8

BAB 2

Dasar Teori

2.1 Landslides

Landslides / longsor merupakan contoh dari proses geologi yang disebut mass

wasting. Mass wasting yang sering juga disebut mass movement, merupakan

perpindahan massa batuan, regolit dan tanah dari tempat yang tinggi ke tempat yang

rendah karena gaya gravitasi. Setelah batuan lapuk, gaya gravitasi akan menarik

material hasil pelapukan ke tempat yang lebih rendah. Sungai biasanya membawa

material tersebut ke laut dan tempat yang rendah lainnya untuk diendapkan, sehingga

terbentuklah bentang alam bumi perlahan-lahan.

Gambar 2.1 Contoh landslide (Sadarviana, 2006)

Definisi longsor yang dibuat oleh Cruden dan Varnes (1992) yaitu longsor

dinyatakan sebagai suatu pergerakan massa tanah ke bawah lereng yang terjadi di

atas suatu bidang gelincir atau relatif terhadap zona regangan geser (shear strain)

intensif (Abramson dkk, 1996).

Meskipun gravitasi merupakan faktor utama terjadinya perpindahan massa, ada

beberapa faktor lain yang berpengaruh juga terhadap terjadinya proses tersebut. Air

merupakan salah satu dari faktor-faktor tersebut. Apabila pori-pori sedimen terisi

oleh air, gaya kohesi antar material akan semakin lemah sehingga memungkinkan

partikel-partikel tersebut dengan mudah untuk bergeser. Sebagai contoh, pasir akan

menggumpal dengan baik pada kondisi yang lembab, tetapi bila kedalam pasir

tersebut ditambahkan air, maka air akan membuka dan mengisi rongga diantara

partikel pasir, dan butir pasir akan mengembang kesegala arah. Kejenuhan air dalam

tanah akan mengurangi tahanan dalam material, sehingga akan dengan mudah

digerakkan oleh gaya gravitasi. Selain itu air juga akan menambah berat masa

material, sehingga dengan demikian cukup untuk menyebabkan material untuk

meluncur ke bawah.

9

Kemiringan lereng yang terjal juga merupakan faktor lain yang dapat menyebabkan

terjadinya pergerakan tanah. Pada kondisi dimana partikel yang lepas dan tidak

terganggu membentuk kemiringan yang stabil, sudut kemiringannya maksimum

dimana material penyusunnya tetap stabil disebut “angle of repose”. Besar “angle of

repose” bergantung pada ukuran dan bentuk partikel penyusunnya, besar sudut

lereng bervariasi dari 25o sampai 40

o. Semakin besar dan menyudut partikelnya,

semakin besar pula sudut kemiringan stabilnya. Jika kemiringan bertambah,

rombakan batuan akan menstabilkan kedudukannya dengan meluncur ke bawah.

Banyak kondisi di alam yang menyebabkan keadaan tersebut, antara lain sungai yang

menggerus dinding lembahnya, dan ombak yang mengikis bagian dasar dari tebing

pantai. Kegiatan manusia juga dapat menyebabkan kemiringan lereng menjadi

semakin besar sehingga dapat mengakibatkan terjadinya perpindahan massa.

Longsoran adalah salah satu bencana kebumian yang cukup sering terjadi di

Indonesia, terutama selama musim hujan di kawasan perbukitan dan pegunungan.

Bencana ini tidak hanya menghancurkan lingkungan hidup serta sarana dan

prasarana, tapi umumnya juga menimbulkan korban jiwa. Menurut catatan yang ada

rata-rata sekitar 75 kejadian bencana tanah longsor terjadi di Pulau Jawa - Madura

per tahun, yang memakan banyak korban baik jiwa maupun material. Oleh karena

itu proses pemantauan bahaya dan mitigasi bencana longsor ini adalah sangat penting

untuk dilaksanakan secara baik dan berkesinambungan.

Gambar 2.2 Dampak longsoran (id.wikipedia.org)

Kegiatan pemantauan longsoran untuk upaya meminimumkan dampak buruk yang

dapat terjadi akibat fenomena bencana alam tanah longsor telah banyak dilakukan

antara lain dengan cara penyelidikan langsung di lapangan baik secara periodik

maupun setelah terjadi bencana, dalam rangka mencari faktor penyebab bencana, dan

untuk mengantisipasi kemungkinan bencana serupa yang mungkin terjadi di waktu

yang akan datang.

10

Peta-peta daerah rawan tanah longsor skala nasional, dan skala wilayah/daerah telah

mulai dibuat. Peta data kelongsoran yang tersedia dan data kemiringan lereng dari

peta topografi dapat dijadikan sebagai panduan bagi pihak-pihak terkait untuk

mengantisipasi keterjadian tanah longsor di suatu wilayah. Penggunaan teknologi

juga mulai banyak dilakukan, diantaranya dengan memanfaatkan teknologi Global

Positioning System (GPS), InSar, dan teknologi lainnya.

Kecepatan pergerakan landslide/longsoran bervariasi mulai dari pergerakan yang

sangat lambat pada hitungan millimeter per tahun sampai pada pergerakan ekstrim

yang sangat cepat pada hitungan meter per detik. Kejadian longsoran yang terjadi

secara cepat dan tiba-tiba merupakan yang paling berbahaya karena tidak adanya

peringatan dini dan kecepatan tinggi dari material longsoran akan memberikan

kerusakan yang tinggi saat bertabrakan dengan objek lain.

Cruden dan Varnes tahun 1992 membagi tipe pergerakan massa pada lereng menjadi

lima kelompok besar, yaitu jatuhan/falls, gulingan/topples, longsoran/slides,

pancaran/spreads dan aliran/flows (Abramson dkk, 1996), dapat dilihat pada gambar

2.3

Debris Slide Slump

Debris Slide- Debris Avalanche Slump – Debris Avalanche

Gambar 2.3 Tipe pergerakan massa pada lereng (Tubbs, 1975)

11

2.1.1 Pemantauan Longsoran Dengan Pengukuran Terestris

Pada zona longsoran di Ciloto, Direktorat Geologi telah melakukan pengukuran

terestris/geodetik, yaitu pengukuran jarak mendatar, azimuth dan kemiringan lereng.

Pengukuran dilakukan terhadap 18 (delapan belas) buah patok yang dipasang pada

area rawan bergerak dan dua patok tetap yang dipasang di area yang stabil (GD1 dan

GD2), dapat dilihat pada gambar III.1. Alat yang digunakan adalah EDM (Electronic

Distance Measurement) dan Theodolit. Cara pengukuran dilakukan dengan ilustrasi

seperti pada gambar III.2 sehingga diperoleh perpindahan posisi secara horisontal

(gambar III.2a) dan perpindahan posisi secara vertikal (gambar III.2b).

