bab i pendahuluan

1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Kepulauan Sangihe merupakan kabupaten pemekaran yang berada di 244 km
utara Manado ibukota Provinsi Sulawesi Utara. Kabupaten Kepuluan Sangihe berada
di antara dua lempeng tektonik aktif yaitu lempeng pasifik yang bergerak ke arah barat
laut dan lempeng eurasia yang bergerak ke arah tenggara (Bemmelen R.W. Van,
1949). Pergerakan lempeng tektonik bumi tersebut memiliki 3 jenis yaitu pergerakan
lempeng bersubduksi, pergerakan lempeng saling menjauh dan pergerakan lempeng
saling geser.
Salah satu akibat dari pergerakan lempeng tektonik tersebut adalah gempa
bumi. Gempa bumi yang terjadi akibat pergerakan lempeng tektonik disebut juga
gempa bumi tektonik. Gempa bumi tektonik merupakan akumulasi dari regangan
lempeng tektonik bumi. Gempa bumi akan terjadi ketika regangan lempeng tektonik
bumi mencapai suatu titik tertentu. Dalam kasus gempa bumi di Kepulauan Sangihe,
telah terjadi 6 kali gempa bumi dengan kekuatan diatas 4.5 SR selama kurun waktu
pengukuran 2014 dan 2015. Sementara untuk gempa bumi dengan korban jiwa terbesar
adalah gempa bumi pada tanggal 12 Februari 2009 dengan kekuatan 7.4 Skala Richter
dan mengakibatkan 700 bangunan rusak serta 42 orang terluka termasuk diantaranya
2 orang meninggal dunia.
Untuk mengantisipasi dampak gempa bumi yang sedemikian besar, maka perlu
dibuat sebuah peta potensi bencana gempa bumi. Tujuan pembuatan peta potensi
bencana gempa bumi adalah memetakan daerah yang berpotensi terjadi gempa bumi
di kemudian hari. Apabila daerah yang berpotensi gempa bumi sudah diketahui, maka
dapat dilakukan tindakan pencegahan berikutnya agar jumlah korban jiwa dan materiil
dapat dikurangi.
Pembuatan peta potensi gempa bumi membutuhkan beberapa data pendukung,
salah satunya adalah data deformasi lempeng tektonik. Data deformasi lempeng
1
2
tektonik dapat diperoleh melalui pendekatan ilmu geodesi. Menggunakan Global
Navigation Sattelite System (GNSS) dilakukan pengukuran secara periodik terhadap
titik pantau deformasi untuk memperoleh koordinatnya. Titik pantau deformasi
tersebut dipasang di sekitar daerah pergerakan lempeng tektonik. Deformasi lempeng
tektonik dapat diketahui dengan membandingkan koordinat titik pantau yang diukur
pada periode yang berbeda.
Pengukuran titik pantau deformasi menggunakan alat GNSS tipe geodetik di
Kepulauan Sangihe telah dilakukan di tahun 2014. Namun belum diperoleh data di
tahun berikutnya untuk mengetahui berapa besar dan arah deformasi di Kepulauan
Sangihe. Oleh karena itu, pada penulisan tugas akhir ini dilakukan pengukuran titik
pantau deformasi tahun 2015. Selanjutnya dilakukan penelitian untuk mengetahui
besar dan arah deformasi lempeng tektonik di Kepulauan Sangihe berdasarkan data
epoch 2014 dan 2015.
I.2 Identifikasi Masalah
Pada pengukuran titik pantau deformasi di tahun 2014 telah diperoleh
koordinat-koordinat titik pantau deformasi di Kepulauan Sangihe beserta
ketelitiannya. Namun belum dapat ditentukan besar kecepatan deformasi lempeng
bumi dan arah pergerakan lempeng bumi di Kepuluan Sangihe. Oleh karena itu perlu
dilakukan pengukuran deformasi di tahun 2015. Hasil dari pengukuran di tahun 2015
ini dibandingkan dengan pengukuran tahun 2014 dan dilakukan analisis untuk
mengetahui besar pergerakan lempeng tektonik dan arah pergerakan lempeng tektonik
di Kepulauan Sangihe.
I.3 Pertanyaan Penelitian
Berdasarkan identifikasi permasalahan tersebut, maka dapat disusun
pertanyaan penelitian sebagai berikut :
1. Berapa nilai dan ketelitian koordinat titik-titik pantau deformasi di Kepulauan
Sangihe pada epoch 2015 ?
3
2. Berapa besar dan arah deformasi lempeng tektonik di Kepulauan Sangihe dari
epoch 2014 ke 2015 ?
I.4 Cakupan Penelitian
Penelitian ini terdiri dari beberapa kegiatan yaitu, pengukuran titik pantau
deformasi di epoch 2015 dengan metode GNSS geodetik selama 3 DOY. Pengukuran
dilakukan pada titik pantau deformasi SGH1, SGH2 dan SGH3. Selanjutnya dilakukan
penghitungan nilai koordinat titik pantau deformasi epoch 2015 menggunakan
perangkat ilmiah GAMIT/GLOBK. Hasil penghitungan nilai koordinat epoch 2015
dibandingkan dengan nilai koordinat epoch 2014 lalu dilakukan uji pergeseran dan uji
kesebangunan. Uji pergeseran dan uji kesebangunan dilakukan untuk mengetahui
apakah pergeseran yang terjadi diterima secara statistika atau tidak. Tahapan paling
akhir dari penelitian ini adalah penghitungan kecepatan pergeseran titik pantau
deformasi per tahun serta arah pergeseran titik pantau deformasi yang
merepresentasikan arah pergerakan lempeng di Kepuluan Sangihe.
