TUGAS AKHIR - PG 1382
PEMODELAN TOPOGRAFI MUKA AIR LAUT (SEA SURFACE TOPOGRAPHY) PERAIRAN INDONESIA DARI DATA SATELIT ALTIMETRI JASON-1 MENGGUNAKAN SOFTWARE BRAT 2.0.0 ARKADIA RHAMO NRP 3505 100 039 Dosen Pembimbing Eko Yuli Handoko, ST, MT PROGRAM STUDI TEKNIK GEOMATIKA Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
i
TUGAS AKHIR PG 1382
EVALUASI METODE PEMETAAN BATAS WILAYAH DARAT ANTAR KABUPATEN ( STUDI KASUS SURABAYA DAN SIDOARJO) HELGA MACHARA NOVIA NRP 3503 100 008 Dosen Pembimbing Ir. Yuwono .MS M .Nurcahyadi, ST PROGRAM STUDI TEKNIK GEOMATIKA Teknik- Sipil dan Perencanaan FINALFakultas ASSIGNMENT PG 1382 Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2007
MODELING OF SEA SURFACE TOPOGRAPHY INDONESIA WATERS FROM JASON-1 ALTIMETRY SATELLITE DATA USING SOFTWARE BRAT 2.0.0 ARKADIA RHAMO NRP 3505 100 039 Supervisor Eko Yuli Handoko, ST, MT Geomatic Engineering Department Faculty of Civil Engineering and Planning Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2009
ii
PEMODELAN TOPOGRAFI MUKA AIR LAUT (SEA SURFACE TOPOGRAPHY) PERAIRAN INDONESIA DARI DATA SATELIT ALTIMETRI JASON-1 MENGGUNAKAN SOFTWARE BRAT 2.0.0
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi S-1 Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh : ARKADIA RHAMO NRP. 3505 100 039
Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir :
1. Eko Yuli Handoko, ST, MT ............…............ (Pembimbing) NIP. 132 256 267
SURABAYA, AGUSTUS 2009
i
PEMODELAN TOPOGRAFI MUKA AIR LAUT (SEA SURFACE TOPOGRAPHY) PERAIRAN INDONESIA DARI DATA SATELIT ALTIMETRI JASON-1 MENGGUNAKAN SOFTWARE BRAT 2.0.0 Nama Mahasiswa : Arkadia Rhamo NRP : 3505 100 039 Jurusan : Teknik Geomatika FTSP – ITS Dosen Pembimbing : Eko Yuli Handoko, ST, MT
Abstrak Sea Surface Topography (SST) merupakan tinggi permukaan air laut di atas geoid. Pengkajian tentang bentuk muka air laut sangat penting dilakukan di Indonesia untuk memperoleh informasi spasial tentang kondisi perairannya. Saat ini telah dikembangkan sistem satelit altimetri Jason-1 yang mempunyai obyek penelitian mengamati Sea Surface Topography. Pengolahan data biner dari satelit altimetri Jason-1 dilakukan dengan menggunakan software Basic Radar Altimetry Toolbox (BRAT) 2.0.0. Software BRAT juga digunakan untuk memodelkan SST perairan Indonesia. Pemodelan dan analisa SST dilakukan setiap cycle dalam kurun waktu empat tahun (2002-2005). Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai SST terendah pada tahun 2002 terjadi pada Cycle 018 yaitu sebesar -1,481 m di Selat Makassar dan SST tertinggi terjadi pada Cycle 015 yaitu sebesar 4,47 m di Perairan Halmahera. Nilai SST terendah pada tahun 2003 terjadi pada Cycle 052 yaitu sebesar -1,5882 m di Selat Makassar dan SST tertinggi terjadi pada Cycle 051 yaitu sebesar 4,4269 m di Perairan Halmahera. Nilai SST terendah pada tahun 2004 terjadi pada Cycle 090 yaitu sebesar -1,5783 m di Selat Makassar dan SST tertinggi terjadi pada Cycle 080 yaitu sebesar 4,3798 m di Perairan Halmahera. Nilai SST terendah pada tahun 2005 terjadi pada Cycle 124 yaitu sebesar -1,5139 m di Selat
ii
Makassar dan SST tertinggi terjadi pada Cycle 116 yaitu sebesar 4,3303 m di Perairan Halmahera. Selama kurun waktu empat tahun, wilayah perairan Indonesia yang memiliki nilai SST tertinggi adalah Perairan Halmahera dan yang memiliki nilai SST terendah adalah Selat Makassar. Kata kunci : BRAT, Jason-1, Sea Surface Topography (SST)
iii
MODELING OF SEA SURFACE TOPOGRAPHY INDONESIA WATERS FROM JASON-1 ALTIMETRY SATELLITE DATA USING SOFTWARE BRAT 2.0.0 Name NRP Department Supervisor
: Arkadia Rhamo : 3505 100 039 : Geomatic Engineering FTSP – ITS : Eko Yuli Handoko, ST, MT