Gambar 2.4 Titik pantau yang diukur dengan cara terestris (Sadarviana, 2006)

12

Gambar 2.5 Pengukuran perpindahan posisi horizontal dan vertikal

Rumus perpindahan horisontal yang digunakan adalah :

22 )''()''( dCosAzCosAzddSinAzSinAzdJ …….………………(2.1)

)''(

)''(

dCosAzCosAzd

dSinAzSinAzdArcTan ………………………………….....(2.2)

dTanTandH '' ……………………………………………...........(2.3)

Dimana J adalah jarak perpindahan titik pemantauan, adalah arah perpindahan titik

pemantauan terhadap arah utara, M adalah posisi titik pemantauan sebelum

bergerak, M adalah posisi titik pemantauan setelah bergerak, d adalah jarak datar

dari titik tetap ke titik pemantauan sebelum bergerak, d adalah jarak datar dari titik

tetap ke titik pemantauan setelah bergerak, Az adalah azimuth dari titik tetap ke titik

pemantauan sebelum bergerak, Az adalah azimuth dari titik tetap ke titik pemantauan

setelah bergerak, H adalah jarak perpindahan vertikal titik pemantauan, adalah

13

sudut miring dari titik tetap ke titik pemantauan sebelum bergerak, adalah sudut

miring dari titik tetap ke titik pemantauan setelah bergerak.

2.1.2 Pemantauan Longsoran Dengan GPS

Setelah teknologi GPS banyak digunakan, salah satu penggunaannya adalah untuk

pemantauan daerah longsoran. GPS adalah sistem navigasi dan penentuan posisi

berbasiskan satelit. Awalnya teknologi GPS dikembangkan oleh pihak militer

Amerika Serikat untuk kepentingan militer negara tersebut. Pada saat ini GPS tidak

hanya digunakan pada bidang militer tapi sudah digunakan diberbagai bidang selain

keperluan militer. Pemanfaatan GPS ini digunakan untuk aplikasi-aplikasi (Abidin,

1995): militer, survey dan pemetaan, geodesi, geodinamika, dan deformasi, navigasi

dan transportasi, studi troposfer dan ionosfer, pendaftaran tanah, pertanian,

fotogrametri, dan Remote Sensing, GIS, studi kelautan, aplikasi olahraga dan

rekreatif. GPS adalah metode penentuan posisi suatu objek yang memilik tiga

segmen, yaitu segmen angkasa, segmen pengontrol dan segmen pengguna.

Penentuan posisi pada GPS berintikan reseksi dengan jarak, dimana jarak antar

satelit yang telah diketahui koordinatnya akan diukur. Sinyal yang dikirimkan dari

satelit GPS dan diterima oleh receiver untuk digunakan oleh pengguna GPS

memberikan informasi tentang posisi satelit, jarak ke satelit, informasi waktu,

kesehatan satelit, dan banyak informasi lainnya. Sinyal GPS tersebut terdiri dari 3

komponen, yaitu: kode yang berfungsi menginformasikan jarak yaitu kode-P/Y

(digunakan oleh militer AS) dan kode C/A (digunakan oleh sipil), penginformasi

posisi satelit (navigation message) dan gelombang pembawa (carrier wave) L1 dan

L2. Baik kode maupun gelombang pembawa dapat digunakan untuk menentukan

jarak dari pengamat ke satelit GPS. Jarak yang ditentukan dengan kode dinamakan

jarak semu (pseudorange), sedangkan jarak yang ditentukan dengan gelombang

pembawa dinamakan jarak fase (Abidin, 2007).

Pemantauan daerah longsoran dapat dilakukan secara kontinu yaitu koordinat titik-

titik GPS yang dipasang di zona longsoran dan daerah sekitarnya ditentukan secara

berkala dalam selang waktu tertentu. Dengan menganalisis perbedaan koordinat pada

setiap periode, maka karakteristik deformasi gunungapi dapat ditentukan dan

14

dianalisis. Dalam survey pemantauan longsoran, penentuan posisi GPS yang

dilakukan adalah metode survey secara diferensial, post-processing, dan statik.

Metode ini dilakukan untuk mendapatkan ketelitian posisi yang sangat teliti.

2.2 Longsoran di Ciloto, Jawa Barat

Zona longsor Ciloto memiliki morfologi berupa punggungan perbukitan dengan

lembah-lembah anak sungai dari Sungai Cijember yang terletak di bagian selatan.

Kemiringan medan berkisar antara 15-25 dan di beberapa bagian mencapai lebih

dari 50 bahkan pada pemotongan jalan baru, kemiringan lereng mencapai 80-90.

Longsor di zona longsor Ciloto, memiliki kecepatan lambat (5 x 10-5

- 5 x 10-7

mm/detik). Karakteristik arah perpindahan horisontal tidak sama untuk tiap titik

pantau. Begitu pula dengan arah perpindahan vertikal, ada yang berupa penurunan

permukaan (amblesan) dan ada yang berupa gundukan (tonjolan). Dari penelitian

diketahui bahwa zona longsor Ciloto memiliki tipe multiple compound (rotational

and translational) debris slide. (Sadarviana, Vera, 2006)

Gambar 2.6 Gejala adanya Longsor (Sadarviana, 2006)

a

c

b

d

e

2

e

1

15

Gambar 2.7 Zona longsor di Ciloto, Jawa Barat

2.3 Konsep dasar Terestrial Laser Scanning

Terrestrial Laser Scanning (TLS) adalah sebuah teknik dalam mengoperasikan

instrumen laser scanner yang menggunakan cahaya laser untuk mengukur titik-titik

dalam sebuah pola secara langsung dalam tiga dimensi dari suatu objek yang ada

pada permukaan dari sebuah tempat di permukaan tanah. Instrumen yang didisain

untuk keperluan tersebut disebut dengan Terestrial Laser Scanner .Hasil yang

didapatkan dari pengukuran TLS ini adalah titik–titik awan (points cloud) yang

berkoordinat tiga dimensi terhadap tempat berdiri alat. TLS mempunyai kelebihan

dapat mengambil data titik awan yang banyak dan padat secara cepat. Selain

kelebihan, kekurangan TLS adalah tidak dapat mengambil warna sesuai dengan

warna tampak, warna yang didapatkan hanya warna intensitas dari gelombang

pantulan. (Quintero, dkk, 2008)

Laser Scanning secara umum dibagi menjadi dua bagian yaitu dynamic laser

scanning dan static laser scanning. Laser scanning secara statik mempunyai

ketelitian dan kepadatan titik yang lebih baik dari pada laser scanning secara dinamik

yang memeiliki keunggulan dari segi kecepatan pengambilan data. Dalam proses

dynamic laser scanning dibutuhkan beberapa alat yang mendukung penentuan posisi

16

tiga dimensi tersebut. Alat tersebut seperti IMU dan GPS. peralatan tambahan

tersebut membuat biaya dynamic laser scanning meningkat.

