SATELIT ALTIMETRI SATELIT ALTIMETRI
Oleh: Oleh: Muhammad
Muhammad Irsyadi Irsyadi Firdaus Firdaus 35121000153512100015 Joko
Joko Purnomo Purnomo 35121000373512100037 Rakhmaniar
Rakhmaniar Farlisa Farlisa Puteri Puteri 35121000933512100093
Jurusan Teknik Geomatika Jurusan Teknik Geomatika
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Surabaya Surabaya
1.
1. PendahuluanPendahuluan
sistem satelit altimetri berkembang sejak tahun 1975, ketika diluncurkannya sistem sistem satelit altimetri berkembang sejak tahun 1975, ketika diluncurkannya sistem satelit Geos-3.
satelit Geos-3. Pada saat ini secara umPada saat ini secara umum sistem satelit altimetri mempunyum sistem satelit altimetri mempunyai tiga objektifai tiga objektif ilmiah jangka panjang yaitu: mengamati sirkulasi lautan global, memantau volume dari ilmiah jangka panjang yaitu: mengamati sirkulasi lautan global, memantau volume dari lempengan es kutub, dan mengamati perubahan muka laut rata-rata (MSL) global.
lempengan es kutub, dan mengamati perubahan muka laut rata-rata (MSL) global.
Dalam konteks geodesi, objektif terakhir dari misi satelit altimetri tersebut adalah yang Dalam konteks geodesi, objektif terakhir dari misi satelit altimetri tersebut adalah yang menjadi perhatian.
menjadi perhatian. Dengan kemampuannyDengan kemampuannya untuk menga untuk mengamati topografi dan dinamika dariamati topografi dan dinamika dari permukaan
permukaan laut laut secara secara kontinyu, kontinyu, maka maka satelit satelit altimetri altimetri tidak tidak hanya hanya bermanfaat bermanfaat untukuntuk pemantauan
pemantauan perubahan perubahan MSL MSL global, global, tetapi tetapi juga juga akan akan bermanfaat bermanfaat untuk untuk beberapa beberapa aplikasiaplikasi geodetik dan oseanografi.
geodetik dan oseanografi.
Sistem altimeter satelit diperlukan untuk mengukur topografi kelautan. Sistem pertama, Sistem altimeter satelit diperlukan untuk mengukur topografi kelautan. Sistem pertama, dilakukan pada Seasat, Geosat, ERS-1, dan ERS-2 dirancang untuk mengukur variabilitas dilakukan pada Seasat, Geosat, ERS-1, dan ERS-2 dirancang untuk mengukur variabilitas arus dengan dimensi horisontal kurang dari seribu kilometer.
arus dengan dimensi horisontal kurang dari seribu kilometer.
Topex / Poseidon, yang diluncurkan pada tahun 1992, dirancang untuk membuat Topex / Poseidon, yang diluncurkan pada tahun 1992, dirancang untuk membuat pengukuran
pengukuran yang yang lebih lebih akurat akurat diperlukan diperlukan untuk untuk mengamati mengamati sirkulasi sirkulasi permukaan permukaan lautanlautan permanen, gelombang (waktu-rata-rata), dan variabilitas arus skala pilin
2. Prinsip Dasar
Konsep dasar dari satelit altimetri, yaitu mengukur jarak R dari satelit ke permukaan laut (Fu & Cazenave, 2001). Satelit Altimetri mengirim sinyal gelombang pendek yang kuat ke permukaan laut. Sinyal tersebut mengenai permukaan laut yang kemudian dipantulkan kembali ke penerima sinyal pada satelit altimetri. Satelit altimetri juga dilengkapi dengan pencatat waktu yang sangat teliti. Jarak R dari satelit ke permukaan laut diestimasi dari perjalanan sinyal dan waktu tempuh dapat ditunjukan dengan persamaan berikut :
dimana :
jarak yang dihitung dengan mengabaikan refraksi pada kecepatan cahaya. Δ jRj adalah koreksi yang terdiri dari beberapa komponen refraksi atmosfer dan bias permukaan laut
Jika H merupakan tinggi satelit terhadap bidang referensi ellipsoida, dan R merupakan jarak antara muka laut dan satelit, maka h merupakan perbedaan muka laut dengan bidang referensi ellipsoida.
Penentuan ketelitan dari tinggi orbit H merupakan bagian dari penentuan tinggi muka laut h. Tentu saja, kemajuan dalam menentukan ketelitian dari orbit akan meningkatkan ketelitan dari hasil pengamatan satelit altimetri. Estimasi ketelitian R dan H belum cukup untuk aplikasi yang terkati dengan oseanografi. Tinggi muka laut h pada persamaan (2) masih merupakan tinggi terhadap permukaan bidang referensi ellipsoida yang dipengaruhi oleh efek geofisika. Efek geofisika dari arus laut geostropik merupakan kajian yang menarik. dalam aplikasi oseanografi. Tinggi muka laut ( sea- surface height ) h dipengaruhi oleh undulasi geoid terhadap bidang ellipsoida h
g , variasi tinggi pasang surut h
T dan pengaruh permukaan laut terhadap tekanan atmosfer h a . Pengaruh tersebut harus dimodelkan dan dihilangkan dari h dalam rangka untuk menyelidiki pengaruh arus geostropik pada tinggi muka laut. Tinggi muka laut dinamik dapat diestimasi menggunakan persamaan berikut :
Altimeter yang di tempatkan pada satelit mempunyai frekuensi tertentu yang dipancarkan ke permukaan laut. Pemancaran gelombang elektronik dilakukan dengan memancarkan pulsa demi pulsa. Lama waktu pemancaran disebut lebar pulsa (pulse-width). Pulsa yang dikirimkan oleh satelit mempunyai sudut pancaran tertentu yang disebut lebar berkas pancaran (beam width). Lebar pulsa dan lebar berkas pancaran ini akan menentukan besarnya jejak (footprint) yaitu daerah yang tercakup pada permukaan laut.
