modul-8 : perencanaan dan persiapan survai gps rtk/gps-8.pdf · •receiver dan antena gps berikut...
TRANSCRIPT
Satelit GPS
Hasanuddin Z. AbidinJurusan Teknik Geodesi, Institut Teknologi Bandung
Jl. Ganesha 10, Bandung 40132E-mail : [email protected]
Modul-8 :Perencanaan dan PersiapanSurvai GPS
Karakteristik Survai GPS Metode penentuan posisi yang digunakan adalah differential positioning.
Minimal 2 receiver GPS diperlukan.
Penentuan posisi sifatnya statik (titik-titik survainya tidak bergerak).
Data pengamatan yang digunakan untuk penentuan posisi adalah data fase.
Tipe receiver yang digunakan adalah tipe survai/geodetik bukan tipe navigasi.
Pengolahan data umumnya dilakukan secara post-processing.
Antar titik tidak perlu bisa saling ‘melihat’.Yang perlu adalah setiap titik dapat ‘melihat’ satelit.
Umumnya jaringan dibangun sesi per sesi daripengamatan baseline selama selang waktu tertentu.
Pelaksaan sesi pengamatan suatu baselinesifatnya berdiri sendiri.
Distribusi titik-titik per se tidak mempengaruhikualitas jaringan. Tapi distribusi dari baselinebebas (independent) yang diukur akan mempengaruhi.
Kriteria pemilihan titik berbeda dengan kriteriapemilihan titik pada survai konvensional
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
GPS
MonitorStation
Tahapan Pelaksanaan Survai GPS
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l pemrosesan awall perhitungan baselinel perhitungan jaringanl transformasi koordinatl kontrol kualitas
PERENCANAAN
PERSIAPAN
PENGUMPULAN DATA
PENGOLAHAN DATA
PELAPORAN
revisi
revisi
revisi
perhitungantambahan
l monumentasil pengamatan satelitl data meteorologil data pelengkap
l peralatanl geometril strategi pengamatanl strategi pengolahan datal organisasi pelaksanaanl pengenalan lapangan
(reconnaissance)
Parameter Perencanaan Survai GPS
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l lokasi titikl jumlah titikl konfigurasi jaringanl karakteristik baselinel jumlah satelitl lokasi & distribusi satelitl mask anglel kekuatan geometri
l receiver GPS (jumlah & tipe)l sensor meteorologil peralatan pelengkap
l metode pengamatanl waktu pengamatanl lama pengamatanl pengikatan ke titik tetap
l perangkat lunakl pemrosesan awall eliminasi kesalahan & biasl penentuan baselinel perataan jaringanl kontrol kualitasl transformasi koordinat
l jumlah personill pembagian tugasl transportasi & komunikasil logistikl akomodasi
Peralatan
Geometri
Organisasipelaksanaan
Strategipengolahan data
Strategipengamatan
PERENCANAANSURVAI GPS
PROLOG
Dalam pelaksanaan Survei dengan GPS,berdasarkan pengalaman, problem dan permasalahanumumnya timbul bukan karena hal-hal yang terkait denganTEKNOLOGI tapi karena hal-hal yang terkait denganLEMAHNYA MANAJEMEN SURVEI.
Untuk mengatasi hal tersebutPROSES PERENCANAAN SURVEIyang komprehensif, mendetil, dan realistisharus dilakukan dengan sebaik mungkin.
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
PERENCANAANPERALATAN
• Receiver dan antena GPS berikut peralatan pelengkapnya(kabel, catu daya, pengukur tinggi antena, dll. nya); minimal 2 set.
• Alat pengukur suhu, tekanan, dan kelembaban udara.
• Kendaraan bermotor untuk mempermudah pergerakan alat dan personildari titik ke titik.
• Alat komunikasi radio, untuk sinkronisasi pengamatan antar titik.
• Penunjuk waktu (jam).
• Batery charger.
• Komputer untuk pengolahan data awal di lapangan (sebaiknya laptop).
