## STUDI PENGAMATAN PENURUNAN DAN KENAIKAN MUKA TANAH
MENGGUNAKAN METODE DIFFERENTIAL INTERFEROMETRI SYNTHETIC APERTURE RADAR (DInSAR) (Studi Kasus : Lumpur Lapindo, Sidoarjo)

## STUDI PENGAMATAN PENURUNAN DAN KENAIKAN MUKA TANAH MENGGUNAKAN METODE DIFFERENTIAL INTERFEROMETRI SYNTHETIC APERTURE RADAR (DInSAR)
(Studi Kasus : Lumpur Lapindo, Sidoarjo)
STUDY OF DETECTED LAND SUBSIDANCE AND UPLIFT USING DIFFERENTIAL INTERFEROMETRI SYNTHETIC APERTURE RADAR (DInSAR) METHOD (A case study: Lapindo, Sidoarjo )
Sendy Ayu Yulyta 1 , Muhammad Taufik 1 , Noorlaila Hayati 1
1 Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Email: taufik_m@geodesy.its.ac.id

## Abstrak
Abstrak—Munculnya  semburan  lumpur  di  Porong,  Sidoarjo,  yang  terletak  di  lokasi  kegiatan  eksplorasi  gas  PT. Lapindo Brantas memberikan dampak negatif untuk  penduduk  setempat dan lingkungannya, salah satu dampaknya yakni deformasi. Dalam dinamika bumi, permukaan tanah akan selalu mengalami deformasi dengan berbagai macam faktor  penyebab.  Seiring  perkembangan  teknologi,  radar  merupakan  salah  satu  teknologi  penginderaan  jauh  yang dapat dimanfaatkan untuk mengamati deformasi tanah. Dalam penelitian ini diterapkan metode DInSAR (Differential Interferometric  Synthetic  Aperture  Radar)  untuk  mendapatkan  besar  deformasi  dengan  ketelitian  mencapai  sub- sentimeter. Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah empat buah citra satelit ALOS/PALSAR (Februari 2008, Januari 2009, dan Februari 2010 dan Januari 2011) yang kemudian diproses secara Differential Interferometri SAR (DInSAR) hingga didapatkan besar deformasi pada radius 1.5 km dari pusat semburan.
Hasil  metode  DInSAR  menunjukkan  deformasi  vertikal  yang  terjadi  di  sekitar  wilayah  semburan  bervariasi, dibeberapa  lokasi  mengalami subsidence dan  beberapa  mengalami uplift, tergantung  peristiwa  yang  terjadi  pada kurun  waktu  tersebut.  Rata-rata  besar  penurunan  tanah  yang  terjadi  antara  tahun  2008-2011  yaitu  antara  0-  -20 cm/th  sedangkan  besar  uplift  rata-rata  yaitu  0-10  cm/th  .  Untuk  mengetahui  keakuratan  metode  DInSAR  dalam mengamati  penurunan  tanah  maka  dilakukan  analisa  dengan  membandingkan    beberapa  penelitian  lain  terkait deformasi lumpur lapindo.
Kata Kunci: Lumpur Lapindo Sidoarjo, Deformasi Tanah, DInSAR.

## Abstract
The emergence of mudflow in Porong, Sidoarjo, which is located at the site of a gas exploration activities by PT. Lapindo Brantas causing negative impact on the local population and the environment, deformation was then one of negative impact. In the dynamics of the earth, the ground will always be deformed with many factors. Along with the development of technology,  RADAR (Radio Detection and Ranging) is one of the remote sensing technologies which can  be  used  to  monitor  deformation  around  the  mudflow.  This  study  applying  DInSAR  method  (Differential Interferometric  Synthetic  Aperture  Radar)  for  obtain  a  large  deformation  with  sub-centimeter  accuracy.  This  study using four satellite imagery ALOS/ PALSAR (February 2008, January 2009 and February 2010 and January 2011) which is then processed with Differential SAR Interferometry (DInSAR) to obtain a large deformation at a radius of 1.5 km from the center of mudflow.
The  results  of  DInSAR  method  indicating  a  vertical  deformation  that  occurs  around  the  area  bursts  vary,  in some locations there are subsidence and uplift, depending on the events that occurred in that period. Land subsidance that  occurred in  the year 2008-2011 has a range of  0 - -20 cm/year and uplift  has a ranges of   0 - -10 cm/year. To know the accuracy of the method DInSAR observed a decrease in soil analysis is carried out by comparing several other studies related deformation Lapindo mud.
Keywords: Lapindo Mudflow in Sidoarjo, Ground Deformation, DInSAR

## PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Munculnya semburan lumpur di Porong, Sidoarjo, yang terletak di lokasi kegiatan eksplorasi gas PT. Lapindo  Brantas  memberikan  dampak  negatif untuk  penduduk  setempat  dan  lingkungannya. Banyak  penduduk  yang  kehilangan  tempat tinggalnya, sementara pabrik, rumah sakit, sawah dan  jalan  terendam  lumpur.  Salah  satu  dampak yang perlu dilakukan monitoring yaitu deformasi. Dalam  dinamika  bumi,  permukaan  tanah  akan selalu  mengalami  deformasi  dengan  berbagai macam  faktor  penyebab.  Salah  satu  penyebab deformasi  adalah  berkurangnya  massa  dibawah permukaan  akibat  pengambilan  mineral  bumi atau  air  tanah  yang  berlebihan.  Sedangkan penurunan  tanah  atau  amblesan  yang  terjadi  di lumpur  Lapindo  Sidoarjo  ini  disebabkan  oleh berkurangnya daya dukung batuan akibat semakin bertambahnya  volume  lumpur  yang  keluar menuju  permukaan  tanah  dalam  waktu  yang lama.  Amblesan  ini  memiliki  tingkat  penurunan yang  bervariasi,  tergantung  radius  terhadap semburan,  serta  struktur  geologi  yang  bekerja (BPLS 2000 dalam (Susantoro, 2011)). Seiring dengan perkembangan teknologi yang ada saat  ini  khususnya  dalam  mengamati  deformasi, InSAR ( Interferometric  Synthetic  Aperture  Radar ) merupakan  salah  satu  teknik  yang  mampu digunakan  untuk  mengidentifikasi  terjadinya deformasi di permukaan tanah dengan memanfaatkan  data  dari  satelit  penginderaan jauh  aktif  yaitu RADAR ( Radio  Detection  and Ranging ).  Radar  memancarkan  gelombang  radio kemudian merekam pantulan obyek di permukaan  bumi,  hasil  perekaman  sensor  radar ini  dinamakan  citra SAR ( Synthetic  Aperture Radar ) (Sari, 2014).
Pada teknik ini dilakukan pembentukan interferogram  yang  didapat  dari  dua  buah  atau lebih  citra SAR ( master dan slave )  yang  direkam pada objek yang sama di permukaan bumi namun pada waktu yang berbeda. Jika suatu titik di tanah begerak,  maka  jarak  antara  sensor  dengan  titik akan berubah, dan berpengaruh pada nilai phase yang  direkam  oleh  sensor SAR .  Nilai  beda phase inilah yang menunjukkan adanya ground movement. Interferogram yang terbentuk memiliki  efek  topografi  dan  atmosferik,  oleh
karena  itu  perlu  dilakukan  pengurrangan  dengan proses  differential SAR ( DInSAR ),  sehingga dihasilkan  informasi  deformasi  serta  dapat diketahui besar pergerakan tanah ( subsidance dan uplift ) yang terjadi.
Data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah data PALSAR ( Phased Array type-L band Synthetic Aperture  Radar ). PALSAR merupakan  salah  satu sensor aktif dengan sistem SAR yang dibawa oleh satelit ALOS ( Advanced  Land  Observing  Satellite ). Sensor yang membawa saluran L dengan panjang gelombang  23,6  cm  ini  dapat  digunakan  pada siang  maupun  malam  hari  (Japan  Space  System, 2012).
Dengan menerapkan teknik DInSAR dan data ALOS PALSAR sebagai  data  pendukung  ,maka  dalam peneletian  ini  didapatkan  rata-rata  besar subsidence  dan  uplift  tiap  tahun  dengan mengambil  potongan  melintang  pada  radius  1.5 km dari pusat semburan.