I.5 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
1. Teridentifikasi nilai dan ketelitian koordinat titik pantau deformasi lempeng
tektonik di Kepulauan Sangihe pada epoch 2015
2. Teridentifikasi besar dan arah deformasi lempeng tektonik di Kepulauan
Sangihe dari epoch 2014 ke 2015
I.6 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah kita dapat mengetahui besar
dan arah deformasi lempeng tektonik di Kepulauan Sangihe. Data besar dan arah
deformasi tersebut digunakan sebagai data pendukung untuk membuat peta potensi
bencana gempa bumi. Peta potensi bencana gempa bumi dapat digunakan pemerintah
4
untuk meningkatkan kewaspadaan di daerah-daerah yang tercantum pada peta serta
mempermudah mitigasi bencana gempa bumi. Pada akhirnya diharapkan dapat
memperkecil jumlah korban jiwa dan materiil akibat bencana gempa bumi yang datang
di kemudian hari.
I.7 Tinjauan Pustaka
Duong, Dkk. (2006) melakukan penelitian yang berkaitan dengan lempeng
tektonik dan pergerakannya menggunakan GAMIT dan GLOBK. Pengamatan
dilakukan untuk mengetahui pola pergerakan lempeng di patahan Lai Chau-Dien Bien
yang terletak di barat laut Vietnam dan sering mengalami bencana gempa bumi. Data
pengukuran dilakukan di tahun 2002 hingga 2004 pada tujuh stasiun pantau yang
tersebar sepanjang patahan utama. Penelitian ini juga menggunakan software GAMIT
untuk mengikatkan data ukuran GPS dengan stasiun IGS terdekat. Selanjutynya
stasiun IGS tersebut diikatkan pada reference frame ITRF 2000. Hasil dari penelitian
ini diperoleh kecepatan pergeseran antara 2.8-4.1 cm/tahun dengan ketelitian 0.090.38 cm pada masing-masing stasiun pantau.
Pada tahun 2003 Bock, Dkk. melakukan studi deformasi lempeng tektonik
bumi di Kepuluan Indonesia meliputi lempeng eurasia dan lempeng pasifik. Penelitian
ini menggunakan pengamatan data GNSS di lebih dari 150 titik di Indonesia.
Pengamatan GNSS tersebut dilakukan selama kurang lebih 10 tahun dari tahun 1991
sampai dengan tahun 2001. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa adanya
pergerakan lempeng secara relatif terhadap lempeng-lempeng di sekitarnya. Salah
satunya adalah pergerakan lempeng Asia Tenggara yang bergerak relatif terhadap
lempeng eurasia dengan kecepatan 6 cm ± 3 mm per tahun. Untuk lempeng yang
berada di sekitar Kepulauan Sangihe teridentifikasi bergerak sekitar 4 cm per tahun ke
arah tenggara.
Nursetiyadi (2015) melakukan penelitian untuk menghitung koordinat dan
ketelitian titik pantau deformasi di Kepulauan Sangihe. Penelitian ini menggunakan
data pengukuran tahun 2014 yang diolah menggunakan perangkat lunak
GAMIT/GLOBK. Hasilnya diperoleh ketelitian koordinat titik pantau SGH1, SGH2,
5
dan SGH3 untuk komponen horizontal sebesar 1 s.d 7 mm, sedangkan untuk
komponen vertikal diperoleh ketelitian antara 5 s.d 9 mm.
Titik-titik pantau deformasi Kepulauan Sangihe diukur menggunakan
teknologi GNSS. Data tersebut akan dilakukan pengolahan menggunakan software
ilmiah GAMIT/GLOBK 10.5. Perbedaan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya
adalah Reference Frame yang digunakan. Data pengukuran titik pantau deformasi
akan diikatkan ke IGS dan dibawa ke ITRF 2008. Selain itu lokasi pengukuran juga
menjadikan penelitian ini berbeda. Kepulauan Sangihe dan sekitarnya belum pernah
dilakukan analisis deformasi sebelumya, sehingga besar dan arah deformasi di wilayah
tersebut belum teridentifikasi.
I.8 Landasan Teori
1.8.1 Geodinamika
Geodinamika merupakan salah satu cabang ilmu yang mempelajari tentang
dinamika bumi (wikipedia.org/geodynamics,2011). Geodinamika merupakan kajian
disiplin terpadu yang menggabungkan aspek-aspek geologi, geofisika, geodesi dan
geokimia. Para ahli geodinamika biasanya menggunakan data GNSS geodesi, inSAR
dan seismologi berikut pemodelan numeriknya, untuk mempelajari evolusi yang
terjadi di dalam kerak, mantel dan inti bumi. Geodinamika lebih banyak mempelajari
terbentuknya bumi dengan didukung dinamika bumi.
Teori dinamika bumi berkembang seiring berkembangnya ilmu pengetahuan.
Mulai dari teori kontraksi dan ekspansi pada abad 19 hingga teori tektonik lempeng.
Teori tektonik lempeng pertama kali dikemukakan oleh dua orang ahli Geofisika dari
Inggris, Dan McKenzie dan Robert L. Parker pada tahun 1967. Teori ini kemudian
disempurnakan oleh J. Tuzo Wilson yang menyempurnakan teori-teori sebelumnya
menjadi satu konsep yang diterima oleh ahli geologi dan dipakai hingga saat ini.