Tabel Informasi Produk Satelit Altrimetri
Karakteristik Satelit Altimetri
• Setengah sumbu panjang : 7714.4278 km • Eksentrisitas : 0.000095
• Inklinasi bidang orbit : 66.04o • Argumen of perigee : 90o
• Asensiorekta ascending : 116.56o • Anomali rerata : 253.13o
• Data TambahanTinggi referensi (ekuatorial) : 1336 km • Periode satu lintasan orbit : 6745.72 detik
• Resolusi temporal (cycle) : 9.9156 hari • Jumlah revolusi dalam satu cycle : 127 • Jarak antar lintasan pada ekuator : 315 km • Sudut lintasan terhadap ekuator : 39.5o
• Kecepatan orbit :7.2 km/detik
• Kecepatan permukaan (ground track speed) : 5.8 km/detik
3. Kesalahan pada pengukuran satelit altimetry
Sama hal nya seperti metoda – metoda pengukuran lainnya di bidang Geodesi, pengukuran menggunakan teknologi satelit Altimetri juga dihinggapi oleh kesalahan dan bias. Oleh karena itu yang perlu dilakukan adalah bagaimana untuk menghilangkan atau meminimalisir kesalahan dan bias yang terdapat pada hasil pengukuran. Penerapan koreksi – koreksi merupakan salah satu cara dalam mereduksi atau meminimalisir kesalahan dan bias pengukuran.
Kesalahan dan bias yang terdapat pada pengamatan satelit altimetri dapat digolongkan menjadi lima bagian, yaitu [Moody et al, 1996]:
1. Kesalahan orbit
2. Kesalahan pada satelit
3. Kesalahan dari media transmisi (atmosfer) 4. Kesalahan dari media pantul
5. Bias geofisika Kesalahan Orbit
Kesalahan orbit terjadi karena adanya gangguan orbit. Penyebab utama terjadinya gangguan orbit yaitu [Seeber, 1993] :
• Kurang akuratnya medan gaya berat bumi yang digunakan dalam penentuan orbit. • Kesalahan koordinat di stasiun penjejak.
• Kesalahan dan keterbatasan sistem penjejak (Doppler, Laser). • Kesalahan model penentuan orbit.
Kesalahan orbit termasuk dalam kategori fenomena kesalahan gelombang panjang, terjadi dalam selang 10.000 km atau lebih [Scharoo, 2002]. Komponen kesalahan orbit paling utama pada satelit altimetri adalah komponen radialnya, sebab kesalahan
tersebut berpengaruh langsung terhadap hasil ukuran tinggi yang diperoleh. Besarnya kesalahan orbit umumnya dikoreksi dengan hitung perataan metode collinear pass adjustment dan minimum crossover adjusment . Kesalahan orbit dapat digolongkan ke dalam kesalahan sistematik. Pada pengamatan satelit topex/ poseidon dan Jason metode pengkoreksian tersebut tidak perlu dilakukan oleh karena gangguan orbit pada satelit
Kesalahan Instumen Satelit
Kesalahan pada instrumen satelit termasuk kesalahan yang bersifat acak akibat peralatan elektronik yang digunakan pada satelit. Kesalahan yang terjadi pada
instrument satelit, diantaranya adalah sebagai berikut [J. Benveniste, N. Vicot, 2006]:
Kesalahan titik nadir altimeter
Tinggi satelit ditentukan sebagai jarak tegak dari bidang referensi elipsoid. Tetapi garis proyeksi titik nadir satelit ke permukaan bumi tidak selalu segaris dengan garis proyeksi tinggi satelit. Akibatnya, lokasi yang diamati oleh satelit altimetry tidak persis berada pada posisi yang terhitung.
Kesalahan waktu altimeter
Jenis kesalahan ini sulit dihindari walaupun pada satelit altimetri telah dilengkapi dengan jam berakurasi tinggi. Kesalahan ini disebabkan oleh keterbatasan pada ketelitian pencatatan waktu penjalaran pulsa-pulsa yang dipancarkan dan diterima kembali oleh satelit.
Noise (derau) altimeter
Derau altimeter adalah kesalahan yang disebabkan oleh peralatan eletronik pada satelit. Pengaruh dari kesalahan ini bersifat acak.
