Monitoring Deformasi Gunung Merapi Menggunakan Citra Sentinel-1A Dengan Menggunakan Metode DInSAR (Studi Kasus: Gunung Merapi, Jawa Tengah)
Rian Nurtyawan, Lady Suci Utami Jurusan Teknik Geodesi, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, ITENAS, Bandung Email: nurtyawan70@gmail.com
Received 28 Maret 2020 | Revised 14 April 2020  | Accepted 12 May 2020

## ABSTRAK
Indonesia mempunyai 127 gunung api aktif yang tersebar dari Sabang sampai Merauke. Oleh karena itu, perlu  adanya  pemantauan  aktivitas  gunung  api  yang  dapat  digunakan  untuk  acuan  mitigasi  bencana. Pada  penelitian  ini  menggunakan  metode  deformasi,  metode  deformasi  merupakan  perubahan  bentuk, posisi,  dan  dimensi  dari  suatu  benda.  Tujuan  dari  pemantauan  deformasi  ini  untuk  mengetahui perubahan  gunung  api  yang  disebabkan  oleh  aktivitas  gunung  api.  Pemantauan  aktivitas  gunung  api metode  deformasi  dilakukan  dengan  menggunakan  citra  Sentinel-1A  yang  diolah  dengan  teknologi Differential Interferometry SAR (DInSAR). Dalam penelitian ini dilakukan pengolahan dengan teknologi DInSAR metode two-pass  dari empat buah citra satelit sentinel-1A 10 Januari 2018, 27 Februari 2018, 10 Mei 2018 dan 22 Januari 2019 serta data Digital Elevation Model (DEM) SRTM dengan ketelitian 30 meter  .Hasil  dari  penelitian  ini  yaitu  peta  deformasi  pra  1  erupsi  yang  diolah  dari  pasangan  citra  10 Januari 2018 dengan citra 27 Februari 2018 yang menghasilkan deflasi sebesar  -0,12 meter, dan peta deformasi pra 2 erupsi yang diolah dari pasangan citra 27 Februari 2018 dan 10 Mei 2018 menghasilkan deflasi sebesar -0,27 meter serta peta pasca erupsi yang diolah dari pasangan citra 10 Mei 3018 dan 22 Januari 2019 menghasilkan deflasi sebesar -0,194 meter.
Kata kunci : Deformasi, Gunung Merapi, Sentinel-1A, DInSAR.

## ABSTRACT
Indonesia has 127 active volcanoes spread over from Sabang to Merauke.  Therefore, it is necessary to monitor  volcanic  activity  that  can  be  used  as  a  reference  for  disaster  mitigation.    In  this  study, deformation method was used to reflect a change in the shape, position, and dimensions of an object.  The purpose  of  monitoring  this  deformation  is  to  find  out  volcanic  changes  caused  by  volcanic  activity. Monitoring  the  volcanic  activity  of  the  deformation  method  is  carried  out  using  Sentinel-1A  images processed with Differential Interferometry SAR (DInSAR) technology.  In this research, two-pass method of  DInSAR  technology  was  processed  using  four  sentinel-1A  satellite  images  on  January  10,  2018, February 27, 2018, May 10, 2018 and January 22, 2019 and SRTM Digital Elevation Model (DEM) data with 30 meters accuracy.  This research processed pre-eruption deformation map from the 10 January 2018 imagery pair with the 27 February 2018 image which resulted in a deflation of 0.12 meters. Pre- eruption 2 deformation map was processed from the 27 February 2018 and 10 May 2018 image pairs and resulted in a deflation of 0.27 meters while post-eruption map processed from the 10 May 3018 and 22 January 2019 image pairs resulted in deflation of 0.194 meters.
Keywords : Deformation, Merapi Mountain, Sentinel-1A, DinSAR.

## 1. PENDAHULUAN
Menurut  [1]  Indonesia  memiliki  127  gunung  api  aktif  yang  tersebar  dari  Sabang  sampai  Merauke. Indonesia  merupakan  negara  yang  memiliki  gunung  api  terbanyak  di  dunia,  oleh  karena  itu  perlu adanya  pemantauan  aktivitas  gunung  api  yang  dapat  digunakan  untuk  acuan  mitigasi  bencana, terutama gunung api yang termasuk dengan gunung api kota. Gunung api kota merupakan gunung api yang  memiliki  letak  di  perkotaan  sehingga  memiliki  aktivitas  manusia  yang  tinggi  dan  memiliki perkiraan korban yang banyak pula.
