## ANALISA DEFORMASI PERMUKAAN DI PULAU MADURA DARI HASIL PENGOLAHAN DINSAR MENGGUNAKAN DATA SENTINEL-1A
Ira Mutiara Anjasmara 1, * , Nisaa Ul Muthmainnah 1
1 Departemen Teknik Geomatika, FTSLK-ITS; Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111, Indonesia
* e-mail: ira@geodesy.its.ac.id

## Abstrak
Aktivitas  sesar  aktif  yang  terdapat  di  wilayah  Pulau  Madura  merupakan  salah  satu  faktor  yang  dapat memicu  terjadinya  deformasi  permukaan.  Pola  dari  deformasi  permukaan  yang  terjadi  diindikasikan berkorelasi dengan formasi Geologi dari suatu wilayah. Pada penelitian ini dilakukan analisa terhadap pola deformasi permukaan di Pulau Madura yang terjadi selama tahun 2016 sampai 2018. Deformasi permukaan diperoleh  melalui  pengolahan  data  SAR  menggunakan  metode  DInSAR.  Data  SAR  yang  digunakan  adalah citra satelit Sentinel-1A dari European Space Agency . Hasil pengolahan data menunjukkan bahwa di Pulau Madura terjadi deformasi permukaan secara vertikal dalam bentuk subsidence dan uplift . Dari hasil DInSAR bulan Maret 2016 – September 2017 didapatkan nilai subsidence maksimum sebesar -70,136 mm dan uplift maksimum  sebesar  109,056  mm.  Hasil  DInSAR  bulan  September  2016 – Maret  2017  diperoleh  nilai subsidence maksimum sebesar  -95,011 mm dan nilai uplift maksimum sebesar 98,059 mm. DInSAR bulan Maret 2017 – September 2017 menunjukan nilai subsidence tertinggi sebesar -65,550 mm dan nilai uplift tertinggi  sebesar  63,884  mm.  Hasil  DInSAR  bulan  September  2017 – Maret  2018  menunjukan  nilai subsidence tertinggi  sebesar  -57.245  mm  dan  nilai uplift tertinggi  sebesar  74,811  mm.  Secara  umum, keempat  hasil  DInSAR  menunjukkan  bahwa uplift terjadi  di  Pulau  Madura  bagian  tengah  yang  secara geologi  merupakan wilayah sesar antiklin yang mempunyai arah lipatan ke atas dan sudsidence terjadi di wilayah yang mempunyai formasi geologi berupa endapan aluvial.
Kata kunci : Deformasi permukaan, Pulau Madura, DInSAR, Sentinel-1A

## PENDAHULUAN
Madura  merupakan  salah  satu  pulau  di  Provinsi Jawa  Timur  dengan  jumalah  penduduk  yang cukup  padat  yakni  3.841.386  jiwa  (Badan  Pusat Statistik,  2018).  Menurut  struktur  geologinya, Pulau  Madura  terdiri  dari  struktur  lipatan  yaitu: Antiklin Sumberwaru, Antiklin Tempajung, Antiklin  Batuputih,  Antiklin  Kartagena,  Antiklin Gibang, Siklin Eden, dan Siklin Pakong. Selain itu, di  Pulau  Madura  terdapat  beberapa  sesar  aktif yang  berupa  sesar  naik,  sesar  geser  jurus,  dan sesar  normal  (Sukardi,  1992;    Situmorang  et  al, 1992).  Pemukiman  penduduk  di  Pulau  Madura terkosentrasi  pada  wilayah  Pesisir  yang  secara geologi  memiliki  formasi  berupa  endapan aluvium.
Menurut  peta  indeks  bencana  pergerakan  tanah ( landslide )  oleh  BNPB  tahun  2010,  wilayah  Pulau Madura memiliki resiko yang cukup tinggi terhadap bencana pergerakan tanah. Pergerakan tanah yang terjadi  dapat  menyebabkan  terjadinya  deformasi (perubahan)  permukaan  mengalami  kenaikan ( uplift )    dan  penurunan  permukaan  tanah ( subsidence ).  Pulau  Madura  mengalami  beberapa gempa  yang  dipicu  oleh  aktivitas  sesar  yang  juga dapat mengakibatkan terjadinya deformasi permukaan.
Pemantauan deformasi permukaan dapat dilakukan  secara  periodik  menggunakan  metode geodetik  seperti  survei Global  Navigation  Satellite System (GNSS) dan analisa data Synthetic Arperture Radar (SAR). Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui pola deformasi permukaan yang terjadi di  Pulau Madura pada rentang waktu bulan
Maret  2016  sampai  bulan  Maret  2018 mengunakan  data  SAR  Sentinel-1A.  Teknologi pengolahan  data  yang  digunakan  adalah Differential  Interferometry  SAR (DInSAR)  yang mampu menghasilkan nilai deformasi permukaan dalam  bentuk Line  of  Sight (LoS) displacement sampai fraksi sentimeter.

