PEMODELAN DAN SIMULASI KENAIKAN PERMUKAAN AIR LAUT SECARA TIGA DIMENSI
(3D) DENGAN MENGGUNAKAN DATA LIDAR ( Light Detecting and Ranging)
TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Oleh
JUMADI NIM 151 04 061
PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Lembar Pengesahan
Tugas Akhir Sarjana
PEMODELAN DAN SIMULASI KENAIKAN PERMUKAAN AIR LAUT SECARA TIGA DIMENSI (3D) DENGAN
MENGGUNAKAN DATA LIDAR ( Light Detecting and Ranging)
Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan
sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya.
Bandung, 6 Juni 2008 Penulis
JUMADI NIM 151 04 039
Bandung, 06 Juni 2008
Pembimbing
Dr. Ir. Eka Djunarsjah, M.T. NIP 132 087 998
Sofan Prihadi, ST.
Mengetahui:
Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua,
Dr. Ir. Wedyanto Kuntjoro, M.Sc NIP 131 690 328
Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, dan silih
bergantinya malam dan siang terdapat tanda-tanda (kebesaran Allah) bagi orang-orang yang berakal, (yaitu) orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadan berbaring dan
mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): "Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia, Maha Suci Engkau, maka peliharalah kami dari siksa neraka.
(Ali-Imran 190-191)
Kupersembahkan sebagai tanda kasih sayang dan baktiku teruntuk:
Ayah, Mama, Uda dan Uni ku.
UCAPAN TERIMAKASIH
Orangtuaku (Mama dan Ayah)…Atas segala perhatian, keikhlasan, dan kesabarannya selama ini.
Ya AllaH sayangilah mereka seperti mereka menyayangiku. Berikanlah kebahagiaan kepada mereka
di dunia dan akhirat serta Berikanlah kesempatan kepadaku untuk membahagiakan mereka berdua.
Kakak-kakaku tercinta…da’Jon, ni’Lusi, da’Dona, da’Nando, dan ni’Niah…maksih atas
bantuannya selama kuliah..terutama duitnya..hehehehe…peace..mudah2an adik bontotmu ini bisa
membalasnya kelak…
Keponakanku tersayang yang di Medan Kia dan A’at…yang akur ya…kalo orang nanya jangan
bilang orang Palembang tapi bilang aja Orang Padang..secara gitu loh Padang eksis dimana-
mana…awas kalo tidak…hahaha
Iparku yang kuhormati Bang Musda dan Ni’ Desi...makasih atas bantuan dan perhatiannya..
Sepupuku mori, mega, ongki, dan yang di Batam (kebanyakan jadi gak disebut atu-atu yach) maksih
dah mau diperintah-printah....dipukuli kalo lagi kesal (penindasan)....dan terima kasih juga buat
adik-adik mama dan Ayahku ( te’wal, te’mawan, te’eri, Elok, metek, te’ross, te’nani dll)
Teman, Sahabat karibku yang di Padang Bagus (Blimbingers, kalo malam namanya julia
perez..hahahaha..bcanda..peace.), Andru (Master accoubting)...Kalian adalah orang2 yang benar-
benar ngerti dan mau menerima saya apa adanya...terimakasih atas semua perhatian dan
persahabatan yang diberikan…motto kita: ketawa-ketawa sekeras kerasnya..sampai2 dimarahin si
gadis, jalan-jalan...kuliner...main bultang bareng...ngelirik sana-sini...gossip tetap donk..apalagi kalo
ada si bagus..ketawa terus deh..dan yang paling penting cuek aje kaleeee…thank berat brooo
Teman2ku di Padang Merina (Tkim USU), Said (English UNAND), Dona (Material ITB), Meri (
Ibu Dokter), Zeindra (Geologi UGM), Yudha (Elekto UGM), E’eng (Tambang ITB), Handri (Mesin
Unand), Putra, Vita (Farmasi), Ona(Farmasi), Yanik(???), diah amak (???)..dan lainnya...