Salah satu gunung api yang masih aktif yaitu Gunung Merapi yang berada di Jawa Tengah. Terdapat beberapa  metode  yang  digunakan  untuk  mengetahui  aktivitas  gunung  berapi  yaitu  metode  seismik, metode  deformasi,  metode  kimia  gas,  metode  termal.  Namun  pada  penelitian  ini  metode  yang digunakan  yaitu  metode  deformasi.  Menurut  [2]  metode  deformasi  saat  ini  sudah  mulai  banyak diterapkan untuk mengetahui aktivitas gunung api, metode deformasi dapat diterapkan menggunakan berbagai macam sensor atau sistem. Sejak meletus pada tahun 2010, Gunung Merapi di Jawa Tengah telah mengalami deformasi yang begitu cepat. Menurut [1] pada tahun 2011, magma letusan Gunung Merapi terdeteksi sudah mulai mengisi kembali kantung - kantung magma di bawah Gunung Merapi.
Deformasi  adalah  perubahan  posisi,  bentuk  dan  ukuran  materi  [3].  Berdasarkan  definisi  tersebut deformasi dapat diartikan sebagai perubahan kedudukan atau pergerakan suatu titik pada suatu benda secara  absolut  apabila  dikaji  dari  perilaku  gerakan  titik  itu  sendiri  maupun  relatif  apabila  gerakan dikaji  dari  titik  yang  lain.  Metode  yang  digunakan  untuk  mengamati  aktivitas  Gunung  Merapi  pada penelitian  ini  yaitu  metode  deformasi  sistem  pengindraan  jauh  yang  menggunakan  data  citra  yang kemudian diolah menggunakan metode DInSAR. DInSAR adalah teknik akuisisi dua citra Synthetic Aperture  Radar (SAR)  berpasangan  kombinasi  data  citra  kompleks  pada  posisi  spasial  yang  sama ( differential  SAR )  atau  posisinya  sedikit  berbeda  ( terrain  height  InSAR )  pada  area  sama  dengan melakukan  perkalian  konjugasi  berganda.  Hasil  akhir  berupa  model  elevasi  digital  (DEM)  atau pergeseran  suatu  permukaan  bumi  [4].  Salah  satu  citra  satelit  yang  bisa  digunakan  dalam  teknik DInSAR adalah citra satelit Sentinel-1A.
Dalam 25 tahun terakhir, pemetaan dan pemantauan fenomena geohazard telah menerima kontribusi penting dari teknik DInSAR. Pendekatan ini pertama kali diusulkan pada tahun 1989, menggunakan data  dari  sensor  L-band  Seasat  [5].  Sejak  itu,  teknik  ini  mengalami  pertumbuhan  terus  menerus terutama  terkait  dengan  dua  komponen  utama.  Yang  pertama  adalah  upaya  penelitian  dan pengembangan penting yang dilakukan pada periode ini, yang telah menghasilkan sejumlah besar alat dan metode pengolahan dan analisis data.
Citra  satelit  Sentinel-1A  adalah  citra  yang  dihasilkan  oleh  satelit  Sentinel-1A  yang  dirancang  dan dikembangkan  oleh European  Space  Agency (ESA)  pada  tahun  2014.  Sentinel-1A  dapat  mengamati muka  bumi  pada  waktu  siang  dan  malam  dengan repeat  cycle setiap  12  hari.  Terdapat  empat  mode akuisisi  yang  dipunyai  Sentinel-1A  yaitu Stripmap (SM), Interferometric  Wide  Swath (IW), Extra Wide  Swath (EW),  dan Wave (WV).  Pada  mode  IW  citra  satelit  Sentinel-1A  ini  memiliki  resolusi spasial 5 m x 20 m [6].
