PEMANFAATAN SATELIT ALTIMETRI UNTUK ESTI
PEMANFAATAN SATELIT ALTIMETRI UNTUK
ESTIMASI BATIMETRI
MAKALAH
Digunakan untuk memenuhi tugas akhir dari mata kuliah Geodesi Kelautan
oleh:
Wachid Nuraziz Musthafa
15112043
TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA
FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
BANDUNG
2014
PRAKATA
Puji dan syukur tim penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala
karunia-Nya sehingga makalah dengan judul “Pemanfaatan Satelit Altimetri untuk
Estimasi Batimetri” ini dapat diselesaikan. Dalam penulisan karya ilmiah ini, tim
penulis mengumpulkan bahan dengan melakukan beberapa studi kasus dan juga
studi pustaka. Berapa kendala yang dialami penulis diantaranya adalah kesulitan
dalam pencarian sumber dari literatur. Penulis menyadari bahwa makalah ini
dapat terwujud atas bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun
tidak langsung. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini Penulis menyampaikan
ucapan terima kasih dan penghargaan kepada semua pihak yang tidak dapat
disebutkan satu persatu yang telah membuat semua ini bisa terwujud.
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih belum sempurna. Oleh karena
itu, kritik dan saran yang bersifat konstruktif guna penyempurnaan makalah ini
sangat diharapkan. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang
membutuhkan.
Bandung, Mei 2014
Penulis
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN COVER.................................................................................i
PRAKATA.................................................................................................ii
DAFTAR ISI..............................................................................................iii
BAB I PENDAHULUAN..........................................................................1
1.1 Latar Belakang...........................................................................1
1.2 Rumusan Masalah......................................................................2
1.3 Tujuan........................................................................................2
1.4 Sistematika.................................................................................2
BAB II LANDASAN TEORI....................................................................4
2.1 Satelit Altimetri.........................................................................4
2.1.1 Perkembangan Satelit Altimetri........................................4
2.1.2 Prinsip Dasar Satelit Altimetri.........................................5
2.1.3 Geometri Pengamatan Satelit Altimetri...........................6
2.2 Batimetri....................................................................................7
BAB III PEMANFAATAN SATELIT ALTIMETRI UNTUK ESTIMASI
BATIMETRI .............................................................................................8
BAB IV SIMPULAN DAN SARAN........................................................14
4.1 Simpulan...................................................................................14
4.2 Saran.........................................................................................14
DAFTAR PUSTAKA...............................................................................16
iii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bumi terdiri dari dua bagian wilayah yaitu daratan dan lautan. Wilayah
lautan di bumi ini sendiri memberikan sumbangsih sebesar 2/3 dari seluruh luas
permukaan bumi ini. Wilayah lautan juga sangat berpengaruh dalam kehidupan
seluruh masyarakat di bumi ini karena lautan telah memberikan banyak sekali
manfaat bagi kelangsungan hidupnya. Banyak sekali lapangan pekerjaan yang
berhubungan dengan wilayah lautan ini. Selain itu berbagai sumber daya yang
digunakan untuk memenuhi kebutuhan hidup juga bisa didapatkan di wilayah
lautan tersebut.
Wilayah Indonesia sebagian besar juga terdiri dari wilayah lautan. Selain
itu wilayah Indonesia juga diapit oleh 2 samudera yaitu Samudera Hindia dan
Samudera Pasifik. Bentuk wilayah Indonesia yang terdiri dari pulau-pulau
menyebabkan laut sangat berperan penting sebagai penunjang kehidupan dari
seluruh rakyat Indonesia. Bukan hanya masyarakat yang berada di daerah pesisir
yang menggantungkan hidupnya pada lautan tetapi seluruh masyarakat Indonesia
juga banyak memanfaatkan peran dari lautan itu.
Dengan besarnya manfaat dari wilayah lautan, data-data mengenai
mengenai kenampakan-kenampakan dan kondisi fisis dari lautan juga harus
diketahui. Studi mengenai lautan semakin hari juga semakin gencar dilakukan. Di
dunia geodesi sendiri data-data geodetik mengenai lautan menjadi hal yang sangat
1
2
penting untuk diketahui. Sehingga dengan perkembangan teknologi saat ini,
pengamatan untuk mendapatkan data-data menganai laut sudah memanfaatkan
teknologi satelit. Jenis satelit yang digunakan adalah satelit altimetri. Setelah datadata tersebut diolah maka akan didapatkan informasi-informasi yang bisa
menjelaskan dan menggambarkan kondisi dari lautan itu sendiri baik dari
permukaan laut, di dalam laut, maupaun di dasar lautan itu sendiri.
Pemanfaatan satelit altimetri untuk studi kelautan semakin berkembang
saat ini. Salah satu manfaat yang bisa didapat dengan adanya satelit altimetri ini
adalah estimesi batimetri.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah yang ingin diulas
adalah bagaimana pemanfaatan satelit altimetri untuk estimasi batimetri.
1.3 Tujuan
Tujuan yang hendak dicapai melalui makalah ini adalah untuk mengetahui
manfaat dari satelit altimetri untuk estimasi batimetri baik dari proses
penggunaannya maupaun jenis manfaat yang didapat.