Abstract Sea Surface Topography (SST) is height of sea water level above geoid. Research about sea surface topography is important in Indonesia to get a spatial information about the condition of the waters. At this time, Jason-1 altimetry satellite system has been developed which has research object to observe the sea surface topography. Binary data calculation from Jason-1 altimetry satellite is done by using software Basic Radar Altimetry Toolbox (BRAT) 2.0.0. This software also used for modeling the SST of Indonesia waters. Modeling and analyzing the SST for each cycle over 2002-2005. Results of this research show that the lowest value of SST which lies on 2002 occurred in Cycle 018 that is -1.481 meter in Makassar Strait and the highest value of SST occurred in Cycle 015 that is 4.47 meter in Halmahera Waters. In the year of 2003, the lowest value of SST occurred in Cycle 052 that is -1.5882 meter in Makassar Strait and the highest occurred in Cycle 051 that is 4.4269 meter in Halmahera Waters. It is also happened in 2004, where the lowest value of SST occurred in Makassar Strait, in Cycle 090 where the value is -1.5783 meter and the highest is in Halmahera Waters, in Cycle 080 that is 4.3798 meter. In 2005, the lowest value of SST occurred in Makassar Strait, in Cycle 124 where the value is -1.5139 meter and the highest is in Halmahera Waters, in Cycle 116 that is
iv
4.3303 meter. In 2002-2005, Makassar Strait has the lowest SST and Halmahera Waters has the highest value of SST. Keywords : BRAT, Jason-1, Sea Surface Topography (SST)
v
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : “PEMODELAN TOPOGRAFI MUKA AIR LAUT (SEA SURFACE TOPOGRAPHY) PERAIRAN INDONESIA DARI DATA SATELIT ALTIMETRI JASON-1 MENGGUNAKAN SOFTWARE BRAT 2.0.0” Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Teknik dari Jurusan Teknik Geomatika FTSP-ITS. Banyak pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Kedua Orang tua yang telah memberikan doa dan bantuan baik motivasi maupun finansial dari awal sampai akhir. 2. Adikku Putri yang telah memberikan doa dan motivasinya. 3. Ibu Ir. Chatarina N.S, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Geomatika FTSP-ITS. 4. Bapak Eko Yuli Handoko, ST, MT selaku dosen pembimbing dalam tugas akhir ini, yang telah memberikan bantuan dan pengarahan dalam penyusunan tugas akhir ini. 5. Bapak Ir. M.Taufik, Bapak Ir.Yuwono, MS dan Bapak Danar Guruh,ST.MT selaku dosen penguji dalam tugas akhir ini, yang telah memberikan bantuan dan pengarahan dalam penyusunan tugas akhir ini. 6. Seluruh dosen Teknik Geomatika yang telah banyak memberikan ilmu dan pengalamannya. 7. Saha Aswina Darmawan yang telah banyak memberikan bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
vi
8. Ovi Shinta Mayasari, rekan senasib sepenanggungan selama mengerjakan TA. Akhirnya TA ini selesai juga Vi. 9. Retha Tsani yang telah banyak memberikan doa dan semangatnya dalam keadaan apapun. Makasih banyak ya beb. 10. Ria Putri L. yang telah banyak memberikan bantuannya. 11. Keluarga besar penulis yang telah memberikan doa dan motivasinya. 12. Seluruh guru-guru dari TK, SD, SLTP, dan SMA yang telah mengajarkan berbagai macam ilmu. 13. Teman-teman angkatan 2005 (G7) dan PAKEM yang telah banyak membantu selama berkuliah di Teknik Geomatika ITS. “With Brotherhood We Walk Together”, suwon seng akeh rek. I love you full..hahahahahhaa. 14. Teman-teman kos Gebang Kidul Gg. Puskesmas Blok H-9 (Pon, Gadoel, Mbah, Yeri, Toni, dan Kang Hamid) yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini. 15. Pak Bagio, Mas Wiwid, Mas Sujak, Bu Otik, Pak Supyan, dan seluruh karyawan Program Studi Teknik Geomatika-ITS. 16. Warung GIRAS di pelosok Gebang, yang selalu menemaniku setiap perutku keroncongan. 17. Semua Pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Besar harapan penulis, semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat untuk semua pihak yang membutuhkan dan atas perhatiannya penulis mengucapkan terima kasih.
