## Literatur Review: Perbandingan Berbagai Teknik Pemodelan Land Subsidence
Comparation of Land Subsidence Modelling Technique

## Akbar Kurniawan*, Udiana Wahyu Deviantari
Departemen Teknik Geomatika, FTSPK-ITS, Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111, Indonesia *Korespondensi penulis: akbar@geodesy.its.ac.id
Diterima: 04112021; Diperbaiki: 02032022; Disetujui: 01042022; Dipublikasi: 10042022
Abstrak: Fenomena  penurunan  tanah  atau land  subsidence merupakan  peristiwa  yang  dapat  diidentifikasi  dengan berbagai  metode.  Penting  untuk  dapat  mengetahui  terlebih  dahulu  hipotesa  penyebab  terjadinya  penurunan  tanah, diantaranya adalah disebabkan eksploitasi air bawah tanah, eksploitasi hidrokarbon, terjadinya konsolidasi tanah, akibat faktor geologi dan aktivitas tektonik. Review artikel ini dilakukan dengan melakukan pencarian data pada database jurnal. Keyword yang digunakan pada pencarian artikel adalah “ Land Subsidence Modeling ”. Artikel yang didapatkan kemudian dibandingkan. Perbandingan dilakukan untuk mendapatkan inti dari artikel ilmiah tersebut terutama pada judul, data yang digunakan, metode pemodelan, metode pengamatan land subsidence , dan hasil penelitian. Indentifikasi land subsidence dapat dilakukan dengan menggunakan metode analisa kompaksi lapisan tanah dan batuan, analisa perubahan muka air bawah tanah, pengukuran GPS, levelling dan time-series InSAR. Pemodelan terhadap fenomena land subsidence tidak cukup dengan hanya data geometrik dari pengukuran geodetik, tapi juga harus didukung data fisis yang berkaitan dengan penyebab land subsidence .
Copyright © 2022 Geoid. All rights reserved.
Abstract: The phenomenon of land subsidence is an event that can be identified by various methods. It is important to know  in  advance  the  hypotheses  of  the  causes  of  land  subsidence,  such  as  the  exploitation  of  underground  water, exploitation of hydrocarbons, the occurrence of soil consolidation, due to geological factors, and tectonic activities. This article review is done by searching the data on the journal database. The keyword used in the article search is "Land Subsidence Modeling". The articles obtained are then compared. Comparisons were made to get the gist of the scientific article, especially the title, data used, modeling methods, land subsidence observation methods, and research results. Land subsidence identification can be done using soil and rock layer compaction analysis methods, underground water level  change  analysis,  GPS  measurements,  Leveling,  and  time-series  InSAR.  Modeling  of  the  land  subsidence phenomenon  is  not  enough  with  only  geometric  data  from  geodetic  measurements,  but  it  must  also  be  supported  by physical data related to the causes of land subsidence .
Kata kunci: Land Subsidence , Pemodelan, GPS, InSAR
Cara untuk sitasi: Kurniawan, A., Djurdjani, Deviantari, U. W., (2022). Literatur Review: Perbandingan Berbagai Teknik Pemodelan Land Subsidence. Geoid, 17 (2), 267-272.

## Pendahuluan
Land  subsidence merupakan  peristiwa  perpindahan  permukaan  tanah  secara  vertikal  kebawah,  yang  pada umumnya disebabkan oleh kurangnya kemampuan tanah, pengaruh beban diatas tanah yang terlalu besar (Marker, 2013). Dapat juga diartikan sebagai proses pengendapan bertahap atau tenggelamnya permukaan bumi  disebabkan  oleh  pergerakan  material  dibawah  permukaan  bumi  (Baum  et  al.,  2008).  Aktivitas  lain yang  dapat  menyebabkan  terjadinya land  subsidence diantaraya  kompresi,  kompaksi,  konsolidasi, shrinkage , oksidasi, peristiwa tektonisme, dan juga akibat aktivitas eksploitasi hidrokarbon  (Allen, 1984; Marker, 2013; Nagel, 2001).
