the role of geodesy in earthquake prediction - kelompok keilmuan ...

Analisis Status Geometrik Titik Kerangka Dasar Pemetaan NasionalHeri Andreas, H.Z. Abidin, Irwan G, D.A. Sarsito , M. GamalKelompok Keilmuan Geodesi Fakultas Ilmu dan Teknologi KebumianInstitut Teknologi BandungLABTEX IXC Jl. Ganesha 10 Bandung 40132 - IndonesiaEmail: heri@gd.itb.ac.idABSTRAKUntuk membantu kegiatan survey dan pemetaan nasional (termasuk pemetaantematik), maka diperlukan Jaring titik kerangka dasar pemetaan atau titik referensi(contoh titik triangulasi, titik orde 0,1,2,3,4, dan lain-lain). Representasi titik-titikkerangka dasar pemetaan tersebut di lapangan berupa Bench Mark/ tugu yangmemiliki nilai koordinat definitif, yang terintegrasi baik secara sistem nasional, bahkandi lingkup praktis global.Bumi bersifat dinamis (earth is a dynamic planet). Dinamika kerak bumi sepertipergerakan lempeng, deformasi akibat mekanisme gempa bumi merupakan beberapacontoh yang memperlihatkan sifat bumi dinamis.. Sifat dinamis bumi ini akanmemberikan konsekuensi terhadap status geometrik jaring titik kerangka dasarpemetaan. Sebagai contoh dari hasil survey geodetik (GPS) pasca gempa bumi diAceh Andaman tahun 2004 memperlihatkan hasil co-seismic deformation di wilayah inimencapai nilai 2-5 meter. Dari sini terlihat jelas akibat terdeformasinya sebagian kerakbumi ini dapat mempengaruhi status geometrik jaring titik kerangka dasar pemetaan.Bench Mark/tugu-tugu titik referensi ikut terdeformasi, sehingga mempengaruhi nilaikoordinat yang telah didefinisikan atau ditentukan sebelumnya.Perubahan status geometrik titik-titik kerangka dasar nasional akibat efek dinamikabumi ini dirasa akan mempengaruhi pekerjaan survey dan pemetaan. Sementara itukesalahan prosedur, atau kekurang-cermatan dalam pengolahan data GPS juga akanmempengaruhi status geometrik titik-titik kerangka dasar pemetaan tersebut, yangakhirnya akan pula mempengaruhi pekerjaan survey dan pemetaan seperti dimaksuddi atas. Tulisan yang dibuat ini mencoba menjelaskan beberapa hasil analisis statusgeometrik titik-titik kerangka dasar pemetaan, kaitannya dengan dinamika bumi yangterjadi dan kesalahan atau ketidak-cermatan prosedur yang dilakukan dalampengolahan data GPS, kemudian memberikan alternatif solusi dalam menghadapipermasalahan ini, diantaranya dengan membuat sistem semi dynamic datum.Keyword : Titik kerangka dasar pemetaan, dinamika bumi, semi dynamic datum.1. PendahuluanUntuk membuat suatu peta tematik atau peta jenis lainnya melalui kegiatansurvey dan pemetaan, sudah pasti dibutuhkan adanya titik atau jaringan titikkerangka dasar pemetaan (nasional). Di wilayah nasional kita, telah banyakdibangun jaring titik kerangka dasar pemetaan nasional atau titik referensinasional (contoh titik triangulasi dalam datum toposentrik, orde 0,1,2,3,4 dalamdatum geosentrik DGN95). Representasi titik-titik kontrol tersebut di lapanganberupa bench Mark/ tugu dengan spesifikasi tertentu (baik ukuran dan warna,