Surabaya, Agustus 2009
Penulis
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................... i ABSTRAK ................................................................................ ii ABSTRACT ............................................................................... iv KATA PENGANTAR .............................................................. vi DAFTAR ISI ............................................................................. viii DAFTAR GAMBAR ................................................................ x DAFTAR TABEL ..................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................ xiii DAFTAR ISTILAH .................................................................. xiv BAB I PENDAHULUAN ......................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................ 1 1.2 Perumusan Masalah .................................................... 2 1.3 Batasan Masalah ......................................................... 2 1.4 Tujuan ......................................................................... 2 1.5 Manfaat Penelitian ...................................................... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................. 4 2.1 Satelit Altimetri .......................................................... 4 2.1.1 Prinsip Dasar Satelit Altimetri .......................... 4 2.1.2 Kesalahan dan Bias Dalam Pengukuran Jarak Satelit Altimetri ............................................... 6 2.1.2.1 Kesalahan dan Bias yang Terkait Propagasi Sinyal .................................. 6 2.1.2.2 Kesalahan dan Bias yang Terkait Satelit 7 2.1.2.3 Kesalahan dan Bias yang Dinamika Muka Laut .......................................... 8 2.2 Satelit Jason-1 ............................................................. 8 2.2.1 Sensor Satelit Jason-1 ....................................... 9 2.2.2 Karakteristik Orbit Satelit Jason-1 .................... 11 2.2.3 Data Satelit Jason-1 ........................................... 12 2.2.3.1 Struktur File Geophysical Data Records (GDR) .................................................. 13 2.3 Basic Radar Altimetry Toolbox (BRAT) .................... 15
viii
2.4 Sea Surface Height (SSH) ......................................... 16 2.5 Sea Surface Topography (SST) ................................ 18 2.6 Pembentukan Grid (Griding) ...................................... 20 2.6.1 Interpolasi Inverse Distance Weighted (IDW) .. 21 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................... 24 3.1 Lokasi Penelitian ........................................................ 24 3.2 Data dan Peralatan ...................................................... 26 3.2.1 Data ................................................................... 26 3.2.2 Peralatan ............................................................ 26 3.3 Tahapan Penelitian ..................................................... 26 3.3.1 Tahap Identifikasi Awal .................................... 27 3.3.2 Tahap Pengumpulan Data ................................. 27 3.3.3 Tahap Pengolahan Data..................................... 27 3.3.4 Tahap Akhir ...................................................... 32 BAB IV HASIL DAN ANALISA ............................................ 33 4.1 Konversi Data ............................................................. 33 4.2 Validasi Hasil Konversi Data ..................................... 35 4.3 Pemodelan SST........................................................... 41 4.3.1 Pemodelan dengan MATLAB........................... 41 4.3.2 Pemodelan dengan BRAT ................................. 44 4.4 Analisa Pengolahan Data ............................................ 48 4.5 Analisa Karakteristik SST .......................................... 49 4.5.1 Analisa Karakteristik SST Tahun 2002 ............. 49 4.5.2 Analisa Karakteristik SST Tahun 2003 ............ 50 4.5.3 Analisa Karakteristik SST Tahun 2004 ............ 52 4.5.4 Analisa Karakteristik SST Tahun 2005 ............. 54 BAB V PENUTUP .................................................................... 57 5.1 Kesimpulan ................................................................. 57 5.2 Saran ........................................................................... 57 DAFTAR PUSTAKA ............................................................... 59 LAMPIRAN BIODATA PENULIS
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8