[7] melakukan penelitian tentang analisis deformasi Gunung Raung menggunakan teknologi DInSAR. Pada  penelitian  ini  pengukuran  deformasi  pada  permukaan  Gunung  Raung  dilakukan  pengolahan dengan  teknologi  DInSAR  metode  two-pass  dan  three-pass  dari  tiga  buah  citra  satelit  Sentinel-1A bulan  Juni  2015,  Juli  2015,  dan  September  2015  serta Digital  Elevation  Model (DEM)  SRTM  30 meter.  Penggunaan  dua  metode  ini  digunakan  untuk  membandingkan  hasil  pengolahan  dari  kedua metode  tersebut  jika  diterapkan  bersamaan  apakah  memiliki  hasil  yang  sama  atau  berbeda.  Hasil menunjukkan  bahwa  metode  two-pass  dan  three-pass  teknologi  DInSAR  dapat  diterapkan  untuk mengetahui deformasi pemukaan Gunung Raung, yang menunjukkan terjadinya deformasi mayoritas ada di kaldera Gunung Raung.
Penelitian  ini  mengenai  monitoring  deformasi  Gunung  Merapi  pra  1,  pra  2  dan  pasca  erupsi menggunakan data citra Sentinel 1-A pada tanggal 10 Januari 2018, 27 Februari 2018, 10 Mei 2018
dan 22 Februari 2019 dengan menggunakan metode DInSAR. Mengkategorikan pra 1, pra 2 dan pasca berguna untuk melihat deformasi secara teliti dan memiliki rentang waktu yang panjang untuk melihat aktivitas  Gunung  Merapi  secara  maksimal.  Penelitian  ini  akan  menghasilkan  peta  deformasi  yang digunakan untuk melihat aktivitas Gunung Merapi serta rencana penanggulangan Gunung Merapi dan mitigasi bencana yang akan terjadi pada selanjutnya.

## 2. METODOLOGI
Pelaksanaan  monitoring deformasi Gunung Merapi menggunakan citra Sentinel 1A dengan Metode Differential Interferometric  Synthetic  Aperture  Radar (DInSAR)  terdiri  dari  dua  belas  tahapan pekerjaan yang telah ditunjukan pada Gambar 1 yang meliputi pengumpulan data, estimasi baseline , koregistrasi  citra,  pembuatan  interferogram  dan  estimasi  koherensi, top  debust ,  penghapusan  fase topografi, filter  goldstein , multilooking , subset , phase  Unwrapping ,  konversi  fasa  ke  deformasi  dan pengolahan geocoding [8].

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemantauan aktivitas gunung api melalui metode deformasi dapat diketahui melalui proses monitoring inflasi  dan  deflasi  akibat  perubahan  tekanan  dari  dalam  gunung  api.  Pada  dasarnya  apabila  sebuah gunung  akan  mengalami  suatu  erupsi  maka  akan  terjadi  tekanan  magma  ke  permukaan,  sehingga menyebabkan  tubuh  gunung  menjadi  mengembang  dan  adanya  kenaikan  pada  permukaan  gunung yang disebut dengan inflasi, sedangkan apabila gunung tersebut sudah mengalami erupsi maka tubuh gunung mengalami penyusutan atau penurunan yang disebut dengan deflasi [7]. Didalam  pengolahan menggunakan  metode  DInSAR,  inflasi  ditunjukkan  dengan  tanda  plus  (+)  dan  deflasi  ditunjukkan dengan tanda minus (-).
Pada penelitian ini yang menjadi acuan penelitian adalah erupsi Gunung Merapi pada tanggal 11 Mei 2018. Oleh karena itu, untuk melihat perubahan dari Gunung Merapi dengan rentang waktu yang lebih lama, penelitian ini membagi menjadi 3 waktu yaitu Pra 1 erupsi dengan menggunakan data pasangan citra  pada  perekaman  tanggal  10  Januari  2018  dengan  27  Februari  2018, Pra  2 erupsi  dengan menggunakan  pasangan  citra  pada  perekaman  tanggal  27  Februari  dengan  10  Mei  2018,  dan Pasca erupsi menggunakan pasangan citra pada perekaman tanggal 10 Mei 2018 dengan 22 Februari 2018. Hasil  deformasi  yang  diamati  dari  pengolahan  data  Sentinel-1A Pra  1 erupsi  dapat  dilihat  pada Gambar 4, Pra 2 erupsi dapat dilihat pada Gambar 5 dan Pasca erupsi dapat dilihat pada Gambar 6.