serta hal lainnya) yang memiliki nilai koordinat definitif baik dalam sistemkoordinat geodetik, atau sistem koordinat proyeksi, yang terintegrasi baiksecara sistem nasional, bahkan dalam lingkup praktis global.Bumi terdefinisi bersifat dinamis (earth is a dynamic planet). Dinamika kerakbumi seperti pergerakan lempeng, deformasi pada batas antar lempeng,deformasi akibat mekanisme gempa bumi (interseismik, co-seismic, postseismic)merupakan beberapa contoh yang memperlihatkan sifat bumi dinamis,disamping bentuk dinamika lainnya yang begitu kompleks dan beragam. Sifatdinamis bumi ini akan memberikan konsekuensi terhadap status geometrikjaring titik kerangka dasar pemetaan. Sebagai contoh dari hasil survey geodetik(GPS) pasca gempa bumi di Aceh Andaman tahun 2004 memperlihatkan hasilco-seismic deformation di wilayah Aceh mencapai nilai 2-3 meter, dan bahkanmencapai 5 meter untuk wilayah Andaman. Sementara itu wilayah yang jauhdari pusat gempa seperti Sampali, Semenanjung Malaysia dan Phuket Thailandturut pula terdeformasi dalam orde sentimeter dan desimeter (Vigny, 2005;Irwan et.al.,2005). Dari fakta ini terlihat jelas akibat terdeformasinya sebagiankerak bumi ini dapat mempengaruhi status geometrik jaring titik kerangka dasarpemetaan yang berada di sekitar wilayah tersebut. Bench Mark/tugu-tugu titikreferensi ikut terdeformasi, sehingga mempengaruhi nilai koordinat yang telahditentukan ada sebelumnya.Sementara itu kesalahan prosedur, atau kekurang-cermatan dalam pengolahandata GPS juga akan mempengaruhi status geometrik titik-titik kerangka dasarpemetaan. Beberapa hasil re-analisis pengolahan data GPS titik-titik kerangkadasar pemetaan nasional kita, memperlihatkan masalah status geometrik darititik-titik kerangka dasar pemetaan tersebut.Permasalahan status geometrik titik-titik kerangka dasar nasional akibat efekdinamika bumi dan ketidak-cermatan dalam proses pengolahan data, dirasaakan mempengaruhi pekerjaan survey dan pemetaan, seperti untuk membuatpeta tematik atau membuat peta jenis lainnya. Melalui pembuatan tulisan iniakan dicoba dijelaskan beberapa hasil analisis status geometrik titik-titikkerangka dasar nasional, kaitannya dengan dinamika bumi yang terjadi dankesalahan prosedur yang dilakukan dalam pengolahan data GPS, danmemberikan altenatif solusi dalam menghadapi permasalahan ini, diantaranyadengan membuat sistem semi dynamic datum.2. Jaring titik Kerangka Dasar Pemetaan NasionalJaring titik kerangka dasar pemetaan nasional atau titik referensi nasionaldibangun di seluruh wilayah Indonesia, untuk membantu kegiatan survey danpemetaan, termasuk pemetaan tematik. Kita mengenal titik kerangka dasarpemetaan nasional secara spesifik berupa titik-titik triangulasi, titik-titik kontrolorde 0, 1, 2, 3 dan 4, dan titik-titik lainnya. Representasi titik-titik kerangkadasar pemetaan tersebut di lapangan berupa bench mark/ tugu yang memilikinilai koordinat definitif, yang terintegrasi baik secara sistem lokal, nasional,bahkan di lingkup praktis global.

Secara lebih spesifik, desain bentuk bench mark/tugu, ukuran bench mark/tugu,marker pada bench mark/tugu, serta warna bench mark/tugu pun mempunyaispesifikasi yang beragam. Sebagai contoh bench mark/tugu orde 2 mempuyaiukuran 40 x 40 sentimeter, sementara bench mark/tugu orde 3 mempunyaiukuran 30 x 30 sentimeter, dan orde 4 berukuran 20 x 20 sentimeter. Untukspesifikasi warna, sebagai contoh bench mark/tugu orde 2,3,dan 4 semuanyadiberi warna biru langit.Kerapatan dari jaringan titik kerangka dasar pemetaan di lapangan (sebaranbench mark/tugu) juga dibuat dengan spesifikasi tertentu, yang nantinya dapatdigunakan dalam membantu proses survey dan pemetaan dalam suatu sistemnasional secara efektif dan efisien. Contoh untuk desain spasi orde 0, orde 1,orde 2, orde 3, dan orde 4 dapat dilihat pada tabel 1 di bawah ini :Tabel 1. Desain spasi tipikal jaring titik kerangka dasar/kontrol Nasional orde 0,orde 1, orde 2, orde 3 dan orde 4Titik Kontrol Lokasi Pengelola Spasi tipikal antar titikOrde - 0 Ibukota Provinsi dan Bakosurtanal 200 – 1000 kilometerkota-kota besarOrde - 1 Ibukota kabupaten Bakosurtanal 100 – 200 kilometerdan kotamadyaOrde - 2 Pemukiman, diluar BPN 10 - 15 kilometerkawasan hutanOrde - 3 Pemukiman, diluar BPN1 - 2 kilometerkawasan hutanOrde - 4 Pemukiman, diluar BPN~ 500 meterkawasan hutanRatusan bahkan ribuan titik kerangka dasar pemetaan telah di bangun dilapangan dari rencana ratusan ribu titik dengan sebaran yang ideal untukseluruh wilayah Nusantara. Di bawah ini (gambar 1) dapat dilihat contoh darirepresentasi titik kerangka dasar pemetaan di lapangan dan sebaran jaringantitik kerangka dasar pemetaan orde 1 dan 2 yang dikelola oleh Bakosurtanaldan BPN yang telah dibangun di wilayah Provinsi Nangroo Aceh Darussalam.Gambar 1 Contoh Bench mark/tugu representasi titik kerangka dasar pemetaan dilapangan dan sebaran titik-titik Bako dan BPN di Wilayah Provinsi Aceh (Courtesy BPN)