Anak-anak TakenTag Smandoe Padank...anak2 yang lucu abizz, Pengertian, pintar dan
kreatif...pokoknya semua ada sama kalian..kangennya berkumpul lagi sama kalian...ketawa-ketawa
bareng lagi...hangout tempat liburan, mejeng sana sini, godain anak orang, dan tindakan konyol
lainnya...
Teman dan Sahabat Karibku di Bandung..David, Hasan, Abu, Reinard, Eymee, Resi yang selalu
memberikan kehangatan dan perhatian serta mau menerimakau apa adanya..teman nongkrong, Cari2
info tempat Kuliner terbaru, 21 Crew, crita2 seru, ngegokil bareng, olahraga bareng..ketawa sekeras
kerasnya...indah n bahagianya hidup di bandung jika ada kalian...makasih atas hadiah2 dan
traktiran-traktirannya selama ini....kalian emank tak tergantikanlah...
Teman-teman UBT...ilham, imron, yudha, irwan, Eko, nanda, dani, arif, vasta, rudi, eka, sigit,
dll..gila aja kalo disebutin atu2..bisa ratusan cuiy...teman-teman yang slalu membuat ku nyaman..
teman2 yang baik....mari kita tanding badminton lagi...sekarang buktikan siapa yang terbaik di
UBT..hahaha...pokoknya senangnya mengisi kehidupan kampus bareng kalian...
Teman-Teman MBWG....terutama pinka’05..krisna, beni, nana, aci, nova, tia, amar, dan lain
sebagainya..banyak banget gilaaa....makasih dah banyak ngajarin cara bermain music..ternnyata
main musik bareng itu indah dan keren banget ya..apa lagi kalo tampil bareng
kalian...wahhhh..kerennya..terutamanya lagi kalo ngeliat wanita-wanita pembawa
benderanya..wowwwwwwwww...menakjubkan kali
Ibu-ibuk”04....Ayu, Diah, Friska ,Gebi, Ika, Indri, Mila, Meii, Mita, Nurul, Saka, Tia, Via, dan
Wulanzz..kalian memberikan warna tersendiri dalam hidupku..akan terasa sepi dan suram sekali
kuliah di GD kalo tidak ada kalian...wanita super yang mandiri, kuat dan tidak
manja...WONDER WOMEN..wanita2 yang akan slalu aku hormati…salut bwat kalian….
Ksatria-ksatria”04..Edo (makasih atas ilmu yang diberikan), arief (siliwangi crew), Hot (teman
danus sejati yang selalu tak terpisahkan..salut bwat loe hot..makasih juga atas kebaikan ortu loe),
Miga (XXI Lovers, ArcGIS masters, mahasiswa terbaik), melky, Dea (badan gede tapi kokoh, teman
ngedanus juga), heru (XXI lovers), wito, todona, funiii (makasih atas saran2 yang diberikan..satu
kata untuk loe fun..mangkal yukzz), poso, Ayi (kalimantan crew, ngaku2 ariel peterpan lagiii),
Fahri( bosku di workshop), cute (baliers), Gien (taman ngedanus, tman crita2, serulah bareng loe),
arie( boss di geosphere), Aga (boss GPSNC), Gilang (teman makan, internetan ampe subuh, jalan-
jalan, nonton, crita2, calon yang selalu gagal jadi pemimpin, tenang lang RI 1 bakal nungguin loe,
makasih atas semua saran dan ilmu yang diberikan..), handy (boss ngedanus, serunya ngedanus
bareng loe, lucu abizz, macet jadi gak kerasa, isep cuiy..isep..), sinaga, elmo, iqi (XXI lovers,
kuliners), Arky (fotographer handal), bayu, Dhota (kahayan crew), anca (photographer handal) ,
Akbar (raja IBLISSS.he2..peace), Mance( sobat n snak dari padank), ijal ( surabaya fans club),
wiwied, cabon, ade (teman kemah kerja), ucok, agung, conak (kemah keja n kahayan crew), denny
(teman kemah kerja), sidik (wong jawa banget, makasih atas bantuannya pas kemah kerja), libien
(tegal abiezz), ryan, nazeeh ( sabr ji..sabar..), hamzah ( teman ngedanus, makan bareng, seru lah,
updating gossip), wisnu, vagwa, Oji ( sobat dari bukit, pemimpin IMG), Upi ( kecil2 sok
dewasa..cuihhh..peace pil..)