1.4 Sistematika
Penulisan makalah ini terbagi menjadi empat bab, yaitu pendahuluan,
landasan teori, pembahasan, serta simpulan dan saran. Pada bab satu akan dibahas
mengenai latar belakang, pengangkatan aspek makalah ini, rumusan masalah,
tujuan penelitian, serta sistematika penulisan. Pada bab dua akan disajikan
landasan teori dari aspek-aspek yang akan dikaji dengan menggunakan berbagai
literatur. Bab tiga akan disajikan pembahasan mengenai pemanfaatan satelit
3
altimetri untuk estimasi batimetri. Selanjutnya, pada bab empat akan disampaikan
simpulan dan saran yang akan menjawab rumusan masalah yang ada.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Satelit Altimetri
2.1.1 Perkembangan Sateit Altimetri
Sistem
satelit
altimetri
berkembang
sejak
tahun
1975,
ketika
diluncurkannya sistem satelit Geos-3. Pada saat ini secara umum sistem satelit
altimetri mempunyai tiga objektif ilmiah jangka panjang yaitu: mengamati
sirkulasi lautan global, memantau volume dari lempengan es kutub, dan
mengamati perubahan muka laut rata-rata (MSL) global.
Dalam konteks geodesi, objektif terakhir dari misi satelit altimetri
tersebut adalah yang menjadi perhatian.
Dengan kemampuannya untuk
mengamati topografi dan dinamika dari permukaan laut secara kontinyu, maka
satelit altimetri tidak hanya bermanfaat untuk pemantauan perubahan MSL global,
tetapi juga akan bermanfaat untuk beberapa aplikasi geodetik dan oseanografi
seperti yang diberikan [SRSRA, 2001; Seeber, 1993]:
Penentuan topografi permukaan laut (SST)
Penentuan topografi permukaan es
Penentuan geoid di wilayah lautan
Penentuan karakteristik arus dan eddies
Penentuan tinggi (signifikan) dan panjang (dominan) gelombang
Studi pasang surut di lepas pantai
Penentuan kecepatan angin di atas permukaan laut
4
5
Penentuan batas wilayah laut, dan es
Studi fenomena El Nino
Manajemen sumber daya laut
Unifikasi datum tinggi antar pulau
Begitu banyak hal yang dapat kita pelajari dengan mengaplikasikan
teknologi Satelit Altimetri, sehingga teknologi ini mulai menjadi trend baru dalam
dunia science dan rekayasa geodesi kelautan, oceanografi, dan bidang-bidang ilmu
terkait lainnya.
2.1.2
Prinsip Dasar Satelit Altimetri
Satelit Altimetri diperlengkapi dengan pemancar pulsa radar (transmiter),
penerima pulsa radar yang sensitif (receiver), serta jam berakurasi tinggi. Pada
sistem ini, altimeter radar yang dibawa oleh satelit memancarkan pulsa-pulsa
gelombang elektromagnetik (radar) kepermukaan laut. Pulsa-pulsa tersebut
dipantulkan balik oleh permukaan laut dan diterima kembali oleh satelit.
Informasi
utama
yang
ingin
ditentukan dengan satelit altimetri adalah
topografi
dari
muka
laut.
Hal
ini
dilakukan dengan mengukur ketinggian
satelit di atas permukaan laut dengan
menggunakan waktu tempuh dari pulsa
radar yang dikirimkan kepermukaan laut,
dan dipantulkan kembali ke satelit.
Gambar 2.1 Prinsip Satelit Altimetri
56
Untuk mengeliminasi efek dari gelombang serta gerakan muka laut
berfrekuensi tinggi lainnya, jarak ukuran adalah jarak rata-rata dalam daerah
footprint. Dari data rekaman waktu tempuh sinyal kita dapat menentukan posisi
vertikal permukaan laut, topografi muka laut (SST), Undulasi Geoid, Topografi
es, lokasi dan kecepatan arus laut. Dari data amplitudo gelombang pantul kita
dapat memperoleh informasi mengenai kecepatan angin sepanjang permukaan
groundtrack satelit, dan batas laut serta es. Sementara itu dari data bentuk dan
struktur muka gelombang pantul kita dapat melihat tinggi gelombang, panjang
gelombang dominan, informasi termoklin, dan kemiringan lapisan es.
2.1.3
Geometri Pengamatan Satelit Altimetri
Geometri satelit altimetri dapat diilustrasikan menggunakan gambar 2.2 di
bawah ini dan dapat direpresentasikan secara matematis sebagai berikut:
dimana :
h = tinggi
altimeter
ellipsoid dari satelit
(dihitung
dari
informasi
geoid),
N = undulasi geoid,
H = sea surface topography (SST),
= efek pasut instantaneous,
a = hasil ukuran altimeter, dan
Gambar 2.2 Geometri Pengamatan
Satelit Altimetri [Seeber, 1993]
b = kesalahan orbit
7
2.2 Bathimetri
Batimetri (dari bahasa Yunaniμ βαθ , berarti "kedalaman", dan ετ ο ,
berarti "ukuran") adalah ilmu yang mempelajari kedalaman di bawah air dan studi
tentang tiga dimensi lantai samudra atau danau. Sebuah peta batimetri umumnya
menampilkan relief lantai atau dataran dengan garis-garis kontor (contour lines)
yang disebut kontor kedalaman (depth contours atau isobath), dan dapat memiliki
informasi tambahan berupa informasi navigasi permukaan.
Awalnya, batimetri mengacu kepada pengukuran kedalaman samudra.
Teknik-teknik awal batimetri menggunakan tali berat terukur atau kabel yang
diturunkan dari sisi kapal. Keterbatasan utama teknik ini adalah hanya dapat
melakukan satu pengukuran dalam satu waktu sehingga dianggap tidak efisien.
Teknik tersebut juga menjadi subjek terhadap pergerakan kapal dan arus. batimetri
sangat diperlukan untuk pengembangan pelabuhan untuk memperkirakan
kedalaman laut sehingga memungkinkan kapal-kapal besar untuk bersandar.
BAB III
PEMANFAATAN SATELIT ALTIMETRI UNTUK ESTIMASI
BATIMETRI
Informasi kedalaman merupakan salah satu aspek sangat penting untuk
beberapa kajian kegiatan sumberdaya kelautan, baik kedalaman di perairan dalam
maupun perairan dangkal. Secara umum informasi kedalaman hanya dilakukan
untuk daerah atau lokasi yang mampu dilalui kapal sehingga untuk perairan
dangkal seringkali tidak dapat dilakukan.
