Abstrak — Gunung  Kelud  memiliki  ketinggian  1.731  mdpl dengan  kemiringan  lebih  dari  40º.  Gunung  Kelud  di  Kabupaten Kediri,  Jawa  Timur  memiliki  tipe  erupsi stratovulkan dengan karakteristik letusan eksplosit. Mempunyai nilai volcanic explosive index 4, dengan durasi letusan ± 12 menit. Letusan Gunung Kelud salah  satunya  menghasilkan  aliran  hidrologi  yaitu  berupa  lahar dan lava yang dapat memberikan ancaman tinggi bagi masyarakat sekitar.  Data  yang  digunakan  untuk  penentuan  aliran  hidrologi (lahar dan  lava) tersebut adalah DEM  Aster GDEMV2 dan  Alos Palsar.  DEM  memiliki  informasi  data  ketinggian  yang  dapat digunakan  untuk  memodelkan  penentuan  arah  aliran  hidrologi. Hasil  pemodelannya  menyerupai  bentuk  di  lapangan,  sehingga dapat digunakan untuk mitigasi bencana. Teknik penentuan aliran hidrologi  pada  penelitian  ini  menggunakan  metode steepest  slope dan lowest  height berdasarkan  teori  aliran  hidrologi.  Dari  hasil arah pemodelan aliran metode steepest slope , arah aliran hidrologi yang dominan dari puncak Gunung Kelud adalah menuju ke arah barat  (21%),  utara  (19%),  dan  selatan  (16%).  Sedangkan  untuk Metode lowest height lebih dominan menuju ke arah barat (19%), barat laut (18%), dan barat laut (19%). dapat disimpulkan bahwa aliran dominan menuju arah barat, barat laut, barat daya, selatan dan  utara. Sedangkan  hasil perbandingan akumulasi aliran yang di- overlay dengan data BNPB, pada metode steepest slope dari data DEM  Aster  GDEMV2  memiliki  kesalahan  hasil  aliran  sebesar 9,81%  sedangkan  data  DEM  Alos  Palsar  7,29%.  Sedangkan metode lowest  height dari  data  DEM  Aster  GDEMV2  memiliki kesalahan hasil aliran sebesar 12,18% sedangkan data DEM Alos Palsar 11,25%. Desa yang terdampak letusan Gunung Kelud yaitu untuk Kabupaten Kediri 29 desa, Blitar 26 desa dan Malang 2 desa.
Kata Kunci — aliran hidrologi, DEM, lowest height s, s teepest slope