## METODOLOGI PENELITIAN
Wilayah  penelitian  adalah  Pulau  Madura  yang secara geografis berada pada koordinat
06 o 51  00  -  07 o 15  00  LS  dan  112 o 40  00  -114 o
08  00  BT.  Pulau Madura  secara  fisik  berbatasan dengan  Laut  Jawa  di  wilayah  utara  dan  timur sedangkan  di  wilayah  selatan  dan  barat berbatasan  langsung  dengan  Selat  Madura (Gambar 1)
Data  utama  yang  digunakan  dalam  penelitian adalah  citra  Sentinel-1A  yang  dapat  diunduh melalui https://vertex.daac.asf.alaska.edu/ atau https://scihub.copernicus.eu/ .  Keseluruhan  citra yang  digunakan  dapat  dilihat  pada  Tabel  1.  Citra
Sentinel-1A merupakan citra Radar yang mempunyai frekuensi pada Band C dengan panjang gelombang  5,6  cm    (European  Space  Agency, 2013).      Dalam  proses  pembentukan  inteferogram dari  citra  Sentinel,  diperlukan  data  orbit  teliti ( precise  orbit )  yang  dapat  diunduh  pada http://step.esa.int/auxdata/orbits/Sentinel- 1/POEORB/S1A/ . Data precise orbit yang digunakan  dalam  penelitian  ini  dapat  dilihat  pada Tabel 2.
Gambar 1 Lokasi Penelitian Tabel 1 Data  Citra Sentinel-1A yang digunakan dalam penelitian No ID_File Citra Tanggal Polarisasi Arah 1. S1A_IW_SLC__1SSV_20160308T104947_20160308T105006_010276_00F325_33D1 08-03-2016 VV Ascending 2. S1A_IW_SLC__1SSV_20160916T104959_20160916T105017_013076_014BD8_BABB 16-09-2016 VV Ascending 3. S1A_IW_SLC__1SDV_20170315T104941_20170315T105009_015701_019D77_52A0 15-03-2017 VV Ascending 4. S1A_IW_SLC__1SDV_20170923T104951_20170923T105019_018501_01F2C2_722D 23-09-2017 VV Ascending 5. S1A_IW_SLC__1SDV_20180310T104948_20180310T105016_020951_023F61_05CC 10-03-2018 VV Ascending Tabel 2 Data Precise Orbit yang digunakan dalam penelitian No. ID_File Orbit Tanggal 1. S1A_OPER_AUX_POEORB_OPOD_20160328T121503_V20160307T225943_20160309T005943.EOF 08-03-2016 2. S1A_OPER_AUX_POEORB_OPOD_20161006T122702_V20160915T225943_20160917T005943.EOF 16-09-2016 3. S1A_OPER_AUX_POEORB_OPOD_20170404T121632_V20170314T225942_20170316T005942.EOF 15-03-2017 4. S1A_OPER_AUX_POEORB_OPOD_20171013T121830_V20170922T225942_20170924T005942.EOF 23-09-2017 5. S1A_OPER_AUX_POEORB_OPOD_20171013T121830_V20170922T225942_20170924T005942.EOF 10-03-2018 Untuk  proses  DInSAR  digunakan  data Digital
Elevation  Model
Shuttle  Radar  Topography Mission (DEM  SRTM  )  dengan  resolusi  1  atau 30 meter  (Gambar  2)      yang  diunduh  dari http://topex.ucsd.edu/gmtsar/demgen/ .    Untuk keperluan  analisa  digunakan  peta  Geologi  skala 1:100.000    lembar  Surabaya  &  Sapulu,  Tanjung Bumi  &  Pamekasan,  dan  Waru-Sumenep  tahun 1992.  Gambaran  kondisi  geologi  Pulau  Madura dapat dilihat pada Gambar 3.
Proses  pengolahan  data  dilakukan  menggunakan perangkat  lunak  open  source  GMTSAR  (Sandwell et al, 2011)

