## ANALISIS PENURUNAN MUKA TANAH DI KABUPATEN GRESIK TAHUN 2015 HINGGA 2017 DENGAN METODE PS-INSAR
Muhammad Taufik 1 , Ira Mutiara Anjasmara 2 , Rizki Fahrudin Ulin 3
1,2,3 Departemen Teknik Geomatika FTSLK-ITS, Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111 e- mail : 1 taufik_m@geodesy.its.ac.id , 2 ira @geodesy.its.ac.id, 3 rizki.f.ulin@gmail.com

## Abstrak
Pergerakan penurunan muka tanah sering terjadi di berbagai wilayah di seluruh dunia khususnya kota-kota besar dan daerah pesisir. Dampak negatif dari penurunan muka tanah dapat berupa kerusakan sarana prasarana suatu wilayah. Penurunan  muka  tanah  diduga  disebabkan  karena  pengambilan  air  yang  berlebihan  untuk  keperluan  industri  serta struktur pembentuk tanah yang ada pada wilayah tersebut.  Untuk itu diperlukan adanya suatu kajian dengan tujuan untuk  mitigasi  bencana.    Dampak  dari  bencana  alam  dapat  diidentifikasi  secara  cepat  dan  akurat  seiring  dengan perkembangan teknologi menggunakan metode penginderaan jauh yang memiliki kemampuan mencakup area  yang luas dan dalam waktu yang singkat. Pemilihan metode PS-InSAR berbasis Radar menjadi solusi tepat karena memiliki akurasi yang baik dan meminimalkan efek dekorelasi. Berdasarkan hasil pengolahan periode Mei 2015 hingga Januari 2016 dengan menggunakan metode PS-InSAR dalam analisis penurunan muka tanah pada Kabupaten Gresik, dihasilkan variasi nilai penurunan muka tanah antara -49,35 mm/tahun hingga 54,95 mm/tahun dengan nilai rata-rata kecepatan penurunan muka tanah tertinggi pada Kecamatan Bungah. Metode ini terbukti sebagai salah satu metode penginderaan jauh yang baik untuk meneliti pergerakan penurunan muka tanah.
Kata Kunci : Penurunan muka tanah, PS-InSAR, Penginderaan Jauh, Radar

## Abstract
Movement of land subsidence is common in many regions around the world, especially large cities and coastal areas. The negative impact of the land subsidence may be the destruction of a region's infrastructure. The land subsidence is thought  to  be  caused  by  excessive  water  taking  for  industrial  use  and  existing  soil  forming  structures  in  the  area. Therefore, a study with the objective of disaster mitigation is required. The impact of natural disasters can be identified quickly and accurately in line with technological developments using remote sensing methods that have the capability of covering large areas and in a short time. Selection of PS-InSAR based on Radar method to be the right solution because it has good accuracy and minimize the effect of decorelation. Based on the results of the processing period from May 2015 to January 2016 using PS-InSAR method in the analysis of land subsidence in Gresik Regency, the variation in the value of land subsidence decreased between -49.35 mm / year to 54.95 mm / year with average value the highest rate of land subsidence at Bungah Sub-district. This method proved to be one of the best remote sensing methods to examine the movement of ground subsidence.
Keywords : Land Subsidence, PS-InSAR, Remote Sensing, Radar