Dari  berberapa  literatur  yang  lain, land  subsidence bisa  terjadi  akibat  eksploitasi  air  bawah  tanah  secara berlebihan  (Ng  et  al.,  2012;  Yastika  et  al.,  2019)  maupun  eksploitasi  hidrokarbon  (Chaussard  et  al.,  2013; Chen, 2011). Peristiwa deformasi di daerah eksploitasi hidrokarbon juga terjadi di Groningen (Fokker & Van
Thienen-Visser, 2016; Van Thienen-Visser et al., 2015; Verhoef & de Heus, 1995), Louisiana (Voyiadjis & Zhou, 2018), Kazakstan (Grebby et al., 2019).
Land subsidence yang terjadi pada suatu wilayah tidak hanya menyebabkan terjadinya penurunan tanah, tetapi juga dapat menyebabkan banjir, intrusi air laut , kerugian ekonomi, dan juga  kerusakan struktur bangunan (Gumilar et al., 2012; Ikuemonisan & Ozebo, 2020; Sarah et al., 2011). Untuk itu diperlukan metode untuk mengidentifikasi faktor penyebab terjadinya land subsidence.
Artikel  ini  bertujuan  untuk    mengetahui  berbagai  faktor  penyebab land  subsidence ,  parameter  yang digunakan untuk memodelkan land subsidence , dan metode yang digunakan untuk mengidentifikasi land subsidence .  Dari  beberapa  faktor  tersebut,  diharapkan  artikel  ini  dapat  memberikan  gambaran  terhadap pengetahuan pemodelan land subsidence dan metode identifikasi land subsidence yang banyak digunakan diseluruh dunia.

## Data dan Metode
Prosedur  pencarian  data  didasarkan  pada  latar  belakang  dan  tujuan  penelitian.  Hal  ini  dilakukan  untuk mempermudah pencarian kata kunci dan penentuan kriteria artikel yang akan di review . Dengan adanya kata kunci dan kriteria yang khusus, akan mempermudah dalam melakukan pemilihan artikel dari database jurnal. Kata  kunci  yang  digunakan  untuk  pencarian  artikel  sesuai  dengan  tujuan  dari  penelitian  ini  dengan menggunakan keyword “ Land Subsidence Modeling ”. Metode penelitian dapat dilihat pada gambar berikut:

## Gambar 1. Metode Penelitian (Pengarang,2021)
Tahap  selanjutnya adalah melakukan  perbandingan  artikel,  hal  ini  dilakukan  untuk  mendapatkan  informasi spesifik dari masing-masing artikel yang akan di review . Perbandingan dilakukan untuk mendapatkan inti dari artikel ilmiah tersebut terutama pada judul, data yang digunakan, metode pemodelan, metode pengamatan land subsidence , dan hasil. Dari hasil review tersebut, artikel yang didapatkan kemudian dibedakan berdasarkan penyebab land subsidence , variabel yang digunakan dalam pemodelan land subsidence dan metode identifikasi land subsidence .
Dari hasil perbandingan paper tersebut didapatkan penyebab terjadinya land subsidence diantaranya : 1. Eksploitasi Air Bawah Tanah (Gumilar et al., 2012; Ochoa-gonzález et al., 2018; Shi et al., 2008; Xing- xian, 2014),
Pencarian Data Pemilihan artikel seusai kata kunci dan tujuan penelitian Perbandingan artikel Membuat review Latar Belakang dan Tujuan Penelitian Penentuan Kata kunci dan kriteria
2. Eksploitasi Minyak dan Gas / Hidrokarbon (Abija, 2021; Fokker & Van Thienen-Visser, 2016; Taherynia et al., 2013; Van Thienen-Visser et al., 2015; Voyiadjis & Zhou, 2018)
3. Faktor Geologi, Konsolidasi Tanah, dan Pengaruh Tektonik (Elgharbawi & Tamura, 2014), (Sarah et al., 2011; Yin et al., 2019)
Parameter yang digunakan untuk pemodelan pada masing-masing penyebab land subsidence , diantaranya : Parameter Fisis :
1. data penurunan air tanah
2. data extensiometer
3. data soil investigation
4. data sumur bor
5. data geologi
6. data geoteknik
7. kompaksi lapisan batuan
8. ketebalan lapisan reservoir
9. perubahan tekanan reservoir
Parameter Geometri :
1. data geometri dari GPS
2. data geometri dari InSAR
3. data geometri dari pengukuran levelling

## Hasil dan Pembahasan
Hasil  perbandingan  paper-paper  tersebut  dapat  dilihat  pada  Tabel  1.  Beberapa  Teknik  Pemodelan Land Subsidence .