Seperti kita ketahui, permukaan laut tidak halus dan rata, namun
permukaan berada dalam gerakan konstan. Pergerakan permukaan disebut sebagai
topografi yang dinamis. Jika kita ingin mengukur ketinggian permukaan laut, kita
harus mengukurnya relatif terhadap yang ditetapkan, permukaan konstan.
Permukaan teoritis ini disebut referensi ellipsoid. Ini adalah pendekatan kasar dari
permukaan bumi, sperti sebuah bola rata di kutub. Karena kedalaman laut tidak
diketahui secara akurat di mana-mana, referensi ini adalah cara terbaik untuk
menyediakan pengukuran akurat, homogen.
Satelit Altimetri dapat melakukan pengukuran ketinggian permukaan laut
relatif terhadap suatu referensi tinggi, dalam hal ini, geoid. Geoid adalah bentuk
permukaan bumi yang tertutup dengan air (laut) pada permukaan relatif bumi
yang berotasi. Geoid memiliki gaya tarik menarik pada pusat bumi dikarenakan
konsentrasi massa. Perhatikan juga bahwa tingkat rotasi bumi berpengaruh pada
geoid. Geoid dapat dikatakan jumlah efek gravitasi dan efek rotasi.
8
9
Tinggi relatif geoid berada pada ellipsoid referensi. Ellipsoid referensi
pada dasarnya merupakan model matematis geoid yang memberi kemudahan
sehingga tidak perlu bekerja dengan angka-angka yang lebih besar, dan
mendapatkan presisi lebih dalam perhitungan. Pengukuran ketinggian permukaan
laut dari pusat bumi sekitar 6.000 km. Dengan mengabaikan referensi permukaan,
tinggi badan relatif terhadap ellipsoid adalah ~ 100 m. Dengan demikian, dapat
diperoleh beberapa digit akurasi dalam perhitungan numerik.
Karena geoid tidak dapat didefinisikan secara lokal, biasanya altimeters
terbang dan mengorbit setiap 9,9156 hari. Dengan mengurangi ketinggian
permukaan laut dari satu melintasi dari tanah trek dari ketinggian diukur
kemudian traverse, perubahan topografi dapat diamati tanpa mengetahui geoid.
Sistem satelit altimetry dapat mengukur :
1. Perubahan global volume air laut secara berkala
2. Pemanasan dan pendinginan laut
3. Pasang surut air laut
4. Permukaan permanen system geostrophic
5. Perubahan permukaan geostrophic arus pada semua skala Topografi
6. Variasi dalam arus laut di khatulistiwa seperti yang berkaitan dengan El
Niño
Satelit altimetri memiliki prinsip penggambaran bentuk paras laut dimana
bentuk tersebut menyerupai bentuk dasar laut dengan pertimbangan gravitasi yang
mempengaruhi paras laut dan hubungan antara gravitasi dan topografi dasar laut
yang bervariasi sesuai dengan wilayah. Satelit altimetri juga memberikan bentuk
10
gambaran paras muka laut. Satelit ini mengukur tinggi paras muka laut relatif
terhadap pusat massa bumi. Sistem satelit ini memiliki radar yang dapat mengukur
ketinggian satelit di atas permukaan laut dan sistem tracking untuk menentukan
tinggisatelit pada koordinat geosentris.
Satelit Altimetri diperlengkapi dengan pemancar pulsa radar (transmiter),
penerima pulsa radar yang sensitif (receiver), serta jam berakurasi tinggi. Pada
sistem ini, altimeter radar yang dibawa olehsatelit memancarkan pulsa-pulsa
gelombang elektromagnetik (radar) kepermukaan laut. Pulsa-pulsa tersebut
dipantulkan balik oleh permukaan laut dan diterima kembali oleh satelit.
Informasi utama yang ingin ditentukan dengan satelit altimetri adalah topografi
dari muka laut. Hal ini dilakukan dengan mengukur ketinggian satelit di atas
permukaan laut dengan menggunakan waktu tempuh dari pulsa radar yang
dikirimkan kepermukaan laut, dan dipantulkan kembali ke satelit.
Sea Surface Topography yang merupakan deviasi muka laut dari
permukaan geoid yaitu perbedaan dalam tinggi ellipsoid antara permukaan lauit
dengan permukaan geoid. SST sendiri terdiri dari 2 komponen yaitu komponen
statik dan dinamik. Pengamatan dengan satelit altimetri adalah pada saat
pengamatan SST sesaat, sedangkan yang ingin diketahui umumnya adalah SST
statik.
Gambar 3.3. Representasi global dari SST [Cheney et al, 1984]
11
Dalam pengamatan menggunakan satelit altimetri yang digunakan untuk
mengestimasi batimetri memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan. Kelebihan
penggunaan satelit altimetri, meliputi:
resolusi spasial tinggi,
akurasi konsisten,
kontinuitas temporal,
independen alternatif untuk teknik permukaan,
pengukuran terhadap kerangka acuan yang geosentris,
sangat diperlukan untuk permukaan laut, permukaan laut, sirkulasi
samudra dan pasang surut.
Di sisi lain ada beberapa kekurangan signifikan, dalam penggunaan data
eksklusif altimetrik:
cakupan waktu terbatas yang hanya sekitar 20 tahun data saat ini tersedia
dengan semua misi gabungan,
kinerja yang buruk di wilayah pesisir,
terbatas dan tidak pasti dalam pengamatan di darat – memerlukan
sambungan pada batas (garis pantai) antara permukaan tanah dan
permukaan laut.