## PENDAHULUAN
Proses  penurunan  muka  tanah  yang  terjadi  pada beberapa  kota  besar  di  Indonesia  terutama  di wilayah pesisir. Kondisi pada daerah pesisir sangat rentan  karena  struktur  pembentuk  batuan  yang sangat  riskan  baik  yang  berasal  dari  daratan  dan lautan.  Selain  faktor  alamiah,  faktor  non-alamiah juga  turut  andi  dalam  proses  penurunan  muka tanah.
Kota  Gresik  termasuk  kota  Industri  dan padat permukiman memiliki karakteristik  struktur pembentuk  batuan  yang  identik  dengan  wilayah Semarang  dan  Surabaya.  Wilayah  kecamatan Bungah dan Manyar memiliki struktur pembentuk batuan yang identik dengan Kota Surabaya bagian Utara. Posisi geografis yang terletak dekat dengan pesisir  pantai  serta  sebagai  daerah  CBD  (Centre Bussiness District) menjadikan perkembangan dan pertumbuhan menjadi sangat pesat. Hal ini dapat diketahui  dengan  meningkatnya  pembangunan dan  kegiatan  industri  dengan  skala  besar  seperti Pabrik Semen Gresik, Perumahan Gresik Kota Baru, dan Rusunawa di daerah Prambangan. Hal tersebut secara  langsung  dan  tidak  langsung  memberikan dampak buruk terhadap lingkungan sekitar.
Analisis  besaran  laju  penurunan  tanah dapat ditentukan berdasarkan hasil hitungan yang memiliki  nilai  yang  signifikan.  Ditinjau  dari  sudut pandang  keilmuan  geodesi  dan  geomatika, turunnya  permukaan  tanah  dapat  diketahui melalui  titik  referensi  terhadap  perubahan  posisi vertikal.  Oleh  karena  itu,  diperlukan  suatu  kajian untuk  menganalisa  nilai  perubahan  secara kontinyu dan mencakup area yang luas serta waktu yang cepat dan efisien.
Penerapan Metode PS-InSAR yang termasuk  dalam  MTI  (Multi  Temporal  InSAR) merupakan  suatu  langkah  yang  tepat  untuk mengkaji suatu daerah yang mengalami penurunan muka  tanah.  Prinsip  utama  dari  teknik  PS-InSAR adalah memanfaatkan data pengamatan citra SAR multitemporal dalam rentang waktu panjang untuk mendeteksi titik-titik potensial koherensi.
Mayoritas negara yang sudah maju sudah menggunakan  teknologi  sensor  SAR  ini  sebagai sensor pencitraan. Indonesia secara perlahan mulai memulai  untuk  mengembangkan  sensor  SAR. Meskipun  pennggunaan  dan  pengembangan sistem ini belum sepenuhnya sempurna dibandingkan negara lain yang sudah memiliki riset beberapa  tahun  lalu,  namun  langkah  ini  sebagai
awal  yang  baik  untuk  penggunaan  untuk  inovasi dan investasi jangka panjang.
Pada penelitian ini digunakan metode PS- InSAR dengan wilayah penelitian yang berlokasi di Kabupaten  Gresik.  Pengolahan  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  adalah  penerapan Teknik PS- InSAR  untuk  mengetahui  sebaran  titik  titik  PS (Permanent  Scatterer).  Dari  hasil  pengolahan tersebut  akan  menghasilkan  daerah  potensi penurunan muka tanah wilayah Kabupaten Gresik sehingga  mendapatkan  analisis  mengenai  daerah yang mengalami  penurunan  muka  tanah  tertinggi dan terendah.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Lokasi Penelitian
Lokasi  penelitian  ini  mengambil  studi  kasus  di wilayah Kabupaten Gresik, berlokasi di 112°21'57.4"-  112°40'38.8"  Bujur  Timur  dan 6°50'29.2"- 7°24'30.2" Lintang Selatan.

## Gambar 1. Lokasi Penelitian

## Data dan Peralatan
- Data Data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah Citra Sentinel 1-A SLC dan Peta Geologi Skala 1: 100.000.
- Peralatan Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah software Pengolahan Data SAR (SNAP).

## Pengolahan Data
1. Tahap Persiapan
- Identifikasi Masalah Identifikasi masalah memiliki tujuan untuk mengetahui  teknik  StaMPS  pada  metode PS-InSAR.  Teknik  ini  digunakan  untuk menganalisis permukaan tanah kota gresik pada  tahun  2015  hingga  tahun  2017 menggunakan data citra satelit Sentinel-1A multi temporal . Pemilihan daerah
penelitian dimana pasangan citra radar SLC ( Single  Look  Complex )  yang  memenuhi syarat  koherensi  digunakan.  Dalam  PS- InSAR,  kebutuhan  data  yang  digunakan baik  penggunaan  citra  radar  yang  rapat secara  temporal  dan  tidak  melebihi  7 tahun dari akuisisi data awalnya.
- Studi Literatur
Studi Literatur dilakukan untuk mempelajari  dan  mengumpulkan  buku- buku referensi dan hasil penelitian sejenis sebelumnya  yang  pernah  dilakukan  oleh orang lain yang berkaitan sebagai landasan teori mengenai masalah yang akan diteliti pada tahap pengolahan  dari referensi lain yang  mendukung  baik  dari  buku,  jurnal, majalah, internet dan lain sebagainya.