3. Bumi Dinamis (Geodinamika dan Deformasi)Sudah bukan teori lagi kita melihat bumi sebagai bumi dinamis. Prosesgeodinamika dan deformasi berlangsung setiap saat dan berlaku secarakontinyu di bumi kita ini. Beberapa bentuk proses geodinamika dan deformasiyang umum diketahui yaitu pergerakan antar lempeng, interaksi antar lempeng,gempa bumi, aktivitas deformasi gunungapi, serta landslide (gambar 2).Gambar 2 Gambar dari kiri atas ke kanan, ke bawah, masing-masing ilustrasi pergerakanlempeng Sunda Block, Co-seismic Gempa Jogja 2006, Inflasi gunung Papandayan letusan2002, Landslide Ciloto [Vigny et al 2004, Irwan et.al 2006, Abidin et. al 2003 2004]Proses geodinamika dan deformasi sedikit banyaknya pasti akanmempengaruhi status geometrik titik-titik kerangka dasar pemetaan. Akibatproses geodinamika dan deformasi, bench Mark/tugu-tugu titik kerangka dasarpemetaan dapat berubah posisinya, sehingga jelas akan mempengaruhi nilaikoordinat yang telah didefinisikan sebelumnya.4. Prosedur pengolahan data GPS titik-titik kerangka dasar pemetaanHampir sebagian besar koordinat titik-titik kerangka dasar pemetaan diperolehdari hasil survey GPS. Untuk itu prosedur pengamatan dan pengolahan dataGPS haruslah dijalankan dengan baik. Apabila tidak, maka akan timbulpermasalahan dalam hal status geometrik titik-titik kerangka dasar pemetaantersebut. Adapun gambaran prosedur pengolahan data GPS secara umumdalam rangka penetapan koordinat titik-titik kerangka dasar pemetaan antaralain berupa : pemilihan titik ikat yang benar, penanganan kesalahan dan biasdata GPS yang sesuai, penentuan ambiguitas fase yang tepat, dan lain lain.

5. Analisis Status Geometrik titik-titik Kerangka Dasar Pemetaan5.1 Efek dinamika bumiMelihat wilayah negara kita sebagai salah satu daerah geodinamik dandeformasi paling aktif di dunia (bisa disebut juga dynamic nation), maka sudahmenjadi kenyataan bahwa status geometrik titik-titik kerangka dasar pemetaandi negara kita terpengaruh oleh proses geodinamika dan deformasi. Tidaksedikit bench Mark/tugu-tugu titik kerangka dasar pemetaan telah berubahposisinya, sehingga nilai koordinat yang telah didefinisikan sebelumnya akanikut terpengaruh pula.Pergerakan sunda block telah merubah jaring titik kerangka dasar pemetaan diwilayah Kalimantan sekitar 20 sentimeter dalam kurun waktu 10 tahun (gambar5). Sementara itu deformasi akibat gempa Jogjakarta yang terjadi pada tanggal27 mei 2006 lalu telah merubah jaring titik kerangka dasar pemetaan di sekitarwilayah Jogjakarta sekitar 1-2 desimeter (gambar 4).Di bawah ini (tabel 2, gambar 3) adalah contoh hasil survey GPS danpemodelan perubahan Jaring titik kerangka dasar orde 2 BPN Provinsi Aceh(Aceh bagian Barat) akibat efek gempa bumi Aceh Andaman 2004menggunakan formulasi elastic half space Okada dalam software RGNCHN.Besar perubahan titik-titik kerangka orde 2 dalam tabel dapat dilihat berkisar 97sentimeter sampai dengan 2,56 meter untuk komponen easting, 30 sentimetersampai dengan 1,38 meter untuk arah northing.Tabel 2. Hasil pemodelan perubahan Jaring referensi orde 2 BPN Aceh bagian Baratakibat efek gempa bumi Aceh Andaman 2004 menggunakan software RGNCHNModel Perubahan Titik referensi Nasional orde 2 (BPN) Provinsi Aceh(Aceh Bagian Barat ) akibat efek gempa Aceh Andaman 2004No. Nama titik Perubahan ke arah komponenEasting (dalam sentimeter)Perubahan ke arah komponenNorthing (dalam sentimeter)1 01180 -103.880 -31.1102 01179 -105.650 -30.5603 01178 -126.090 -39.0604 01177 -98.070 -32.2005 01176 -97.670 -30.7106 01175 -105.870 -32.9807 01174 -132.960 -44.8608 01173 -107.840 -37.5709 01172 -114.550 -40.01010 01171 -120.190 -40.34011 01170 -125.870 -48.98012 01169 -122.690 -42.83013 01168 -139.210 -50.60014 01167 -135.950 -52.42015 01166 -107.480 -40.51016 01165 -125.160 -53.05017 01164 -124.650 -49.59018 01163 -140.870 -58.940