## I. PENDAHULUAN
NDONESIA  terletak  pada  pertemuan  tiga  lempeng  benua, yaitu  Lempeng  Eurasia,  Lempeng  Pasifik  dan  Lempeng Australia,  konsekuensi  dari  tumbukan  antar  lempeng  tersebut terbentuk palung samudera, lipatan, punggungan, patahan di busur kepulauan dan sebaran gunung api. Indonesia memiliki 129 gunung api atau  14%  dari  gunung  api  aktif  di  dunia,  yang  tersebar  dari ujung  utara  Sumatera,  Jawa,  Nusa  Tenggara,  Maluku  dan Sulawesi  Utara.  Jawa  Timur  adalah  salah  satu  provinsi  di Indonesia yang memiliki 7 gunung  api  aktif,  hal  ini    membuat Jawa Timur  merupakan daerah  yang memiliki tingkat ancaman bahaya  gunung  api  yang  tinggi.  Tujuh  gunung  aktif  di  jawa
timur tersebut salah satunya adalah Gunung Kelud dengan status waspada level II terhitung sejak 28 Februari 2014 [1].
Gunung Kelud memiliki tipe letusan berbentuk strato , secara administratif terletak di wilayah  Kabupaten Kediri,  Kabupaten Blitar  dan  Kabupaten  Malang,  Provinsi  Jawa  Timur.  Secara geografis  terletak  pada  posisi  7º56’00”  LS,  112º18’30”  BT dengan ketinggian puncak 1.731 meter di atas permukaan laut.
Pemanfaatan  data  informasi  geospasial  untuk  mendukung sistem  peringatan  dini  bencana  alam  diyakini  sebagai  suatu teknik  yang  dapat  memberi  kontribusi  sangat banyak. Kegiatan ini  bertujuan  untuk  menentukan  pola  aliran  hidrologi  Gunung Kelud  jika  suatu  saat  terjadi  letusan.  Oleh  karena  itu,  dalam penelitian ini akan dibuat peta aliran hidrologi yang diperlukan sebagai  salah  satu  komponen  sistem  peringatan  dini  sebagai upaya untuk meminimalisir jumlah korban dan kerugian akibat bencana letusan gunung  api.
Proses penentuan aliran hidrologi ini berdasarkan teori aliran hidrologi,  salah  satu  kunci  untuk  menurunkan  karakteristik hidrologi  permukaan  adalah  kemampuan  untuk  menentukan arah  aliran (flow  direction) dan  akumulasi  aliran (flow accumulation) dari setiap sel dalam data raster. Hal ini dilakukan dengan  menggunakan  data Digital  Elevation  Model (DEM) yaitu,  ASTER  GDEMV2  dan  ALOS  PALSAR  karena  data DEM memiliki data ketinggian yang baik untuk di dataran tinggi [3].  Data  DEM  dapat  digunakan  untuk  mensimulasikan  jalur aliran  hidrologi  berdasarkan  nilai  kemiringan  terbesar  dan kemiringan  terkecil  dengan  metode steepest  slope dan Lowest Hights. Hasil  dengan  metode steepest  slope dan lowest  height dari  teori  aliran  hidrologi,  dengan  data  DEM  dapat  digunakan sebagai dasar penentuan aliran hidrologi menurut [3].

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian tugas akhir adalah di Gunung  Kelud  yang terletak  pada    7º56’00”  LS,  112º18’30”  BT.  Sedangkan  yang secara  administratif  termasuk  dalam  wilayah  tiga  kabupaten, yakni  Kabupaten  Kediri,  Kabupaten  Blitar  dan  Kabupaten Malang, Provinsi Jawa Timur.

## Studi Penentuan Aliran Hidrologi Metode

## Steepest Slope dan Lowest Height dengan Aster GDEMV2 dan Alos Palsar
(Studi Kasus: Gunung Kelud, Jawa Timur)
Akhmad Sigit Arisandy, Bangun Muljo Sukojo Jurusan Teknik Geomatika, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail : bangunms@gmail.com
I
Gambar 1. Lokasi Penelitian

## B. Data dan Peralatan
a. Data
Data yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini yaitu:
1. Data Digital  Elevation  Model (DEM)  Aster  Global DEMV2 Wilayah Gunung Kelud tahun 2011.
2. Data  DEM  Alos  Palsar  Wilayah  Gunung  Kelud  tahun 2010.
3. Peta Administrasi Jawa Timur (RBI) BAKOSURTANAL atau BIG tahun 2000 dengan skala 1:25.000.
4. Peta  Kawasan  Rawan  Bencana  (KRB)  BNPB  Gunung Kelud.
5. Citra Lansat tahun 2015 sesuai dengan daerah penelitian
b. Peralatan
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian  tugas  akhir  ini yaitu:
1. Perangkat Lunak ( Software ):
i. Windows 8.1
ii. Microsoft Office 2013
iii. ArcGIS 10.2.2
2. Peralatan lain untuk survei lapangan :
i. Kamera
ii. GPS Handheld iii. Alat Tulis