## Gambar 3 Peta Geologi Pulau Madura
Proses  pengolahan  data  menggunakan  metode DInSAR adalah sebagai berikut:
1. InSAR Processing
Pada tahap ini dilakukan proses Interferogram Formation yang  bertujuan  untuk  membentuk data  interferogram  dari  data  SLC  yang  terdiri dari master dan slave .  Pada  tahap  ini  juga dilakukan proses Flattening/Topographic Phase  Removal yang  bertujuan  untuk mengubah  bidang  proyeksi  menjadi  bidang datar.
2. DInSAR Processing
Pada tahap ini dilakukan proses noise filtering diantaranya temporal decorelation , geometric decorrelation , volume scattering , dan processing  error dimana  beberapa noise tersebut dapat mempengaruhi nilai koherensi. Pada  tahap  ini  juga  dibutuhkan  data  DEM SRTM untuk mengurangi efek topografi.
3. Phase Unwrapping
Tahap  ini  bertujuan  untuk  menentukan  fase absolut interferometrik dari fase relatif karena berhubungan  langsung  dengan  topografi  dan deformasi.  Dalam  tahap  ini  juga  dilakukan
konversi  nilai  deformasi  permukaan  dari satuan fase menjadi satuan metrik (mm).
4. Geocoding
Tahap  ini  bertujuan  untuk  menyesuaikan koordinat  citra  radar  pada  interferogram  ke sistem koordinat global sehingga interferogram yang terbentuk sudah bergeoreferensi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Panjang Baseline Perpendicular dan Baseline Temporal
Panjang Baseline  Perpendicular dan baseline temporal (interval  waktu)  yang  digunakan  pada pasangan  citra  dapat  mempengaruhi  nilai koherensi. Semakin panjang baseline perpendicular dan  interval  waktunya,  maka  nilai koherensi  akan  semakin  buruk.  Untuk  setiap pasangan DInSAR besarnya masing-masing baseline dapat dilihat pada Tabel 3
Tabel 3 Panjang baseline perpendicular dan baseline temporal
ID_Scene Tanggal Citra Baseline Perpendicular (m) Interval Waktu S1A_IW_SLC_20160308_20160916 08 Maret 2016 – 16 September 2016 45,614 192 hari S1A_IW_SLC_20160916_20170315 16 September 2016 – 15 Maret 2017 47,236 180 hari S1A_IW_SLC_20170315_20170923 15 Maret 2017 – 23 Septermber 2017 42,202 192 hari S1A_IW_SLC_20170923_20180310 23 September 2017 – 10 Maret 2018 67,113 168 hari

## B. Nilai Koherensi
Nilai koherensi pada pasangan citra menunjukkan kesamaan  antar  pasangan  citra.  Koherensi mempunyai  nilai      0 – 1,  dimana  nilai  0 menunjukkan kedua citra tidak memiliki kesamaan dan  nilai  1  menunjukkan  kedua  citra  identik.
Rendahnya nilai koherensi dapat disebabkan oleh perubahan  kondisi  pada  saat  perekaman  kedua citra  yang  signifikan  seperti  wilayah  citra  yang didominasi  oleh  kerapatan  vegetasi  yang  tinggi. Dalam  penelitian  ini  distribusi  nilai  frekuensi  dari masing – masing pasangan citra dapat dilihat pada
Gambar 4.
Gambar 4 Distribusi nilai koherensi pada masing-masing pasangan DInSAR
(a) (b) ( c) (d)
Gambar 5 Interferogram untuk pasangan 08 Maret 2016 - 16 September 2016 (a), 16 September 2016 – 15 Maret 2017 (b), 15 Maret 2017 - 23 September 2017 (c), dan 23 September 2017 – 10 Maret 2018 (d)

## C. Interferogram setelah
Filtering
Filtering dilakukan dengan tujuan untuk menaikkan  nilai  SNR  ( Signal  to  Noise  Ratio )  pada interferogram.  Pada  interferogram  hasil filtering noise yang  terdapat  pada  interferogram  relatif berkurang  sehingga fringes yang  menunjukan adanya  deformasi  permukaan  memiliki  tingkat visibilitas  yang  baik.  Hasil  interferogram  masing- masing  pasangan  DInSAR  setelah  proses filtering dapat dilihat pada Gambar 5.