Wilayah  penelitian  ini  adalah  Gunung  Merapi,  Jawa  Tengah  (Gambar  3)  dengan  kondisi  geografis Gunung Merapi di bagian puncak tidak pernah ditumbuhi vegetasi karena aktivitas yang tinggi. Jenis tumbuhan di bagian teratas bertipe alpina khas pegunungan Jawa, seperti Rhododendron dan edelweis jawa. Agak ke bawah terdapat hutan bambu dan tetumbuhan pegunungan tropika. Hutan hujan tropis pegunungan  di  lereng  selatan  Merapi  merupakan  tempat  salah  satu  forma anggrek endemik Vanda tricolor 'Merapi'  yang  langka  [9].  Jika  di  korelasikan  dengan  hasil  dari interferogram setelah dilakukan proses Unwrapping , daerah yang mengandung vegetasi yang tinggi memiliki nilai koherensi yang  rendah  sedangkan  daerah  yang  tidak  memiliki  vegetasi  atau  bervegetasi  rendah  memiliki  nilai koherensi yang tinggi sebagai contoh pada bagian puncak Gunung Merapi.

## Gambar 1. Metodologi penelitian
Nilai  koherensi  menunjukkan  kualitas  dari  hasil  interferogram  yang  telah  diolah,  dengan  cara mengestimasi phase noise yang terdapat pada citra. Nilai koherensi pada citra monitoring pra , saat dan pasca erupsi Gunung Merapi. Kisaran nilai koherensi 0-1 (Gambar 2A, 2B dan 2C). Nilai koherensi dengan nilai 1 menunjukkan pasangan citra tersebut memiliki korelasi yang baik, untuk penelitian ini penetapan standart nilai koherensi yaitu 0,2. Rendahnya nilai koherensi pada citra interferogram dapat disebabkan karena ketidak cocokan sifat antara pasangan citra dikarenakan volume scattering. Selain

## Pengumpulan Data
Sentinel -1A (SLC) 10 Januari 2018 Sentinel -1A (SLC) 27 Februari  2018 Sentinel -1A (SLC) 10 Mei 2018 Sentinel-1A (SLC) 22 Februari 2019 DEM SRTM Estimasi Baseline Koregistrasi Citra Pembuatan Interferogram dan Estimasi Koherensi Koherensi(γ)>0,2 Tops Debust Penghapusan Fase Topografi Filter Goldstein dan Multilooking Subset Phase Unwrapping Konversi Fasa ke Deformasi Pengolahan Geocoding Peta Deformasi Pra 1
Erupsi Peta Deformasi Pasca Erupsi Peta Deformasi Pra 2 Erupsi Analisis Perbandingan Deformasi Pra 1 , Pra 2, dan Pasca Erupsi Tidak Ya Pra 1 Pra 2 Pasca
itu  nilai  koherensi  citra  yang  rendah  disebabkan  wilayah  tersebut  memiliki  vegetasi  yang  rapat. Berdasarkan  hasil  pengolahan  citra  SAR  pada  psangan  citra pra erupsi  berada  pada  rentang  nilai 0,007-0,99,  sedangkan  untuk  pemgolahan  citra  SAR  pada  pasangan  citra  saat  erupsi  berada  pada rentang nilai 0,001-0,99 dan untuk pengolahan citra SAR pada pasangan citra pra erupsi berada pada rentang nilai 0,001-0,98. Rendahnya nilai koherensi ini menyebabkan banyaknya piksel yang kosong pada hasil pemrosesan Unwrapping .
Gambar  2A. Hasil koherensi pada citra Pra erupsi.
Gambar 2B Hasil koherensi pada citra Pra erupsi.
Gambar 2C. Hasil koherensi pada citra Pra erupsi.