Laser scanner dapat digunakan diberbagai bidang industri. Contoh bidang yang dapat

memakai teknologi laser scanner ini sebagai berikut digambarkan pada Gambar 2.9

1. Mobile Mapping

2. Pemantauan

3. Pemodelan kota

4. Tambang

5. Rekayasa Sipil

6. Geologi

7. Arsitektur

8. Peninggalan Budaya

9. Kepolisian (Forensik)

10. Kesehatan

11. Pemindaian Tubuh

12. Reverse Engineering

Gambar 2.8 Aplikasi dari Terestrial Laser Scanning (Quintero, dkk, 2008)

Tujuan dari suatu pengukuran dengan laser scanner biasanya untuk menciptakan

awan titik-titik (points cloud) dari permukaan obyek dalam bentuk geometrik yang

terdiri dari jutaan titik. Titik-titik ini kemudian bisa digunakan untuk

mengekstrapolasi bentuk dari subyek (melalui proses yang disebut rekonstruksi). Jika

18

informasi warna dikumpulkan pada masing-masing titik maka warna-warna dari

suatu permukaan subyek juga dapat ditentukan.

TLS memberikan hasil pengukuran tiga dimensi yang akurat yang memungkinkan

bagi pengguna data hasil pengukuran untuk mengeksplorasi objek yang di ukur

dalam dunia tiga dimensi dan dengan tingkat keakuratan yang tinggi. Prinsip

dasarnya adalah sebuah laser scanner mengukur jutaan titik dari objek yang diukur

dengan menggunakan laser sehingga didapatkan posisi titik-titik tersebut dengan

akurasi tinggi relatif terhadap alat laser scanner itu sendiri.

Laser scanner sangat mirip dangan kamera karena mempunyai suatu medan pandang

yang seperti kerucut, dan seperti kamera, laser scanner hanya dapat mengumpulkan

informasi tentang permukaan-permukaan yang tidak digelapkan. Sementara suatu

kamera mengumpulkan informasi warna tentang permukaan-permukaan di dalam

medan pandangnya, laser scanner mengumpulkan informasi jarak dan sudut tentang

permukaan-permukaan di dalam medan pandangnya sehingga points cloud yang

dihasilkan oleh suatu laser scanner dapat memberikan informasi mengenai posisi

masing-masing titik di suatu permukaan itu relatif terhadap scanner.

Gambar 2.9 Ilustrasi grid untuk penentuan posisi dengan laser scanner(Pfeifer, 2007)

Pada proses scan, scanner akan mengeluarkan sinar laser sejajar dengan sumbu Z

dimana sinar tersebut akan dibelokkan oleh prisma. Titik pembelokan sinar pada

prisma merupakan titik 0 untuk sumbu X, Y, dan Z. Prisma akan berputar pada

sumbu Y untuk mengarahkan pulsa laser. Selain prisma, scanner juga akan berputar

19

pada sumbu Z sehingga scanner akan memiliki cakupan (field of view) 360o untuk

horizontal dan 270o untuk vertikal.

Untuk kebanyakan situasi, satu kali scan (pengamatan/pengukuran) tidak akan

menghasilkan suatu model yang lengkap dari objek yang diinginkan. Dengan

melakukan scanning berkali-kali, bahkan terkadang hingga ratusan kali, dari

berbagai arah, barulah dapat diperoleh informasi tentang semua sisi dari objek. Hasil

scan yang banyak ini harus dibawa ke dalam suatu sistem referensi umum, suatu

proses yang biasa disebut dengan registrasi, dimana common point (titik sekutu) pada

sesi scan yang berbeda disatukan sehingga semua points cloud berada dalam satu

sistem referensi, yang kemudian digabungkan untuk menciptakan suatu model yang

lengkap.

2.4 Spektrum cahaya dan gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik banyak sekali digunakan dalam kehidupan manusia

sehari-hari dewasa ini, mulai dari gelombang microwave hingga gelombang radio,

bahkan cahaya yang kita lihat sehari-hari pun merupakan salah satu spectrum

gelombang elektromagnetik. Spektrum gelombang elektromagnetik sangat bervariasi

mulai dari gelombang sangat panjang seperti gelombang radio sampai gelombang

sangat pendek seperti sinar gamma.

Gambar 2.10 Spektrum gelombang elektromagnetik (Quintero, dkk, 2008)

20

Suatu gelombang elektromagnetik dapat dideskripsikan berdasarkan panjang

gelombang, frekuensi dan energinya dimana persamaannya adalah:

Kecepatan gelombang(c) = frekuensi(f) x panjang gelombang (λ)

dan

Energi (E) = konstanta planck(h) x frekuensi(f)

Maka dari itu, suatu gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi tinggi akan

memiliki energi yang tinggi dan panjang gelombang yang pendek, begitu pula

sebaliknya apabila suatu gelombang elektromagnetik memiliki frekuensi rendah,

energi yang dibawa juga rendah dan panjang gelombangnya panjang.

2.5 Laser

Laser (singkatan dari bahasa Inggris yaitu Light Amplification by Stimulated

Emission of Radiation merupakan mekasnisme suatu alat yang memancarkan radiasi

elektromagnetik, biasanya dalam bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun

dapat lihat dengan mata normal, melalui proses pancaran terstimulasi. Pancaran laser

biasanya tunggal dimana laser memancarkan foton dalam pancaran yang bersifat

koheren.

Gambar 2.11 Cahaya laser (en.wikipedia.org)

Sumber cahaya biasa memancarkan foton ke segala arah dan memiliki spectrum dan

panjang gelombang yang luas. Sedangkan pada laser foton dipancarkan secara

terfokus, spektrum yang sempit, terpolarisasi dan terdiri dari panjang gelombang

21

tunggal. Karena sifat laser yang demikian itulah, laser dapat dimanfaatkan untuk

banyak hal, salah satunya adalah sebagai alat ukur seperti yang dibahas di dalam

tugas akhir ini.

2.6 Prinsip pengukuran dengan cahaya

Laser scanner, pada prinsipnya mengukur dengan menggunakan cahaya

memanfaatkan sensor optis didalamnya. Dengan perkembangan teknologi komputer

dan sensor optis, cahaya dapat digunakan dalam berbagai cara untuk mengukur jarak

dan intensitas suatu objek. Secara garis besar teknik pengukuran dengan cahaya

dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu aktif dan pasif.

Pengukuran pasif hanya mengandalkan cahaya atau gelombang yang terpantul dari

objek yang akan diukur tanpa memancarkan cahaya sendiri, contohnya adalah

pembuatan model tiga dimensi dengan menggunakan kamera dijital (Close Range

Photgrammetry), kesulitan pada teknik ini adalah sulitnya menemukan

korespondensi antar objek pada citra dua dimensi yang dihasilkan untuk membentuk

model tiga dimensi. Pola yang berulang juga mempersulit pengukuran yang

dilakukan sehingga metode ini bergantung pada resolusi alat pencitraan dan fitur-

fitur yang dapat diidentifikasi pada citra.

