BAB 4 PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS 4.1. Pengolahan Data Hasil Survey GPS Pengamatan penurunan muka tanah memerlukan tingkat ketelitian ketinggian yang tinggi. Oleh karena itu, penelitian ini menggunakan receiver GPS
tipe geodetik dual
frekuensi dengan pengamatan yang relatif lama. Dalam pengolahan data hasil pengamatan GPS pun menuntut penggunaan perangkat lunak ilmiah dan penggunaan orbit yang teliti (precise ephemeris) [Abidin, 2008]. Dalam tugas akhir ini data GPS penurunan muka tanah di Semarang diolah dengan perangkat lunak Bernese 5.0. Pengolahan data dilakukan setelah data dari beberapa receiver GPS yang terlibat dikumpulkan (post processing mode). Pada pengolahan data untuk monitoring penurunan tanah dengan metode radial, hanya dengan melakukan pengolahan baseline dari pengolahan baseline tersebut didapatkan koordinat titik-titik jaring survey GPS. Pengolahan baseline umumnya dilakukan secara beranting satu persatu dari baseline ke baseline, dimulai dari suatu baseline tetap yang telah diketahui koordinatnya. Satu stasiun dijadikan sebagai titik referensi yang koordinatnya telah diketahui dari survey GPS sebelumnya. 4.2. Perangkat Lunak Bernese 5.0 Perangkat lunak ilmiah bernesse 5.0 merupakan perangkat lunak pengolah data hasil pengamatan GPS yang digunakan untuk mendapatkan hasil pengolahan dengan ketelitian tinggi. bernesse 5.0 dikembangkan oleh Astronomical Institute Unyversity of Berne , Swiss, yaitu salah satu institusi yang bergerak di bidang pengembangan ilmu pengetahuan.. Software ini bisa digunakan untuk berbagai macam keperluan, antara lain : x
Pengadaan jaringan kontrol
x
Pemantauan fenomena geodinamika bumi
x
Pemodelan serta pemetaan troposfer dan ionosfer di suatu wilayah,
x
Serta pengamatan penurunan muka tanah.
Untuk skema pengolahan datanya dengan menggunakan perangkat lunak Bernesse 5.0 dapat dilihat pada gambar 4.1
28
Data Pengamatan GPS 2008
Data Rinex
Data Pengamatan GPS 2009
Data Rinex
Data Pengamatan GPS 2010
Data Rinex
Data Pengamatan GPS2011
Data Rinex
Konversi data dalam bentuk Bernese Data orbit dan waktu
Konversi data ke Bernese
Processing data
Data orbit presisi dari IGS, data
Posisi dan ketelitian titik (2008)
Posisi dan ketelitian titik (2009)
Posisi dan ketelitian titik (2010)
Posisi dan ketelitian titik (2011)
Besar penurunan tanah 3 periode (2008-2009, 2009-2010 dan 2010-2011) Gambar 4.1. Skema pengolahan data dengan Software Bernese 5.0 29
Data pengamatan GPS biasanya akan dipengaruhi oleh kesalahan dan bias yang umumnya terkait dengan satelit (kesalahan orbit dan kesalahan jam satelit), receiver (kesalahan jam receiver, kesalahan pusat fase antenna, dan noise), dan pada data pengamatan (ambiguitas fase serta kesalahan dan bias lingkungan sekitar pengamatan GPS). Kesalahan dan bias yang dapat diestimasi secara optimal menggunakan software Bernese ini antara lain : x
Kesalahan orbit direduksi menggunakan informasi orbit yang teliti (precise ephemeris)
x
Kesalahan akibat media propagasi (bias ionosfer dan troposfer) direduksi dengan melakukan pemodelan tertentu, juga dapat dilakukan dengan metode Saastamoinen, Niell, Hopfield, Essen and Frome, dan Marini-Murray. Untuk bias ionosfer dapat dilakukan dengan pemodelan ionosfer global atau regional
x
Kesalahan akibat antenna receiver dapat direduksi menggunakan model – model tertentu yang terkait dengan variasi pusat fase antenna yang digunakan
x
Pemecahan ambiguitas fase merupakan problem utama pengolahan data fase dalam software Bernese 5.0. Resolving ambiguitas fase ini dapat dilakukan dengan berbagai metode, antara lain Round, Sigma, Search, dan Quasi Ionosphere Free (QIF)
Pengolahan data dilakukan secara manual pada software Bernese 5.0 ini. Bagian program utama dalam struktur Bernese 5.0 yang digunakan dalam proses pengolahan yaitu : 1. Configure, untuk mengatur waktu, session pengamatan data yang akan diolah 2. Campaign, untuk membuat projek pengolahan data dan mengaktifkan nya kemudian digunakan sebgai direktori penyimpanan pengolahan data yang dilakukan 3. Rinex, untuk mengubah format data pengamatan ke format Bernese 4. Orbits/EO, untuk membuat orbit dari informasi orbit satelit (precise ephemeris) 5. Processing, untuk melakukan proses pengolahan data GPS. Meliputi pembuatan file baseline, penyaringan cycle-slips sampai dengan resolving ambiguitas fase 6. Service, untuk melakukan editing data, menampilkan residu, dan berbagai aplikasi lainnya. Dari titik – titik pengamatan GPS, diperoleh data GPS yang direkam dengan lama pengamatan selama 10 – 12 jam. Contoh data GPS yang akan diolah adalah sebagai berikut,