Selain mempunyai kelebihan dan kekurangan, dalam pengamatan
menggunakan satelit altimetri beberapa kesalahan juga dapat timbul. Selain
kesalahan bias pada satelit altimetri juga dapat terjadi. Secara umum kesalahan
dan bias yang mempengaruhi data pengamatan satelit altimetri terbagi menjadi
empat sistem kesalahan.
12
Yang pertama adalah kesalahan dan bias yang terkait dengan sensor
meliputi kesalahan waktu altimeter, kesalahan kalibrasi altimeter, kesalahan
pengarahan (pointing) altimeter, dan noise dari altimeter.
Sistem kesalahan dan bias yang kedua yaitu kesalahan dan bias yang
terkait dengan propagasi sinyal yang terdiri dari refraksi ionosfer, refraksi
troposfer (komponen kering dan basah).
Yang ketiga adalah kesalahan dan bias yang terkait dengan satelit meliputi
kesalahan orbit, kesalahan sistem koordinat dari stasiun-stasiun kontrol.
Sistem kesalahan dan bias yang keempat yaitu kesalahan dan bias yang
terkait dinamika muka laut berupa bias elektromagnetik (perbedaan antara muka
laut rata-rata dengan muka laut pantulan rata-rata yang disebabkan oleh tingkat
kekasaran muka laut yang tidak homogen secara spasial), skewnes bias (beda
tinggi antara muka laut pantulan rata-rata dengan muka pantulan median yang
diukur oleh penjejak satelit yang disebabkan oleh distribusi tinggi muka laut yang
tidak normal).
Dengan perkembangan teknologi, resolusi data ukuran jarak altimeter
semakin baik, dari sekitar 1 meter pada tahun 1973 sampai dengan 1-2 sentimeter
pada saat sekarang ini. Namun demikian tingkat ketelitian akhir dari jarak ukuran
akan sangat tergantung pada tingkat kesuksesan pereduksian dan pengeliminasian
dari kesalahan dan bias yang mengkontaminasi data ukuran.
Beberapa sistem satelit altimetri telah diluncurkan. Salah satunya adalah
satelit altimetri Topex / Poseidon. Sistem satelit altimeter ini diperlukan untuk
mengukur topografi kelautan. Sistem pertama, dilakukan pada Seasat, Geosat,
13
ERS-1, dan ERS-2 dirancang untuk mengukur variabilitas arus dengan dimensi
horisontal kurang dari seribu kilometer. Topex / Poseidon, yang diluncurkan pada
tahun 1992, dirancang untuk membuat pengukuran yang lebih akurat dan
diperlukan untuk mengamati sirkulasi permukaan lautan permanen, gelombang
(waktu-rata-rata), dan variabilitas arus skala pilin. Tujuan utama dari misi
TOPEX/Poseidon adalah (Benada, 1997) :
1. Mengukur tinggi muka air laut untuk tujuan studi dinamika laut yang
mencakup hitungan rerata maupun variasi arus permukaan dan pasang
surut lautan secara global.
2. Memproses,
memverifikasi,
dan
mendistribusikan
data
TOPEX/Poseidon beserta data geofisika lainnya kepada pengguna.
3. Meletakkan pondasi bagi keberlanjutan program pengamatan sirkulasi
laut dan variasinya dalam jangka waktu yang panjang.
Satelit altimetri Topex / Poseidon
mengorbit pada ketiinggian 1.335 km dengan
panjang Pulse 3,125 nsec dan ulangi waktu
9,9125 d. Satelit ini menpunyai resolusi
horizontal sepanjang 25 km dengan Frekuensi
13,65 GHz .
Gambar 3.2. Satelit Altimetri Topex / Poseidon
BAB IV
SIMPULAN DAN SARAN
4.1 Simpulan
Pemanfaatan satelit altimetri dalam estimasi batimetri memegang peranan
penting di zaman sekarang ini. Dengan kelebihan-kelebihannya satelit altimetri
menjadi pilihan utama duntuk menentukan data-data geodetik mengenai lautan.
Salah satu informasi yang bisa didapatkan mengguakan pengamatan dengan
satelit altimetri adalah pengestimasian Sea Surface Topography (SST). Selain itu
masih banyak informasi-informasi lain mengenai data batimetri yang bisa
didapatkan menggunakan satelit altimetri. Informasi mengenai ketinggian
permukaan air laut yang relatif terhadap sistem referensi tertentu dalam hal ini
geoid juga bisa didapatkan. Selain itu informasi kedalaman dari laut juga bisa
didapatkan. Pengamatan jangka panjang dengan satelit altimetri juga dapat
digunakan untuk mengamati fenomena El Nino yang hubungannya dengan
perubahan iklim global. Dengan demikian satelit altimetri telah memberikan
banyak manfaat terutama digunakan dalam pengestimasian batimetri dengan
tingkat ketelitian yang tinggi.
4.2 Saran
Pengamatan dengan teknologi satelit altimetri sudah mempunyai ketelitian
yang tinggi. Akan tetapi masih banyak kesalahan-kesalahan yang bisa terjadi
dalam proses pengamatannya. Sehingga perlu adanya pengembangan secara terus
menerus agar teknologi satelit altimetri ini bisa semakin teliti dalam mengestimasi
14
15
batimetri dan studi tentang kondisi fisis lautan. Pada akhirnya semakin banyak
manfaat yang bisa didapatkan dengan penggunaan satelit altimetri ini.
DAFTAR PUSTAKA
Abidin, H. Z. 2001. Geodesi Satelit. Jakarta: Pradnya Paramita.
www.geodesy.gd.itb.ac.id/?page_id= 94. Kelompok Keilmuan Geodesi. Studi
Karakteristik Muka Laut dengan Satelit Altimetri. [Online] diakses pada 9 Mei
2014
www.geodesy.gd.itb.ac.id/kkgd/?page_id= 500. Kelompok Keilmuan Geodesi.