Gunung  Merapi  juga  memiliki  kerakteristik  relief  yang  beragam  sehingga  dapat  menimbulkan  efek layover dan foreshortening yang menyebabkan terjadinya wilayah kosong atau blank pada saat proses setelah unwrapping . Kondisi koherensi rendah menyebabkan adanya kekosongan pada interferogram, seperti hasil pada pra 1, yang dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Lokasi penelitian Gunung Merapi Jawa Tengah
Gambar 4. Hasil deformasi Pra 1 erupsi Gunung Merapi Jawa Tengah
Hasil pengolahan pra 1 erupsi pada Gambar 4 mengalami deflasi sebesar -0,12 m.
Gambar 5. Hasil deformasi Pra 2 erupsi Gunung Merapi Jawa Tengah
Hasil pengolahan pra 2 erupsi pada Gambar 5 mengalami deflasi sebesar -0,27 m.

## Gambar 6. Hasil deformasi pasca erupsi Gunung Merapi Jawa Tengah
Hasil pengolahan pasca erupsi pada Gambar 6 mengalami deflasi sebesar -0,194 m, sedangkan untuk hasil pengolahan pra 1 , pra 2 dan pasca dapat dilihat pada Tabel 1.Untuk mengetahui deformasi pada masing-masing pasangan citra pra 1 , pra 2 dan pasca erupsi maka dilakukan pembuatan cross section pada area kawah pada Gunung Merapi. Berikut ini besar deformasi muka tanah antara pasangan pra 1 , pra 2 dan pasca . Posisi untuk garis sampel dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 7.
Tabel 1 . Tabel deformasi Gunung Merapi Jawa Tengah
Deformasi Pra 1 (m) (10 Jan 2018 -27 Feb 2018) Pra 2 (m) (27 Feb 2018 – 10 Mei 2018) Pasca (m) (10 Mei 2018 – 22 Feb 2019) Nilai Deformasi -0,12 -0,272 -0,1947 Tabel 2. Koordinat garis sampel Posisi Koordinat (m) A 438128,007 ; 9167580,329 B 439832,809 ; 9164186,247
Gambar 7. Gambaran posisi garis sampel
Gambar 8. Grafik Cross Section deformasi Pra 1 , Pra 2 Dan Pasca
Hasil  dari  pengambilan  garis  sampel  ( cross  section )  yang  terdapat  pada  kawah  Gunung  Merapi menunjukkan citra pra 1 mengalami deflasi dengan rentang antara 0,0908 m sampai dengan 0,0378 m, sedangkan pada citra pra 2 mengalami deflasi dengan rentang antara 0,2413 m sampai dengan 0,1271 m dan pada citra pasca mengalami deflasi dengan rentang antara 0,0341 m sampai dengan 0,0001 m.
Berdasarkan grafik cross section (Gambar 8) garis sampel pra 1 ke pra 2 mengalami deflasi dengan rentang  antara  0,1505  m  sampai  dengan  0,0893  m,  sedangkan  pada pra  2 dengan pasca erupsi mengalami inflasi dengan rentang antara 0,2072 m sampai dengan 0,127 m.
438128,007;
9167580,329 439832,809; 9164186,247 A B
Dari  hasil  penelitian  tersebut,  hasil  deformasi pra  1 , pra  2 dan  hasil  evaluasi  pada  kubah  Gunung Merapi antara pra 1 dan pra 2 mengalami deflasi dikarenakan, menurut humainda (2019) pada bulan April 2018 Gunung Merapi sudah mengalami 1 kali gempa vulkanik dan 40 kali gempa guguran, dan pada  tanggal  11  Mei  2018  mengalami  erupsi  freatik.  Kemudian  hasil  deformasi  pada pasca erupsi mengalami deflasi dikarenakan menurut [10] pada tanggal 21 Mei 2018 terjadi letusan yang tersusun dari komponen magmatik, sedangkan terjadi inflasi pada hasil evaluasi kubah Gunung Merapi antara pra  2 ke pasca dikarenakan,  menurut  [10]  sepanjang  tahun  2018  dan  awal  2019  Gunung  Merapi memulai fase pertumbuhan kubah lava.

