan proyek dari European Space Agency (ESA). Data dapat diunduh atau diakses dari situs https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home dengan rincian pada Tabel 1.
Tabel 1. Data Sentinel-1 pada penelitian.
No ID_File Tanggal Arah Orbit
Ascending (Selatan - Utara) 7 Januari 2020 14 November 2020 S1A_IW_SLC__1SDV_20201114T112348_2 0201114T112416_035243_041DA0_0F94 9 Ascending (Selatan - Utara) Ascending (Selatan - Utara) 6 Mei 2020 S1A_IW_SLC__1SDV_20190524T112334_2 0190524T112402_027368_031646_C726 5 S1A_IW_SLC__1SDV_20200506T112340_2 0200506T112408_032443_03C1D4_AADE 8 S1A_IW_SLC__1SDV_20200107T112339_2 0200107T112407_030693_0384B0_7ED7 7 4 Ascending (Selatan - Utara) 12 Januari 2019 S1A_IW_SLC__1SDV_20190112T112333_2 0190112T112401_025443_02D1AB_1022 6 S1A_IW_SLC__1SDV_20191214T112340_2 0191214T112408_030343_03789A_D681 14 Desember 2019 Ascending (Selatan - Utara) Ascending (Selatan - Utara) 24 Mei 2019 2 S1A_IW_SLC__1SDV_20180529T112328_2 0180529T112356_022118_026436_C08B 29 Mei 2018 Ascending (Selatan - Utara) S1A_IW_SLC__1SDV_20181207T112334_2 0181207T112402_024918_02BEB6_B67B 7 Desember 2018 Ascending (Selatan - Utara) 3 S1A_IW_SLC__1SDV_20180105T112326_2 0180105T112354_020018_0221A7_A6F3_2 5 Januari 2018 Ascending (Selatan - Utara) 1
Metodologi Penelitian
Metode penelitian ini didasarkan atas beberapa tahapan pengolahan yang dapat dilihat pada Gambar 3. dan
Gambar 4. Pengolahan PS-InSAR menggunakan 9 citra
SAR.
Gambar 3. Diagram Alir Penelitian pada SNAP.
Gambar 4. Diagram Alir Penelitian pada StamPS.
Hasil dan Pembahasan Hasil Pengolahan InSAR
No ID_File Tanggal Arah Orbit
Ascending (Selatan - Utara) 7 Januari 2020 14 November 2020 S1A_IW_SLC__1SDV_20201114T112348_2 0201114T112416_035243_041DA0_0F94 9 Ascending (Selatan - Utara) Ascending (Selatan - Utara) 6 Mei 2020 S1A_IW_SLC__1SDV_20190524T112334_2 0190524T112402_027368_031646_C726 5 S1A_IW_SLC__1SDV_20200506T112340_2 0200506T112408_032443_03C1D4_AADE 8 S1A_IW_SLC__1SDV_20200107T112339_2 0200107T112407_030693_0384B0_7ED7 7 4 Ascending (Selatan - Utara) 12 Januari 2019 S1A_IW_SLC__1SDV_20190112T112333_2 0190112T112401_025443_02D1AB_1022 6 S1A_IW_SLC__1SDV_20191214T112340_2 0191214T112408_030343_03789A_D681 14 Desember 2019 Ascending (Selatan - Utara) Ascending (Selatan - Utara) 24 Mei 2019 2 S1A_IW_SLC__1SDV_20180529T112328_2 0180529T112356_022118_026436_C08B 29 Mei 2018 Ascending (Selatan - Utara) S1A_IW_SLC__1SDV_20181207T112334_2 0181207T112402_024918_02BEB6_B67B 7 Desember 2018 Ascending (Selatan - Utara) 3 S1A_IW_SLC__1SDV_20180105T112326_2 0180105T112354_020018_0221A7_A6F3_2 5 Januari 2018 Ascending (Selatan - Utara) 1
Gambar 5. (a) 29 Januari 2018 (master) dengan 24 Januari
2019 (slave) (b) 24 Januari 2019 (master) dengan 31 Januari 2020 (slave).
Dalam pengolahan INSAR dibutuhkan dua data, yaitu data sebelum dan sesudah pada daerah yang sama namun jangka waktu yang berbeda. Pada Gambar 5. perbedaan fase sangat terlihat signifikan, hal ini menandakan adanya penurunan muka tanah di Kota Bandar Lampung, namun pada citra fase tersebut masih dianggap ambigu sehingga belum dapat dianalisis dengan baik, karena masih dalam satuan fase 2π hingga -2π. Perubahan fase tersebut menunjukan adanya indikasi perubahan bentuk pada permukaan daerah penelitian.
Hasil Pengolahan PS-InSAR
1. Peta Sebaran Titik Permanent Scatterer
Gambar 6. Besar Kecepatan rata-rata penurunan dan
kenaikan muka tanah.
Dari hasil pengolahan PS-InSAR terdapat 259.190 titik PS di atas area yang diteliti. Sebaran titik-titik PS dominan terdapat pada area perkotaan, namun terdapat pula beberapa pada area vegetasi.
Pada Gambar 6. merepresentasikan besar kecepatan rata-rata penurunan muka tanah dan kenaikan muka
tanah yang terjadi dengan rentang -19.3 mm – 10 mm selama tiga tahun.