## C. Tahap Pengolahan Data
Pertama  melakukan  koreksi  radiometrik  dan atmospheric pada  citra  lansat  8  agar  memiliki  tampilan  yang  lebih  bagus untuk base map dan klasifikasi supervised . Kemudian data DEM Aster  GDEMV2  dan  Alos  Palsar  di  transformasikan  ke  dalam koordinat  UTM  Z  49S.  Kemudian  untuk  menghilangkan depression atau sink pada DEM maka dilakukan proses fill sink . Kemudian cropping area  penelitian  yang  mencakup  tiga kabupaten  yaitu  Kab.  Kediri,  Kab.  Blitar  dan  Kab.  Malang. Pembuatan  kemiringan  lereng  dari  kedua  DEM  yang  di  bagi menjadi 7 kelas.
Pengambilan sempel ketinggian  yang di bandingkan dengan RBI dan data pengukuran GPS, kemudian dihitung Nilai RMSE dan  korelasi.  Setelah  itu  dengan  metode steepest  slope dan lowest  height ditentukan  arah  aliran (flow  direction) hidrologinya.  Kemudian  dilakukan  pemodelan  akumulasi alirannya (flow  accumulation) .  Dari  klasifikasi  tupan  lahan dapat di ketahui area luasan tutupan lahan yang terdampak. Hasil aliran  di- overlay- kan  dengan  peta  KRB  dari  BNPB  dan  diberi visualisasi  data  DEM  dengan  parameter hilshade .  Kondisi  ini
akan menampilkan data DEM lebih menarik. Setelah jalur aliran lava  dibuat,  kemudian  dapat  dihasilkan  peta  jalur  aliran  lava Gunung  Semeru  berdasarkan  DEM  Aster  GDEMV2  dan  Alos Palsar.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Klasifikasi Supervised
Hasil analisa tutupan lahan terdapat 10 kelas, namun hanya 8 kelas  yang  terdampak  aliran  hidrologi  (lahar  dan  lava)  yaitu alang-alang  698,49  ha,  semak  belukar  3497,16  ha,  hutan 2553,34  ha,  perkebunan  2110,4  ha,  pemukiman  649,39  ha, Sawah  2301,01  ha,  ladang  2076,1  ha,  dan  Sungai  408,3  ha, dengan  luas  keseluruhan  tutupan  lahan  terdampak  sebesar 14294,18 ha.

## B. Hasil Pengambilan Sempel Ketingian
Untuk  menguji  hasil  nilai  Z  dari  kedua  data  DEM  maka menghitung  nilai  RMSE (Root  Mean  Square  Errors) dan Korelasi Pearson ( 𝑟 ):
𝑅𝑀𝑆𝐸 = √ 1 𝑛 ∑ (𝑦 𝑖 + 𝑦̆ 𝑖 ) 2 𝑛 𝑖=1 (1)
𝑟 = 𝑛 ∑ 𝑋 𝑖 𝑋 𝑖− ∑ 𝑋 𝑖 ∑ 𝑌 𝑖 √𝑛 ∑ 𝑋 2 𝑖 −(∑ 𝑋 𝑖 ) 2 √𝑛 ∑ 𝑌 2 𝑖 −(∑ 𝑌 𝑖 ) 2 (2)
Dari  hasil  pengambilan  sempel  Z  sebanyak  39  titik, didapatkan bahwa nilai RMSE antara Aster GDEM dengan RBI memiliki  nilai  sebesar  3,074,  nilai  RMSE  antara  Alos  dengan RBI memiliki nilai sebesar 2,781, sedangkan perbandingan nilai RMSE  antara  DEM  Aster  GDEMV2  dan  Alos  Palsar  sebesar 4,183. Sedangkan perhitungan Nilai RMSE antara Aster GDEM dengan data GPS sebesar 3,83 dan Alos Palsar dengan data GPS memiliki  nilai  RMSE  sebesar  3,25.  Sesui  Perka  BIG  no.  15 tahun  2014  bahwa  pada  kelas  1  untuk  peta  dengan  skala 1:100.000 memiliki nilai RMSE vertical sebesar 20 m [4]. maka dapat digunakan untuk peta penentuan aliran hidrologi.
Korelasi  sederhana  merupakan  suatu  teknik  statistik  yang dipergunakan  untuk  mengukur  kekuatan  hubungan  2  variabel dan  juga  untuk  dapat  mengetahui  bentuk  hubungan  antara  2 variabel tersebut dengan hasil yang sifatnya kuantitatif.
Dari perhitungan nilai korelasi ( 𝑟 ) sehingga di dapatkan nilai korelasi  antara  Aster  GDEMV2  dengan  Alos  Palsar  0,92, korelasi antara Aster dengan GPS 0,91 dan sedangkan korelasi antara  Alos  Palsar  dengan  GPS  0,94.  Rentang  nilai  0–0,5 menunjukkan korelasi lemah, 0,5-0,8 korelasi sedang dan 0,8-1 korelasi kuat [5].