Pada pengukuran aktif, alat akan memancarkan gelombangnya sendiri dan

mendeteksi pantulan gelombang tersebut dari objek yang diukur. Gelombang

tersebut bisa berupa cahaya, gelombang akustik, atau gelombang infra merah.

Kesulitannya terletak pada kompleksifitas alat yang digunakan karena pengukuran

ini menuntut alat untuk melakukan perhitungan yang sangat presisi. Sedangkan

keuntungannya adalah :

1. Tidak bergantung pada cahaya/gelombang sekitar karena alat memancarkan

gelombangnya sendiri.

2. Memberikan hasil pengukuran secara automatis

3. Dapat digunakan pada permukaan yang homogen atau tidak berfitur

4. Kecepatan akuisisi data yang tinggi

22

2.6.1 Pengukuran berdasarkan beda waktu

Laser scanner yang beredar di pasaran sekarang ini dibagi menjadi dua

berdasarkan tipe pengukurannya, yaitu Pulse Based (Time-of-Flight) dan Phase

Based. Berikut ini akan dijelaskan hanya Pulse Based laser scanner karena alat yang

akan digunakan dalam penelitian ini merupakan tipe Pulse based laser scanner.

2.6.1.1 Pulse based scanner

Cahaya akan melaju dengan kecepatan yang konstan pada suatu medium. Apabila

suatu cahaya dipancarkan dari suatu tempat, memantul, dan kemudian kembali ke

tempat semula dan perbedaan waktunya dapat diukur maka kita akan dapat

mengukur beda jarak antara sumber cahaya dan objek yang memantulkan cahaya

Range finder adalah instrumen di dalam suatu laser scanner yang digunakan untuk

mengetahui jarak tempuh pulang pergi dari suatu pulsa cahaya laser. Jarak tempuh

tersebut dapat diketahui dengan mengetahui kecepatan pulsa cahaya laser dan waktu

tempuh dari cahaya laser tersebut sesuai dengan persamaan 2.1.

𝑑 =1

2× 𝑐 × 𝛥𝑡 … (2.1)

Keterangan : d : jarak dari alat ke objek

c : kecepatan rambat gelombang (meter/second)

Δt : waktu tempuh (second)

Pulsa cahaya laser tersebut dipancarkan dari sumber laser dan mengenai titik di

permukaan objek, kemudian pulsa laser dipantulkan kembali menuju penerima sinyal

laser. Laser scanner range finder tersebut hanya mendeteksi satu arah. Bila arah

tembakan laser tersebut dirubah, jarak antara objek dengan pemancar sinyalpun akan

berubah. Perubahan arah yang mampu dilakukan TLS Leica Scanstation C10 ini

adalah 360o secara horizontal dan 270

o derajat secara vertikal.

Faktor yang memiliki pengaruh sangat besar terhadap akurasi dari sistem pengukuran

posisi dengan pulsa laser adalah:

1. Kemampuan untuk kembali ke posisi yang sama antara pulsa yang dipancarkan

dengan pulsa yang diterima untuk mengukur interval waktunya.

23

2. Akurasi dari pengukur sudut horizontal dan vertikal prisma yang digunakan

untuk mengarahkan pulsa laser.

3. Akurasi dari alat yang mengukur interval waktu.

Keuntungan menggunakan laser scanner tipe ini adalah tingginya konsentrasi

kekuatan sinar laser. Dengan tingginya kekuatan laser tersebut memungkinkan untuk

mendapatkan pantulan balik dengan intensitas yang cukup untuk kebutuhan akurasi

tinggi dari pengukuran jarak jauh sampai 100 meter. (Quintero, dkk,2008)

2.7 Kesalahan pada pengukuran dengan laser scanner

Perusahaan pembuat alat laser scanner mengeluarkan data akurasi dari alat yang

mereka buat untuk mengilustrasikan keuntungan dari alat buatan mereka. Akan tetapi

biasanya akurasi dari setiap alat berbeda dan untuk pengukuran yang benar-benar

teliti, diperlukan kalibrasi tersendiri untuk mengetahui nilai akurasi yang tepat untuk

alat yang kita gunakan.

Sudah banyak penelitian yang dilakukan terkait dengan akurasi laser scanner, dan

diketahui bahwa terdapat empat sumber utama dalam kesalahan pada laser scanner

yaitu : Kesalahan alat, Kesalahan terkait objek, Lingkungan sekitar, dan metodologi.

2.7.1 Kesalahan alat

Kesalahan alat pada instrumen Laser Scanner dapat berupa kesalahan sitematik

ataupun kesalahan acak tergantung dari disain scanner yang digunakan. Kesalahan

acak biasanya mempengaruhi presisi pada pengukuran jarak dan sudut pada sistem

rangefinder. Sedangkan kesalahan sistematik dapat ditimbulkan oleh ketidaklinearan

sistem pengukuran beda waktu atau karena perubahan suhu pada instrumen pengukur

waktu pada alat yang mengakibatkan perubahan hasil pada pengukuran jarak.

2.7.1.1 Perambatan sinar laser

Sinar laser biasanya dianggap akan melaju lurus dan sejajar sepanjang jalurnya, akan

tetapi pada kenyataannya, semakin jauh jarak yang ditempuh oleh suatu pulsa laser,

pulsa tersebut akan semakin menyebar (diverged) sehingga hasil pantulan yang

diterima oleh scanner tidak memberikan informasi posisi objek yang akurat, selain

karena penyebaran pulsa laser, hal ini dapat disebabkan pula oleh pemantulan pulsa

laser yang tidak sempurna oleh objek.

24

Gambar 2.12 Pemantulan sempurna, iluminasi sebagian, terhalang sebagian

(Quintero,dkk, 2008)

Praktisnya, efek dari kesalahan ini berdampak pada posisi titik yang diukur dimana

seharusnya titik diukur adalah titik tengah dari pulsa laser yang diterima rangefinder.

Akan tetapi karena efek ini, pulsa laser yang kembali tidak berbentuk sama seperti

yang dipancarkan, walaupun begitu rangefinder tetap akan mencari titik tengah dari

pulsa laser yang kembali sehingga posisi dari titik yang diukur bukanlah posisi yang

sebenarnya melainkan sudah bergeser sedikit. Besar ketidakpastian posisi ini

diaproksimasi sebesar seperempat dari ukuran pulsa laser (Lichty and Gordon, 2008).

2.7.1.2 Mixed Edge

Mixed edge adalah kondisi dimana sebuah pulsa laser mengenai suatu permukaan

yang memiliki kedalaman berbeda pada radius ukuran pulsa sinar laser itu sendiri.