30
seperti terlihat dalam Gambar 4.2 (dalam format RINEX). Data pendukung diperoleh dengan cara : download dari beberapa website yang telah menyediakannya, antara lain : x
Informasi orbit Untuk mendapatkan data GPS precise ephemeris dengan format file “igswwwd.sp3”, “igswwww7.erp” dan “igswwwwd.clk” dapat di-download dari website http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods_cb.html
x
Informasi Diferensial Code Bias (DCB) DCB dengan format file “P1P2yymm.DCB” dan “P1C1yymm.DCB” dapat didownload dari website ftp://ftp.unibe.ch/aiub/CODE/
Ambiguitas fase adalah jumlah gelombang penuh berupa bilangan bulat dan merupakan kelipatan panjang gelombang yang tidak terukur oleh receiver pada saat pengamatan berlangsung. Pemecahan ambiguitas fase sebagai tahapan penting dalam pengolahan data fase GPS. Ketelitian data fase akan menjadi lebih baik bila nilai ambiguitas fase dapat dipecahkan. Metode pemecahan ambiguitas fase pada software Bernese 5.0 antara lain : x
Round yang merupakan metode paling sederhana. Resolving dilakukan dengan mengestimasi nilai sekitar ambiguitas fase yang tidak bulat (real) terhadap nilai ambiguitas fase yang bulat dan berada paling dekat
x
Sigma yang biasa digunakan pada data pengamatan satu frekuensi dan panjang baseline yang tidak lebih dari 20 km,
x
Search, merupakan metode pemecahan ambiguitas fase secara cepat
x
Quasi Ionosphere Free (QIF), yang biasa diterapkan pada data pengamatan yang data fase, panjang baseline lebih dari 10 km, dan waktu pengamatan cukup lama. Metode QIF ini yang digunakan dalam pengolahan data survey GPS untuk monitoring land subsidence Semarang
Karakteristik rekomendasi penggunaan metode pemecahan ambiguitas dalam software Bernese 5.0 bisa dilihat pada Tabel 4.1
31
Tabel 4.1. Strategi metode pemecahan ambiguitas fase pada Bernese 5.0 Panjang baseline
Waktu pengamatan
Strategi Pemecahan Ambiguitas
< 10 km
Pendek
Search
Panjang
QIF, Sigma
Pendek
Search
Panjang
QIF, Sigma
Panjang
QIF, Sigma
10 km – 100 km
>100 km
4.3. Hasil Pengolahan Pada pengolahan data, metode jaring yang digunakan yaitu radial, dengan titik SMG1 sebagai titik referensi. Tabel 4.2 berisi parameter pengolahan data pada software bernese 5.0, antara lain: Tabel 4.2. Parameter pengolahan data GPS Parameter
Bernese 5.0
Sudut elevasi
15⁰
Interval data pengamatan
30 detik
Informasi orbit
Precise Ephemeris
Gelombang yang digunakan
L1 dan L2
Penanganan bias troposfer
Estimasi parameter troposfer
Metode Penentuan Ambiguitas
Quasi Ionosphere Free (QIF)
Adapun titik yang digunakan sebagai referensi adalah titik SMG1 . Koordinat geodetik titik SMG1 ini adalah : SMG1 (Datum WGS 1984) L=
7ͼͼ 03’ 24. 152642” S
B = 110ͼ 24’ 42. 628181” E h = 253. 7714 m Hasil akhir dari pengolahan data survey GPS menggunakan software Bernese 5.0 adalah koordinat titik – titik pemantauan dalam sistem koordinat geodetic dengan datum WGS 1984 yang ditransformasi menjadi koordinat UTM, dapat dilihat pada Tabel 4.3, Tabel 4.4, Tabel 4.5 dan Tabel 4.6
32
Tabel 4.3. Koordinat UTM titik pantau penurunan tanah Semarang 2008 Point
Easting (m)
Northing (m)
h_ellips. (m)
sd EAST (m)
sd NORTH (m)
sd h_ellips(m)
0259
434778.278
9228005.471
31.178
0.0004
0.0003
0.0007
1106
437097.570
9226783.173
29.850
0.0008
0.0005
0.0013
1114
434493.454
9227623.202
31.400
0.0004
0.0003
0.0006
1124
436060.239
9228403.343
29.192
0.0010
0.0006
0.0015
1125
437108.003
9228373.607
28.642
0.0005
0.0003
0.0008
1302
427508.649
9228915.306
30.170
0.0006
0.0004
0.0009
1303
422539.346
9229821.752
29.921
0.0006
0.0004
0.0009
AY15
435510.747
9225343.581
116.377
0.0004
0.0003
0.0007
BM01
438105.455
9230538.107
27.519
0.0011
0.0006
0.0013
BM05
435844.936
9231525.513
27.467
0.0078
0.0017
0.0054
BM11
433225.994
9231075.667
28.521
0.0004
0.0003
0.0007
BM16
436583.644
9229963.860
27.660
0.0006
0.0004
0.0009
BM30
430261.689
9227545.061
36.318
0.0007
0.0004
0.0010
BTBR
440303.313
9233119.265
27.162
0.0004
0.0003
0.0006
CTRM
438379.408
9229326.874
28.573
0.0004
0.0003
0.0006
DRI1
436447.661
9229630.015
27.715
0.0004
0.0003
0.0007
ISLA
440261.487
9231059.620
27.427
0.0004
0.0002
0.0006
JOHR
437137.654
9229597.672
26.998
0.0005
0.0003
0.0008
K370
432669.430
9229379.011
28.011
0.0007
0.0005
0.0010
K371
431159.775
9228500.173
28.846
0.0007
0.0005
0.0011
KO16
434697.053
9225698.074
117.316
0.0005
0.0003
0.0008
KOP8
435373.694
9229156.165
28.335
0.0007
0.0004
0.0010
MP69
435267.840
9227677.078
31.268
0.0004
0.0003
0.0007
MSJD
436376.289