Teori tektonik lempeng menerangkan tentang gerakan relatif antara litosfer dan
interaksi litosfer-astenosfer. Litosfer merupakan salah satu lapisan bumi yang terdiri
dari lempeng-lempeng besar dan kecil yang dinamakan lempeng tektonik. Lempeng
6
tektonik bergerak karena adanya arus konveksi di dalam tubuh bumi. Lempeng
tektonik ini mengalami pergerakan meluncur di atas astenosfer yang plastis.
Astenosfer merupakan lapisan di bawah litosfer yang bersifat plastis, mudah
terdeformasi, memiliki viskositas rendah dan memiliki tebal beberapa ratus kilometer.
Menurut McKenzie dan Parker (1967) pergerakan lempeng dapat dibedakan
menjadi tiga macam yaitu :
a. Pergerakan lempeng saling mendekat
Pergerakan lempeng ini dapat menyebabkan terjadinya tumbukan yang salah
satu lempengnya akan menunjam ke bawah tepi lempeng lain. Daerah penunjaman
tersebut membentuk palung yang dalam dan merupakan jalur gempa bumi yang kuat.
Sementara itu di belakang jalur penunjaman akan terjadi aktivitas vulkanisme dan
terbentuknya cekungan pengendapan. Batas antar lempeng yang saling mendekat
hingga mengakibatkan tumbukan dan salah satu lempengnya menunjam ke bawah
lempeng yang lain (subduct) disebut batas konvergen atau batas lempeng destruktif.
b. Pergerakan lempeng saling menjauh
Pergerakan lempeng saling menjauh akan menyebabkan penipisan dan
peregangan kerak bumi hingga terjadi aktivitas keluarnya material baru yang
membentuk jalur vulkanisme. Meskipun saling menjauh, kedua lempeng ini tidak
terpisah karena di belakang masing-masing lempeng terbentuk kerak lempek baru
yang berlangsung secara kontinyu. Batas antar lempeng yang saling menjauh hingga
mengakibatkan terjadinya perluasan punggung samudra disebut batas divergen atau
batas lempeng konstruktif.
c. Pergerakan lempeng saling melewati
Pergerakan lempeng yang saling melewati terjadi karena gerak lempeng sejajar
dengan arah yang berlawanan sepanjang perbatasan antarlempeng Pada pergerakan ini
kedua perbatasan lempeng hanya bergesekan. Oleh karena itu, tidak terjadi
penambahan atau pengurangan luas permukaan. Namun, gesekan antarlempeng ini
kadang-kadang dengan kekuatan dan tegangan yang besar sehingga dapat
menimbulkan gempa yang besar. Batas antar lempeng yang saling melewati dengan
gerakan yang sejajar disebut batas menggunting (shear boundaries).
7
Teori tektonik lempeng sebagian besar berdasarkan pada dugaan perbedaan
sifat-sifat deformasi dari litosfer dan astenofer. Karena perbedaan deformasi ini, maka
jika ada suatu tekanan (stress) yang diberikan sepanjang suatu bagian dari lempeng
maka tekanan tersebut dapat tersebar sampai ke bagian lempeng yang jauh. Tekanan
tersebut dapat membuat patahan pada lapisan batuan litosfer. Akibat dari patahan
tersebut terjadi getaran yang efeknya bisa dirasakan sampai permukaan bumi atau
lebih dikenal sebagai gempa bumi. Analisis deformasi adalah suatu usaha utama dalam
penelitian gempa dewasa ini. Analisis deformasi gempa bumi dapat dilakukan secara
geometrik dan interpretasi fisik. Bidang ilmu geodesi lebih banyak membahas analisis
deformasi secara geometrik.
Menurut Chzanowski, dkk (1986) analisis geometrik dapat dikelompokkan
menjadi 2 jenis, yaitu :
a. Pergeseran
Analisi pergeseran menunjukkan perubahan posisi menggunakan data
perbedaan posisi yang didapat dari perataan kala berbeda.
b. Regangan
Analisis regangan menunjukkan perubahan posisi, bentuk dan ukuran suatu
benda yang didapat dari perataan kala berbeda.
Untuk melakukan analisis deformasi diperlukan sebuah survey defromasi
untuk mengetahui perubahan posisi dari area deformasi. Survey defromasi bisa
dilakukan dengan bermacam-macam metode. Salah satu dari metode yang digunakan
adalah menggunakan data ukuran Global Navigation Sattelite System (GNSS) tipe
geodetik dengan akurasi yang tinggi.
1.8.2 Geodinamika Kepulauan Sangihe
Kepulauan Sangihe berada di antara lempeng-lempeng bumi yang aktif
bergerak. Salah satu dari lempeng aktif yang berada di Kepulauan Sangihe adalah
Lempeng Sangihe. Lempeng Sangihe memanjang dari timur Kepulauan Sangihe
hingga Bagian selatan Provinsi Sulawesi Utara. Silver and Moore (1978) dalam “The
Molluca Sea Collision Zone, Indonesia” menggambarkan arah pergerakan lempeng
tersebut. Hasil penelitian dari Silver and Moore ditampilkan dalam Gambar I.1.