Ilustrasi dari Mixed Edge adalah sebagai berikut

Gambar 2.13 Ilustrasi mixed edge (Quintero, dkk, 2008)

25

Apabila hal ini terjadi, maka pantulan pulsa laser akan terbagi dua dimana yang satu

akan memberikan informasi mengenai bagian yang lebih tinggi dan yang satunya lagi

memberikan informasi mengenai bagian yang lebih rendah karena menempuh jarak

yang lebih jauh. Jika hal tersebut terjadi, maka sistem rangefinder akan mennghitung

jarak rata-rata yang dihasilkan dari perhitungan kedua pulsa laser yang datang tadi

sebagai koordinat hasil pengukuran sehingga akan memberikan hasil yang salah dan

tidak merepresentasikan keadaan yang sebenarnya.

Kemungkinan hal ini terjadi akan semakin besar apabila resolusi pengukuran

ditingkatkan. Hal ini dapat diatasi dengan ukuran pulsa laser yang lebih kecil, akan

tetapi ukuran pulsa laser yang lebih kecil akan mengurangi jarak jangkau maksimal

pengukuran. Sehingga ukuran pulsa laser harus dipilih berdasarkan kebutuhan

tingkat akurasi dan jarak jangkau maksimal yang diinginkan.

2.7.1.3 Ketidakpastian jarak

Ketidakpastian jarak adalah kesalahan yang bergantung pada sistem kerja instrument

laser scanner yang digunakan. Untuk Pulse Based (time-of-flight) laser scanner

seperti yang digunakan pada tugas akhir ini, ketidakpastian jaraknya bergantung pada

kemampuan instrumen untuk mengukur perbedaan waktu, semakin kecil perbedaan

waktu yang mampu diukur, semakin kecil pula ketidakpastiannya.

Sebagai ilustrasi, apabila cahaya merambat dengan kecepatan 300.000.000 meter /

detik, dan terdapat alat yang dapat mendeteksi perbedaan waktu sebesar 1 nanodetik

(1x10-9

detik), maka alat tersebut akan dapat mengukur perbedaan jarak

menggunakan medium cahaya minimal sebesar 0,3 meter. Dengan demikian

ketidakpastian jarak dari alat tersebut sebesar 0,3 meter. Kesalahan ini dapat

diminimalisir pada tahap modeling dengan mengaplikasikan hitung perataan pada

data ukuran yang biasanya dapat dilakukan secara otomatis oleh perangkat lunak

pengolahan data laser scanner atau dengan memilih tipe scanner yang memiliki

ketelitian waktu yang lebih baik.

2.7.1.4 Kesalahan angular dan axis

Pada umumnya laser scanner termasuk yang digunakan dalam tugas akhir ini

menggunakan cermin untuk memantulkan pulsa laser dari satu sumber ke arah target

26

yang diinginkan. Ketelitian sudut yang direkam bergantung pada penempatan cermin

pada posisi yang tepat dan instrumen yang digunakan untuk mengukur sudut cermin.

Sedikit kesalahan yang terjadi pada pengukuran sudut cermin dapat menimbulkan

kesalahan yang besar pada koordinat objek yang diukur dan akan semakin besar pula

berbanding lurus dengan jarak pengukuran. Cara untuk mengatasi kesalahan ini

hanya dengan melakukan kalibrasi oleh pabrikan pada instrumen yang akan

digunakan.

2.7.2 Kesalahan terkait objek

Karena laser scanner mengukur dengan menggunakan pantulan pulsa laser yang

merupakan gelombang cahaya, maka sistem pengukuran akan terkait sifat

pemantulan cahaya pada objek yang diukur. Menurut hukum kosinus Lambert:

Ii (λ) = Intensitas cahaya sebagai fungsi panjang gelombang (Diserap oleh udara

selama perambatan)

kd(λ) = Koefisien penyebaran pantulan (fungsi panjang gelombang )

θ = Sudut antara cahaya datang dan vektor permukaan pemantul

Gambar 2.14 Pemantulan pada permukaan Lambertian (Quintero, dkk, 2008)

27

Formula tersebut menunjukkan bahwa pulsa laser dipengaruhi oleh penyerapan

intensitas selama perambatan di udara, intensitas pemantulan oleh material objek,

dan sudut pentulan antara pulsa laser dan objek. Hal tersebut mengindikasikan bahwa

apabila suatu objek yang sangat gelap (tidak memantulkan banyak cahaya) akan

memantulkan sinyal yang sangat lemah sehingga akurasi posisinya akan terganggu

oleh noise. Sedangkan objek yang terlalu reflektif akan menyebarkan sinar pantulan

dan mungkin akan menabrak permukaan lain yang kemudian akan masuk kembali ke

rangefinder. Hasil pemantulan ini akan terlihat sebagai noise pada data points cloud.

2.7.3 Kesalahan terkait lingkungan sekitar

Medium cahaya yang digunakan untuk melakukan pengukuran pada instrumen laser

scanner dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor eksternal sehingga perlu dilakukan

koreksi agar didapatkan data ukuran yang semakin mendekati nilai yang benar.

2.7.3.1 Suhu

Suhu udara yang dilewati oleh pulsa laser akan mempengaruhi pengukuran karena

perbedaan suhu akan menyebabkan perbedaan massa jenis udara, sedangkan

kecepatan rambat cahaya akan berbeda pada massa jenis materi yang dilewatinya.

Untuk mengatasi hal ini, saat dilakukan pengukuran dapat dimasukkan koreksi suhu

pada pengaturan scan sehingga koreksi dapat langsung dilakukan. Pada Leica

Scanstation C10, terdapat sensor suhu udara di dalamnya dan koreksi suhu langsung

digunakan pada data ukuran sehingga data mentah yang didapatkan oleh pengguna

sudah melelui proses koreksi suhu.

Suhu dari objek yang diambil datanya juga penting untuk diperhatikan terutama

objek-objek yang dapat menyimpan panas seperti aspal, beton, dan sebagainya

karena disini kita mengukur dengan menggunakan cahaya. Apabila suhu objek

tersebut terlalu tinggi dibandingkan objek sekitarnya maka akan terjadi pembelokan

cahaya seperti pada peristiwa fatamorgana yang akan mempengaruhi ketelitian

pengukuran.

2.7.3.2 Atmosfer

Laser scanner akan bekerja dengan baik pada suhu dan tekanan tertentu yang sudah

diset oleh pabrikannya, walaupun begitu perangkat lunak pengolahan data untuk data

28

laser scanner sudah memiliki koreksi untuk perbedaan suhu dan tekanan pada kondisi

pengambilan data yang berbeda.

Perlu diperhatikan bahwa biasanya banyak kesalahan yang terjadi karena perbedaan

suhu dan tekanan antar sesi pengambilan data yang tidak terkoreksi. Menurut standar

ISO dan informasi dari pabrikan, laser scanner bekerja optimum pada suhu 15oC dan

tekanan 1013,25 hPa. Perubahan suhu sebesar 10oC dan tekanan sebesar 35 hPa akan

memberikan kesalahan sebesar 1mm pada jarak 100m.