Satelit Altimetri. [Online] diakses pada 9 Mei 2014
16
ESTIMASI BATIMETRI
MAKALAH
Digunakan untuk memenuhi tugas akhir dari mata kuliah Geodesi Kelautan
oleh:
Wachid Nuraziz Musthafa
15112043
TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA
FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
BANDUNG
2014
PRAKATA
Puji dan syukur tim penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala
karunia-Nya sehingga makalah dengan judul “Pemanfaatan Satelit Altimetri untuk
Estimasi Batimetri” ini dapat diselesaikan. Dalam penulisan karya ilmiah ini, tim
penulis mengumpulkan bahan dengan melakukan beberapa studi kasus dan juga
studi pustaka. Berapa kendala yang dialami penulis diantaranya adalah kesulitan
dalam pencarian sumber dari literatur. Penulis menyadari bahwa makalah ini
dapat terwujud atas bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun
tidak langsung. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini Penulis menyampaikan
ucapan terima kasih dan penghargaan kepada semua pihak yang tidak dapat
disebutkan satu persatu yang telah membuat semua ini bisa terwujud.
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih belum sempurna. Oleh karena
itu, kritik dan saran yang bersifat konstruktif guna penyempurnaan makalah ini
sangat diharapkan. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang
membutuhkan.
Bandung, Mei 2014
Penulis
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN COVER.................................................................................i
PRAKATA.................................................................................................ii
DAFTAR ISI..............................................................................................iii
BAB I PENDAHULUAN..........................................................................1
1.1 Latar Belakang...........................................................................1
1.2 Rumusan Masalah......................................................................2
1.3 Tujuan........................................................................................2
1.4 Sistematika.................................................................................2
BAB II LANDASAN TEORI....................................................................4
2.1 Satelit Altimetri.........................................................................4
2.1.1 Perkembangan Satelit Altimetri........................................4
2.1.2 Prinsip Dasar Satelit Altimetri.........................................5
2.1.3 Geometri Pengamatan Satelit Altimetri...........................6
2.2 Batimetri....................................................................................7
BAB III PEMANFAATAN SATELIT ALTIMETRI UNTUK ESTIMASI
BATIMETRI .............................................................................................8
BAB IV SIMPULAN DAN SARAN........................................................14
4.1 Simpulan...................................................................................14
4.2 Saran.........................................................................................14
DAFTAR PUSTAKA...............................................................................16
iii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bumi terdiri dari dua bagian wilayah yaitu daratan dan lautan. Wilayah
lautan di bumi ini sendiri memberikan sumbangsih sebesar 2/3 dari seluruh luas
permukaan bumi ini. Wilayah lautan juga sangat berpengaruh dalam kehidupan
seluruh masyarakat di bumi ini karena lautan telah memberikan banyak sekali
manfaat bagi kelangsungan hidupnya. Banyak sekali lapangan pekerjaan yang
berhubungan dengan wilayah lautan ini. Selain itu berbagai sumber daya yang
digunakan untuk memenuhi kebutuhan hidup juga bisa didapatkan di wilayah
lautan tersebut.
Wilayah Indonesia sebagian besar juga terdiri dari wilayah lautan. Selain
itu wilayah Indonesia juga diapit oleh 2 samudera yaitu Samudera Hindia dan
Samudera Pasifik. Bentuk wilayah Indonesia yang terdiri dari pulau-pulau
menyebabkan laut sangat berperan penting sebagai penunjang kehidupan dari
seluruh rakyat Indonesia. Bukan hanya masyarakat yang berada di daerah pesisir
yang menggantungkan hidupnya pada lautan tetapi seluruh masyarakat Indonesia
juga banyak memanfaatkan peran dari lautan itu.
Dengan besarnya manfaat dari wilayah lautan, data-data mengenai
mengenai kenampakan-kenampakan dan kondisi fisis dari lautan juga harus
diketahui. Studi mengenai lautan semakin hari juga semakin gencar dilakukan. Di
dunia geodesi sendiri data-data geodetik mengenai lautan menjadi hal yang sangat
1
2
penting untuk diketahui. Sehingga dengan perkembangan teknologi saat ini,
pengamatan untuk mendapatkan data-data menganai laut sudah memanfaatkan
teknologi satelit. Jenis satelit yang digunakan adalah satelit altimetri. Setelah datadata tersebut diolah maka akan didapatkan informasi-informasi yang bisa
menjelaskan dan menggambarkan kondisi dari lautan itu sendiri baik dari
permukaan laut, di dalam laut, maupaun di dasar lautan itu sendiri.
Pemanfaatan satelit altimetri untuk studi kelautan semakin berkembang
saat ini. Salah satu manfaat yang bisa didapat dengan adanya satelit altimetri ini
adalah estimesi batimetri.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah yang ingin diulas
adalah bagaimana pemanfaatan satelit altimetri untuk estimasi batimetri.
1.3 Tujuan
Tujuan yang hendak dicapai melalui makalah ini adalah untuk mengetahui
manfaat dari satelit altimetri untuk estimasi batimetri baik dari proses
penggunaannya maupaun jenis manfaat yang didapat.
1.4 Sistematika
Penulisan makalah ini terbagi menjadi empat bab, yaitu pendahuluan,
landasan teori, pembahasan, serta simpulan dan saran. Pada bab satu akan dibahas
mengenai latar belakang, pengangkatan aspek makalah ini, rumusan masalah,
tujuan penelitian, serta sistematika penulisan. Pada bab dua akan disajikan
landasan teori dari aspek-aspek yang akan dikaji dengan menggunakan berbagai
literatur. Bab tiga akan disajikan pembahasan mengenai pemanfaatan satelit
3
altimetri untuk estimasi batimetri. Selanjutnya, pada bab empat akan disampaikan
simpulan dan saran yang akan menjawab rumusan masalah yang ada.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Satelit Altimetri
2.1.1 Perkembangan Sateit Altimetri
Sistem
satelit
altimetri
berkembang
sejak
tahun
1975,
ketika
diluncurkannya sistem satelit Geos-3. Pada saat ini secara umum sistem satelit
altimetri mempunyai tiga objektif ilmiah jangka panjang yaitu: mengamati
sirkulasi lautan global, memantau volume dari lempengan es kutub, dan
mengamati perubahan muka laut rata-rata (MSL) global.