9231035.722
26.784
0.0005
0.0003
0.0008
MTIM
435936.615
9231953.306
27.620
0.0005
0.0003
0.0008
PAMU
432588.449
9227582.525
32.706
0.0004
0.0003
0.0007
PBR1
426341.535
9229451.161
29.929
0.0007
0.0004
0.0010
PMAS
436450.237
9232120.430
28.413
0.0006
0.0003
0.0009
PRPP
432808.563
9230378.065
28.174
0.0004
0.0003
0.0007
QBLT
424314.913
9231140.761
27.755
0.0006
0.0004
0.0009
SD01
435493.344
9230149.331
27.409
0.0007
0.0004
0.0010
SD02
429938.007
9228727.289
27.707
0.0006
0.0004
0.0009
SFCP
436907.696
9227770.299
29.223
0.0006
0.0003
0.0009
SMG2 SMG3 SMG4 SMG5 SMKN SMPN SP05 T374 T447 VTRN
431608.439
9227979.379
28.989
433335.897
9230233.516
28.131
436768.650
9230073.127
27.017
442383.556
9231574.124
27.100
433973.063
9229936.254
26.612
440003.789
9226743.150
31.036
436251.031
9227417.917
30.464
428480.624
9228871.756
27.773
435999.070
9223598.284
131.942
435872.156
9226444.673
42.118
0.0004 0.0004 0.0010 0.0006 0.0004 0.0005 0.0007 0.0004 0.0005 0.0007
0.0003 0.0003 0.0005 0.0004 0.0003 0.0003 0.0004 0.0003 0.0003 0.0004
0.0006 0.0006 0.0013 0.0008 0.0007 0.0008 0.0010 0.0007 0.0008 0.0010
33
Tabel 4.4. Koordinat UTM titik pantau penurunan tanah Semarang 2009 Point
Easting (m)
Northing (m)
h_ellips. (m)
sd EAST (m)
sd NORTH (m)
sd h_ellips (m)
0259
434778.282
9228005.469
31.168
0.0005
0.0003
0.0008
1106
437097.563
9226783.151
29.788
0.0012
0.0008
0.0018
1114
434493.425
9227623.217
31.352
0.0012
0.0006
0.0015
1124
436060.272
9228403.335
29.158
0.0013
0.0007
0.0016
1125
437108.003
9228373.602
28.601
0.0005
0.0003
0.0008
1302
427508.650
9228915.309
30.184
0.0007
0.0005
0.0010
1303
422539.343
9229821.755
29.914
0.0007
0.0004
0.001
AY15
435510.747
9225343.581
116.357
0.0004
0.0003
0.0007
BM01
438105.456
9230538.104
27.395
0.0011
0.0006
0.0014
BM05
435844.920
9231525.498
27.422
0.0007
0.0005
0.0011
BM11
433225.995
9231075.663
28.486
0.0006
0.0004
0.0009
BM16
436583.648
9229963.860
27.566
0.0011
0.0007
0.0016
BM30
430261.704
9227545.065
36.303
0.0009
0.0006
0.0015
BTBR
440303.332
9233119.228
27.081
0.0007
0.0005
0.0012
CTRM
438379.411
9229326.878
28.512
0.0004
0.0003
0.0006
ISLA
440261.484
9231059.624
27.314
0.0004
0.0003
0.0007
JOHR
437137.652
9229597.672
26.953
0.0004
0.0003
0.0007
K370
432669.435
9229379.006
28.028
0.0007
0.0005
0.0011
K371
431159.754
9228500.159
28.816
0.0016
0.0012
0.0029
KO16
434697.068
9225698.064
117.298
0.0011
0.0006
0.0016
KOP8
435373.693
9229156.126
28.332
0.0007
0.0004
0.0011
MP69
435267.776
9227677.097
31.221
0.0013
0.0008
0.0016
MSJD
436376.296
9231035.695
26.704
0.0007
0.0004
0.001
MTIM
435936.620
9231953.302
27.534
0.0005
0.0003
0.0008
PAMU
432588.446
9227582.528
32.704
0.0005
0.0003
0.0008
PBR1
426341.533
9229451.160
29.926
0.0008
0.0005
0.0012
PMAS
436450.239
9232120.428
28.364
0.0005
0.0003
0.0008
PRPP
432808.560
9230378.054
28.090
0.0005
0.0003
0.0008
SD01
435493.349
9230149.333
27.336
0.0009
0.0006
0.0014
SD02
429938.012
9228727.284
27.668
0.0004
0.0003
0.0007
SFCP
436907.705
9227770.303
29.187
0.0007
0.0004
0.001
SMG2
431608.434
9227979.370
28.978
0.0003
0.0002
0.0005
SMG3
433335.920
9230233.519
28.030
0.0008
0.0005
0.0011
SMG4
436768.644
9230073.123
27.048
0.0011
0.0007
0.0018
SMG5
442383.559
9231574.086
27.048
0.0004
0.0003
0.0007
SMKN
433973.061
9229936.246
26.6131
0.0006
0.0004
0.0009
SMPN
440003.790
9226743.154
30.9877
0.0005
0.0004
0.0008
SP05
436250.980
9227417.901
30.3604
0.0023
0.0008
0.0024
T374
428480.625
9228871.761
27.7739
0.0005
0.0004
0.0008
T447
435999.065
9223598.283
131.9145
0.0008
0.0006
0.0012
34
Tabel 4.5. Koordinat UTM titik pantau penurunan tanah Semarang 2010 Point 259
Easting (m) 434778.278
Northing (m) 9228005.471
h_ellips. (m) 31.1532
sd EAST (m) 0.0003
sd NORTH (m) 0.0003
sd h_ellips(m) 0.0008
1106
437097.57
9226783.173
29.7674
0.0017
0.0006
0.0007
1114
434493.454
9227623.202
31.3476
0.0013
0.0004
0.0004
1124
436060.239
9228403.343
29.1104
0.0012
0.0004
0.0005
1125
437108.003
9228373.607
28.5501
0.0008
0.0003
0.0004
1303
427508.649
9228915.306
29.9485
0.0012
0.0004
0.0005
AY15
422539.346
9229821.752
116.348
0.0009
0.0003
0.0004
BM01
435510.747
9225343.581
27.2988
0.0017
0.0006
0.0008
BM05
438105.455
9230538.107
27.3517
0.0012
0.0005
0.0005
BM11
435844.936
9231525.513
28.3884
0.0007
0.0003
0.0003
BM16
433225.994
9231075.667
27.5336
0.0012
0.0005
0.0005
BM30
436583.644
9229963.86
0.0014
0.0005
0.0005
BTBR
430261.689
9227545.061
27.0006
0.0006
0.0002
0.0003
CTRM
440303.313
9233119.265
28.3255
0.0008
0.0003
0.0003
ISLA
438379.408
9229326.874
27.2173
0.0007
0.0003
0.0003
JOHR
436447.661
9229630.015