## METODOLOGI PENELITIAN
Data Dan Peralatan
- Data
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Citra ALOS PALSAR Tabel 1. Data Citra ALOS PALSAR ID Scene Date Path Frame Direction ALPSRP110067030 17 Februari 2008 427 7030 Ascending ALPSRP157037030 4 Januari 2009 427 7030 Ascending ALPSRP217427030 22 Februari 2010 427 7030 Ascending ALPSRP264397030 10 Januari 2011 427 7030 Ascending

## 2. DEM SRTM 90 m
- Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Perangkat Keras
- Notebook Toshiba
2. Perangkat Lunak
- Sistem Operasi Windows 8
- Sistem Operasi Ubuntu 12.04 LTS
- ROI_PAC3_0_1
- ArcGIS

## Metode Penelitian
Berikut  adalah  penjelasan  tahapan-  tahapan pengolahan  data  SAR  yang  dilakukan  dengan metode DInSAR : 1. Data SAR Untuk  menganalisa  deformasi,  dilakukan pengolahan    data  antara  citra master dan slave .  Data  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  yaitu  empat  citra ALOS  PALSAR dengan waktu akuisisi berikut:
Tabel 2. Data Citra SAR yang Digunakan
ID _Scene Tanggal Perekaman Pair Baseline Perpendicular Jarak Temporal ALPSRP110067030 17 Februari 2008 Pair1 791.495  m 11 bulan ALPSRP157037030 4 Januari 2009 Pair2 -616.643 m 13 bulan ALPSRP217427030 22 Februari 2010 Pair3 896.821 m 11 bulan ALPSRP264397030 10 Januari 2011 2. SAR Processing Karena  pada ALOS  PALSAR ( raw) memiliki susunan  data  sinyal  yang  belum  dipadatkan dan belum dilengkapi dengan koreksi geometric,  maka  dilakukan SAR  Processing sehingga  terbentuk  susunan  grid  yang  teratur yang  atas  nilai  kompleks  atau  nilai  fasor  yang meliputi amplitudo dan fase (ϕ).
3. InSAR Processing
InSAR processing bertujuan untuk membentuk citra  interferogram  dari  sepasang  data SLC yang  terdiri  dari master dan slave ,  dimana informasi  ini  berhubungan  langsung  dengan bentuk topografi namun masih terdapat unsur deformasi, noise , dan atmosfer (Sari, 2014).Pada tahap ini dilakukan:
- Pencarian  area  tampalan  dan  parameter ( offset )
Bertujuan  untuk  menentukan  parameter transformasi  affine  antara  citra  1  ( master ) dengan  citra  2  ( slave )  melalui  pencarian patch  area  atau  area  tampalan  dari  kedua citra  kompleks  melalui  puncak  korelasi amplitudo.
- Resample parameter
Dilakukan  penentuan  bidang  offset  dengan menampalkan bidang citra kompleks 2 ( slave ) ke  bidang  citra  kompleks  1  ( master )  dengan parameter  transformasi  affine  yang  telah ditentukan sebelumnya.
- Pendataran ( flattening )
Karena  dibutuhkan  untuk  menggambarkan interferogram  (beda  fase)  dari  topografi daerah  yang  diteliti,  maka  perlu  dilakukan pendataran  kedalam  bidang  proyeksi  2 dimensi (2D).
4. DInSAR Processing
Tiap pasang interferogram masih mengandung noise akibat  efek  atmosfer,  dekorelasi temporal,  dan  masih  mengandung  unsur topografi.  Maka  dari  itu  pada  tahap  ini dilakukan  proses removal  topography dengan bantuan  data DEM  SRTM 90m.  Proses pemodelan  DEM  di resample kedalam  sistem koordinat  citra master .  Kemudian  dilakukan tahapan berikut:
- Penentuan Panjang Baseline Bertujuan untuk menemukan area pertampalan  antara  data master (citra interferogram) dengan data DEM SRTM yang telah  disimulasikan  dalam  geometri  citra master .
- Penghapusan Topografi Bertujuan  untuk  menghapus  efek  topografi yang  terdapat  pada  intererogram  hasil  dari dua pasang citra.
5. Nilai Koherensi Batas  nilai  koherensi  hasil dua  data  citra yang digabungkan yaitu antara 0 sampai 1. Jika citra 1 dan citra 2 benar- benar identik, maka γ = 1 (koherensi  terbesar).  Minimal  nilai  koherensi yang baik yaitu 0.3.
6. Phase Unwrapping dan Geocoding
Citra hasil dari proses DInSAR ini masih dalam satuan  radian  (satuan  sudut  fase)  dalam rentang  -2π  sampai  dengan  2π.  Untuk mengetahui  pergeseran  dalam  nilai  metrik maka  digunakan  rumus displacement  of  the earth’s  surface sepanjang  sensor Line  of  Sight ( LOS ), yaitu:
Dimana   merupakan panjang gelombang citra PALSAR yaitu  23,6  cm  sedangkan adalah nilai perbedaan phase .
7. Analisa Penurunan Tanah Menghitung  rata-rata  besar  subsidence  dan uplift tiap tahun dengan mengambil potongan melintang  pada  radius  1.5  km  dari  pusat semburan..