8
Gambar I.1 Arah Pergerakan Lempeng Sangihe
(Silver and Moore, 1978)
Pada Gambar I.1 diidentifikasi bahwa arah pergerakan Lempeng Sangihe
adalah ke arah tenggara menuju Laut Maluku. Pergerakan lempeng ini akan bertemu
dengan pergerakan lempeng halmahera yang berada di barat Pulau Maluku. Lempeng
halmahera dentifikasi bergerak ke arah barat menuju Laut Maluku. Dari arah
pergeseran ini, maka dapat diketahui bahwa kedua lempeng tersebut bergerak menuju
arah yang sama. Pergerakan lempeng sangihe ke arah tenggara diperkiran akibat dari
pergerakan lempeng yang lebih besar yaitu lempeng Eurasia yang juga bergerak ke
arah tenggara. Sementara lempeng Halmahera lebih dipengaruhi oleh pergerakan
lempeng pasifika yang mendesak ke arah barat laut.
Pada penelitian oleh Bock, dkk (2003) berjudul “Crustal Motion in Indonesia
from Global Positioning System Measurements” dicantumkan beberapa arah dan
kecepatan pergerakan lempeng di Indonesia. Hasil penelitian tersebut dicantumkan
dalam Gambar I.2.
9
Gambar I.2 Arah dan Kecepatan Pergerakan Lempeng di Indonesia
(Bock. dkk, 2003)
Berdasarkan hasil penelitian tersebut, diidentifikasi besar dan arah pergerakan
lempeng yang berada di dekat Kepulauan Sangihe. Untuk lempeng sangihe bergerak
ke arah tenggara dengan kecepatan sekitar 4 cm / tahun. Sementara lempeng halmahera
diidentifikasi bergerak ke arah barat dengan kecepatan sekitar 8 cm / tahun. Arah
pergerakan lempeng hasil penelitian Bock, dkk ini sesuai dengan arah pergerakan
lempeng sangihe yang diteliti oleh Silver dan Moore pada tahun 1978. Sehingga dapat
diambil kesimpulan bahwa pergerakan lempeng di Kepulauan Sangihe dipengaruhi
oleh pergerakan lempeng sangihe ke arah tenggara menuju Laut Maluku.
1.8.3 Global Navigation Sattelite System (GNSS)
Global Navigation Sattelite System merupakan teknologi yang berbasis satelit.
Teknik dasar GNSS adalah untuk mengukur jarak antara receiver dengan satelit yang
mengorbit di atas permukaan bumi. Perkembangan teknologi GNSS menjadi semakin
pesat beberapa tahun belakangan dengan diluncurkannya beberapa satelit GNSS. Pada
10
awalnya teknologi GNSS dibangun dan dioperasikan oleh Departemen Pertanahan
Amerika Serikat (Parkinson adn Spilker 1996). Satelit GNSS pertama diberikan nama
Global Positioning System (GPS) yang diluncurkan pada tahun 1978. Hingga saat ini,
beberapa negara telah mengembangkan teknologi GNSS nya sendiri seperti Rusia
yang meluncurkan satelit GLONASS. Serta satelit GALILEO milik Uni Eropa dan
COMPASS milik China. Masing- masing satelit GNSS terdiri dari 3 buah segment
yaitu segemen angkasa, segmen kontrol dan segmen pengguna.
Gambar I.3 Jenis Segmen dalam GNSS (El-Rabbany, 2002)
Segmen angkasa terdiri dari satelit-satelit GNSS yang memiliki orbit di
angkasa. Masing-masing satelit GNSS memancarkan sinyal yang mengandung
beberapa komponen. Komponen tersebut ialah dua gelombang pembawa, dua kode
digital dan sebuah pesan navigasi. Kode dan pesan navigasi ditambahkan ke dalam
gelombang pembawa dalam bentuk modulasi biner dua fase (Wells, D.E , 1987).
Segmen kontrol merupakan tempat stasiun pemantau dan pengendali
mengoreksi informasi yang ada pada sinyal satelit. Segmen kontrol menentukan
informasi broadcast ephemeris yang digunakan dalam perhitungan koordinat. Segment
kontrol secara spesifik terdiri atas Ground Control Stations (GCS), Monitor Stations
(MS), Prelaunch Compatibillity Stations (PCS) dan Master Control Stations (MCS)
(Abidin, 1999).
Segmen pengguna merupakan perangkat penerima yang digunakan oleh
pengguna untuk dapat mengakses data koordinat GNSS. Seiring berkembangnya
teknologi yang memanfaatkan GNSS, jumlah pengguna pun semakin meningkat. Data
11
koordinat dari GNSS dapat digunakan untuk beberapa kepentingan seperti navigasi.
Aplikasi lain dari penggunaan GNSS adalah melakukan analisis deformasi lempeng
bumi tektonik dengan memanfaatkan data GNSS berketelitian tinggi.
1.8.4 Penentuan Koordinat menggunakan Satelit GNSS
Pada dasarnya konsep dasar penentuan posisi dengan GNSS adalah metode
pengikatan ke belakang dengan jarak. Penentuan posisi dengan teknologi GNSS dapat
dilakukan dengan dua metode yaitu metode absolut dan metode relatif. Penentuan
posisi secara absolut tidak digunakan dalam penelitian ini karena menghasilkan data
ukuran yang kurang teliti dibandingkan dengan penentuan posisi secara relatif.