26.7764
0.001
0.0004
0.0004
K371
440261.487
9231059.62
28.8686
0.0023
0.0008
0.0008
KO16
437137.654
9229597.672
117.2898
0.0012
0.0004
0.0006
MP69
432669.43
9229379.011
31.2045
0.0009
0.0003
0.0004
MSJD
431159.775
9228500.173
26.6302
0.0012
0.0004
0.0005
MTIM
434697.053
9225698.074
27.4372
0.0008
0.0003
0.0003
PMAS
435373.694
9229156.165
28.2501
0.001
0.0004
0.0004
PRPP
435267.84
9227677.078
27.9525
0.0007
0.0003
0.0003
SD01
436376.289
9231035.722
27.283
0.0009
0.0003
0.0004
SD02
435936.615
9231953.306
27.6685
0.0008
0.0003
0.0004
SFCP
432588.449
9227582.525
29.1188
0.0012
0.0004
0.0005
SMG2
426341.535
9229451.161
28.9858
0.0006
0.0002
0.0003
SMG3
436450.237
9232120.43
27.9314
0.0007
0.0002
0.0003
SMG5
432808.563
9230378.065
26.9125
0.0007
0.0003
0.0003
SMPN
424314.913
9231140.761
30.9084
0.0011
0.0004
0.0005
SP05
435493.344
9230149.331
30.4077
0.001
0.0004
0.0004
T447
429938.007
9228727.289
131.9066
0.0008
0.0003
0.0004
VTRN
436907.696
9227770.299
42.0472
0.0011
0.0004
0.0005
SMKN
431608.439
9227979.379
26.5307
0.0007
0.0003
0.0003
T374
433335.897
9230233.516
0.0009
0.0003
0.0004
CPMR
436768.65
9230073.127
26.9436
0.0007
0.0003
0.0003
RMPA
442383.556
9231574.124
27.9645
0.001
0.0004
0.0004
DRI1
433973.063
9229936.254
27.6246
0.0007
0.0003
0.0003
K370
440003.789
9226743.15
27.912
0.002
0.0007
0.0007
KOP8
436251.031
9227417.917
28.2612
0.0013
0.0004
0.0006
PAMU
428480.624
9228871.756
32.6969
0.0006
0.0002
0.0003
PBR1
435999.07
9223598.284
29.8748
0.0027
0.0012
0.0054
QBLT
435872.156
9226444.673
27.7274
0.0009
0.0003
0.0004
35
Tabel 4.6. Koordinat UTM titik pantau penurunan tanah Semarang 2011 Point
Easting (m)
Northing (m)
h_ellips. (m)
sd EAST (m)
sd NORTH (m)
sd h_ellips(m)
259 1106 1114 1124 1125 1303 AY15 BM01 BM05 BM11 BM16 BTBR CTRM ILA JOHR K371 KO16 MP69 MJD MTIM PMA PRPP D01 D02 FCP MG2 MG3 MG5 MPN P05 T447 VTRN
434778.278
9228005.471
31.124
0.0009
0.0003
0.0004
437097.57
9226783.173
29.7407
0.002
0.0006
0.0008
434493.454
9227623.202
31.3416
0.0015
0.0005
0.0007
436060.239
9228403.343
29.0253
0.0013
0.0004
0.0006
437108.003
9228373.607
28.5099
0.001
0.0003
0.0005
427508.649
9228915.306
29.9373
0.0015
0.0005
0.0007
422539.346
9229821.752
116.3371
0.0009
0.0003
0.0004
435510.747
9225343.581
27.1943
0.0017
0.0006
0.0008
438105.455
9230538.107
27.2973
0.0012
0.0005
0.0006
435844.936
9231525.513
28.3554
0.0011
0.0004
0.0005
433225.994
9231075.667
27.4986
0.0014
0.0005
0.0008
436583.644
9229963.86
26.9148
0.0008
0.0003
0.0004
430261.689
9227545.061
28.3628
0.0009
0.0003
0.0004
440303.313
9233119.265
27.1597
0.0012
0.0004
0.0012
438379.408
9229326.874
26.7802
0.0009
0.0003
0.0004
436447.661
9229630.015
28.8869
0.0023
0.0016
0.0022
440261.487
9231059.62
117.2976
0.0009
0.0003
0.0005
437137.654
9229597.672
31.1998
0.0016
0.0006
0.0007
T374 CPMR RMPA DRI1 K370 KOP8 PAMU PBR1 QBLT TMAS
432669.43
9229379.011
26.5725
0.0012
0.0004
0.0006
431159.775
9228500.173
27.378
0.0008
0.0003
0.0004
434697.053
9225698.074
28.1734
0.001
0.0004
0.0005
435373.694
9229156.165
27.8495
0.0007
0.0003
0.0003
435267.84
9227677.078
27.2047
0.0012
0.0004
0.0005
436376.289
9231035.722
27.6685
0.001
0.0004
0.0006
435936.615
9231953.306
29.0819
0.0012
0.0004
0.0006
432588.449
9227582.525
28.9054
0.001
0.0004
0.0005
426341.535
9229451.161
27.8628
0.0011
0.0004
0.0005
436450.237
9232120.43
26.8244
0.001
0.0004
0.0005
432808.563
9230378.065
30.8575
0.0013
0.0004
0.0006
424314.913
9231140.761
30.3597
0.0009
0.0003
0.0005
435493.344
9230149.331
131.9066
0.0008
0.0003
0.0004
429938.007
9228727.289
42.0445
0.0011
0.0004
0.0005
436907.696
9227770.299
27.789
0.0008
0.0003
0.0004
431608.439
9227979.379
26.9087
0.0008
0.0003
0.0004
433335.897
9230233.516
27.866
0.0011
0.0004
0.0005
436768.65
9230073.127
27.5718
0.0007
0.0003
0.0003
442383.556
9231574.124
27.83
0.0011
0.0004
0.0006
433973.063
9229936.254
28.1543
0.0016
0.0005
0.0008
440003.789
9226743.15
32.7131
0.0012
0.0004
0.0006
436251.031
9227417.917
29.849
0.0028
0.0021
0.0068
428480.624
9228871.756
27.6932
0.0011
0.0004
0.0005
435999.07
9223598.284
27.0073
0.0009
0.0003
0.0004
36
Besarnya penurunan muka tanah diperoleh dengan mencari selisih tinggi titik antara 2 tahun pengamatan yang berdekatan. Dengan demikian maka didapatlah besaran dan laju penurunan muka tanah selama 3 periode yang dapat dilihat dari Tabel 4.7 di bawah ini: Tabel 4.7. Besar dan laju penurunan tanah GPS periode 2008-2011 No
Titik
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43