Tabel 1. Beberapa Teknik Pemodelan Land Subsidence . Penulis Penyebab Land Subsidence Variabel pemodelan Metode Identifikasi Land Subsidence (Shi et al. 2008) Eksploitasi Air Bawah Tanah data penurunan air tanah extensometer data extensiometer (Gumilar et al. 2012) Eksploitasi Air Bawah Tanah data penurunan air tanah data penurunan tanah dari GPS GPS data penurunan tanah dari InSAR InSAR (Ge et al. 2014) Eksploitasi Air Bawah Tanah data muka air bawah tanah GPS data  geometri land subsidence dari  GPS InSAR data  geometri land subsidence dari   InSAR (Xing-xian 2014) Eksploitasi Air Bawah Tanah - data soil investigation levelling - data muka air bawah tanah (Ochoa- gonzález et al. 2018) Eksploitasi Air Bwah Tanah data geologi InSAR data mekanika tanah/geoteknik data sumur bor penurunan muka air bawah tanah
Eksploitasi Air Bawah Tanah
Eksploitasi Minyak dan Gas
Dibutuhkan semua pemodelan Dibutuhkan semua pemodelan
(Liu et al. 2018) Eksploitasi Air Bawah Tanah data muka air bawah tanah GPS InSAR (Taherynia, Ghazifard, and Aghda 2013) Eksploitasi gas kompaksi batuan Pemodelan data ketebalan lapisan reservoir perubahan tekanan reservoir (Elgharbawi and Tamura 2014) Gempa Tektonik data GPS GPS data InSAR InSAR (Van Thienen- Visser, Pruiksma, and Breunese 2015) Eksploitasi Gas kompaksi batuan InSAR data geometri land subsidence dari  InSAR (Fokker and Van Thienen- Visser 2016) Eksploitasi Gas data levelling levelling (Sroka, A., Hejmanowski 2014) Eksploitasi Gas Kompaksi lapisan tanah GPS ketebalan lapisan reservoir InSAR (Abija 2021) Eksploitasi Gas dan Minyak kompaksi lapisan batuan - perubahan tekanan pada reservoir (Voyiadjis and Zhou 2018) Eksploitasi Gas Elastic-viscoplastic constitutive model Dari pemodelan (Sarah et al. 2011) Konsolidasi tanah, Geologi data geologi PS-InSAR data geoteknik GPS data muka air bawah tanah (Yin et al. 2019) Konsolidasi tanah Data DinSAR InSAR
Penggunaan  data  kedalaman  air  bawah  tanah  memberikan  gambaran  yang  jelas  terkait  terjadinya land subsidence yang  disebabkan  oleh  penggunaan  air  bawah  tanah.  Perubahan  kedalaman  muka  air  tanah sebenarnya  haanya  menunjukkan  tingkat  penggunaan  air  bawah  tanah  dalam  kurun  waktu  tertentu  dan pengaruhnya terhadap perubahan kedalaman muka air tanah. Hipotesa bahwa land subsidence disebabkan oleh penggunaan air bawah tanah, perlu ditunjang dengan data lain, diantaranya data geoteknik, data geologi, data lapisan  tanah,  analisa  kompaksi  lapisan  tanah  dan  juga  data  penurunan  tanah  yang  diukur  dengan  metode geodetik, semisal metode GPS, metode InSAR maupun metode leveling .
Untuk  menganalisa land  subsidence yang  disebabkan  oleh  eksploitasi  Minyak  dan  Gas  (Hidrokarbon), membutuhkan data diantaranya data geologi, data lapisan tanah dan batuan , kedalaman reservoir, ketebalan lapisan reservoir, data perubahan tekanan pada reservoir. Data geologi , data lapisan tanah / batuan dibutuhkan untuk  mendapatkan  nilai  kompaksi  pada  setiap  lapisan  tanah  /  batuan,  sehingga  dapat  dihitung  besar  land subidence  dari  analisa  kompaksi  lapisan  tanah  dan  batuannya.  Untuk  memvalidasi  hasil  model  kompaksi batuan, tetap dibutuhkan pengukuran lapangan yang dapat dilakukan dengan metode geodetik.