Proses penentuan posisi relatif ini juga bisa disebut penentuan posisi
differensial. Pada penentuan posisi secara relatif minimal dibutuhkan dua buah
receiver GNSS. Posisi yang diperoleh dari pengukuran di suatu titik akan dikoreksi
menggunakan titik lain yang telah diketahui koordinatnya dan dijadikan sebagai titik
acuan. Penentuan posisi dengan metode relatif tersebut dapat mereduksi dan/atau
mengeliminasi kesalahan yang mungkin terjadi dalam suatu pengukuran GNSS
sehingga menghasilkan data ukuran yang lebih teliti. Penentuan posisi secara
differensial dibagi menjadi 3 jenis berdasarkan pada banyaknya differencing yang
dilakukan yaitu single difference, double difference dan triple difference
(Abidin,1999). Dalam penelitian ini digunakan metode Penentuan posisi dengan
Double Difference (DD)
Pengamatan double difference (DD) memiliki beberapa karakteristik antara
lain dapat mengeliminasi kesalahan jam receiver dan satelit. dapat mereduksi efek dari
kesalahan orbit dan bias ionosfer pada data pengamatan baseline yang tidak terlalu
panjang. Oleh karena itu data posisi yang diberikan menjadi lebih teliti dan menjadi
umum digunakan dalam survei GNSS. Berikut persamaan matematis yang
merepresentasikan penentuan posisi double difference apabila digunakan dua buah
receiver (di titik G dan H) yang mengamat pada dua buah satelit (S dan T).
1
𝜙𝐺𝐻 𝑆𝑇 = 𝜆 𝑑𝐺𝐻 𝑆𝑇 − 𝑁𝐺𝐻 𝑆𝑇 + 𝜙𝑖𝑜𝑛 + 𝜙𝑡𝑟𝑜𝑝 + 𝑚𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑎𝑡ℎ + 𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒…………….(I.1)
12
1.8.5 International GNSS Service (IGS)
IGS didirikan oleh International Association of Geodesy (IAG) pada tahun
1993 dan operasi formalnya dimulai tahun 1994. IGS beranggotakan organisasi dan
badan multinasional yang menyediakan data GNSS, informasi orbit GNSS, serta data
dan informasi pendukung penelitian geodetik dan geofisika lainnya. Disamping itu,
IGS juga turut membangun spesifikasi dan standar nasional yang berkaitan dengan
data dan informasi GNSS (IGS, 2004).
Untuk mencapai tujuannya, saat ini terdapat lebih dari 350 stasiun GNSS dual
frekuensi yang beroperasi secara terus-menerus. Di Indonesia sendiri terdapat 3 buah
stasiun
IGS
yang
beroperasi
masing-masing
dengan
kode
bako
milik
BAKOSURTANAL yang berada di Cibinong, Jawa Barat. Lalu ada stasiun bnoa di
Benoa, Bali dan btng di Bitung, Sulawesi Utara yang keduanya dimiliki oleh PGF.
Masing-masing stasiun IGS dilengkapi receiver GNSS, menghasilkan data raw orbit
dan data tracking.
Produk dari IGS mendukung kegiatan saintifik seperti pengembangan dan
perluasan International Earth Rotation Service (IERS), International Reference
Frame (ITRF), memantau deformasi dari lempeng bumi dan variasi dari kenaikan
muka air laut. Sebagai contoh, untuk penggunaan di pemantauan geodinamik yang
menggunakan metode GNSS. Pada proses pengolahan data IGS dari stasiun terdekat
dapat disertakan dengan data hasil pengamatan GNSS. Tujuannya adalah untuk
menyamakan koordinat dari stasiun tersebut ke nilai ITRF nya. Data pengamatan
GNSS tersebut dapat dianalisis dengan ketelitian maksimum dan bobot penghitungan
yang minimun, dan juga hasil pengolahan tersebut akan terdefinisikan dengan baik
dalam ITRF yang merupakan reference frame global (IGS, 2004).
1.8.6 Perangkat Lunak GAMIT dan GLOBK
GAMIT merupakan paket analisis data GNSS yang dikembangkan oleh MIT,
Harvard-Smithsonian Centre for Asrophysics, Scripps Institution of Oceanography
dan Australian National University. GAMIT salah satunya berfungsi utuk melakukan
13
estimasi koordinat stasiun serta kecepatannya serta melakukan representasi dari
deformasi setelah aktifitas seismik. GAMIT dioperasikan menggunakan sistem operasi
LINUX dimana versi terakhirn yang diluncurkan adalah versi 10.50 (Herring, 2015).
Dalam pengolahannya, GAMIT memerlukan delapan jenis input data, yaitu (Herring,
2015) :
a. Raw data dari pengamatan GNSS.
b. L-file, yang berisi koordinat dari semua stasiun pengamatan atau titik ikat yang
digunakan dalam bentuk koordinat geosentrik.
c. File station.info yang berisi informasi stasiun yang dipakai seperti lokasi
stasiun, tinggi antenna, model antenna, model receiver, waktu pengamatan,
serta firmware yang digunakan.
d. File session.info yang berisi infromasi dari data yang akan diolah. Informasi
tersebut antara lain DOY, sesi pengamatan, sampling rate, dan nomor satelit.
e. File navigasi, bias berupa RINEX (Receiver Independent Exchange Format)
Navigation Messages maupun efemeris yang disediakan IGS.
f. File sestbl yang membuat control table mengenai karakteristik proses yang
dijalankan oleh GAMIT.
g. File sittbl yang digunakan untuk memberikan konstrain pada setiap stasiun
pengamatan yang digunakan.
h. File GPS ephemeris yang diperoleh dari IGS dalam format SP3.