259 1106 1114 1124 1125 1303 AY15 BM01 BM05 BM11 BM16 BM30 BTBR CTRM ISLA JOHR K371 KO16 MP69 MSJD MTIM PMAS PRPP SD01 SD02 SFCP SMG2 SMG3 SMG5 SMPN SP05 T447 VTRN SMKN T374 CPMR RMPA DRI1 K370 KOP8 PAMU PBR1 QBLT
2008-2009 Ddh12 nDdh12 (cm) (cm/tahun) -1 -1,1 -6,2 -6,8 -4,8 -5,3 -3,4 -3,7 -4,1 -4,5 -0,8 -0,8 -2 -2,2 -12,4 -13,5 -4,5 -4,9 -3,5 -3,8 -9,4 -10,3 -1,5 -1,6 -8 -8,8 -6,1 -6,7 -11,3 -12,3 -4,4 -4,9 -3 -3,3 -1,8 -2 -4,7 -5,1 -7,9 -8,7 -8,6 -9,4 -4,9 -5,3 -8,3 -9,1 -7,3 -8 -3,9 -4,2 -3,6 -3,9 -1,2 -1,3 -10,1 -11 -5,2 -5,7 -4,8 -5,3 -10,4 -11,3 -2,8 -3 -6,2 -6,8 -
2009-2010 Ddh12 nDdh12 (cm) (cm/tahun) -1,6 -1,5 -2,2 -2 -0,4 -0,4 -5,2 -4,8 -5,6 -5,1 0 0 -1 -0,9 -10,5 -9,6 -7,7 -7 -10,7 -9,8 -3,5 -3,2 -0,1 0 -8,8 -8,1 -20,4 -18,7 -10,6 -9,7 -19,3 -17,7 0 0 -0,9 -0,8 -1,8 -1,7 -8,1 -7,4 -10,5 -9,7 -12,4 -11,4 -15 -13,8 -5,8 -5,3 0,7 0,7 -7,5 -6,8 0,9 0,8 -10,8 -9,9 -14,8 -13,6 -8,7 -7,9 -6,1 -5,6 -0,9 -0,8 -0,9 -0,9 -9 -8,2 0,2 0,2 -9,3 -8,5 -11 -10,1 -4,9 -4,5 -12,7 -11,6 -7,7 -7 -0,7 -0,7 -0,1 -0,1 -1,5 -1,4
2010-2011 Ddh12 nDdh12 (cm) (cm/tahun) -2,9 -2,9 -2,7 -2,7 -0,6 -0,6 -8,5 -8,5 -4 -4 -1,1 -1,1 -1,1 -1,1 -10,5 -10,5 -5,4 -5,4 -3,3 -3,3 -3,5 -3,5 -8,6 -8,6 -7 -7 -5,8 -5,8 -8,7 -8,7 0 0 0 0 -0,5 -0,5 -5,8 -5,8 -5,9 -5,9 -7,7 -7,7 -10,3 -10,3 -7,8 -7,8 0 0 -3,7 -3,7 -8 -8 -9,9 -9,9 -8,8 -8,8 -5,1 -5,1 -4,8 -4,8 0 0 -0,3 -0,3 0 0 -3,5 -3,5 -9,8 -9,8 -5,3 -5,3 -8,2 -8,2 -10,7 -10,7 0 0 -2,6 -2,6 -3,4 -3,4
37
Dari Tabel 4.7, besar laju penurunan muka tanah Semarang dengan menggunakan GPS menunjukkan adanya perbedaan laju penurunan tanah antara titik yang satu dengan titik lainnya. Nilai penurunan muka tanah dan laju penurunan muka tanah bervariasi secara spasial dan temporal. Rentang nilai penurunan muka tanah di Semarang selama 3 periode adalah antara 0.3 cm/tahun sampai 18.7 cm/tahun. 4.4. Peta Kontur dan Zona Penurunan Muka Tanah di Semarang Dari pengolahan yang dilakukan maka didapatlah peta kontur dan zona penurunan muka tanah di Semarang yang dapat dilihat pada Gambar 4.2 di bawah ini:
Gambar 4.2. Peta kontur penurunan tanah Semarang berdasarkan data pengamatan GPS periode 2008 – 2009 dengan kecepatan penurunan tanah maksimum = 13 cm/tahun 38
Dari gambar peta kontur penurunan muka tanah Semarang periode 2008-2009, penurunan muka tanah tanah terbesar diwakilkan oleh warna merah yang tersebar pada daerah Semarang bagian utara yang bergerak ke arah timur kota Semarang dengan nilai laju penurunan muka tanah 13 cm/tahun. Penurunan muka tanah terkecil terjadi pada titk pengmatan GPS 1303 dengan laju penurunan muka tanah 0.8 cm/tahun. Untuk periode 2009-2010, penurunan muka tanah yang terjadi masih dominan pada wilayah Semarang bagian utara dengan penurunan terbesar pada wilayah Semarang Utara bagian Timur. Interval penurunan muka tanah periode 2009-2010 antara 0.1 cm/tahun sampai 18.7 cm/tahun. Untuk penyebaran dan pola penurunan muka tanahnya dapat dilhat pada Gambar 4.3 di bawah ini yang menjelaskan kontur besarnya penurunan muka tanah yang terjadi di Semarang periode 2009-2010:
Gambar 4.3. Peta kontur penurunan tanah Semarang berdasarkan data pengamatan GPS periode 2009 – 2010 dengan kecepatan penurunan tanah maksimum = 19 cm/tahun 39
Hasil pengukuran dan pengolahan data GPS periode 2010-2011 menunjukkan pola penurunan muka tanah yang terjadi di wilayah Semarang dominan wilayah yang mengalami penurunan paling besar dengan wilayah lainnya adalah wilayah Semarang bagian Utara. Dimana nilai laju penurunan muka tanah terbesar
adalah 11 cm/tahun dan nilai laju
penurunan muka tanah terkecil sebesar adalah 0.3cm/tahun. Untuk pola penurunannya dapat dilihat pada peta kontur penurunan muka tanah Semarang periode 2010-2011 pada Gambar 4.4 di bawah ini:
Gambar 4.4. Peta kontur penurunan tanah Semarang berdasarkan data pengamatan GPS periode 2010 – 2011 dengan kecepatan penurunan tanah maksimum = 11 cm/tahun
40
Setelah data besar dan laju penurunan muka tanah masing masing periode di ketahui, maka dilakukanlah penjumlahan dari 3 periode pengamatan penurunan muka tanah Semarang ini yaitu periode 2008-2009,2009-2010 dan 2010-2011. Dengan dilakukannya penjumlahan 3 periode penurunan muka tanah Semarang, maka didapatlah total penurunan muka tanah Semarang selama 3 periode yaitu dari tahun 2008-2011. Untuk rata-rata penurunan muka tanah Semarang, total penurunan tanah semarang dibagi jumlah periode pengamatan. Pada Gambar 4.5 dapat dilihat peta kontur laju penurunan muka tanah Semarang rata-rata dari tahun 2008-2011 dengan interval laju penurunan muka tanah terbesar 11.2 cm/tahun dan laju penurunan muka tanah terkecil adalah 0.7 cm/tahun.