## C. Perbaikan DEM
Untuk menghilangkan depression atau sink maka diperlukan fill  sink pada  DEM  Aster  dan  Alos.  Kesalahan  yang  dimiliki pada  data  DEM  ini  disebabkan  oleh noise dari  citra  satelit  itu sendiri, seperti kesalahan  yang terjadi karena perbedaan sinyal yang diterima. Maka fill sink untuk menghilangkan depression pada data DEM.
Gambar 2. Grafik Fill sink Aster GDEMV2
Dari  hasil fill  sink pada  DEM  alos  palsar  tidak  mengalami perubahan  antara  sesudah  dan  sebelum  dilakukan fill  sink , namun pada DEM aster mengalami perbedaan setelah dilakukan fill sink sebesar 0,217 m.

## D. Kemiringan lereng (slope)
Hasil  dari  penentuan  kemiringan (Slope) yang  diterapkan pada  Kedua  DEM  menenjukan  bahwa  ada  perbedaan  antara ketinggian data DEM Aster GDEMV2 dan Alos Palsar.

## Gambar 3. Kemiringan lereng Aster (atas), Alos (bawah)
Pada gambar 3 dapat dilihat bahwa Gunung Kelud dari DEM Aster  memiliki  tinggi  1.711  mdpl,  sedangkan  DEM  Alos memiliki tinggi 1.730  mdpl dan  termasuk pegunungan dengan rentang  nilai  55-140%  yaitu  yang  artinya  memiliki  rentang ketinggian 1.500-3.000 mdpl. Hasil ini sesuai dengan data yang ada pada BNB bahwa puncak Gunung Kelud 1.731 mdpl [1].
E. Menentukan  Arah  Aliran  (flow  direction)  Steepest  Slope dan Lowes Height
Steepest  slope merupakan  arah  aliran  menuju  nilai  piksel terendah  dengan  memperhitungkan  delapan  tetangga  sekitar ditambah faktor kemiringan sudut tangensial yang terdapat pada ke empat pojok tetangganya [2].
Gambar 4. Algoritma Metode Steepest Sloope
Flow  direction yaitu  proses  penentuan  daerah  aliran  yang menghasilkan  informasi  arah  aliran  lereng  pada  setiap  piksel atau  Metode  penentuan  arah  aliran  sesuai  dengan  arah  mata angin. Arah aliran ini meliputi N (North) , E (East) , W ( West) , S (South) , NE ( Northeast ), NW (Northwest) , SE ( SouthEast) , SW (Southwest) [3].
Tabel 1. Flow direction Metode steepest slope Direction Code Direction Aster GDEM Alos Palsar 1 Timur 13% 10% 2 Tenggara 9% 7% 4 Selatan 16% 14% 8 Barat Daya 12% 11% 16 Barat 17% 21% 32 Barat Laut 12% 12% 64 Utara 14% 19% 128 Timur Laut 8% 6% Jumlah Piksel(%) 100% 100%
Hasil  dari  pengolahan  tahap flow  direction metode steepest slope , arah aliran hidrologi yang dominan dari puncak Gunung Kelud  adalah  menuju  ke  arah  barat,  utara,  dan  selatan. Ditunjukkan dengan presentasi arah aliran dari jumlah pixel . Sedangkan lowest height merupakan metode penentuan pola aliran  hidrologi  yang  hanya  mempertimbangkan  delapan tetangga sekitar untuk menuju ke nilai piksel terendah [2].
Gambar 6. Algoritma Metode Lowest height
Tabel 5. Flow direction Metode lowest height Direction Code Direction Aster GDEMV2 Alos Palsar 1 Timur 9% 10% 2 Tenggara 15% 10% 4 Selatan 9% 17% 8 Barat Daya 19% 14% 16 Barat 11% 19% 32 Barat Laut 18% 14% 64 Utara 8% 10% 128 Timur Laut 11% 6% Jumlah Piksel 100% 100%
Hasil  dari  pengolahan  tahap flow  direction metode lowest height , arah aliran hidrologi yang dominan dari puncak Gunung Kelud adalah  menuju ke arah barat, barat  laut, dan barat daya. Ditunjukkan dengan presentasi arah aliran dari jumlah pixcel .
F. Memodelkan Arah Akumulasi (flow accumulation) Steepest Slope dan Lowest Height
Fungsi ini memodelkan mengenai jumlah akumulasi aliran air yang terjadi pada suatu wilayah tertentu. Sebagai hasil ukur akan terdapat nilai akumulasi air yang biasanya juga identik dengan aliran  hidrologi  yang  sebenarnya  di  lapangan.  Kemudian didapatkan hasil akumulasi aliran dalam bentuk 2 dimensi yang
di- overlay dengan  citra  Data  DEM  Aster  GDEMV2  dan  Alos Palsar.
Gambar 6. Akumulasi aliran Metode steepes slope
Hasil aliran yang dimodelkan dengan yang di- overlay dengan KRB  dari  BNPB  bahwa  metode steepest  slop dari  data  DEM Aster GDEMV2 memiliki kesalahan hasil aliran sebesar 9,81% sedangkan data DEM Alos Palsar 7,29%.
Dari flow accumulation metode lowest  height menghasilkan 12  jalur  aliran  hidrologi  dan  kemudian  hasilnya  di- overlay dengan KRB.
Gambar 7. Akumulasi aliran Metode lowest height
Dari flow accumulation metode lowest  height menghasilkan 12 jalur aliran hidrologi. Hasil aliran yang dimodelkan dengan yang di overlay dengan KRB dari BNPB bahwa metode lowest height dari data DEM Aster GDEMV2 memiliki kesalahan hasil aliran  sebesar  12,18%  sedangkan  data  DEM  Alos  Palsar 11,25%.