## D. Analisis Deformasi Permukaan
Hasil akhir dari proses DInSAR adalah distribusi nilai  deformasi  permukaan  dalam  bentuk LoS displacement untuk  Pulau  Madura.  Secara vertikal, deformasi permukaan ditunjukan sebagai kenaikan  muka  tanah  ( uplift )  dan  penurunan muka  tanah  ( subsidence ).  Analisa  dilakukan  pada masing-masing pasangan DInSAR.
a. DInSAR Maret 2016 – September 2016
Pada  pasangan  citra  tanggal  08  Maret  2016  dan 16  September  2016,  didapatkan  nilai uplift maksimum  sebesar  109,056  mm  pada  koordinat 113 o 19’50”  BT  dan  07 o 03’06”  LS  di  wilayah
Kabupaten  Sampang.  Sedangkan  nilai subsidence maksimum  sebesar  -70,136  mm  pada  koordinat 113 o 22’50” BT dan 07 o 12’46” LS berada di sekitar wilayah Kabupaten Sampang. Gambar 6 menunjukkan bahwa kenaikan muka tanah terjadi wilayah  perbatasan  antara  Kabupaten  Sampang dan  Kabupaten  Pamekasan  serta  di  bagian  timur Kabupaten Bangkalan yang berupa Formasi Tawun dimana  formasi  ini  memiliki  jenis  batuan  berupa batu lempung bersisipan batupasir, batu gamping, dan  konglomerat.  Pada  area  tersebut  juga terdapat  sesar  antiklin.  Sesar  antiklin  merupakan lipatan  yang  cembung  ke  arah  atas  sehingga keadaan  ini  bisa  menjadi  salah  satu  penyebab terjadinya kenaikan muka tanah.  Pada Gambar 6 juga  terlihat  bahwa  penurunan  tanah  terjadi  di wilayah  Pulau  Madura  bagian  pesisir  selatan dimana  wilayah  tersebut  didominasi  oleh  jenis tanah  Aluvium.  Tanah  aluvium  merupakan  jenis tanah yang memiliki permeabilitas yang umumnya lambat  dan  peka  terhadap  erosi  sehingga  hal  ini dapat  menjadi  salah  satu  faktor  penyebab terjadinya penurunan muka tanah.   Cross section pada  beberapa  bagian  di  Pulau  Madura  (Gambar 7) menunjukan  bahwa  uplift  cenderung  terjadi  di sebelah Utara bagian Barat, sedangkan subsidence di wilayah pesisir Selatan.
Gambar 6 Distribusi deformasi permukaan pada pasangan DInSAR bulan Maret 2016 - September 2016
Gambar 7 Grafik cross section pada pasangan DInSAR bulan Maret 2016 - September 2016