Hasil akhir dari pengolah data GNSS menggunakan GAMIT adalah :
a. Q-file, berisi semua informasi hasil pengolahan data pengamatan GNSS
dengan GAMIT. Data ini disajikan dalam dua versi Biasses-free Solution dan
Biasses-fixed Solution.
b. H-file yang berisi hasil pengolahan dengan Loosely Constraint Solution berupa
parameter-parameter yang digunakan serta matriks varian kovarian pada
pengolahan lanjutan dengan GLOBK.
c. Autcln.summary-file yang berisi tentang data statistic hasil editing dengan
autcln.
14
GLOBK merupakan paket program untuk melakukan analisis dan pengolahan
lanjutan dari data pengukuran GNSS setelah diolah menggunakan GAMIT. GLOBK
memerlukan file input berupa h-file yang dihasilkan dari pengolahan menggunakan
software GAMIT. Kunci dari h-file yang digunakan dalam GLOBK adalah matriks
varian kovarian dari data koordinat stasiun, parameter rotasi bumi, parameter orbit,
dan koordinat hasil pengamatan lapangan (Herring, 2006). GLOBK dapat
menjalankan tiga mode aplikasi yaitu :
1. Mengkombinasikan hasil pengolahan individual untuk menghasilkan
koordinat stasiun rata-rata dari pengamatan yang dilakukan lebih dari satu
hari;
2. Mengkombinasikan hasil pengamatan bertahun-tahun untuk menghasilkan
koordinat stasiun;
3. Melakukan estimasi koordinat stasiun dari pengamatan individu. Data ini
akan digunakan untuk menggeneralisasikan data time series dari pengamatan
harian atau tahunan.
1.8.7 Perataan Jaring pada GAMIT/GLOBK
Perangkat lunak GAMIT menggunakan konsep perataan loosely constarained
network dengan menggunakan free-network quasi observation. Dengan melibatkan
matriks varian kovarian sebagai persamaan hitungan kuadrat terkecil. Berikut
merupakan model matematis yang belum mengalami iterasi
La = F (Xa) …………………………………………………………………(I.2)
Apabila terdapat dua receiver masing-masing pada stasiun G mempunyai
vektor koordinat XG, YG, ZG dan stasiun H dengan vektor koordinat koordinat XH, YH,
ZH. Dilakukan pengamatan terhadap dua satelit a dan b maka persamaan double
difference dirumuskan sebagai berikut :
𝜌𝐺𝑎 = √[𝑋 𝑎 (𝑡) − 𝑋𝐺 ]2 + [𝑌 𝑎 (𝑡) − 𝑌𝐺 ]2 + [𝑍 𝑎 (𝑡) − 𝑍𝐺 ]2
………………(I.3)
𝜌𝐻𝑏 = √[𝑋𝑏 (𝑡) − 𝑋𝐻 ]2 + [𝑌𝑏 (𝑡) − 𝑌𝐻 ]2 + [𝑍𝑏 (𝑡) − 𝑍𝐻 ]2
………………(I.4)
15
Koordinat stasiun G dianggap memiliki suatu pendekatan yaitu (𝑋𝐺0 , 𝑌𝐺0 , 𝑍𝐺0 ) sehingga
diperoleh nilai XG, YG, ZG seperti pada persamaan (I.5), (I.6), (I.7)
𝑋𝐺 = 𝑋 0𝐺 + 𝑑𝑋𝐺 ……………………………………………..………………(I.5)
𝑌𝐺 = 𝑌 0𝐺 + 𝑑𝑌𝐺 ……………………………………………..………………(I.6)
𝑍𝐺 = 𝑍 0𝐺 + 𝑑𝑍𝐺 …………………..………………………...………………(I.7)
Kemudian persamaan (I.3) dan (I.4) dibuat menjadi linear sehingga membentuk
persamaan berikut
𝜌𝐺𝑎 (𝑡) = 𝜌𝐺𝑎 + 𝑐𝑥 𝑎 (𝑡)𝑑𝑋𝐺 + 𝑐𝑦 𝑎 (𝑡)𝑑𝑌𝐺 + 𝑐𝑧 𝑎 (𝑡)𝑑𝑍𝐺 ………..……...…......(I.8)
𝜌𝐻𝑏 (𝑡) = 𝜌𝐻𝑏 + 𝑐𝑥 𝑏 (𝑡)𝑑𝑋𝐻 + 𝑐𝑦 𝑏 (𝑡)𝑑𝑌𝐻 + 𝑐𝑧 𝑏 (𝑡)𝑑𝑍𝐻 …….…........………..(I.9)
Selanjutnya dilakukan subtitusi persamaan (I.8) dan (I.9) ke dalam persamaan matriks
residu, menghasilkan penyelesaian double difference menjadi persamaan berikut :
∆∇𝐿𝐺𝐻𝑎𝑏 (𝑡) + ∆∇𝑟𝐶𝐺𝐻 𝑎𝑏 (𝑡) = ∆∇𝜌𝐺𝐻 𝑎𝑏 (𝑡) + ∆∇𝑐𝑥 𝑎𝑏 (𝑡)𝑑𝑋𝐺 + ∆∇𝑐𝑦 𝑎𝑏 (𝑡)𝑑𝑌𝐺 + ∆∇𝑐𝑧 𝑎𝑏 (𝑡)𝑑𝑍𝐺 − 𝜆∆∇𝑁𝐺𝐻 𝑎𝑏 ....(I.10)
Selanjutnya penerapan metode parameter berbobot pada persamaan I.2 menjadi
persamaan (1.11)
L’a = Xa ……….........………….……….……………………........……....(I.11)
Maka didefinisikan matriks bobot sebagaimana matriks (I.12) dan peramaan matriks
residu pada persamaan (I.13) berikut ini :
𝑃=[
𝑃1
0
0
]……………………………………………………………......(I.12)
𝑃2
V = AX + L …………………………………………………………………(I.13)
Dalam hal ini matriks A, X dan L dapat dilihat dalam persamaan berikut :
A = [∇𝑐𝑥𝐺𝐻𝑎𝑏 (𝑡) ∇𝑐𝑦𝐺𝐻𝑎𝑏 (𝑡)