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk  mengetahui  besar subsidance dan uplift maka  dibuat potongan melintang  di  bagian  Utara, Selata, Barat, dan Timur tanggul Lumpur Lapindo kemudian  ditampilkan  grafik  besar  deformasi sehingga  diketahui  besar  rata-rata subsidance dan uplift yang terjadi.
- Pair1 (2008-2009)
Gambar 1. Peta Deformasi dan Sample Cross Section
Tahun 2008-2009
Besar rata- rata nilai uplift pada tahun 2008-2009 yaitu  0  –  10  cm/th,  sedangkan  besar subsidence antara 0 - -20 cm/th. Sebagian besar uplift terjadi di  bagian  Utara,  sedangkan  di  bagian  Selatan, Barat  dan  Timur  sebagian  besar  mengalami subsidence . - Pair2 (2009-2010)
Gambar 3. Peta Deformasi dan Sample Cross Section Tahun 2009-2010
Gambar 4. Grafik Pola Deformasi Tahun 2009-2010
Besar rata- rata nilai uplift pada tahun 2009-2010 yaitu  0  –  5  cm/th,  sedangkan  besar subsidence
antara 0 - -20 cm/th. Uplift yang terjadi di bagian Utara hanya sebagian kecil, sebagian besar di tiap bagian mengalami subsidence .
- Pair3 (2010-2011)
Gambar 5. Peta Deformasi dan Sample Cross Section Tahun 2010-2011
Gambar 6. Grafik Pola Deformasi Tahun 2009-2010
Besar rata- rata nilai uplift pada tahun 2010-2011 yaitu  0  –  5  cm/th,  sedangkan  besar subsidence antara 0 - -15 cm/th. Uplift yang terjadi di bagian
Utara,  Barat  dan  Timur  hanya  sebagian  kecil, sebagian  besar  di  tiap  bagian  mengalami subsidence .
Berdasarkan  gambar  grafik  dari  ketiga  pasang data didapatkan bahwa antara tahun 2008 sampai 2011  besar  rata-rata uplift antara  0  –  10 cm/tahun,  sedangkan  besar  rata-rata subsidance antara 0 - -20 cm/th.

## PENUTUP
Penerapan metode DInSAR baik digunakan dalam mengamati  deformasi  di  area  Lumpur  Lapindo dengan  ketelitian  sub-sentimeter.  Teknik  ini belum dapat dikatakan sebagai teknik pengukuran ground  movement yang  akurat,  namun  teknik DInSAR mampu  menggambarkan  pola  deformasi secara general.
Dari  hasil  teknik  DInSAR  didapatkan  besar  rata- rata uplift antara  0  –  10  cm/tahun  atau  0.02 cm/hari,  sedangkan  besar  rata-rata subsidance antara 0 - -20 cm/th atau 0.05 cm/hari.
Karena  pengolahan  data SAR dengan  teknik DInSAR masih memiliki kesalahan atau dekorelasi berupa  dekorelasi  temporal,  atmosferik,  serta noise , maka  sebaiknya  gunakan  teknik  yang  lebih akurat  untuk  penelitian  selanjutnya,  yaitu  teknik PS-InSAR ( Persistent  Scatterer  Interferometry SAR ).

## DAFTAR PUSTAKA
Susantoro,  TM,  2011.  Identifikasi  Kondisi  Terkini Semburan  Lumpur  Sidoharjo  dari  Citra Penginderaan  Jauh.  Jurnal  INDERAJA LAPAN. Volume II, No.2, Juli 2011, Hal 27 – 35. Sari,  AR  2014.  Metode  Differential  Interferometry Synthetic  Aparture  Radar  (DINSAR)  untuk Analisa  Deformasi  Di  Daerah  Rawan Bencana  Gempa  Bumi  (Studi  Kasus  : Kepulauan  Mentawai,  Sumatera  Barat). Surabaya:  Jurusan  Teknik  Geomatika Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Japan Space System, 2012. http://gds.palsar.ersdac.jspacesystems.or.j p/e/about/sensor/ (May 05, 2015).