19 01162 -149.330 -62.18020 01161 -159.540 -65.81021 01160 -173.650 -76.47022 01159 -131.340 -56.77023 01158 -146.610 -63.25024 01157 -181.670 -83.11025 01156 -131.280 -55.27026 01155 -141.350 -61.53027 01153 -175.450 -80.40028 01152 -162.620 -76.33029 01151 -189.850 -90.07030 01150 -155.940 -72.87031 01149 -167.550 -79.26032 01148 -194.770 -94.61033 01147 -190.570 -94.11034 01146 -201.300 -101.98035 01145 -208.490 -105.02036 01144 -212.520 -109.14037 01143 -222.260 -114.62038 01142 -240.960 -126.31039 01141 -243.970 -128.58040 01140 -213.830 -111.49041 01139 -246.810 -130.95042 01138 -222.080 -117.13043 01137 -255.670 -136.91044 01136 -235.060 -126.12045 01135 -256.610 -138.19046 01134 -242.530 -130.37047 01133 -240.760 -129.48048 01132 -226.960 -121.58049 01131 -216.010 -115.16050 01130 -226.980 -121.73051 01129 -231.680 -124.71052 01128 -233.580 -125.93053 01127 -226.740 -121.99054 01126 -212.300 -113.53055 01125 -182.060 -95.7502 meterGambar 3. Ilustrasi pergeseran titik-titik BPN orde 2 Provinsi Aceh (Bagian barat Aceh)

Gambar 4. Ilustrasi pergeseran titik kerangka dasar pemetaan nasional di wilayahJogjakarta dan sekitarnya akibat efek deformasi gempa Jogjakarta 200620 cm/10thGambar 5. Ilustrasi pergeseran titik kerangka dasar pemetaan nasional di wilayahKalimantan akibat efek pergerakan sunda block5.2 Kekurang-cermatan pengolahan dataTitik kerangka dasar pemetaan nasional orde 0,1,2,3 terkecuali orde 4 didapatdari hasil survey GPS. Untuk mendapatkan koordinat definitif yang benar darititik-titik kerangka dasar pemetaan tersebut jelas diperlukan prosedurpengamatan dan pengolahan data GPS yang benar pula. Apabila tidak, makaakan timbul permasalahan dalam hal status geometrik titik-titik kerangka dasarpemetaan tersebut. Strategi pengamatan yang benar, strategi pengolahanyang benar (contoh: pemilihan titik ikat yang benar, penanganan kesalahan danbias data GPS yang sesuai, penentuan ambiguitas fase yang tepat, dan lainlain) menjadi kuncinya.Beberapa hasil re-analisis pengolahan data GPS titik-titik kerangka dasarpemetaan nasional kita, ternyata memperlihatkan masalah status geometrikdari titik-titik kerangka dasar pemetaan tersebut. Koordinat definitif dari