…………….Terimakasih atas pengertian, kesabaran, kerjasama, dan persahabatannya selama
ini… Kalian orang-orang yang cerdas, hebat dan kreatif…Saya bangga menjadi salah satu bagian
dari kalian…Mudah2an kita kelak bisa berkumpul lagi dan kita bisa menjadi orang yang sukses
dan berguna….aminnnn……………
Kamerad-kamerad IMG yang gak bisa disebut satu persatu...terimaksih atas ilmu, dan pengalaman
yang diberikan..
i
Abstrak
Banjir akibat naiknya permukaan air laut merupakan permasalahan yang sering melanda
daerah-daerah di pesisir pantai. Naiknya permukaan air laut pada umumnya disebabkan
oleh pemanasan global. Selain pemanasan global, bencana alam seperti: gelombang badai,
land subsidance, dan pasang air laut juga memberikan kontribusi yang besar terhadap
naiknya permukaan air laut.
Naiknya permukaan air laut akan memberikan dampak yang besar, baik dalam skala lokal
maupun nasional. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu cara untuk melakukan pemodelan
dan simulasi terhadap dampak kenaikan permukaan laut tersebut. Salah satu cara yang
digunakan adalah dengan melakukan pemodelan dan simulasi secara tiga dimensi (3D).
Untuk memperoleh informasi tiga dimensi (3D) dapat dilakukan dengan mengunakan
teknologi Airborne Laser Scanning (ALS) yang mampu menghasilkan informasi
kedalaman dan topografi detail dari daerah pesisir pantai tersebut secara cepat dan akurat.
Negara-negara seperti: Amerika, Kanada, dan Swedia menamakan teknologi ALS tersebut
dengan nama LIDAR (Light Detecting and Ranging). LIDAR terbagi atas dua, yaitu:
LIDAR untuk pengukuran kedalaman yang dikenal dengan nama Airborne Laser
Hydrography (ALH) atau Airborne Laser Bathymetry (ALB), dan LIDAR untuk
pengukuran topografi permukaan bumi yang disebut dengan Airborne Altimetric LIDAR.
Dengan kemampuan tersebut, diharapkan teknologi LIDAR dapat membantu instansi
terkait dalam penanggulangan banjir, dan lebih lanjut dapat digunakan untuk perencanaan
pengaturan tata ruang dan mitigasi bencana.
Kata kunci: Kenaikan permukaan air laut, Pemodelan dan simulasi 3D, LIDAR
ii
Abstract
Flood as the impact of the rising of the sea levcl, is a common problem that always exists
around coastal areas. The sea level rise is generally influenced by global warming.
furthermore, natural disasters such as storm wave, land subsidence, as well as high tide,
have also given a contribution to the sea level rise.
The sea level rise will cause such a great impact, either local or national scale. Therefore,
it is needed to have a way to do modeling and stimulation of the impact of the sea level
rise. One of ways that can be used is by three dimensional (3D) modeling and stimulation.
Information in the form of three dimensions, can be achieved by Airborne Laser Scanning
(ALS) technology that can produces depth and detail topography of coastal areas quickly
in fast and accurately. Nations like: American, Canada, and Swedia names ALS
technology by the name of LIDAR (Light Detecting and Ranging). Based on the
measured object LIDAR is divided into two. One is, LIDAR for depth measurement
[Airborne Laser Hydrography (ALH) or Airborne Laser Bathymetry (ALB)]. Another is
LIDAR for topographic measurement of the land surface [Airborne Altimetric LIDAR].
Applying this technology, is useful to assist the nearest institution in handling the flood.
Furthermore, it can be used in planning the space formation system and natural disasters
mitigation.