## Gambar 2. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian
- Pengumpulan Data Pada  tahapan  ini  dilakukan  proses pengumpulan  data-data  penunjang  yang digunakan dalam penelitian untuk memperlancar  proses  pengolahan  data. Adapun  data-data  tersebut  diantaranya citra  satelit  Sentinel-1A  level  1.0  (Single Look  Complex),  data DEM, data  orbit dan data penunjang lainnya.
2. Tahap Pengolahan Tahap  pengolahan  data  pada  tahap  ini, data  Sentinel-1A  yang  digunakan  telah
dalam  format  Single  Look  Complex  (SLC) yang  kemudian  dilakukan  pembentukan interferogram  dari  23  citra  Sentinel-1A dengan 1 citra sebagai citra master.
3. Tahap Analisa Tahap  analisis  data  dilakukan  dengan membandingkan  besar  penurunan  muka tanah kota Gresik dengan PS-InSAR dengan teknik  StaMPS  terhadap  kondisi  geologi daerah Kabupaten Gresik.
4. Tahap Akhir Tahap  akhir  dari  penelitian  ini  adalah pembuatan Peta Sebaran Titik Permanent Scatterer dengan metode PS-InSAR (Permanent Scatterer Interferometry Synthetic  Aperture  Radar)  untuk  analisis penurunan muka tanah kota Gresik  Jawa Timur.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Citra Fase Interferogram
Gambar 3. Fase interferogram citra akuisisi April 2016

## Mei 2015
Pengolahan set 13 data citra radar Sentinel 1-A di wilayah  Kabupaten  Gresik  menggunakan  metode PS-InSAR untuk mencari area tampalan ( offset ) dan komputasi.
Pada  Gambar  3,  hasil  pembentukan  citra interferogram  berupa  citra  fase  interferogram pada sistem koordinat radar dengan menggunakan DEM  SRTM  30  meter  untuk  menghilangkan  efek topografi.

## Koherensi
Pada  penelitian  ini  digunakan  citra  dengan koherensi  antara  citra master dan  citra slave
sebesar 0,2 hingga 0,3. Rendahnya nilai koherensi pada citra interferogram diakibatkan oleh wilayah penelitian  didominasi  vegetasi  dengan  kerapatan tinggi. Selain itu, pada daerah penelitian terdapat kawasan tambak yang merupakan kelemahan dari sistem  radar.  Kelemahan  ini  berupa  hamburan balik gelombang ( Backscatter) yang lemah.
Gambar 4.  Koherensi citra April 2016 Mei 2015
Selain dari faktor-faktor tersebut, dikarenakan  interval  waktu  12  hari  pada pengambilan citra Sentinel-1A dianggap lebih lama dibandingkan  citra  ERS-1  yang  memiliki  interval waktu hanya 3 hari.

## Panjang Baseline
Metode  PS-InSAR  pada  pada  dasarnya  adalah merupakan metode InSAR dengan data multitemporal . Dari  hasil  pengolahan  rentang waktu  Mei  2015  hingga  Januari  2017  didapatkan panjang  baseline  perpendicular  yang  tidak melebihi 150m.
Gambar 5. Baseline Perpendicular
Peta Sebaran Titik Permanent Scatterer
Dari  hasil  pengolahan  PS-InSAR  menggunakan algoritma StaMPS tahap pertama diketahui bahwa pasangan  citra  tahap  pertama  mengalami penurunan permukaan tanah (deflasi) dengan nilai kecepatan  penurunan  paling  tinggi  bernilai  -61,3 mm/tahun.

## Gambar 6. Grafik Kecepatan Penurunan Muka Tanah

## Gambar 7. Sebaran Titik PS

## Standar Deviasi
Standar  Deviasi  adalah  ukuran  yang  digunakan untuk  mengukur  jumlah  variasi  atau  sebaran sejumlah  set  nilai  data.  Dalam  pengolahan  PS- InSAR  ini,  data  simpangan  baku  yang  dihasilkan pada gambar di bawah ini :
Gambar 8. Standar Deviasi Kecepatan Penurunan Muka Tanah