2. Standar Deviasi
Gambar 7. Standar Deviasi Kecepatan Penurunan Muka
Tanah
Standar Deviasi adalah ukuran yang digunakan untuk mengukur variasi atau sebaran nilai data. Pada Gambar 7. merupakan hasil standar deviasi yang didapat pada daerah penelitian.
3. Panjang Baseline
Gambar 8. Perpendicular Baseline
Adapun visualisasi jaring baseline pada citra yang digunakan untuk pengolahan PS-InSAR dapat dilihat pada
Gambar 8. Hasil tersebut menunjukan perpendicular
baseline antara citra yang diakuisisi pada bulan Januari 2018 sebagai citra master dengan tiap citra slave kurang dari 10 m. Visualisasi jaring baseline tersebut merupakan perbedaan track satelit yang kembali merekam daerah penelitian.
4. Peta Sebaran PS-InSAR berdasarkan Titik Acuan
Gambar 9. Standar Deviasi Kecepatan Penurunan Muka
Tanah
Berdasarkan titik acuan yang dibuat pada salah satu daerah di Kota Bandar Lampung. Hasil titik-titik PS InSAR yang terdapat pada Gambar 9. Merupakan titik-titik PS yang tersebar dalam radius 250 m dan memiliki nilai amplitudo yang stabil. Terdapat titik-titik PS berjumlah 335 di wilayah Kecamatan Kedamaian dan Kecamatan Tanjung Karang Timur. Titik berwarna merah terlihat dominan didaerah Kecamatan Kedamaian.
Titik tersebut merupakan permukaan tanah yang mengalami penurunan. Penurunan muka tanah yang terjadi pada daerah permukiman tersebut diduga karena volume air tanah yang diambil secara terus menerus oleh masyarakat. Adapun hal lain disebabkan oleh adanya beban-beban berat diatasnya seperti struktur bangunan. Salah satu akibat dari penurunan muka tanah tersebut yaitu terjadinya banjir.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengolahan dan analisis data yang telah dilakukan, berikut adalah kesimpulan yang penulis dapatkan pada penelitian ini:
1. Besar kecepatan rata-rata penurunan muka tanah dan kenaikan muka tanah yang terjadi di Kota Bandar Lampung selama tiga tahun terakhir sebesar -19.3 mm/tahun dan 10 mm/tahun. 2. Besar penurunan muka tanah yang terjadi di
Kota Bandar Lampung dari Januari 2018 hingga November 2020 sebesar -3.4 meter.
3. Lokasi daerah yang mengalami penurunan muka tanah dapat dilihat pada persebaran point scatterers ditandai dengan titik-titik berwarna merah. Pada persebaran titik-titik tersebut merepresentasikan permukaan yang memiliki nilai negatif. Sehingga dapat dikatakan daerah tersebut merupakan wilayah yang berpotensi mengalami banjir.
Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Erlangga Ibrahim Fattah, S.Si., M.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan dukungan dan bimbingan selama penelitian dilaksanakan.
Daftar Pustaka
[1] Yudo Prasetyo, and Sawitri Subiyanto. "Studi Penurunan Muka Tanah (Land Subsidence) Menggunakan Metode Permanent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar (Ps-Insar) di Kawasan Kota Cimahi-Jawa Barat." Teknik 35.2 (2014): 78-85.
[2] Suherlan, E. "Zonasi Tingkat Kerentanan Banjir Kabupaten Bandung Menggunakan Sistim Informasi Geografis." Skripsi Fakultas MIPA Institut Pertanian Bogor (2001).
[3] Nugroho, Sutopo Purwo. "Evaluasi dan analisis curah hujan sebagai faktor penyebab bencana banjir jakarta." Jurnal Sains & Teknologi Modifikasi Cuaca 3.2 (2002): 91-97.
[4] Ferretti, Alessandro, Claudio Prati, and Fabio Rocca. "Permanent scatterers in SAR interferometry." IEEE Transactions on geoscience and remote sensing 39.1 (2001): 8-20.
[5] Prasetyo, Yudo, and Sawitri Subiyanto. "Studi Penurunan Muka Tanah (Land Subsidence) Menggunakan Metode Permanent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar (Ps-Insar) di Kawasan Kota Cimahi-Jawa Barat." Teknik 35.2 (2014): 78-85.
[6] Bouraoui, Seyfallah. Time series analysis of SAR images using persistent scatterer (PS), small baseline (SB) and merged approaches in regions with small surface deformation. Diss. 2013.
[7] Hooper, Andrew, Pa Segall, and Howard Zebker. "Persistent scatterer interferometric synthetic aperture radar for crustal deformation analysis, with application to Volcán Alcedo, Galápagos." Journal of Geophysical Research: Solid Earth 112.B7 (2006). [8] Badan Pusat Statistik, Bandar Lampung, 2 Mei 2016.
https://bandarlampungkota.bps.go.id/statictable/2 018/05/02/257/banyaknya-kelurahan-lingkungan- rt-dan-babinsa-babinkamtibmas-menurut-kecamatan-di-kota-bandar-lampung-2016.html [9] Peta Administrasi Kota Bandar Lampung, BAPPEDA,
Bandar Lampung.