Gambar 4.5. Peta kontur rata-rata penurunan tanah Semarang pengamatan GPS periode 2008 -2011 dengan kecepatan penurunan tanah maksimum = 11 cm/tahun 41
Untuk peta kontur penurunan muka tanah total di wilayah Semarang, dapat dilihat pada Gambar 4.6 dengan interval laju penurunan muka tanah total terbesar 33.6 cm/3 tahun dan laju penurunan muka tanah total terkecil 1.9cm/3 tahun. Untuk pola penurunan muka tanah total wilayah Semarang periode 2008-2011 dapat dilihat penyebaran penurunan muka tanah yang paling dominan penurunannya terjadi pada bagian wilayah timur Semarang Utara. Untuk detailnya dapat dilihat pada Gambar 4.6 di bawah ini:
Gambar 4.6. Peta kontur total Penurunan tanah Semarang periode 2008 -2011 dengan kecepatan penurunan tanah total maksimum = 36 cm
42
Penurunan muka tanah di Semarang pada umumnya tersebar pada daerah Semarang Utara. Dari
data pengukuran dengan GPS selama 4 tahun pengamatan, maka didapat zona
penyebaran penurunan muka tanah Semarang yang dibagi dalam beberapa zona di mana semakin gelap warnanya menunjukkan tingkat atau laju penurunan muka tanahnya semakin besar. Pada Gambar 4.7 dibawah ini, zona penurunan muka tanah Semarang terbesar terjadi pada wilayah Semarang Utara bagian timur dengan laju penurunan muka tanah 0.8 cm/tahun sampai 13.5 cm/tahun.
Gambar 4.7. Peta zona penurunan tanah Semarang berdasarkan data pengamatan GPS periode 2008 -2009
43
Kecepatan penurunan muka tanah periode 2009-2010 sedikit mengalami kenaikan yaitu dengan rentang mulai dari 0.1 cm pertahun
sampai 18.7 cm pertahun. Zonasi penurunan
muka tanah periode 2009-2010 dibagi dalam 6 zona. Dimana interval antar zona adalah 3 cm. Dari pengolahan data yang dilakukan, zonasi penurunan muka tanah terbesar masih dominan pada wilayah Semarang utara bagian timur dan bagian utara dan untuk penurunan terkecil terjadi pada wilayah Semarang bagian selatan yaitu 0-3 cm/tahun. Berikut Gambar 4.8 memperlihatkan zonasi penurunan muka tanah Semarang periode 2009-2010.
Gambar 4.8. Peta zona penurunan tanah Semarang berdasarkan data pengamatan GPS periode 2009 -2010
44
Kecepatan penurunan muka tanah periode 2010-2011 memiliki rentang mulai dari 0.1 cm pertahun sampai 18.7 cm pertahun. Zonasi penurunan muka tanah periode 2010-2011dibagi dalam 6 zona. Dimana interval antar zona adalah 2 cm. Dari pengolahan data yang dilakukan, zonasi penurunan muka tanah terbesar masih dominan pada wilayah Semarang utara bagian timur dan bagian utara dan untuk penurunan terkecil terjadi pada wilayah Semarang bagian selatan yaitu 0-2 cm/tahun. Berikut Gambar 4.9 memperlihatkan zonasi penurunan muka tanah Semarang periode 2009-2010.
Gambar 4.9. Peta zona penurunan tanah Semarang berdasarkan data pengamatan GPS periode 2010 -2011
45
Kecepatan rata-rata penurunan muka tanah Semarang periode 2008-2011 memiliki rentang mulai dari 0.3 cm pertahun sampai 10.7 cm pertahun. Zonasi penurunan muka tanah periode 2008-2011dibagi dalam 6 zona. Dimana interval antar zona adalah 2 cm. Dari pengolahan data yang dilakukan, zonasi penurunan muka tanah terbesar dominan pada wilayah Semarang utara bagian timur dan bagian utara. Sedangkan untuk penurunan terkecil terjadi pada wilayah Semarang bagian selatan yaitu 0-2 cm/tahun. Berikut Gambar 4.10 memperlihatkan zonasi rata-rata penurunan muka tanah Semarang periode 2008-2011.