## Analisa Terhadap Kondisi Lapangan
Kondisi Geologi Kabpuaten Gresik didominasi oleh jenis  tanah  Aluvial.  Pada  dasarnya  tipe  tanah aluvial memiliki kerentanan terhadap daya topang beban  (resistensi  bobot)  diatasnya.  Penurunan muka tanah dapat  secara visual diamati terhadap kondisi  vertikal  kedudukan  bangunan-bangunan disekitar  lokasi,  retakan  atau  penurunan  jalan aspal.
Selain  dari  faktor  non-alam,  proses tektonik  yang  terus  berjalan  mulai  dari  zaman Tersier  hingga  sekarang,  banyak  dijumpai  adanya teras-teras  sungai  yang  menunjukkan  adanya perubahan  base  of  sedimentation  berupa pengangkatan  pada  Mandala  Kendeng  terutama pada wilayah Kabupaten Gresik juga menjadi salah satu  indikasi  dari  penyebab  penurunan  muka tanah.  Selain  itu,  2  sesar  yang  aktif  (Koulali  dkk. 2016) diantaranya sesar Surabaya yang membentang  mulai  dari  kawasan  Keputih, Surabaya  hingga  Cerme,  Gresik  dan  sesar  Waru yang  membentang  mulai  dari  Rungkut,  Surabaya hingga  Jombang.  Sesar  Surabaya  dan  Sesar  Waru tergolong dalam sesar naik sehingga pada polanya satu blok mengalami suatu kenaikan dan satu blok lainnya  mengalami  penurunan.  Penurunan  muka tanah  akibat  sesar  turun  tersebut  terjadi  pada Kecamatan Gresik di bagian Utara.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  pengolahan  dan  analisis  data  yang telah  dilakukan,  berikut  adalah  kesimpulan  yang penulis dapatkan dalam penelitian ini:
1. Dari  hasil  pengolahan  dengan  menggunakan metode  PS-InSAR  didapatkan  estimasi  besar deformasi  berdasarkan  Line  of  Sight  (LOS) dengan nilai 5 hingga -5 cm.
2. Koherensi citra sebesar 0,2 tergolong rendah. Sebaiknya  koherensi  citra  minimal  memiliki nilai 0,3 dan rentang nilai ideal antara 0,5-1.
3. Metode  pengolahan  Citra  untuk  analisis penurunan  muka  secara  multi  temporal baiknya  menggunakan  teknologi  terbaru pengembangan  dari  PS-InSAR  yaitu  SqueeSAR dengan  perbaikan  algoritma  perhitungan sekitar 37%.
4. Pengolahan PS-InSAR menggunakan perangkat lunak  open  source  SNAP  sangat  potensial. Namun, diharapkan adanya perbaikan algoritme  dalam  operasi  topo  phase  removal karena  kurangnya  variasi  DEM  selain  yang diunduh otomatis oleh perangkat lunak.
5. Studi  untuk  analisis  penurunan  muka  tanah sebaiknya  menggunakan  beberapa  metode kombinasi  agar  menghasilkan  variansi  nilai sehingga dapat diketahui selisih dan rata-rata yang dihasilkan oleh tiap-tiap metode.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  R.F.U  mengucapkan  terima  kasih  kepada Bapak Dr. Ir. Muhammad Taufik dan Ibu Ira Mutiara Anjasmara  ST,  M.Phil,  Ph.D  selaku  dosen pembimbing  yang  telah  memberikan  dukungan dan bimbingan selama penelitian dilaksanakan.

## DAFTAR PUSTAKA
Abidin, Z. 2013. Analisis dan Simulasi Parameter Radar Terhadap  Performansi  Synthetic  Aperture  Radar Pada  Tahap  Awal  Pencitraan  Sensor  Radar. Malang:  Jurusan  Teknik  Elektro  Fakultas  Teknik Universitas Brawijaya.
Iodice,  A.  2009.  A  Survey  of  Differential  SAR Interferometry for Surface Displacement Monitoring.  Proceedings  of  the  6th  European Radar Conference, 212-214. Rome, Italy.
Ferretti, A., Monti-Guarnieri, A., Prati, C., dan Rocca, F.
2007.  Submillimeter  Accuracy  of  InSAR  Time Series: Experimental Validation. Ieee Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 45, No. 5, May 2007.
Hanssen,  R.  2001.  Radar  Interferometry:  Data Interpretation and Error Analysis Vol. 2. Springer. Ketelaar, G., Van Leijen, F., Marinkovic, P., dan Hanssen, R. 2005. Initial point selection and validation in PS- InSAR  using  integrated  amplitude  calibration, International  Geoscience  and  Remote  Sensing Symposium (IGARSS), 8, 5490 – 5493.
Koulali, A., Susilo, S., Mcclusky, S., Meilano, I., Cummins, P., Tregoning, P., Lister, G., Efendi, J., dan Syafi, M. A.  2016.  "Crustal  strain  partitioning  and  the associated earthquake hazard in the eastern."
L.  Tamm,  T.,  Zalite,  K.,  Voormansik,  K.,  &  Talgre  2016. “Relating  Sentinel -1  Interferometric  Coherence  to Mowing Events on Grasslands,”
Ferretti, A., Monti-Guarnieri, A., Prati, C., dan Rocca , F. 2007.  Part  B  InSAR  Processing  :  a  Practical Approach. The Netherlands: ESA Publications.
Mirzaee, S., Motagh, M., Akbari B., Wetzel H., Roessner S.  2017. “Evaluating  Three  Insar  Time -Series Methods  To  Assess  Creep  Motion,  Case  Study: Masouleh Landslide In North Iran. ISPRS Hannover Workshop:  HRIGI  17 – CMRT  17 – ISA  17 – EuroCOW 17,  6 – 9 June 2017, Hannover, Germany.