Dalam konteks geodesi, objektif terakhir dari misi satelit altimetri
tersebut adalah yang menjadi perhatian.
Dengan kemampuannya untuk
mengamati topografi dan dinamika dari permukaan laut secara kontinyu, maka
satelit altimetri tidak hanya bermanfaat untuk pemantauan perubahan MSL global,
tetapi juga akan bermanfaat untuk beberapa aplikasi geodetik dan oseanografi
seperti yang diberikan [SRSRA, 2001; Seeber, 1993]:
Penentuan topografi permukaan laut (SST)
Penentuan topografi permukaan es
Penentuan geoid di wilayah lautan
Penentuan karakteristik arus dan eddies
Penentuan tinggi (signifikan) dan panjang (dominan) gelombang
Studi pasang surut di lepas pantai
Penentuan kecepatan angin di atas permukaan laut
4
5
Penentuan batas wilayah laut, dan es
Studi fenomena El Nino
Manajemen sumber daya laut
Unifikasi datum tinggi antar pulau
Begitu banyak hal yang dapat kita pelajari dengan mengaplikasikan
teknologi Satelit Altimetri, sehingga teknologi ini mulai menjadi trend baru dalam
dunia science dan rekayasa geodesi kelautan, oceanografi, dan bidang-bidang ilmu
terkait lainnya.
2.1.2
Prinsip Dasar Satelit Altimetri
Satelit Altimetri diperlengkapi dengan pemancar pulsa radar (transmiter),
penerima pulsa radar yang sensitif (receiver), serta jam berakurasi tinggi. Pada
sistem ini, altimeter radar yang dibawa oleh satelit memancarkan pulsa-pulsa
gelombang elektromagnetik (radar) kepermukaan laut. Pulsa-pulsa tersebut
dipantulkan balik oleh permukaan laut dan diterima kembali oleh satelit.
Informasi
utama
yang
ingin
ditentukan dengan satelit altimetri adalah
topografi
dari
muka
laut.
Hal
ini
dilakukan dengan mengukur ketinggian
satelit di atas permukaan laut dengan
menggunakan waktu tempuh dari pulsa
radar yang dikirimkan kepermukaan laut,
dan dipantulkan kembali ke satelit.
Gambar 2.1 Prinsip Satelit Altimetri
56
Untuk mengeliminasi efek dari gelombang serta gerakan muka laut
berfrekuensi tinggi lainnya, jarak ukuran adalah jarak rata-rata dalam daerah
footprint. Dari data rekaman waktu tempuh sinyal kita dapat menentukan posisi
vertikal permukaan laut, topografi muka laut (SST), Undulasi Geoid, Topografi
es, lokasi dan kecepatan arus laut. Dari data amplitudo gelombang pantul kita
dapat memperoleh informasi mengenai kecepatan angin sepanjang permukaan
groundtrack satelit, dan batas laut serta es. Sementara itu dari data bentuk dan
struktur muka gelombang pantul kita dapat melihat tinggi gelombang, panjang
gelombang dominan, informasi termoklin, dan kemiringan lapisan es.
2.1.3
Geometri Pengamatan Satelit Altimetri
Geometri satelit altimetri dapat diilustrasikan menggunakan gambar 2.2 di
bawah ini dan dapat direpresentasikan secara matematis sebagai berikut:
dimana :
h = tinggi
altimeter
ellipsoid dari satelit
(dihitung
dari
informasi
geoid),
N = undulasi geoid,
H = sea surface topography (SST),
= efek pasut instantaneous,
a = hasil ukuran altimeter, dan
Gambar 2.2 Geometri Pengamatan
Satelit Altimetri [Seeber, 1993]
b = kesalahan orbit
7
2.2 Bathimetri
Batimetri (dari bahasa Yunaniμ βαθ , berarti "kedalaman", dan ετ ο ,
berarti "ukuran") adalah ilmu yang mempelajari kedalaman di bawah air dan studi
tentang tiga dimensi lantai samudra atau danau. Sebuah peta batimetri umumnya
menampilkan relief lantai atau dataran dengan garis-garis kontor (contour lines)
yang disebut kontor kedalaman (depth contours atau isobath), dan dapat memiliki
informasi tambahan berupa informasi navigasi permukaan.
Awalnya, batimetri mengacu kepada pengukuran kedalaman samudra.
Teknik-teknik awal batimetri menggunakan tali berat terukur atau kabel yang
diturunkan dari sisi kapal. Keterbatasan utama teknik ini adalah hanya dapat
melakukan satu pengukuran dalam satu waktu sehingga dianggap tidak efisien.
Teknik tersebut juga menjadi subjek terhadap pergerakan kapal dan arus. batimetri
sangat diperlukan untuk pengembangan pelabuhan untuk memperkirakan
kedalaman laut sehingga memungkinkan kapal-kapal besar untuk bersandar.
BAB III
PEMANFAATAN SATELIT ALTIMETRI UNTUK ESTIMASI
BATIMETRI
Informasi kedalaman merupakan salah satu aspek sangat penting untuk
beberapa kajian kegiatan sumberdaya kelautan, baik kedalaman di perairan dalam
maupun perairan dangkal. Secara umum informasi kedalaman hanya dilakukan
untuk daerah atau lokasi yang mampu dilalui kapal sehingga untuk perairan
dangkal seringkali tidak dapat dilakukan.