Gambar 4.10. Peta zona rata-rata penurunan tanah Semarang berdasarkan data pengamatan GPS periode 2008 -2011 Hasil pengolahan data total penurunan muka tanah di Semarang periode 2008-2011 pada umumnya tersebar pada daerah Semarang Utara untuk zonasinya tidak jauh berbeda dengan 46
zona rata-rata penurunan muka tanah Semarang yang bergerak ke arah timur wilayah Semarang Utara. Dari data pengukuran dengan GPS selama 4 tahun pengamatan, maka didapat zona penyebaran total penurunan muka tanah Semarang dengan interval laju penurunan muka tanahnya 0.7 cm/3 tahun sampai 33.6 cm/3 tahun. Dengan interval zona 6 cm. Pada Gambar 4.11 dibawah ini, zona total penurunan muka tanah Semarang
Gambar 4.11. Peta zona total penurunan tanah Semarang berdasarkan data pengamatan GPS periode 2008 -2011 47
Dari 5 zonasi penurunan muka tanah Semarang, maka dapat dilihat pola penyebaran penurunan muka tanah di Semarang yaitu tersebar pada daerah Semarang Utara yang bergerak ke arah timur wilayah Semarang Utara. 4.5. Analisis Korelasi Hasil Pengolahan Data 4.5.1. Analisis Korelasi Penurunan Tanah dengan Kondisi Geologi Penurunan muka tanah di Semarang memiliki kaitan yang erat dengan kondisi geologi kota Semarang itu sendiri dimana daerah Semarang utara atau kawasan pesisir Semarang merupakan dataran aluvial yang terdiri dari endapan aluvial sungai, dataran delta, dan pasang surut belum mengalami pemampatan yang sempurna dan masih mengalami proses sedimentasi sampai saat ini (Marsudi, 2001). Penurunan muka tanah yang terjadi di wilayah Semarang memiliki karakteristik laju penurunan muka tanah terbesar terjadi di daerah Semarang bagian utara. Dari data hasil pengolahan GPS wilayah Semarang periode 2008-2011 maka didapat peta zona rata-rata penurunan muka tanah yang terjadi di wilayah Semarang. Nilai penurunan muka tanah ini antara 0.7 cm/3 tahun sampai 11.2 cm/3 tahun. Kemudian peta zona penurunan muka tanah rata rata semarang periode 2008-2011 di overlay dengan peta geologi kota Semarang. Tujuannya adalah untuk mengetahui hubungan penurunan muka tanah Semarang dengan kondisi geologi kota Semarang. Dari hasil overlay yang dilakukan didapatlah hubungan bahwa wilayah Semarang yang paling besar penurunan tanahnya berada pada dataran alluvial. Hubungan antara kondisi geologi kota Semarang dengan penurunan muka tanahnnya dapat dilihat pada gambar 4.11 yang menunjukkan
peta overlay antara peta
Geologi Semarang dengan peta penurunan muka tanah rata rata Semarang.
48
Gambar 4.12. Peta Overlay Zona Rata Rata Penurunan tanah Semarang berdasarkan data pengamatan GPS periode 2008 -2011 dengan peta Geologi 49
4.5.2. Analisis Korelasi Penurunan Tanah dengan Penurunan Muka Airtanah Penurunan muka airtanah memiliki korelasi dengan penurunan tanah. Pemompaan airtanah yang berlebihan di dataran Semarang menyebabkan penurunan muka airtanah meningkat terus hingga saat ini, sesuai perkembangan permukiman dan industri. Pemanfaatan airtanah dalam (pada akuifer menengah dan aquifer dalam) yang dipompa melebihi besarnya pengisian kembali (recharge) akan menyebabkan pengurangan volume airtanah yang ada, yang selanjutnya akan mempengaruhi menurunnya tinggi muka airtanah dalam tersebut. Proses hilangnya tekanan air pori akibat pemompaan meningkatkan tekanan efektif pada massa tanah sehingga lapisan lempung sebagai akuitard atau akuifer menjadi mampat dan mengalami kompaksi. Hal ini membuat terjadinya penurunan muka tanah di Semarang. Gambar 4.13 memperlihatkan lokasi penyebaran sumur bor dan GPS.
Gambar 4.12. Peta lokasi penyebaran sumur bor dan GPS pengamatan di Semarang yang akan dikorelasikan 50
Tabel 4.8. Laju penurunan Muka Air Tanah (2000-2010) pada sumur bor aquifer sedang dan Penurunan Muka Tanah periode (2008-2011)
Titik
Easting (m) Northing (m)
VMAT (m/tahun)
Titik
VrataRata(cm/tahun
Jarak (m)
Sumur 1
436423
9228486
-0,294
1124
-5,7
372,3
Sumur 3
426635
9228354
-0,128
PBR1
-1,3
1135,7
Sumur 4
433921
9229898
-0,493
SMKN
-9
64,6
Sumur 5
427074
9227750
-0,208
PBR1
-1,3
1852,1
Sumur 8
438275
9227444
-0,416
1106
-3,7
1350,7
Sumur 12
432447
9229692
-0,597
K370
-10,4
383,7
Sumur 13
424254
9231113
-0,26
QBLT
-2,4
65,7
Sumur 14
436768
9231961
-0,703
PMAS
-8,3
355,5
Sumur 15
439824
9230794
-0,894
ISLA
-9,2
511,8
Sumur 17
433818
9229492
-0,648
SMKN
-9
470,5
Dari tabel 4.8 dapat dilihat, besarnya penurunan muka airtanah memiliki kaitan dengan besarnya penurunan muka tanahnya. Dengan Metode korelasi pearson didapat hubungan antara muka airtanah dan penurunan muka tanah apakah saling berkorelasi atau tidak dengan formula: r
Dimana r = nilai korelasi (-1 sampai 1) Xi = data ke i untuk parameter 1 = rata rata data parameter 1 Yi = data ke i untuk parameter 2 = rata rata data parameter 2 Jika nilai r positif dan mendekati + 1 berarti antara penurunan muka airtanah (MAT) dan penurunan muka tanah memiliki korelasi yang tinggi. Dan jika nilai r negatif dan mendekati – 1 berarti antara penurunan MAT dan penurunan muka tanah tidak memiliki korelasi. 51
Berikut grafik yang menunjukkan korelasi antara penurunan MAT dengan penurunan muka tanah.
Gambar 4.13. Grafik hubungan antara sumut bor 14 dengan titik PMAS
Gambar 4.14. Grafik hubungan antara sumur bor 15 dengan titik ISLA
52
Gambar 4.15. Grafik hubungan antara sumur bor 8 dengan titik 1106
Gambar 4.16. Grafik hubungan antara sumur bor 1 dengan titik 1124
53
Gambar 4.17. Grafik hubungan antara sumur bor 3 dengan titik PBR1
Gambar 4.18. Grafik hubungan antara sumur bor 5 dengan titik PBR1
54
Gambar 4.19. Grafik hubungan antara sumur bor 12 dengan titik K370
Gambar 4.20. Grafik hubungan antara sumur bor 13 dengan titik QBLT
55
Dari Gambar 4.14 - 4.20 menunjukkan nilai korelasi antara penurunan MAT dan Penurunan muka tanah memiliki nilai positif dan mendekati +1. Dengan ini dapat disimpulkan bahwa penurunan muka air tanah (MAT) memilki korelasi dengan penurunan muka tanah di Semarang. 4.5.3. Korelasi Penurunan Tanah Dengan Beban Bangunan Beban permukaan memiliki kontribusi dalam proses terjadinya konsolidasi lapisan lempung. Jika tutupan lahannya padat yaitu banyaknya bangunan atau pemukiman maka dengan kondisi itu akan berpengaruh dengan laju penurunan muka tanah di Semarang. Daerah yang tutupan lahannya sedikit akan memiliki kontribusi sedikit dalam proses lajunya penurunan muka tanah di sekitar itu dibanding daerah yang tutupan lahannya padat. Berikut dapat dilihat dari hasil pengamatan google earth untuk tutupan lahan permukaan, daerah dengan tutupan lahannya padat beban permukaan seperti pemukiman dan sebagainya dibandingkan
dengan daerah yang tutupan lahannya sedikit memiliki nilai
penurunan muka tanah yang berbeda.