Pengamatan geodetik menjadi sumber data yang dapat dipercayai, penggunaan berbagai metode pengukuran semisal  pengukuran  GPS,  pengamatan time-series InSAR  dan  pengukuran  leveling  memberikan  informasi
perubahan  geometri  permukaan  tanah  yang  sangat  penting.  Pengukuran  GPS  dan  leveling  memberikan ketelitian yang baik, yaitu bisa mencapai sub-mm, akan tetapi data pengamatan GPS hanya menunjukkan titik- titik yang diamati saja. Pengukuran dengan metode time-series InSAR memberikan gambaran terjadinya Land Subsidence dari perubahan geometri permukaan tanah pada area yang luas. Penggunaan GPS dan InSAR dapat digunakan secara bersamaan, dan dapat memberikan informasi land subsidence secara komprehensif.

## Kesimpulan
Dari berbagai artikel tersebut dapat disimpulkan, metode geodetik banyak digunakan untuk mendapatkan nilai land  subsidence ,  diantaranya  dengan  menggunakan  pengukuran  GPS,  data time-series InSAR,  dan  juga pengukuran levelling .  Pembuatan  model land  subsidence membutuhkan  data  fisis  yang  sesuai  dengan penyebab terjadinya land subsidence dan juga data geometri terjadinya land subsidence .

## Ucapan Terimakasih
Terimakasih kami ucapkan kepada dosen pengampu mata kuliah di Prodi S3 Teknik Geomatika UGM.

## Daftar Pustaka
Abija, F. A. (2021). Predicting ground subsidence due to long term oil / gas production in a Niger Delta basin , Nigeria : implications for CO2 EOR and geosequestration . Allen, A. S. (1984). Part II Case histories of land subsidence due to ground-water withdrawal. In Guidebook to studies of land subsidence due to ground-water withdrawal . Baum, B. R. L., Galloway, D. L., & Harp, E. L. (2008). OF08-1164_508.pdf .
Chaussard, E., Amelung, F., Abidin, H., & Hong, S. H. (2013). Sinking cities in Indonesia: ALOS PALSAR detects rapid subsidence  due  to  groundwater  and  gas  extraction. Remote  Sensing  of  Environment , 128 ,  150–161. https://doi.org/10.1016/j.rse.2012.10.015
Chen, Z. R. (2011). Poroelastic model for induced stresses and deformations in hydrocarbon and geothermal reservoirs.
Journal of Petroleum Science and Engineering , 80 (1), 41–52. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2011.10.004 Elgharbawi, T., & Tamura, M. (2014). ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing Measuring deformations using SAR interferometry and GPS observables with geodetic accuracy : Application to Tokyo , Japan. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing , 88 , 156–165. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2013.12.005 Fokker, P. A., & Van Thienen-Visser, K. (2016). Inversion of double-difference measurements from optical leveling for the  Groningen  gas  field. International  Journal  of  Applied  Earth  Observation  and  Geoinformation , 49 ,  1–9. https://doi.org/10.1016/j.jag.2016.01.004
Grebby, S., Orynbassarova, E., Sowter, A., Gee, D., & Athab, A. (2019). Int J Appl Earth Obs Geoinformation Delineating ground deformation over  the Tengiz  oil fi  eld  ,  Kazakhstan  ,  using  the Intermittent  SBAS  (  ISBAS  )  DInSAR algorithm. Int J Appl  Earth Obs Geoinformation , 81 (April), 37–46. https://doi.org/10.1016/j.jag.2019.05.001 Gumilar, I., Abidin, H. ., Hutasoit, L. ., Hakin, D. M., Andreas, H., Sidiq, T. ., & Gamal, M. (2012). Mapping of Land Subsidence  Characteristic  using  Geodetic  Methods  and  Its  Impacts  due  to  Wider  Expansion  of  Flooding  in Bandung Basin. Majalah Ilmiah Gkobe , 14 (1), 17–27.