Seperti kita ketahui, permukaan laut tidak halus dan rata, namun
permukaan berada dalam gerakan konstan. Pergerakan permukaan disebut sebagai
topografi yang dinamis. Jika kita ingin mengukur ketinggian permukaan laut, kita
harus mengukurnya relatif terhadap yang ditetapkan, permukaan konstan.
Permukaan teoritis ini disebut referensi ellipsoid. Ini adalah pendekatan kasar dari
permukaan bumi, sperti sebuah bola rata di kutub. Karena kedalaman laut tidak
diketahui secara akurat di mana-mana, referensi ini adalah cara terbaik untuk
menyediakan pengukuran akurat, homogen.
Satelit Altimetri dapat melakukan pengukuran ketinggian permukaan laut
relatif terhadap suatu referensi tinggi, dalam hal ini, geoid. Geoid adalah bentuk
permukaan bumi yang tertutup dengan air (laut) pada permukaan relatif bumi
yang berotasi. Geoid memiliki gaya tarik menarik pada pusat bumi dikarenakan
konsentrasi massa. Perhatikan juga bahwa tingkat rotasi bumi berpengaruh pada
geoid. Geoid dapat dikatakan jumlah efek gravitasi dan efek rotasi.
8
9
Tinggi relatif geoid berada pada ellipsoid referensi. Ellipsoid referensi
pada dasarnya merupakan model matematis geoid yang memberi kemudahan
sehingga tidak perlu bekerja dengan angka-angka yang lebih besar, dan
mendapatkan presisi lebih dalam perhitungan. Pengukuran ketinggian permukaan
laut dari pusat bumi sekitar 6.000 km. Dengan mengabaikan referensi permukaan,
tinggi badan relatif terhadap ellipsoid adalah ~ 100 m. Dengan demikian, dapat
diperoleh beberapa digit akurasi dalam perhitungan numerik.
Karena geoid tidak dapat didefinisikan secara lokal, biasanya altimeters
terbang dan mengorbit setiap 9,9156 hari. Dengan mengurangi ketinggian
permukaan laut dari satu melintasi dari tanah trek dari ketinggian diukur
kemudian traverse, perubahan topografi dapat diamati tanpa mengetahui geoid.
Sistem satelit altimetry dapat mengukur :
1. Perubahan global volume air laut secara berkala
2. Pemanasan dan pendinginan laut
3. Pasang surut air laut
4. Permukaan permanen system geostrophic
5. Perubahan permukaan geostrophic arus pada semua skala Topografi
6. Variasi dalam arus laut di khatulistiwa seperti yang berkaitan dengan El
Niño
Satelit altimetri memiliki prinsip penggambaran bentuk paras laut dimana
bentuk tersebut menyerupai bentuk dasar laut dengan pertimbangan gravitasi yang
mempengaruhi paras laut dan hubungan antara gravitasi dan topografi dasar laut
yang bervariasi sesuai dengan wilayah. Satelit altimetri juga memberikan bentuk
10
gambaran paras muka laut. Satelit ini mengukur tinggi paras muka laut relatif
terhadap pusat massa bumi. Sistem satelit ini memiliki radar yang dapat mengukur
ketinggian satelit di atas permukaan laut dan sistem tracking untuk menentukan
tinggisatelit pada koordinat geosentris.
Satelit Altimetri diperlengkapi dengan pemancar pulsa radar (transmiter),
penerima pulsa radar yang sensitif (receiver), serta jam berakurasi tinggi. Pada
sistem ini, altimeter radar yang dibawa olehsatelit memancarkan pulsa-pulsa
gelombang elektromagnetik (radar) kepermukaan laut. Pulsa-pulsa tersebut
dipantulkan balik oleh permukaan laut dan diterima kembali oleh satelit.
Informasi utama yang ingin ditentukan dengan satelit altimetri adalah topografi
dari muka laut. Hal ini dilakukan dengan mengukur ketinggian satelit di atas
permukaan laut dengan menggunakan waktu tempuh dari pulsa radar yang
dikirimkan kepermukaan laut, dan dipantulkan kembali ke satelit.
Sea Surface Topography yang merupakan deviasi muka laut dari
permukaan geoid yaitu perbedaan dalam tinggi ellipsoid antara permukaan lauit
dengan permukaan geoid. SST sendiri terdiri dari 2 komponen yaitu komponen
statik dan dinamik. Pengamatan dengan satelit altimetri adalah pada saat
pengamatan SST sesaat, sedangkan yang ingin diketahui umumnya adalah SST
statik.
Gambar 3.3. Representasi global dari SST [Cheney et al, 1984]
11
Dalam pengamatan menggunakan satelit altimetri yang digunakan untuk
mengestimasi batimetri memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan. Kelebihan
penggunaan satelit altimetri, meliputi:
resolusi spasial tinggi,
akurasi konsisten,
kontinuitas temporal,
independen alternatif untuk teknik permukaan,
pengukuran terhadap kerangka acuan yang geosentris,
sangat diperlukan untuk permukaan laut, permukaan laut, sirkulasi
samudra dan pasang surut.
Di sisi lain ada beberapa kekurangan signifikan, dalam penggunaan data
eksklusif altimetrik:
cakupan waktu terbatas yang hanya sekitar 20 tahun data saat ini tersedia
dengan semua misi gabungan,
kinerja yang buruk di wilayah pesisir,
terbatas dan tidak pasti dalam pengamatan di darat – memerlukan
sambungan pada batas (garis pantai) antara permukaan tanah dan
permukaan laut.
Selain mempunyai kelebihan dan kekurangan, dalam pengamatan
menggunakan satelit altimetri beberapa kesalahan juga dapat timbul. Selain
kesalahan bias pada satelit altimetri juga dapat terjadi. Secara umum kesalahan
dan bias yang mempengaruhi data pengamatan satelit altimetri terbagi menjadi
empat sistem kesalahan.