Apabila tidak terdapat instrumen pengukur suhu dan tekanan pada laser scanner

suhu dan tekanan harus dicatat secara manual untuk dimasukkan kedalam koreksi

pada saat pengolahan data. Pada alat yang digunakan dalam tugas akhir ini, sudah

terdapat sensor suhu dan tekanan sehingga alat akan langsung melakukan koreksi

suhu dan tekanan terhadap data ukuran secara otomatis.

2.7.3.3 Radiasi luar

Karena laser scanner menggunakan pulsa laser dimana laser adalah gelombang

dengan band yang sempit, maka gelombang tersebut sangat rentan terhadap

gangguan gelombang lain. Laser scanner sekarang ini biasanya sudah dilengkapi

dengan filter optis untuk mengatasi gangguan ini

2.7.3.4 Kesalahan akibat pergerakan alat

Dalam pengambilan data dengan laser scanner, terutama pada pengukuran untuk

mendapatkan hasil beresolusi tinggi, proses scanning memakan waktu yang cukup

lama. Selama rentang waktu pengambilan data, pergerakan sekecil apapun pada

posisi alat dapat mempengaruhi hasil pengukuran, misalnya pada saat pengukuran,

tripod tempat berdiri alat terkena panas matahari sehingga memuai di satu sisi dan

merubah posisi scanner.

Akan tetapi laser scanner sekarang ini termasuk yang digunakan pada penelitian ini

dilengkapi dengan dual kompensator untuk mengatasi pergerakan selama proses scan

secara otomatis. Dual compensator akan mengkoreksi posisi dari alat apabila terjadi

pergerakan selama proses scan berlangsung, namun dual compensator juga memiliki

batas toleransi dimana posisi masih bisa diperbaiki. Apabila pergerakan alat diluar

toleransi, proses scan akan secara otomatis berhenti.

29

2.7.4 Kesalahan metodologi

Kesalahan metodologi timbul akibat teknik pengambilan data atau registrasi yang

salah karena kurangnya pengalaman operator. Misalnya apabila seorang operator

mengeset resolusi scan lebih tinggi daripada ketelitian per titik laser scanner itu

sendiri, maka akan oversampling dimana titik-titik yang tidak relevan dan noise

muncul, selain itu waktu yang diperlukan untuk satu sesi scan menjadi lebih lama.

Sebaliknya apabila resolusi scan yang digunakan terlalu rendah, maka ketelitian yang

diinginkan tidak bisa didapatkan.

2.8 Spesifikasi alat Leica Scanstation C10

Alat yang akan digunakan pada tugas akhir ini adalah Leica Scanstation C10 dengan

spesifikasi alat pada tabel dibawah.

Tabel 2.1 Spesifikasi alat Leica Scanstation C10 (Leica Geosystem, 2011)

Sistem Laser

Tipe Pulse

Warna Hijau

PanjangGelombang 532 nanometer

Kelas Laser 3R

Jangkauan 300m @ 90%; 134m @ 18% albedo

Kecepatan Scanning Sampai dengan 50000 titik/detik

Resolusi Scanning

Ukuran spot 0-50m:4.5mm (FWHH - based)

Space antar titik 1mm space minimum

Densitas <1mm

Field of View

Horizontal 360° maksimum

Vertikal 270° maksimum

Penembak Target Optik

Image Digital

kecil, sedang, tinggi

satu 17°x17° gambar: 1920x1920 pixels

(4 mega pixels) @setting tinggi. Performa Dari Sistem

Akurasi untuk satu pengukuran

Posisi 6mm @100m

Jarak 4mm @100m

Sudut (horizontal/vertikal) 60µrad/60µrad, 1 sigma

Surface Model

Presisi/noise 2mm, 1 sigma

TargetAkusisi 2mm std deviasi

30

Gambar 2.15 Leica Scanstation C10 (Leica Geosystems, 2011)

2.9 Teknik registrasi data

Pengambilan data dengan laser scanner untuk objek tiga dimensi tidak mungkin

dapat dilakukan hanya dengan satu kali pengambilan data, sehingga diperlukan

teknik untuk menggabungkan data-data per satu kali pengambilan (yang selanjutnya

akan disebut scanworld) kedalam satu sistem koordinat yang dikenal dengan nama

registrasi. Ada beberapa metode registrasi data points cloud yang biasa digunakan,

teknik registrasi yang dipilih akan mempengaruhi teknik survey yang akan dilakukan

nantinya sehingga harus dipilih dengan seksama berdasarkan kondisi objek dan area

disekitar objek.

1. Target to target registration.

Metode registrasi target to target adalah metode registrasi yang umum digunakan.

Target yang digunakan dalam metode ini adalah target yang mempunyai reflektivitas

tinggi dan dapat dikenali oleh alat sebagai target. Target tersebut digunakan sebagai

titik ikat dari dua atau lebih tempat berdiri alat. Titik ikat tersebut yang

menggabungkan kedua tempat berdiri alat sehingga mempunyai arah orientasi relatif

yang sama.

31

Gambar 2.16 Ilustrasi Metode Target to target registration (Pfeifer, 2007)

Konsep registrasi ini menggunakan reseksi dan interseksi untuk menentukan tempat

berdiri alat lainnya. Untuk mendapatkan ketelitian yang baik, jumlah target yang

dibutuhkan minimal sebanyak 3 titik untuk mendefinisikan koordinat 3 dimensi

tempat berdiri alat. Semakin banyak target yang digunakan, biasanya ketelitian akan

semakin baik dengan syarat penempatan target yang merata dan berada pada posisi

yang stabil.

2. Cloud to cloud registration

Cloud to Cloud registration menggunakan minimal tiga titik sekutu yang dimiliki

dari kedua hasil scan. Konsep registrasi ini menggunakan metode Iterative Closest

Point( ICP). Maksud dari konsep ini adalah mencari offset atau jarak terdekat secara

berulang-ulang dari kedua titik yang terdekat antara kedua kumpulan points cloud.

Ilustrasi dari metode ini dapat dilihat pada gambar 2.18

Gambar 2.17 Ilustrasi ICP (cloud to cloud registration) (Pfeifer, 2007)

Walaupun titik minimal yang diperlukan berjumlah 3 titik, namun untuk

mendapatkan ketelitian yang baik, pertampalan dari points cloud harus diatas 60%

sehingga akan menambah beban kerja pada proses pengambilan data.

32

3. Traversing

Registrasi Traversing menggunakan tempat berdiri alat sebagai titik sekutu dan

memerlukan satu titik referensi sebagai titik awal backsight-nya. Keunggulan metode

ini adalah lebih cepat dalam menyelesaikan survey karena waktu untuk persiapan alat

dan target tidak terlalu lama. Akan tetapi metode ini biasanya memberikan ketelitian

pengukuran yang lebih rendah dibandingkan metode Target to Target.