Ikuemonisan, F. E., & Ozebo, V. C. (2020). Geodesy and Geodynamics Characterisation and mapping of land subsidence based  on  geodetic  observations  in  Lagos  ,  Nigeria. Geodesy  and  Geodynamics , 11 (2),  151–162. https://doi.org/10.1016/j.geog.2019.12.006
Marker, B. R. (2013). Encyclopedia of Natural Hazards. Reference Reviews , 28 (2), 36–36. https://doi.org/10.1108/rr-10- 2013-0253
Nagel, N. B. (2001). Compaction and subsidence issues within the petroleum industry: From Wilmington to Ekofisk and beyond. Physics  and  Chemistry  of  the  Earth,  Part  A:  Solid  Earth  and  Geodesy , 26 (1–2),  3–14. https://doi.org/10.1016/S1464-1895(01)00015-1
Ng,  A.  H.  M.,  Ge,  L.,  Li,  X.,  Abidin,  H.  Z.,  Andreas,  H.,  &  Zhang,  K.  (2012).  Mapping  land  subsidence  in  Jakarta, Indonesia using persistent scatterer interferometry (PSI) technique with ALOS PALSAR. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation , 18 (1), 232–242. https://doi.org/10.1016/j.jag.2012.01.018 Ochoa-gonzález,  G.  H.,  Carreón-freyre,  D.,  Franceschini,  A.,  Cerca,  M.,  &  Teatini,  P.  (2018).  Overexploitation  of groundwater  resources  in  the  faulted  basin  of  Querétaro  ,  Mexico :  A  3D  deformation  and  stress  analysis. Engineering Geology , 245 (August), 192–206. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2018.08.014
Sarah,  D.,  Syahbana,  A.  J.,  Lubis,  R.  F.,  &  Mulyono,  A.  (2011).  Modelling  of  Land  Subsidence  Along  Tanah  Mas  - Pelabuhan  Section  Semarang  City  Using  Finite  Element  Method. Jurnal  RISET  Geologi  Dan  Pertambangan ,
21 (1), 105. https://doi.org/10.14203/risetgeotam2011.v21.50 Shi, X., Wu, J., Ye, S., Zhang, Y., Xue, Y., Wei, Z., Li, Q., & Yu, J. (2008). Regional land subsidence simulation in Su- Xi-Chang area and Shanghai City , China . 100 , 27–42. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2008.02.011 Taherynia, M. H., Ghazifard, A., & Aghda, S. M. F. (2013). Predicting Subsidence in the South Pars. EJGE , 18 (Sulak 1991), 2621–2627.
Van Thienen-Visser, K., Pruiksma, J. ., & Breunese, J. . (2015). Compaction and subsidence of the Groningen gas field in the Netherlands . 367–373. https://doi.org/10.5194/piahs-372-367-2015 Verhoef,  H.  M.  E.,  &  de  Heus,  H.  M.  (1995).  On  the  estimation  of  polynomial  breakpoints  in  the  subsidence  of  the groningen gasfield. Survey Review , 33 (255), 17–30. https://doi.org/10.1179/sre.1995.33.255.17 Voyiadjis,  G.  Z.,  &  Zhou,  Y.  (2018).  Time-dependent  modeling  of  subsidence  due  to  drainage  in  bounding  shales:
Application to a depleted gas field in Louisiana. Journal of Petroleum Science and Engineering , 166 (January), 175–187. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.03.032 Xing-xian, C. (2014). Influences of soil hydraulic and mechanical parameters on land subsidence and ground fissures caused by groundwater exploitation *. Journal of Hydrodynamics , 26 (1), 155–164. https://doi.org/10.1016/S1001- 6058(14)60018-4 Yastika,  P.  E.,  Shimizu,  N.,  &  Abidin,  H.  Z.  (2019).  Monitoring  of  long-term  land  subsidence  from  2003  to  2017  in coastal  area  of  Semarang,  Indonesia  by  SBAS  DInSAR  analyses  using  Envisat-ASAR,  ALOS-PALSAR,  and Sentinel-1A SAR data. Advances in Space Research , 63 (5), 1719–1736. https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.11.008 Yin, J., Zhao, Q., Yu, D., Lin, N., Kubanek, J., Ma, G., Liu, M., & Pepe, A. (2019). Long-term fl ood-hazard modeling for coastal areas using InSAR measurements and a hydrodynamic model : The case study of Lingang New City , Shanghai. Journal of Hydrology , 571 (January), 593–604. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.02.015
This article is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.