12
Yang pertama adalah kesalahan dan bias yang terkait dengan sensor
meliputi kesalahan waktu altimeter, kesalahan kalibrasi altimeter, kesalahan
pengarahan (pointing) altimeter, dan noise dari altimeter.
Sistem kesalahan dan bias yang kedua yaitu kesalahan dan bias yang
terkait dengan propagasi sinyal yang terdiri dari refraksi ionosfer, refraksi
troposfer (komponen kering dan basah).
Yang ketiga adalah kesalahan dan bias yang terkait dengan satelit meliputi
kesalahan orbit, kesalahan sistem koordinat dari stasiun-stasiun kontrol.
Sistem kesalahan dan bias yang keempat yaitu kesalahan dan bias yang
terkait dinamika muka laut berupa bias elektromagnetik (perbedaan antara muka
laut rata-rata dengan muka laut pantulan rata-rata yang disebabkan oleh tingkat
kekasaran muka laut yang tidak homogen secara spasial), skewnes bias (beda
tinggi antara muka laut pantulan rata-rata dengan muka pantulan median yang
diukur oleh penjejak satelit yang disebabkan oleh distribusi tinggi muka laut yang
tidak normal).
Dengan perkembangan teknologi, resolusi data ukuran jarak altimeter
semakin baik, dari sekitar 1 meter pada tahun 1973 sampai dengan 1-2 sentimeter
pada saat sekarang ini. Namun demikian tingkat ketelitian akhir dari jarak ukuran
akan sangat tergantung pada tingkat kesuksesan pereduksian dan pengeliminasian
dari kesalahan dan bias yang mengkontaminasi data ukuran.
Beberapa sistem satelit altimetri telah diluncurkan. Salah satunya adalah
satelit altimetri Topex / Poseidon. Sistem satelit altimeter ini diperlukan untuk
mengukur topografi kelautan. Sistem pertama, dilakukan pada Seasat, Geosat,
13
ERS-1, dan ERS-2 dirancang untuk mengukur variabilitas arus dengan dimensi
horisontal kurang dari seribu kilometer. Topex / Poseidon, yang diluncurkan pada
tahun 1992, dirancang untuk membuat pengukuran yang lebih akurat dan
diperlukan untuk mengamati sirkulasi permukaan lautan permanen, gelombang
(waktu-rata-rata), dan variabilitas arus skala pilin. Tujuan utama dari misi
TOPEX/Poseidon adalah (Benada, 1997) :
1. Mengukur tinggi muka air laut untuk tujuan studi dinamika laut yang
mencakup hitungan rerata maupun variasi arus permukaan dan pasang
surut lautan secara global.
2. Memproses,
memverifikasi,
dan
mendistribusikan
data
TOPEX/Poseidon beserta data geofisika lainnya kepada pengguna.
3. Meletakkan pondasi bagi keberlanjutan program pengamatan sirkulasi
laut dan variasinya dalam jangka waktu yang panjang.
Satelit altimetri Topex / Poseidon
mengorbit pada ketiinggian 1.335 km dengan
panjang Pulse 3,125 nsec dan ulangi waktu
9,9125 d. Satelit ini menpunyai resolusi
horizontal sepanjang 25 km dengan Frekuensi
13,65 GHz .
Gambar 3.2. Satelit Altimetri Topex / Poseidon
BAB IV
SIMPULAN DAN SARAN
4.1 Simpulan
Pemanfaatan satelit altimetri dalam estimasi batimetri memegang peranan
penting di zaman sekarang ini. Dengan kelebihan-kelebihannya satelit altimetri
menjadi pilihan utama duntuk menentukan data-data geodetik mengenai lautan.
Salah satu informasi yang bisa didapatkan mengguakan pengamatan dengan
satelit altimetri adalah pengestimasian Sea Surface Topography (SST). Selain itu
masih banyak informasi-informasi lain mengenai data batimetri yang bisa
didapatkan menggunakan satelit altimetri. Informasi mengenai ketinggian
permukaan air laut yang relatif terhadap sistem referensi tertentu dalam hal ini
geoid juga bisa didapatkan. Selain itu informasi kedalaman dari laut juga bisa
didapatkan. Pengamatan jangka panjang dengan satelit altimetri juga dapat
digunakan untuk mengamati fenomena El Nino yang hubungannya dengan
perubahan iklim global. Dengan demikian satelit altimetri telah memberikan
banyak manfaat terutama digunakan dalam pengestimasian batimetri dengan
tingkat ketelitian yang tinggi.
4.2 Saran
Pengamatan dengan teknologi satelit altimetri sudah mempunyai ketelitian
yang tinggi. Akan tetapi masih banyak kesalahan-kesalahan yang bisa terjadi
dalam proses pengamatannya. Sehingga perlu adanya pengembangan secara terus
menerus agar teknologi satelit altimetri ini bisa semakin teliti dalam mengestimasi
14
15
batimetri dan studi tentang kondisi fisis lautan. Pada akhirnya semakin banyak
manfaat yang bisa didapatkan dengan penggunaan satelit altimetri ini.
DAFTAR PUSTAKA
Abidin, H. Z. 2001. Geodesi Satelit. Jakarta: Pradnya Paramita.
www.geodesy.gd.itb.ac.id/?page_id= 94. Kelompok Keilmuan Geodesi. Studi
Karakteristik Muka Laut dengan Satelit Altimetri. [Online] diakses pada 9 Mei
2014
www.geodesy.gd.itb.ac.id/kkgd/?page_id= 500. Kelompok Keilmuan Geodesi.
Satelit Altimetri. [Online] diakses pada 9 Mei 2014
16