## b. DInSAR  September  2016 – Maret
2017
Pada  pasangan  citra  tanggal  16  September 2016  dan  15  Maret  2017  didapatkan  nilai kenaikan  muka  tanah  maksimum  sebesar  98,059 mm pada koordinat 113 o 00’58” BT dan 06 o 59’57” LS  di  wilayah  Kabupaten  Bangkalan.  Sedangkan nilai  penurunan  muka  tanah  maksimum  adalah  - 95,011  mm  pada  koordinat  113 o 31’54”  BT  dan 07 o 08’10” LS di wilayah Kabupaten Pamekasan. Dari  Gambar  8  dapat  dilihat  bahwa  kenaikan muka  tanah  terbesar  berada  pada  wilayah Kabupaten  Bangkalan  bagian  barat.  Wilayah tersebut  merupakan    wilayah  dengan  struktur
geologi  berupa  Formasi  Ngrayong  dan  Formasi Tawun  serta  juga  terdapat  sesar  antiklin  pada pada wilayah tersebut. Pada peta geologi, wilayah tersebut menempati lembar peta Tanjung Bumi – Pamekasan. Daerah Tanjung Bumi dan Pamekasan termasuk  dalam  Lajur  Rembang  yang  merupakan pegunungan terlipat dan  membentuk antiklorium yang  memanjang  pada  arah  barat – timur (Daryono,  2017).  Penurunan  tanah  tertinggi terjadi  di  sepanjang  pantai  selatan  Kabupaten Sampang  dan  Pamekasan.  Wilayah  tersebut merupakan  wilayah  dengan  sebagian  struktur tanahnya  adalah  aluvial  sedangkan  sisanya termasuk dalam Formasi Madura. Pada tanggal 20
Februari 2017 telah
terjadi bencana gempa bumi yang berpusat  di darat  pada  jarak  18  kilometer  arah  barat Kabupaten  Sampang  pada  kedalaman  10 kilometer.  Menurut  BMKG,  gempa  bumi  ini disebabkan  oleh  adanya  aktivitas  sesar  naik Rembang yang membujur dari Jawa Timur bagian utara  yang  menerus  ke  arah  timur  dan
menyeberang Selat Madura dan mencapai bagian barat  Kabupaten  Sampang.  Hal  tersebut  dapat menjadi  salah  satu  faktor  terjadinya  pergerakan tanah  di  Pulau  Madura.    Grafik  Cross  section untuk  DInSAR  September  2016 – Maret  2017 dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 8 Distribusi deformasi permukaan pada pasangan DInSAR bulan September 2016 – Maret 2017
Gambar 9 Grafik cross section pada pasangan DInSAR bulan September 2016 – Maret 2017
c. DInSAR  Maret 2017- September 2017
Pada  pasangan  citra  tanggal  15  Maret  2017 dan  23  September  2017,  didapatkan  nilai kenaikan muka tanah maksimum  sebesar 63,884 mm pada koordinat 113 o 04’54” BT dan 07 o 10’22” LS  di  wilayah  Kabupaten  Sampang.  Sedangkan nilai  penurunan  muka  tanah  terbesar  adalah  - 65,550  mm  pada  koordinat  113 o 02’42”  BT  dan 07 o 02’58” LS di wilayah Kabupaten Bangkalan.
Gambar 10 dapat dilihat bahwa kenaikan muka tanah  tertinggi  berada  di  wilayah  Kabupaten Sampang  bagian  barat  dimana  pada  wilayah tersebut  terdapat  sesar  geser  selatan-utara dengan jenis Formasi Ngrayong. Formasi
Ngrayong merupakan formasi batuan berupa batu pasir bersisipan dengan batu lempung, napal, dan batu gamping.
Penurunan  tanah  terjadi  pada  wilayah Kabupaten  Bangkalan  bagian  timur  yang  formasi batuannya  adalah  formasi  Tawun.  Telah  terjadi dua bencana longsor wilayah Pulau Madura yakni di Kecamatan Kadur, Kabupaten Pamekasan pada tanggal  08  April  2017  dan  di  Kecamatan Kebundadap,  Kabupaten  Sumenep  pada  tanggal 21  September 2017.  Bencana  tanah  longsor  yang terjadi  menyebabkan  penurunan  muka  tanah yang  cukup  signifikan.  Grafik  Cross  section  untuk DInSAR  September  2016 – Maret  2017  dapat dilihat pada Gambar 11. (a) (b) (c) (d) (e)
Gambar 10 Distribusi deformasi permukaan pada pasangan DInSAR bulan Maret 2017 – September 2017
Gambar 11 Grafik cross section pada pasangan DInSAR bulan Maret 2017 – September 2017
d. DInSAR  September 2017 – Maret 2018
Pada  pasangan  citra  tanggal  13  September 2017  dan  10  Maret  2018  didapatkan  hasil  nilai kenaikan  muka  tanah  maksimum  adalah  74,811 mm pada koordinat 112 o 56’58” BT dan 07 o 03’42” LS  di  wilayah  Kabupaten  Bangkalan.  Sedangkan nilai  penurunan  muka  tanah  terbesar  adalah  - 57.245  mm  pada  koordinat  112 o 45’46”  BT  dan 07 o 06’34”  LS  di  wilayah  Kabupaten  Sampang. Gambar  12  menunjukkan  nilai  kenaikan  muka
tanah  tertinggi  berada  di  wilayah  Kabupaten Bangkalan  tepatnya  di  daerah  dengan  formasi batuannya  berupa  Formasi  Ngrayong.  Sedangkan nilai  penurunan  tanah  tertinggi  terjadi  di Kabupaten  Sampang  dengan  formasi  tanah berupa  tanah  Aluvial.  Selain  jenis  tanahnya, penurunan  tanah  yang  terjadi  di  Kabupaten Sampang  bagian  selatan  juga  disebabkan  oleh abrasi  yang  sangat  parah  di  wilayah  tersebut. Grafik  Cross  section  untuk  DInSAR  September 2017 – Maret 2018 dapat dilihat pada  Gambar 13.
Gambar 12 Distribusi deformasi permukaan pada pasangan DInSAR bulan September 2017 – Maret 2018
Gambar 13 Grafik cross section pada pasangan DInSAR bulan September 2017 – Maret 2018