∇𝑐𝑧𝐺𝐻𝑎𝑏 (𝑡) -λ ] …………………………(I.14)
L = [∆∇𝐿𝐺𝐻 𝑎𝑏 (𝑡) − ∆∇𝜌𝐺𝐻 𝑎𝑏 (𝑡)] …………………………………………..(I.15)
16
𝑑𝑋𝐺
𝑑𝑌𝐺
X=[
] ………………………………………………………………(I.16)
𝑑𝑍𝐺
∆∇N𝐺𝐻
Maka hasil persamaan observasi yang telah dilinearisasi menjadi persamaan berikut :
𝑋0 − 𝑋𝑏
L’ = [ 𝑌0 − 𝑌𝑏 ] ……………………………………………………………..(I.17)
𝑍0 − 𝑍𝑏
1.8.8 Evaluasi Hasil Perataan GAMIT/GLOBK
Perangkat lunak GAMIT melakukan analisis terhadap dua buah output yaitu
postfit nrms dan nilai fract. Posfit nrms merupakan perbandingan nilai varian
aposteriori dan varian apriori untuk bobot. Nilai postfit nrms dapat dinyatakan dalam
persamaan berikut (Herring, dkk., 2006).
√𝑥 2
σ̂2
Postfit nrms = √(𝑛−𝑢) dan 𝑋 2 = 𝜎2
….………………………….………….(I.18)
Jika,
σ̂ 2 : varian aposteriori untuk unit bobot
𝜎 2 : varian apriori untuk unit bobot
n : jumlah ukuran
u : ukuran minimum
Nilai postfit nrms dalam perataan GAMIT dinyatakan memenuhi nilai standard apabila
bernilai kurang dari 0.25 m. Apabila nilai yang dihasilkan tidak sesuai standard maka
diindikasikan adanya bias dan kesalahan yang terjadi (Herring, dkk., 2006).
Selain menggunakan nilai postfit nrms, evaluasi juga dilakukan dengan cara
menghitung nilai fract. Nilai fract merupakan perbandingan antara nilai adjust dan
nilai normal. Nilai fract dapat dinyatakan dalam persamaan berikut
fract =
𝑎𝑑𝑗𝑢𝑠𝑡
𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙
……………………………………………………………….(I.19)
17
Jika,
adjust : nilai perataan yang diberikan pada parameter hitungan
formal : ketidakpastian pada pemberian bobot untuk perhitungan kuadrat terkecil
Nilai fract tidak boleh lebih besar dari 10. Perbandingan nilai adjust dan nilai formal
yang besar dapat diindikasi sebagai kejanggalan pada nilai adjust dan perlu tidaknya
dilakukan iterasi.
1.8.9 Uji Kesebangunan Jaring
Uji kesebangunan jaring dilakukan dengan tujuan untuk memeriksa adanya
kemungkinan perubahan bentuk jaring yang digunakan pada masing-masing periode
pengamatan. Pengujian dilakukan terhadap jaring pemantauan deformasi secara global
(Widjajanti, 1997). Berikut beberapa tahapan yang harus dikerjakan untuk melakukan
uji kesebangunan jaring deformasi :
1. Membentuk model hitungan berdasarkan pasangan titik pantau atau
parameter deformasi dari kedua periode. Model hitungan ini berupa
persamaan syarat yang ditunjukkan pada persamaan I.20
UdVd + d = 0 ………………………………………………….…….(I.20)
Ud : matriks koefisien koreksi pengamatan
d
: vektor pergeseran titik pantau
Vd : vektor koreksi pergeseran
2. Menghitung nilai korelat pergeseran K
Nilai korelat pergeseran dihitung dengan persamaan I.21 dam I.22
K = (Ud Qd UdT)-1 d ……………………………………………(I.21)
𝑄 (𝑓)
Qd = [
0
0
]
𝑄 (𝑘)
……………………………………………(I.22)
Q(f)
: matriks kofaktor parameter periode pertama
Q(k)
: matriks kofaktor parameter periode kedua
3. Menghitung nilai koreksi pergeseran titik objek Vd dan ̅̅̅
𝑉𝑑
Perhitungan nilai koreksi pergeseran dilakukan menggunakan persamaan
I.23 dan I.24
18
Vd = -Qd UdT K
……………………………………………..(I.23)
̅̅̅
𝑉𝑑 = Qd-1 Vd
…………………………………………….(I.24)
4. Menghitung varian nilai pergeseran dengan persamaan I.25 dan I.36
2
: 𝜎0𝑑
=
Varian apriori pergeseran
2
Varian aposteriori pergeseran : 𝜎̂0𝑑
=
2(𝑗)
̂0
𝜎
2(𝑘
̂0
+𝜎
2
𝑉𝑑𝑇 𝑄𝑑−1 𝑉𝑑
𝑟
…………...…(I.25)
……………….(I.26)
5. Menyusun hipotesis
Ho
2
2
: bentuk jaringan tidak mengalami perubahan ( 𝜎̂0𝑑
= 𝜎0𝑑
)
Ha
2
2
: bentuk jaringan mengalami perubahan ( 𝜎̂0𝑑
> 𝜎0𝑑
)
6. Menetapkan taraf uji (𝑎0 )
7. Menentukan nilai batas 𝐹1−∝,∞,𝑟 dari tabel fungsi Fisher dengan argument
𝑎0 dan r (jumlah persamaan syarat).