Keyword : Sea level rise, 3D modelling and simulation, LIDAR
iii
KATA PENGANTAR
Atas berkat rahmat Allah SWT penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul
”Pemodelan dan Simulasi Kenaikan Permukaan Air laut Secara Tiga Dimensi (3D)
Dengan Menggunakan Data LIDAR ( Light Detecting and Ranging)”. Shalawat dan
salam semoga selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, sahabat, dan
para pengikutnya. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik dari Institut Teknologi Bandung.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, tidak terlepas dari dukungan dan bantuan banyak
pihak. Untuk itu, penulis sangat berterima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Eka Djunarsjah , MT. atas ketersediannya menjadi Dosen Pembimbing I.
2. Sofan Prihadi, ST. atas ketersediannya sebagai Pembimbing II.
3. Dr. rer. nat. Wiwin Windupranata, ST.,MT., Ir. Andri Hernandi, MSP. atas
ketersediannya menjadi Dosen Penguji.
4. Dr. Ir. Wedyanto Kuntjoro, M.Sc. Selaku Ketua Program Studi Teknik Geodesi
dan Geomatika.
5. Dosen-dosen Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika
6. Staf Tata Usaha dan Perpustakaan Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,
mengingat keterbatasan waktu, pengetahuan, kemampuan, dan pengalaman yang
dimiliki penulis. Dengan segala kebesaran hati, penulis menerima kritik dan saran yang
membangun, sebagai masukan untuk perbaikan tugas akhir ini. Akhirnya penulis
berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Bandung, Mei 2008
Penulis,
Jumadi
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR SKEMA x
DAFTAR LAMPIRAN xi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Tujuan Penelitian 3
1.3. Ruang Lingkup Pembahasan 3
1.4. Metodologi Penelitian 3
1.5. Sistematika Penulisan 5
BAB II. DASAR TEORI
2.1. Permasalahan Kenaikan Permukaan Air Laut 6
2.2. Pemodelan dan Simulasi Secara 3D
2.2.1. Umum 7
2.2.2. Pelaksanaan Pemodelan dan Simulasi Kenaikan Permukaan Air Laut
Secara 3D 9
2.3. Pengantar Teknologi LIDAR
2.3.1. Umum 11
2.3.2. Prinsip Kerja LIDAR
2.3.2.1. Prinsip Kerja LIDAR Secara Umum 12
2.3.2.2. Prinsip Survei Batimetri dengan LIDAR 15
2.3.3. Komponen LIDAR
2.2.3.1. Sensor 16
2.2.3.2. Inertial Measurement Units (IMU) 18
v
2.2.3.3. Global Positioning System (GPS) 19
2.3.4. Prosedur Pengukuran
2.3.4.1. Prosedur Pelaksanaan Pengambilan Data LIDAR 19
2.3.4.2. Pola Penyiaman (Scanning) LIDAR 22
2.3.4.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi kekuatan Sinar Laser LIDAR 23 2.3.5. Georeferensi Data LIDAR
2.3.5.1. Umum 25
2.3.5.2. Sistem Referensi LIDAR 26
2.3.6. Data dan Aplikasi LIDAR
2.3.6.1. Kepadatan Data LIDAR 28
2.3.6.2. Pengklasifikasian Data LIDAR 29
2.3.6.3. Format Data LIDAR dan Aplikasinya 29
BAB III. PENGOLAHAN DATA
3.1. Pengolahan Data LIDAR
3.1.1. Proses Pengolahan Data LIDAR 31
3.1.2 Proses Penentuan Kedalaman Data LIDAR 34
3.1.3. Proses Georeferensi Data LIDAR 36
3.2. Proses Pemodelan dan Simulasi Banjir Dari Data LIDAR
3.2.1. Penentuan Referensi Ketinggian dan Pembuatan DEM 38
3.2.2. Penentuan Kedalaman Banjir 40
3.2.3. Pembuatan Area Perluasan Banjir 40