eberapa titik kerangka dasar pemetaan nasional di beberapa tempat kasuspenelitian ternyata ada yang tidak sesuai dengan sistem koordinat definitif darijaringan titik ikat nasional secara keseluruhan. Hal ini dimungkinkan terjadikarena kekurang-cermatan ketika melakukan pengolahan data GPS dalam halpemilihan titik ikat yang benar, penanganan kesalahan dan bias yang sesuai,atau penentuan nilai ambiguitas fase yang tepat.Tabel dibawah ini (tabel 3 dan 4) memperlihatkan contoh nilai koordinat definitifdari beberapa titik kerangka dasar pemetaan yang terlihat terdapatpermasalahan dalam hal status geometriknya. Hasil re-processing datamenunjukkan perbedaan nilai koordinat definitif untuk komponen eastingbernilai sekitar 20-30 sentimeter, dan untuk komponen northing bernilai sekitar80-100 sentimeter. Hasil re-processing, menggunakan data penelitian yanglebih baik, serta proses pengolahan data yang lebih terandalkan (penggunaansoftware ilmiah Bernese 5.0, penanganan kesalahan dan bias yang lebihkomprehensif, dan lain-lain)Tabel 3. Koordinat data titik kerangka dasar pemetaan dan koordinat data hasil reprocessingkasus penelitian status geometrik titik kerangka dasar pemetaan fungsi daripermasalahan ketidak-cermatan pengolahan dataTabel Koordinat data titik kerangka dasar pemetaan dan koordinat data hasil reprocessingdi daerah kasus penelitianNama titik Data titik kerangka pemetaan Data hasil re-processingEasting (m) Northing (m) Easting (m) Northing (m)262 698248.7930 9229855.8160 698249.1135 9229856.7740263 694683.1340 9243319.5900 694683.5778 9243320.5356266 716886.3650 9228069.2180 716886.7177 9228070.1613CBDK 697902.3830 9237543.2200 697902.7685 9237544.1894CBBR 734335.4600 9232615.2140 734335.8340 9232616.32360416 223905.8910 9220842.7410 223906.1125 9220843.6240369 191449.3990 9221124.9320 191449.6874 9221125.844CNRU 231342.4290 9224355.4200 231342.6972 9224356.2870410 221864.3220 9233928.2790 221864.6174 9233929.1480383 202044.7620 9235588.0280 202045.0777 9235588.868Tabel 4. Selisih koordinat data titik kerangka dasar pemetaan dan koordinat data hasilre-processing kasus penelitian status geometrik titik kerangka dasar pemetaan fungsidari permasalahan ketidak-cermatan pengolahan dataSelisih Koordinat data titik kerangka dasar pemetaan dan koordinat data hasil reprocessingdi daerah kasus penelitianNo. Nama titik Perubahan ke arah komponenEasting (dalam meter)Perubahan ke arah komponenNorthing (dalam meter)1 262 0.321 0.9582 263 0.444 0.9463 266 0.353 0.9434 CBDK 0.385 0.969

5 CBBR 0.374 1.1106 0416 0.221 0.8837 0369 0.288 0.9128 CNRU 0.268 0.8679 0410 0.295 0.86910 0383 0.316 0.8406. Kesimpulan dan RekomendasiSepertinya telah jelas dan nyata kita menghadapi permasalah status geometrikdari titik-titik kerangka dasar pemetaan nasional akibat konsekuensi daridinamika bumi, dan akibat ketidak-cermatan dalam pengolahan data.Permasalahan ini baik kita sadari atau tidak akan mempengaruhi pekerjaansurvey dan pemetan seperti pemetaan tematik. Suatu peta tematik akanmempunyai kelemahan di status geometrik-nya apabila dalam prosespembuatannya menggunakan bantuan titik kerangka dasar pemetan yangmempunyai masalah dalam hal status geometriknya.Apabila kita melihat hal di atas benar-benar sebagai masalah, maka sudahsewajibnya untuk dicarikan solusi dari permasalahan tersebut. Alternatif solusiyang mungkin dapat menjawab permasalah tersebut antara lain sebagaiberikut:• Mulai memikirkan konsep semi dynamic datum (Blick et.al, 200x) untukditerapkan dalam sistem kerangka pemetaan nasional kita• Mulai menyusun model geodinamika dan deformasi bagi wilayah kita yangdapat disebut sebagai ‘dynamic nation’• Peningkatan kemampuan unsur-unsur (contoh sumber daya manusia) yangikut terlibat dalam pembangunan jaringan titik kerangka dasar pemetaannasional• Membangun sistem CORS (Continuous Operating GPS Reference System)sebagai alternatif jaring titik kerangka dasar pemetaan• Dan lain-lainSemi Dynamic Datum didefinisikan ketika set (kumpulan) koordinat dari titik-titikbench mark jaring kerangka koordinat, masing-masing memiliki satu nilai yangditetapkan pada epoch reference tertentu (freeze coordinates), misalnya kitatentukan epoch reference-nya ke 1 januari 2000 (epoch 2000.0). Denganadanya epoch reference tersebut kita dapat mengadopsi pengaruhgeodinamika dan deformasi terhadap set (kumpulan) koordinat denganpendekatan model transformasi, yang disusun dari pemodelan geodinamikadan deformasi itu sendiri. Sebagai contoh jika kita melakukan pengamatangeodetik (GPS) pada tahun 2007 untuk perapatan jaring kerangka pemetaan,setelah data processing selesai, kita dapat tambahkan model geodinamika dandeformasi, sehingga hasil akhir koordinat jaring perapatan tersebut dapat kitatarik ke epoch yang telah ditentukan seperti 1 januari 2000 di atas.