Bias antena
Posisi satelit yang dihitung dari penentuan orbit teliti diwakili oleh satu titik dari pusat massa satelit. Sedangkan pengukuran altimeter mengacu pada posisi antenna radar altimeter yang tidak berada pada pusat massa satelit. Jarak antara pusat massa satelit dengan posisi antena radar altimeter dinamakan bias antena.Besarnya bias antena ditetapkan terlebih dahulu sebelum satelit diluncurkan.
Kesalahan dari Media Transmisi
Pulsa-pulsa radar yang dipancarkan oleh satelit menjalar melalui atmosfer. Dalam perjalanannya pulsa-pulsa tersebut mengalami gangguan yang mengakibatkan perlambatan dan pembiasan. Ganguan-gangguan tersebut terjadi pada lapisan ionosfer
dan lapisan troposfer sehingga disebut bias ionosfer dan bias troposfer.
4. Aplikasi Satelit Altimetri
Beberapa aplikasi penggunaaan data altimetry yang terkait dengan kajian kelautan (Abidin, 2001; Basith, 2001; Fu & Cazenave,2001; Naeije, M. et.al ., 2002) :
Route/jalur pelayaran. Dengan informasi sea level anomalies dan wave climate dapat mengoptimasikan jalur pelayaran dari suatu tempat ke tempat lain yang melewati lautan yang luas.
Operasi militer di laut. Dengan bantuan altimetry akan memberikan hasil lebih baik dalam prediksi cuaca di lautan yang memungkinkan terjadinya mesoscale. Hal ini berguna untuk menentukan kondisi di dalam laut, terutama untuk jalur kapal selam.
Industri lepas pantai. Informasi waktu sekarang dan waktu yang akan datang di lautan merupakan kondisi yang penting dalam ekplorasi lepas pantai terutama industri minyak dan gas.
deteksi jalur buangan limbah. Kondisi angin dan arus sebagai indikator arah penyebaran buangan limbah yang dapat menjadi penyebab pencemaran laut. Seperti
tumpahan minyak.
Deteksi penyebaran biota laut. Dengan memetakan variasi dan penyebaran mesoscale, termasuk siklon, dan antisiklon, dapat menditeksi penyebaran dan perpindahan spesies biota laut tertentu.
Industri perikanan. Ikan biasanya terdapat pada permukaan laut yang dapat didetksi dengan altimetri. Terintegrasi dengan GIS yang berisi data batimetri, temperatur, pasang surut cuaca, dan kondisi laut lainnya, dapat di prediksi pola penyebaran ikan di
laut.
Prediksi topan di laut. Dengan mengetahui keadaan cuaca, pengukuran muka laut, dan didukung data atmosfer, altimetri dapat mengetahui perubahan-perubahan yang terjadi pada pola arus, gelombang, dan perubahan lainnya yang dapat diprediksi sebagai gejala topan di laut.
Gejela El-Nino dan variasi iklim global.
5. Misi Satelit Altrimetri
Sejak peluncuran Skylab pada tahun 1973, sampai dengan saat ini sudah cukup banyak misi satelit altimetri yang diluncurkan dengan objektifnya masing-masing. Misi-misi tersebut antara lain GEOS-3, SEASAT, GEOSAT, ERS-1, TOPEX/POSEIDON, dan ERS-2.
Setiap sistem satelit altimetri umumnya mempunyai karakteristik orbit dan altimeter tersendiri. Selain itu satelit altimetri juga mempunyai bentuk konfigurasi tubuh yang berbeda-beda. Sebagai contoh untuk satelit TOPEX/Poseidon, selain dilengkapi dengan altimeter, satelit juga membawa sensor-sensor microwave radiometer, antena GPS,
antena DORIS, dan Laser Retroreflectors (LRR). Sedangkan untuk ERS-1, selain membawa radar altimeter, satelit juga dilengkapi dengan sensor-sensor wind scatterometer (SCAT), sysnthetic aperture radar (SAR), LRR, Along Track Scanning Radiometer (ATSR) Microwave Sounder, ATSR Infrared Radiometer, Precise Range and Range Rate Equipment (PRARE). Sedangkan satelit ERS-2, disamping altimeter radar juga membawa sensor-sensor SAR, SCAT, ATSR, Microwave Sounder, Global Ozon Monitoring Experimant (GOME), PRARE, dan LRR.
6. Daftar Pustaka
Abidin, H.Z. 2001. Geodesi Satelit . PT. Pradnya Paramita, Jakarta
Basith, A. 2001. Model pemrosesan data satelit altimetri Topex/Poseidon untuk analisis harmonik pasut . Thesis Magister. Program Studi Oseanografi dan Saint Atmosfer.
Pascasarjana ITB, Bandung
Handoko, E. Y., : Satelit Altimetri dan Aplikasinya Dalam Bidang Kelautan. Scientific Journal, Pertemuan Ilmiah Tahunan I. Teknik Geodesi – ITS, Surabaya, Indonesia , 2004.
http://geodesy.gd.itb.ac.id/?page_id=500/Satelit Altimetri
Handoko, Eko Yuli. Satelit Altimetri Dan Aplikasinya Dalam Bidang Kelautan. 2004. Surabaya: ITS