## 4. KESIMPULAN
Pada penelitian ini, erupsi  dari kondisi pra 1, Pra 2  dan pasca erupsi semuanya  mengalami deflasi dikarenakan beberapa kondisi yang dapat diuraikan sebagai berikut:
1. Pra  1 menggunakan  data  pasangan  citra  pada  perekaman  tanggal  10  Januari  2018  dengan  27 Februari 2018. Erupsi mengalami deflasi sebesar 0,12 m dikarenakan telah terjadi guguran awan panas sebanyak 23 kali sejak 29 Januari 2018.
2. Pra 2 erupsi dengan menggunakan pasangan citra pada perekaman tanggal 27 Februari dengan 10 Mei 2018. Erupsi mengalami deflasi sebesar 0,27 m dikarenakan pada bulan April 2018 Gunung Merapi  sudah  mengalami  1  kali  gempa  vulkanik  dan  40  kali  gempa  guguran  deformasi  yang terbesar terjadi pada puncak Gunung Merapi
3. Pasca erupsi  menggunakan  pasangan  citra  pada  perekaman  tanggal  10  Mei  2018  dengan  22
Februari 2018. Pasca erupsi mengalami deflasi sebesar 0,194 m dikarenakan adanya erupsi freatik yang terjadi pada tanggal 11 Mei 2018.
4. Garis  sampel pra  1 ke pra  2 mengalami  deflasi  dengan  rentang  antara  0,1505  m  sampai  dengan 0,0893  m,  sedangkan  pada pra  2 dengan pasca erupsi  mengalami  inflasi  dengan  rentang  antara 0,2072 m sampai dengan 0,127 m.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Balai  Penyelidikan  dan  Pengambangan  Teknologi Kebencanaan  Geologi  (BPPTKG)  Yogyakarta  yang  telah  memberikan  izin  untuk  melakukan penelitian.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Surono.  (2012).  Kompas.  Retrieved  from  Indonesia  memiliki  127  Gunung  api  aktif.: http://lipi.go.id/berita/single/Indonesia-Miliki-127-Gunung-Api-Aktif/7448.
[2] Abidin,  dkk.  (2002).  Studi  Defromasi  Gunung  api  Batur  dengan  Metode  Survey  GPS. Jurnal Survey dan Geodesi , Vol.XII, No.3.
[3] Kuang. (1996). Geodetic Network Analysis and Optimal Design : Concept and Application . Ann Arbor Pr Inc.
[4] Cumming, I. (2005). Digital Processing of Synthetic Arpeture Radar Data . Artech House Remote Sensing Library.
[5] Barra, A., Solari, L.,  Béjar-Pizarro, M., Monserrat, O., Bianchini, S., Herrera, G., Crosetto, M., Sarro,  R.,  González-Alonso,  E.,  Mateos,  R.M.,  Ligüerzana,  S.,  dkk.  (2017).  A  Methodology  to
Monitoring Deformasi Gunung Merapi Menggunakan Citra Sentinel-1A Dengan Menggunakan Metode DInSAR (Studi Kasus: Gunung Merapi, Jawa Tengah)
Detect and Update Active Deformation Areas Based on Sentinel-1 SAR Image. Remote Sensing MDPI , 9, 1002.
[6] ESA. (2012). Sentinel-1A . Retrieved from.https://sentinels.copernicus.eu/web/sentinel/home.
[7] Febriyanti.  (2017).  Analisis  Deformasi  Gunung  Raung  menggunakan  Teknologi  Differential Interferometry Synthetic
Radar (DInSAR). Jurnal Teknik ITS, 6(2),
DOI: 10.12962/j23373539.v6i2.25018.
[8] Fárová, K., Jelének, J., Kopaˇcková-Strnadová, V., Kycl, P. (2019). Comparing DInSAR and PSI Techniques  Employed  to  Sentinel-1  Data  to  Monitor  Highway  Stability:  A  Case  Study  of  a Massive Dobkoviˇcky Landslide, Czech Republic. Remote Sensing MDPI , 11, 2670.
[9] Metusala. (2006, Juli 20). Geografis Gunung Merapi. Retrieved from http://anggrek.org/melirik- konservasi-anggrek-vanda-tricolor-di-merapi-2.html
[10] Humaida,  H.  (2019,  Februari  21,  Kamis).  Lima  Fase  Merapi  Sejak  2010.  (W.  Suryana, Interviewer)