## G. Overlay
Tahap  Akhir  ( Overlay dan  Pembuatan  Peta  Jalur  Aliran Hidrologi  (Lahar  dan  Lava)  Gunung  Kelud)  data-data  yang sudah  diolah  kemudian  di- overlay- kan  menggunakan software ArcGIS  10.2.2  dengan  syarat  sistem  proyeksi  dari  peta-peta yang  akan  di- overlay -kan  harus  sama.  Data  tersebut  meliputi vektor  peta  tutupan  lahan,  DEM  Aster  GDEMV2  dan  Alos Palsar, vektor layer - layer terpilih dari peta Peta Kawasan Rawan Bencana  (radius  dan  aliran  lahar).  Proyeksi  yang  digunakan dalam peta ini sesuai dengan peta dasarnya yaitu sistem proyeksi Universal  Transverse  Mercator (UTM)  Zona  49  S  dengan datum WGS 1984. Skala peta yang digunakan yaitu 1:100.000.
Adapun unsur-unsur yang terdapat pada peta ini antara lain: a. Jalur Aliran Lava dari Peta Rupa Bumi Indonesia (sumber: pemodelan  hidrologi  metode steepest  slope dan lowest height s software ArcGIS 10.2.2.)
b. Kawasan  Rawan  Bencana  Lahar  dan  Lava  Gunung  Kelud (sumber:  Peta  Kawasan  Rawan  Bencana  skala  1  :  60.000 terbitan Badan Nasional Penanggulangan Bencana)
c. Batas  Administrasi  (tahun  2010)  (sumber:  InaGeoportal terbitan Badan Informasi Geospasial)
d. Kontur (tahun 2000) (sumber: InaGeoportal terbitan Badan
Informasi Geospasial)
e. Sungai  (sumber:  InaGeoportal  terbitan  Badan  Informasi
Geospasial)
f. Tutupan  Lahan  (sumber:  InaGeoportal  terbitan  Badan Informasi Geospasial)
g. Lansat 8  LO81180662015183RPI00  (sumber:  USGS earth Explorer )
h. DEM Aster GDEMV2 Tahun 2011 (sumber: gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp)
i. DEM  Alos  Palsar  Tahun  2010  (sumber: Satelite Alaska Facility ) j. Tampilan Hilshade dari  DEM  Alos  Palsar  dengan  z  limit 1,5.
Gambar 8. Peta aliran hidrologi (lahar dan lava) gunung Kelud