8. Menguji hipotesis nol (Ho) dengan menggunakan persamaan I.27
̂2
𝜎
Hipotesis nol ditolak jika : 𝜎0𝑑
2 > 𝐹1−∝,∞,𝑟 …………………………(I.27)
0𝑑
Apabila H0 diterima, mengindikasikan bahwa tidak terjadi pergeseran pada
jaring pantau deformasi. Sebaliknnya, apabila H0 ditolak, menunjukkan adanya
pergeseran pada jaring pemantauan.
1.8.10 Uji Pergeseran Titik
Uji ini dilakukan apabila hasil uji kesebangunan ditolak dengan tujuan untuk
mengetahui titik-titik pantau yang mengalami pergeseran. Dalam mendeteksi
pergeseran setiap titik pantau deformasi dilakukan pengujian pada masing-masing titik
pantau. Berikut merupakan tahapan uji pergeseran titik (Widjajanti, 1997)
1. Menyusun hipotesis
Ho : titik ke-i tidak mengalami pergeseran
Ha : titik ke-i mengalami pergeseran
19
2. Menetapkan taraf uji (αo).
3. Menentukan nilai batas dari tabel fungsi Fisher dengan argument αo.
4. Menghitung nilai Wdi untuk setiap titik pantau sesuai dengan persamaan
I.28 dan I.29.
𝑊𝑑𝑖 =
𝑄𝑑𝑖−1 𝑉𝑑𝑖
𝜎𝑜𝑑 √𝑁𝑑𝑖
………..………………………………………….(I.28)
𝑁𝑑 = 𝑈𝑑𝑇 (𝑈𝑑 𝑄𝑑 𝑈𝑑𝑇 )−1 𝑈𝑑 ……...……………………………….(I.29)
5. Menguji hipoteis nol (Ho). Hipotesis diterima apabila nilai |Wdi| ≤ nilai
tabel Fisher, apabila Ho diterima maka titik ke-I tidak mengalami
pergeseran, sebaliknya jika Ho ditolak maka titik ke-I mengalami
pergeseran.
1.8.11 Uji Signifikansi Beda Dua Parameter
Setelan diketahui titik mana yang mengalami pergeseran, selanjutnya
dilakukan uji signifikansi beda dua parameter untuk mengetahui apakah pergeseran
titik tersebut signifikan secara statistik atau tidak. Uji statistik yang digunakan pada
penelitian ini adalah uji signifikansi beda dua parameter. Cara melakukan analisis
adalah dengan menghitung beda dua buah parameter yang dihitung pada epoch
berbeda dibagi dengan akar kuardrat masing-masing simpangan bakunya. Dalam
model matematis dibuat menjadi persamaan berikut (Widjajanti,2010).
𝑡=
𝑥1 −𝑥2
2 +𝜎 2
√𝜎𝑥1
𝑥2
…………………………………………………….....………(I.30)
Terjadi perbedaan dua parameter secara signifikan apabila, t ≤ t (α/2,df).
Jika,
x1
: komponen koordinat pertama titik pantau deformasi
x2
: komponen koordinat kedua titik pantau deformasi
2
𝜎𝑥1
: simpangan baku komponen koordinat pertama titik pantau deformasi
2
𝜎𝑥2
: simpangan baku komponen koordinat kedua titik pantau deformasi
20
I.9 Hipotesis
Penelitian Nursetiyadi (2015) telah menghasilkan nilai koordinat dan ketelitian
masing-masing titik pantau deformasi di tahun 2014. Ketelitian komponen horizontal
sebesar 1 s.d 7 mm dan ketelitian komponen vertikal sebesar 5 s.d 9 mm. Silver and
Moore (1978) melakukan penelitian tentang pergerakan lempeng di Laut Maluku,
Indonesia. Diidentifikasi pergerakan lempeng tektonik di Kepulauan Sangihe adalah
ke arah tenggara menuju Laut Maluku. Bock, dkk. (2003) melakukan penelitian
tentang lempeng bumi tektonik di Indonesia menggunakan pengukuran Global
Positioning System. Diidentifikasi pergerakan lempeng tektonik di sekitar Kepulauan
Sangihe ke arah barat laut dengan kecepatan sekitar 40 mm per tahun. Pergerakan
lempeng ini dipengaruhi oleh desakan lempeng pasifik, sementara lempeng Kepulauan
Sangihe berdasarkan penelitian Silver and Moore dipengaruhi oleh lempeng Eurasia
yang bergerak lebih lambat ke arah tenggara. Berdasarkan penelitian sebelumnya,
maka dapat diambil hipotesis sebagai berikut :
1. Ketelitian pengukuran komponen horizontal tahun 2015 antara 1 s.d 7 mm
dan ketelitian komponen vertikal sebesar 5 s.d 9 mm.
2. Lempeng tektonik di Kepulauan Sangihe bergerak dengan kecepatan
kurang dari 40 mm / tahun ke arah tenggara.