Gambar 4.21. Kondisi penggunaan lahan pada daerah sekitar Station CTRM, laju penurunan tanah 2008-2011 adalah 11,16 cm/tahun
56
ISLA
Gambar 4.22. Kondisi penggunaan lahan pada daerah sekitar Station ISLA, laju penurunan tanah 2008-2011 adalah 9,2 cm/tahun
1303
Gambar 4.23. Kondisi penggunaan lahan pada daerah sekitar Station 1303, laju penurunan tanah 2008-2011 adalah 0,95 cm/tahun 57
Gambar 4.24. Kondisi penggunaan lahan pada daerah sekitar Station BTBR, laju penurunan tanah 2008-2011 adalah 8,5 cm/tahun Gambar tutupan lahan (land cover) di sekitar titik pengukuran penurunan muka tanah dengan GPS (gambar 4.21- 4.24) hasil google earth dikorelasikan dengan hasil pengolahan data GPS di bawah ini: 1. Hasil pengukuran GPS periode 2008-2011 menunjukkan besar penurunan muka tanah titik CTRM totalnya adalah 33.5 cm. 2. Hasil pengukuran GPS periode 2008-2011 titik ISLA menunjukkan besar penurunan tanah totalnya adalah 27.8 dengan kecepatan penurunan muka tanah 9.2 cm/tahun 3. Hasil pengukuran GPS periode 2008-2011 menunjukkan besar penurunan tanah total di titik 1303 adalah adalah 1.9 cm selama 2 periode pengamatan dengan kecepatan penurunan muka tanah 0,95 cm/tahun.Sedangkan BTBR memiliki laju penurunan tanah 8,5 cm/tahun. Dari data hasil pengolahan GPS dan visualisasi tutupan lahan 3 titik yaitu CTRM, ISLA dan 1303. Titik CTRM dan ISLA yang memiliki nilai kecepatan penurunan muka tanah yang cukup tinggi berada pada daerah dengan tutupan lahan yang padat dengan bangunan. Sedangkan titik 1303 yang memiliki nilai kecepatan penurunan muka tanah yang
58
kecil berada pada daerah dengan tutupan lahan yang tidak banyak bangunan.Akan tetapi BTBR dengan beban bangunan yang tidak banyak tapi penurunan tanahnya cukup besar.
4.5.4. Analisis Dampak Penurunan Tanah Semarang Penurunan tanah yang bervariasi secara spasial maupun temporal akan menyebabkan berbagai dampak yang merugikan untuk kehidupan manusia. Pertama, di daerah-daerah yang telah mengalami penurunan tanah yang sudah terasa saat ini adalah adanya kerugian fisik bangunan yang menyebabkan penduduk Semarang harus menyediakan biaya lebih untuk memperbaiki kerusakan bangunan. Berikut Peta Sebaran kerusakan - kerusakan di wilayah Semarang yang di overlay dengan peta penurunan muka tanah Semarang rata-rata tahun :
Sistem Proyeksi : Transverse Mercator Sistem Koordinat : UTM Zona : 49 S
-11
cm/year
0
gambar 4.25. Gambar 4.25. Peta Peta Lokasi Lokasi penyebaran penyebaran kerusakan kerusakan akibat akibat penurunan penurunan muka muka tanah tanah di di Semarang Semarang dengan backgroundnya peta kontur penurunan muka tanah rata-rata tahun 2008-2011 dengan backgroundnya peta kontur penurunan muka tanah rata-rata tahun 2008-2011 59
4.5.4.1.
Keretakan Pada Struktur Buatan Manusia
Daerah yang mengalami keretakan kebanyakan tersebar merata di daerah Semarang Timur dan Semarang Utara yang situasinya dekat pelabuhan Tanjung Perak dan daerah padat penduduk serta kawasan Industri.Keretakan yang teridentifikasi dapat dilihat dari gambar di bawah ini:
Desa Jagalan
Desa Jagalan
Desa Jagalan
Pelabuhan
Gambar 4.26. Keretakan pada struktur buatan manusia 4.5.4.2.
Penurunan muka tanah Pada Struktur Buatan Manusia
Rumah tenggelam disini adalah naiknya permukaan jalan akibat dari rob sehinnga posisi kedudukan rumah makin rendah dari jalan atau daerah sekitarnya yang diakibatkan oleh penurunan muka tanah.Kebanyakan terjadi di wilayah semarang yang dekat dengan pantai contohnya Semarang bagian utara. Rumah tenggelam ini dapat kita lihat pada gambar di bawah ini:
60
Desa Tirtomoyo
Desa Kuningan
Desa Plamongan Sari
Desa sambirejo
Gambar 4.27. Penurunan muka tanah pada struktur buatan manusia 4.5.4.3.
Kerusakan Jalan Kerusakan jalan terjadi akibat penurunan muka tanah yang berbeda antara satu
wilayah dengan wilayah lainnya. Kerusakan jalan di daerah Semarang dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Desa Kramas
Desa Karang Kidul
Desa Jagalan
Jalan Yos Sudarso
Gambar 4.28. Kerusakan jalan raya 61
4.5.4.4.
Rob Daerah yang terkena rob saat dilakukan survei umumnya berada di bagian utara
kota Semarang. Hal ini disebabkan oleh dekatnya daerah tersebut dengan laut. Penurunan muka tanah yang terjadi mengakibatkan masuknya air laut ke daratan. Ini dapat dilihat dari foto di bawah ini:
Pelabuhan
Desa Plamongan Sari
Pelabuhan
Desa Jagalan dekat pelabuhan
Gambar 4.29. ROB
62