Gambar 2.18 Ilustrasi metode traversing (Leica Geosystems, 2011)

Proses survey dengan traversing:

1. Berdirikan target pada titik yang sudah diketahui (titik referensi)

2. Berdirikan alat untuk memulai scan, scan target di titik referensi dan mulai

proses scan untuk n, tandai tempat berdiri alat.

3. Pindahkan alat ke posisi n+1 dan scan target yang berada di n, setelah itu

proses scan area dapat dimulai.

4. Ulangi langkah 2-3 sampai membentuk poligon tertutup pada titik referensi.

2.10 Georeferencing

Dalam pengukuran dengan laser scanner untuk keperluan pengukuran lahan,

diperlukan model yang memiliki koordinat yang telah bergeoreferensi (koordinat

yang mengacu pada sistem koordinat bumi), terlebih lagi apabila yang diamati adalah

daerah bencana longsor karena melalui data pengamatan yang memiliki koordinat,

dapat ditentukan di daerah mana yang merupakan rawan longsor dan dapat dihitung

pula kecepatan pergerakan tanah di masing-masing tempat (melalui lebih dari satu

data pengamatan di tempat yang sama). Untuk mendapatkan data yang

bergeoreferensi, maka diperlukan titik referensi yang memiliki koordinat geodetik

33

dengan ketelitian yang baik. Ketelitian yang baik diperlukan karena ketelitian dari

titik referensi akan mempengaruhi ketelitian nilai koordinat dari semua titik yang

dihasilkan oleh pengukuran laser scanner.

Untuk melakukan georeferencing, terdapat dua cara yang umum digunakan dalam

pengukuran dengan laser scanner, yaitu known backsight dan known azimuth.

Seperti namanya, pada known backsight, yang diperlukan adalah dua buah titik

referensi yang koordinatnya diketahui dimana yang satu berfungsi sebagai titik awal

dan yang satu lagi berfungsi sebagai titik backsight. Sedangkan pada known azimuth,

yang perlu diketahui hanyalah nilai koordinat titik awal dan nilai azimuth dari titik

awal ke arah titik lainnya. Untuk penggunaan kedua metode tersebut di lapangan,

kedua titik tersebut harus dapat terlihat satu sama lain.

Karena diperlukannya titik referensi dengan ketelitian tinggi, maka untuk penentuan

posisi titik referensi pada tugas akhir ini dipilihlah pengukuran Global Positioning

System dengan menggunakan GPS tipe geodetik Trimble 4000SSi dan Topcon

HiperPro, targetnya adalah titik referensi utama sebanyak dua buah yang memiliki

ketelitian dalam satuan millimeter sebagai tempat berdiri alat pertama dan sebagai

target backsight.

2.10.1 Sistem Referensi Koordinat

Sistem Referensi Koordinat (secara singkat disebut sistem koordinat) adalah sistem

(termasuk teori, konsep, deskripsi fisis dan geometris, serta standar dan parameter/

Datum) yang digunakan dalam pendefinisian koordinat dari suatu ruang atau

beberapa titik dalam ruang. Kerangka Referensi koordinat adalah realisasi praktis

dari Sistem Referensi Koordinat, sehingga sistem ini dapat digunakan untuk

pendeskripsian secara kuantitatif posisi dan atau pergerakan titik-titik, baik

dipermukaan bumi (kerangka terestris) atau pun di luar bumi (kerangka terestrial atau

ekstra-terestris) (Abidin, 2000).

Kerangka referensi biasanya direalisasikan dengan melakukan pengamatan-

pengamatan geodetik, dan umumnya direpresentasikan dengan menggunakan suatu

set koordinat dari sekumpulan titik maupun objek (seperti bintang dan quasar).

Sistem referensi koordinat dapat dikatakan sebagai suatu idealisasi dari sistem

koordinat, dan kerangka referensi koordinat adalah realisasi dari sistem koordinat.

34

Selanjutnya kerangka referensi koordinat dalam implementasinya ada yang membagi

menjadi dua yaitu kerangka dasar horisontal dan kerangka dasar vertikal, kemudian

bentuk fisik realisasi dari sistem koordinat tersebut dibuat suatu kumpulan

benchmark/tugu/monumen/peil (lihat Gambar 5) yang tersebar dalam pengaturan

jarak tertentu disesuaikan dengan kebutuhan.

2.10.2 Global Positioning System

Sistem GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi dan

penentuan posisi yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini

didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga-dimensi serta informasi

mengenai waktu, secara kontinyu di seluruh dunia tanpa bergantung waktu dan

cuaca, bagi banyak orang secara simultan. Saat ini GPS sudah banyak digunakan di

seluruh dunia dalam berbagai bidang aplikasi yang menuntut informasi tentang

posisi, kecepatan, percepatan ataupun waktu yang teliti. GPS dapat memberikan

informasi posisi dengan ketelitian bervariasi dari beberapa millimeter (orde nol)

sampai dengan puluhan meter.

2.10.2.1 Kemampuan GPS

Beberapa kemampuan GPS antara lain dapat memberikan informasi tentang posisi,

kecepatan, dan waktu secara cepat, akurat, murah, dimana saja di bumi ini tanpa

tergantung cuaca. Hal yang perlu dicatat bahwa GPS adalah satu-satunya sistem

navigasi ataupun sistem penentuan posisi dalam beberapa abad ini yang memiliki

kemampuan handal seperti itu. Ketelitian dari GPS dapat mencapai beberapa mm

untuk ketelitian posisinya, beberapa cm/s untuk ketelitian kecepatannya dan

beberapa nanodetik untuk ketelitian waktunya. Ketelitian posisi yang diperoleh akan

tergantung pada beberapa faktor yaitu metode penentuan posisi, geometri satelit,

tingkat ketelitian data, dan metode pengolahan datanya.

2.10.2.2 Produk GPS

Secara umum produk dari GPS adalah posisi, kecepatan, dan waktu. Selain itu ada

beberapa produk lainnya seperti percepatan, azimuth, parameter attitude, TEC (Total

Electron Content), WVC (Water Vapour Content), Polar Motion Parameters, serta

beberapa produk yang perlu dikombinasikan dengan informasi eksternal dari sistem

lain, produknya antara lain tinggi ortometrik, undulasi geoid, dan defleksi vertikal.