3.2.4. Pemodelan Banjir di Google Earth 42
3.2.5. Pembuatan Animasi Banjir 43
BAB IV. ANALISIS
4.1. Analisis Data LIDAR
4.1.1. Analisis Kualitas Data LIDAR 45
4.1.2. Analisis Kuantitas Data LIDAR 47
4.2. Analisis Hasil Pemodelan dan Simulasi Kenaikan Permukaan Air Laut 48
vi
BAB V. KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
5.1.1. Kesimpulan Teknologi LIDAR 51
5.1.2. Kesimpulan Pemodelan dan Simulasi Banjir 51
5.2. Saran 52
DAFTAR PUSTAKA 53
LAMPIRAN 55
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Kenaikan permukaan air laut dari waktu ke waktu 6
Gambar 2.2. Dampak kenaikan permukaan air laur 7
Gambar 2.3. Pemodelan dan simulasi banjir secara 3D 8
Gambar 2.4. Level banjir 9
Gambar 2.5. Kedalaman banjir 10
Gambar 2.6. Ilustrasi penggunaan teknologi LIDAR 12
Gambar 2.7. Prinsip pengukuran jarak dengan laser 12
Gambar 2.8. Geometri sinar laser 13
Gambar 2.9. Waktu tempuh pada saat pulsa di pancarkan dan diterima kembali 13
Gambar 2.10. Tipe gelombang berkelanjutan 14
Gambar 2.11. Sinar hijau dan sinar infra merah 15
Gambar 2.12. Sensor LIDAR 16
Gambar 2.13. Konsep multiple return 18
Gambar 2.14. Koreksi Posisi Pesawat 18
Gambar 2.15. GPS untuk pengukuran LIDAR 19
Gambar 2.16. Gambar titik kontrol di bandara 21
Gambar 2.17. Overlap pada misi penerbangan LIDAR 22
Gambar 2.18. Pola zig-zag 22
Gambar 2.19. Pola garis pararel 23
Gambar 2.20. Pola ellips 23
Gambar 2.21. Pola garis pararel –toposys 23
Gambar 2.22. Hubungan berbagai macam sistem referensi pada LIDAR 27
Gambar 2.23. Hubungan antara ET dengan WGS 84 27
Gambar 2.24. Kepadatan data LIDAR 28
Gambar 2.25. Pengklasifikasian data LIDAR 29
Gambar 2.26. Contoh berbagai aplikasi LIDAR 30
Gambar 3.1. Pengolahan GPS sepanjang lintasan pesawat 32
Gambar 3.2. Posisi sinar laser 33
viii
Gambar 3.3. Ilustrasi Penentuan Kedalaman 34
Gambar 3.4. Ilustrasi Penentuan Kedalaman Sebenarnya 36
Gambar 3.5. Ketinggian MSl dan LAT di atas NAVD88 39
Gambar 3.6. Gambaran DEM secara 3D di ArcGIS 39
Gambar 3.7. Peta daerah di bawah dan di atas datum vertikal 40
Gambar 3.8. Animasi banjir 44
Gambar 4.1. Kemampuan sensor LIDAR untuk memisahkan antara permukaan tanah
dengan vegetasi di atasnya 45
Gambar 4.2. Multipath pada LIDAR yang menghasilkan data palsu 47
Gambar 4.3. Perbandingan antara DEM USGS (30 dan 10 meter) dengan DEM LIDAR
(3 meter) 47
Gambar 4.4. Tampilan DEM di Global Mapper 48
Gambar 4.5. Letak garis pantai dan garis kontur 1m 49
Gambar 4.6. Perubahan garis pantai dan garis kontur sesudah kenaikan muka air laut50
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Karakteristik sensor LIDAR secara umum 16
Tabel 2.2. Karakteristik sensor ALH 17
Tabel 3.1. Cantoh data pasut 38
Tabel 3.2. Gambaran perluasan Banjir 41
Tabel 3.3. Gambaran kenaikan muka air laut di Google Earth 42
x
DAFTAR SKEMA
Skema 1.1. Metodologi penelitian 4
Skema 3.1. Proses pengolahan data LIDAR 31
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tahap-Tahap Pembuatan DEM 56
Lampiran 2. Tahap-Tahap Penentuan Area Perluasan Banjir 59
Lampiran 3. Tahap-Tahap Pembuatan Animasi Banjir 61
Lampiran 4. Tahap-Tahap Pemodelan Banjir di Google Earth 65