Prinsip Satelit Altimetri (Abidin, 2001) .............. 5 Satelit Jason-1 (AVISO dan PODAAC, 2003) .... 9 Elemen-elemen Orbit Satelit (Abidin, 2001) ....... 11 Lintasan Satelit Jason-1 (AVISO dan PODAAC, 2003) .................................................................... 13 Struktur Data GDR (AVISO dan PODAAC, 2003) ................................................. 14 Hubungan Antara SSH Dengan Komponenkomponen Pembentuknya (Gunadi, 1999) .......... 17 Hubungan Antara SSH, SST dan Komponenkomponen Pembentuknya (Gunadi, 1999)..........19 Sebaran Titik Data dan Interpolasi Gridding (Budiyanto, 2005) ................................................ 21 Konsep Interpolasi Inverse Distance Weighted (IDW) (Prijatna, 2007) ........................................ 22 Lokasi Penelitian Tugas Akhir (Kholis, 2008) .... 24 Diagram Alir Penelitian ....................................... 27 Diagram Alir Pengolahan Data............................ 28 Data Biner Sebelum Dilakukan Proses Konversi 33 Data ASCII Setelah Dilakukan Proses Konversi dengan MATLAB ................................................ 34 Data ASCII Setelah Dilakukan Proses Konversi dengan BRAT ...................................... 34 Hasil Kontrol Kualitas Data dengan MATLAB 35 Data RADS dari Delft Institute for EarthOriented Space Research (http://rads.tudelft.nl) . 36 Validasi Konversi Data MATLAB dan RADS Cycle 018 Pass 090.............................................. 37 Validasi Konversi Data MATLAB dan RADS Cycle 039 Pass 138.............................................. 37 Validasi Konversi Data MATLAB dan RADS Cycle 095 Pass 051.............................................. 38
x
Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18 Gambar 4.19 Gambar 4.20 Gambar 4.21 Gambar 4.22 Gambar 4.23 Gambar 4.24 Gambar 4.25 Gambar 4.26 Gambar 4.27 Gambar 4.28 Gambar 4.29
Validasi Konversi Data MATLAB dan RADS Cycle 120 Pass 153.............................................. 38 Validasi Nilai SST dari BRAT dan MATLAB Cycle 018 Pass 090.............................................. 39 Validasi Nilai SST dari BRAT dan MATLAB Cycle 039 Pass 138.............................................. 39 Validasi Nilai SST dari BRAT dan MATLAB Cycle 095 Pass 051.............................................. 40 Validasi Nilai SST dari BRAT dan MATLAB Cycle 120 Pass 153.............................................. 40 Pemodelan SST 2D dengan MATLAB Cycle 018 ............................................................................. 41 Pemodelan SST 3D dengan MATLAB Cycle 018 ............................................................................. 42 Pemodelan SST 2D dengan MATLAB Cycle 039 ............................................................................. 42 Pemodelan SST 3D dengan MATLAB Cycle 039 ............................................................................. 42 Pemodelan SST 2D dengan MATLAB Cycle 095 ............................................................................. 43 Pemodelan SST 3D dengan MATLAB Cycle 095 ............................................................................. 43 Pemodelan SST 2D dengan MATLAB Cycle 120 ............................................................................. 43 Pemodelan SST 3D dengan MATLAB Cycle 120 ............................................................................. 44 Pemodelan SST 2D dengan BRAT Cycle 018 .... 44 Pemodelan SST 3D dengan BRAT Cycle 018 .... 45 Pemodelan SST 2D dengan BRAT Cycle 039 .... 45 Pemodelan SST 3D dengan BRAT Cycle 039 .... 46 Pemodelan SST 2D dengan BRAT Cycle 095 .... 46 Pemodelan SST 3D dengan BRAT Cycle 095 .... 47 Pemodelan SST 2D dengan BRAT Cycle 120 .... 47 Pemodelan SST 3D dengan BRAT Cycle 120 .... 48
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5
Pass satelit Jason-1 di Indonesia (Sumber : AVISO dan PODAAC, 2003) .............................................25 Kriteria Data Jason-1 (Sumber : AVISO dan PODAAC, 2003) ..................................................... 29 Perbedaan Pengolahan SST dengan menggunakan Software BRAT dan MATLAB .............................. 48 Nilai SST Tahun 2002 ............................................ 49 Nilai SST Tahun 2003 ............................................ 51 Nilai SST Tahun 2004 ............................................ 52 Nilai SST Tahun 2005 ............................................ 54
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Lampiran B Lampiran C
: Proses Pengolahan Data Menggunakan Software BRAT dan MATLAB. : Hasil Pemodelan Sea Surface Topography (SST) secara 2D dan 3D dari Software BRAT. : Contoh Hasil Konversi Data Biner ke Format ASCII dengan Menggunakan Software BRAT dan MATLAB.
xiii
DAFTAR ISTILAH
Ascending Track ASCII Data
: Lintasan naik satelit Jason-1. : American Standard Code for Information Interchange, format data angka yang dibutuhkan dalam pemodelan. Binary Data : Format data mentah pada GDR Jason-1. BRAT : Software khusus untuk mengolah data satelit altimetri (Jason-1, Topex/Poseidon, Envisat, dan lain-lain). Cycle : Satu putaran satelit Jason-1 mengukur seluruh bumi. Descending Track : Lintasan turun satelit Jason-1. GDR : Geophysical Data Record, data format biner dari satelit Jason-1 yang sudah valid. IDW : Inverse Distance Weighted, jenis interpolasi berbobot terhadap jarak yang digunakan dalam proses pemodelan. Orbit Prograde : Orbit yang inklinasi orbitnya lebih kecil dari 90o. Pass : Setengah dari keliling lintasan Jason-1. RADS : Radar Altimetry Database System, developer resmi NASA dan CNES dalam pengadaan data satelit altimetri. SSH : Sea Surface Height, tinggi muka air laut di atas permukaan ellipsoid. SST Dinamik : Sea Surface Topography Dynamic, tinggi muka air laut (dengan gangguan komponen pasut) diatas permukaan geoid. SST Stationer : Sea Surface Topography Stationer, tinggi muka air laut rata-rata (tanpa gangguan komponen pasut) diatas permukaan geoid.
xiv