35

2.10.2.3 Segmen Penyusun Sistem GPS

Secara umum ada tiga segmen dalam sistem GPS yaitu segmen sistem kontrol,

segmen satelit, dan segmen pengguna [Abidin, 2007]. Satelit GPS dapat dianalogikan

sebagai stasiun radio angkasa, yang diperlengkapi dengan antena-antena untuk

mengirim dan menerima sinyal–sinyal gelombang. Sinyal-sinyal ini selanjutnya

diterima oleh receiver GPS didekat permukaan bumi, dan digunakan untuk

menentukan informasi posisi, kecepatan, maupun waktu. Selain itu satelit GPS juga

dilengkapi dengan peralatan untuk mengontrol sikap (attitude) satelit. Satelit-satelit

GPS dapat dibagi atas beberapa generasi yaitu ; blok I, blok II, blok IIA, blok IIR

dan blok IIF. Hingga april 1999 ada 8 satelit blok II, 18 satelit blok II A dan 1 satelit

blok II R yang operasional.

Secara umum segmen sistem kontrol berfungsi mengontrol dan memantau

operasional satelit dan memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya.

Segmen pengguna terdiri dari para pengguna satelit GPS di manapun berada. Dalam

hal ini alat penerima sinyal GPS ( GPS receiver ) diperlukan untuk menerima dan

memproses sinyal -sinyal dari satelit GPS untuk digunakan dalam penentuan posisi,

kecepatan dan waktu. Komponen utama dari suatu receiver GPS secara umum adalah

antena dengan pre-amplifier, bagian RF dengan pengidentifikasi sinyal dan pemroses

sinyal, pemroses mikro untuk pengontrolan receiver, data sampling dan pemroses

data (solusi navigasi ), osilator presisi , catu daya, unit perintah dan tampilan, dan

memori serta perekam data.

2.10.2.4 Prinsip Penentuan Posisi Dengan GPS

Prinsip penentuan posisi dengan GPS yaitu menggunakan metode reseksi jarak,

dimana pengukuran jarak dilakukan secara simultan ke beberapa satelit yang telah

diketahui koordinatnya. Pada pengukuran GPS, setiap epoknya memiliki empat

parameter yang harus ditentukan : yaitu 3 parameter koordinat X,Y,Z atau L,B,h dan

satu parameter kesalahan waktu akibat ketidaksinkronan jam osilator di satelit

dengan jam di receiver GPS. Oleh karena diperlukan minimal pengukuran jarak ke

empat satelit (Abidin, 2007).

36

2.10.2.5 Tipe Alat (receiver) GPS

Ada 3 macam tipe alat GPS, dengan masing-masing memberikan tingkat ketelitian

(posisi) yang berbeda-beda. Tipe alat GPS pertama adalah tipe Navigasi (Handheld,

Handy GPS). Tipe nagivasi harganya cukup murah, sekitar 1 - 4 juta rupiah, namun

ketelitian posisi yang diberikan saat ini baru dapat mencapai 3 sampai 6 meter. Tipe

alat yang kedua adalah tipe geodetik single frekuensi (tipe pemetaan), yang biasa

digunakan dalam survey dan pemetaan yang membutuhkan ketelitian posisi sekitar

sentimeter sampai dengan beberapa desimeter. Tipe terakhir adalah tipe Geodetik

dual frekuensi yang dapat memberikan ketelitian posisi hingga mencapai milimeter.

Tipe ini biasa digunakan untuk aplikasi precise positioning seperti pembangunan

jaring titik kontrol, survey deformasi, dan geodinamika. Harga receiver tipe geodetik

cukup mahal, mencapai ratusan juta rupiah untuk 1 unitnya.

2.10.2.6 Sinyal dan Bias Pada GPS

GPS memancarkan dua sinyal yaitu frekuensi L1 (1575.42 MHz) dan L2 (1227.60

MHz). Sinyal L1 dimodulasikan dengan dua sinyal pseudo-random yaitu kode P

(Protected) dan kode C/A (coarse/aquisition). Sinyal L2 hanya membawa kode P.

Setiap satelit mentransmisikan kode yang unik sehingga penerima (receiver GPS)

dapat mengidentifikasi sinyal dari setiap satelit. Pada saat fitur ”Anti-Spoofing”

diaktifkan, maka kode P akan dienkripsi dan selanjutnya dikenal sebagai kode P(Y)

atau kode Y.

Ketika sinyal melalui lapisan atmosfer, maka sinyal tersebut akan terganggu oleh

konten dari atmosfer tersebut. Besarnya gangguan di sebut bias. Bias sinyal yang

ada utamanya terdiri dari 2 macam yaitu bias ionosfer dan bias troposfer. Bias ini

harus diperhitungkan (dimodelkan atau diestimasi atau melakukan teknik

differencing untuk metode diferensial dengan jarak baseline yang tidak terlalu

panjang) untuk mendapatkan solusi akhir koordinat dengan ketelitian yang baik.

Apabila bias diabaikan maka dapat memberikan kesalahan posisi sampai dengan

orde meter.

2.10.2.7 Sumber Kesalahan Pada GPS

Pada sistem GPS terdapat beberapa kesalahan komponen sistem yang akan

mempengaruhi ketelitian hasil posisi yang diperoleh. Kesalahan-kesalahan tersebut

37

contohnya kesalahan orbit satelit, kesalahan jam satelit, kesalahan jam receiver,

kesalahan pusat fase antena, dan multipath. Hal-hal lainnya juga ada yang mengiringi

kesalahan sistem seperti efek imaging, dan noise. Kesalahan ini dapat dieliminir

salah satunya dengan menggunakan teknik differencing data.

2.10.2.8 Metode Penentuan Posisi Dengan GPS

Metoda penentuan posisi dengan GPS pertama-tama terbagi dua, yaitu metoda

absolut, dan metoda diferensial. Masing-masing metoda kemudian dapat dilakukan

dengan cara real time dan atau post-processing. Apabila obyek yang ditentukan

posisinya diam maka metodenya disebut Statik. Sebaliknya apabila obyek yang

ditentukan posisinya bergerak, maka metodenya disebut kinematik. Selanjutnya

lebih detail lagi kita akan menemukan metoda-metoda seperti SPP, DGPS, RTK,

Survei GPS, Rapid statik, pseudo kinematik, dan stop and go, serta masih ada

beberapa metode lainnya.

2.10.2.9 Ketelitian Posisi Yang Diberikan Oleh Sistem GPS

Untuk aplikasi sipil, GPS memberikan nilai ketelitian posisi dalam spektrum yang

cukup luas, mulai dari meter sampai dengan milimeter. Sebelum mei 2000 (SA on)

ketelitian posisi GPS metode absolut dengan data psedorange mencapai 30 - 100

meter. Kemudian setelah SA off ketelitian membaik menjadi 3 - 6 meter. Sementara

itu Teknik DGPS memberikan ketelitian 1-2 meter, dan teknik RTK memberikan

ketelitian 1-5 sentimeter. Untuk posisi dengan ketelitian milimeter diberikan oleh

teknik survai GPS dengan peralatan GPS tipe geodetik dual frekuensi dan strategi

pengolahan data tertentu.