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan dari Penelitian ini adalah sebagai berikut.
a. Dari hasil penentuan aliran hidrologi menggunakan metode steepest  slope dan lowest  height ,  didapatkan  nilai    arah aliran  utara  19%,  barat  laut  18%,  barat  21%  ,  barat  daya 19%  dan  Selatan  17%.  Nilai  ini  sesuai  dengan  bentuk Gunung  Kelud  yang  berbukit  di  sebelah  timur,  sedangkan dibagian barat, utara dan selatan berbentuk lereng. Sehingga aliran (lahar dan lava) yang terbentuk menuju ke arah barat, utara dan selatan.
b. Dari  hasil  analisa  aliran  metode steepest  slope memiliki akurasi  yang  baik  dibandingkan  dengan  metode lowest height ,  dapat  dilihat  dari  hasil  alian  akumulasi (flow accumulation) yang  di- overlay menunjukkan  hasil  bahwa aliran yang dimodelkan dengan metode steepest slope dari data DEM Aster GDEMV2 memiliki kesalahan hasil aliran sebesar  9,81%  sedangkan  data  DEM  Alos  Palsar  7,29%. Sedangkan  metode lowest  height dari  data  DEM  Aster GDEMV2 memiliki kesalahan hasil aliran sebesar 12,18% sedangkan  data  DEM  Alos  Palsar  11,25%.  Hasil  analisa tutupan lahan terdapat 10 kelas, namun hanya 8 kelas yang terdampak  aliran  hidrologi  (lahar  dan  lava)  yang  paling besar semak belukar 3.497,16 ha, dan area yang paling kecil area sungai 408,3 ha, dan dengan luas keseluruhan tutupan Lahan terdampak sebesar 14.294,18 ha.
Kemudian  saran  untuk  rekomendasi  penelitian  selanjutnya mengingat pentingnya mitigasi bencana dari letusan gunung api maka penelitian ini dapat dikembangkan lagi untuk memodelkan jalur aliran  hidrologi (lahar dan  lava)  yang  lebih  akurat,  untuk mendukung mitigasi bencana perlu adanya citra resolusi tinggi seperti citra ikonos , quickbird atau Pleiades .

## PENUTUP
Penulis  menyadari  bahwa  laporan  ini  masih  banyak kekurangan  baik  dalam  penulisan  maupun  isi  dari  paper  ini, karena  itu  kami  sangat  mengharapkan  saran  dan  kritik  yang membangun  guna  perbaikan  kelak.  Akhir  kata,  penulis menyampaikan  banyak  terima  kasih  semoga  Penelitian  Tugas Akhir ini dapat bermanfaat untuk mahasiswa Teknik Geomatika FTSP-ITS.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Buku Kelud Seri Letusan 2007, Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi, 2007.
[2] Ilwis. (2009). Hydrologi, New York.
[3] Julzarika,  A.  I.  (2010).  Pemanfaatan  DEM  ALOS  Palsar,  DEM  SRTM dan  Citra  Landsat  untuk  Mengetahui  Potensi  Longsor  (Studi  Kasus  : Kabupaten Purworejo - Provinsi Jawa Tengah). INDRAJA LAPAN VOL I, NO 1, 6-12.
[4] PERKA BIG, no 15 tahun 2014.
[5] Sujana, (2002). Korelari Pearson.