## PENUTUP

## Kesimpulan
Berdasarkan pengolahan dan analisis data yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
- Kenaikan  muka  tanah  terbesar  terjadi  pada pasangan  DInSAR  bulan  Maret  2016 – September  2016  dengan  nilai  sebesar 109,056 mm.
- Penurunan muka tanah terbesar terjadi pada pasangan  DInSAR    bulan  September  2016 – Maret  2017  dengan    nilai  sebesar  -95,011 mm.
- Pergerakan  tanah  di  Pulau  Madura  baik kenaikan  muka  tanah  ( uplift )  maupun penurunan muka tanah ( subsidence ) disebabkan  oleh  berbagai  faktor.  Terdapat
beberapa bencana alam yang dapat mempengaruhi laju pergerakan tanah diantaranya  adalah  tanah  longsor,  gempa bumi,  dan  abrasi  pantai  di  bagian  selatan Pulau  Madura.  Selain  adanya  bencana  alam, pergerakan  tanah  tersebut  juga  dapat dipengaruhi  oleh  berbagai  formasi  batuan yang  memiliki  karakteristik  masing-masing. Beberapa  sesar  naik  dan  turun  juga  sangat mempengaruhi terjadinya pergerakan tanah.

## Saran
Saran  untuk  penelitian  selanjutnya  mengenai sengketa  batas  wilayah,  sebaiknya  menggunakan data acuan dengan akurasi tinggi, baik citra satelit (resolusi  spasial  sekitar  0.4  hingga  4 m)   maupun
peta  dasar,  sehingga  didapatkan  batas  wilayah yang  lebih  akurat  sesuai  dengan  kondisi  asli dilapangan.  Permendagri  No.  141  Tahun  2017 menyatakan  skala  minimal  untuk  peta  batas wilayah Kabupaten yaitu 1:100000.

## DAFTAR PUSTAKA
Pusat Statistik . Retrieved Maret 25, 2018, from Badan Pusat Statistik: https://www.bps.go.id/ Sukardi. (1992). Geologi Lembar Surabaya & Sapulu, Jawa. Badan Geologi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi. Bandung: Badan Geologi.
Situmorang, R. L., Agustianto, D. A., & Suparman, M. (1992). Geologi Lembar Waru - Sumenep, Jawa. Badan Geologi, Pusat
Penelitian dan Pengembangan Geologi. Bandung: Badan Geologi.
European Space Agency. (2013). ESA Sentinel 1 Handbook. European Space Agency. Sandwell, D., Mellors, R., Tong, X., Wei, M., & Wessel, P. (2011). GMTSAR: An InSAR Processing System Based on Generic
Mapping Tools. UC San Diego: Scripps Institution of Oceanography. Ismullah, I. H. (2003). Teknologi Radar Interferometri Untuk Pengadaan Model Permukaan Bumi DIjital. Majalah Geografi Indonesia, 17 (21-31). Daryono. (2017). Gempa Bumi Madura Dipicu Aktivitas Sesar Aktif . Retrieved from BMKG: https://www.bmkg.go.id/gempabumi/