• Peralatan pembantu seperti golok yang kadangkala diperlukan untukmembuat ruang pandang ke satelit lebih luas dan terbuka.
Peralatan Survai GPS
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Peralatan-peralatan yang diperlukan dalam proses pengumpulandata GPS untuk keperluan survai dan pemetaan adalah :
Pemilihan Receiver GPS
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Pertimbangan Teknisl tipe data yang diamati.l satu atau dua-frekuensi.l metode pengamatan fase L2.l kanal sekuensial atau paralel.l jumlah kanal.l jenis dan karakteristik antena.l ketelitian dari pseuodrange dan fase.l level noise dari data pengamatan.
Kesesuaian Lapanganl beratl ukuranl kekuatanl kekedapan terhadap airl selang suhu operasionall kebutuhan enerji/baterai
Pengoperasian Receiverl kemudahan operasil kemudahan untuk
memasukkan data-datal kemampuan untuk memantau
status pengamatanl jenis survai yang bisa ditangani
(statik, statik singkat, stop-and-go,pseudokinematik, dll).
Perangkat Lunakl perangkat lunak utama (pengolahan
awal, pengolahan baseline, perataanjaringan, transformasi koordinat).
l prediksi satelit.l kemampuan downloading data.l pilihan-pilihan pengolahan data.
Pertimbangan Finansiall harga.l dukungan teknis.l garansi.l pelayanan purna jual.
Perekaman Datal media perekaman data.l kecepatan perekaman data.l kapasitas/volume perekaman.l metode penyimpanan data.l metode downloading data.l jenis data yang dapat di download.
Receiver GPS
Pada survai GPS yang digunakan adalah receiver GPS tipe geodetik.
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Berdasarkan pemakainya dikenal tipe-tipe receiver GPS :
RECEIVERGPS
Penentuan
Posisi
Penentuan
Waktu
Tipe Navigasi
Tipe Pemetaan
Tipe Geodetik
Tipe Sipil
Tipe Militer
Tipe Satu-Frekuensi
Tipe Dua-Frekuensi
Timing Receiver
Hasanuddin Z. Abidin, 1997
Geodetik (Satu-Frekuensi)
Geodetik (Dua-Frekuensi)
Navigasi(Militer)
Navigasi(Sipil)Harga
(Rp)
Ketelitian Posisi
60-80 Juta
30-35 Juta
0.4-1.0 Juta
50-100 m10-20 m
mm-cm
?
Pemetaan
cm-dm 1 - 5 m
10-15 Juta
Karakteristik Receiver GPSUntuk Penentuan Posisi (Juni 1997)
Hasanuddin Z. Abidin, 1997
l Tipe geodetik, dan bukan tipe navigasi.
l Jumlah receiver GPS yang diperlukan minimal 2 buah.
l Sebaiknya dari tipe dua-frekuensi, yang dapat mengamati fase darisinyal GPS pada frekuensi L1 dan L2.
l Disamping mampu melayani static surveying, receiver GPS jugasebaiknya mampu melaksanakan metode rapid static, pseudo-kinematic,dan stop-and-go.
l Mampu mengamati semua satelit yang berada di atas horison.
l Mampu merekam data untuk waktu yang relatif lama seperti lebih dari 3 jam.
l Sebaiknya tidak terlalu berat dan ukurannya relatif tidak terlalu besar.
l Operasionalisasinya sebaiknya user-friendly.
Karakteristik Receiver GPS
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Karakteristik dari receiver GPS yang diharapkan untukkeperluan survai dan pemetaan adalah :
Spektrum Harga Receiver GPS
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
20 40 60 80 100 120 140
dua frekuensisatu frekuensi
Tip
eR
eceiv
er
Harga (dalam juta Rupiah)
(pseudorange dan fase)
Saat ini sudah ada puluhan merek dari receiver GPStipe geodetik yang beredar di pasaran.
Jumlah receiver GPS yang digunakan dalam suatu survai GPS(minimal 2 buah) akan mempengaruhi beberapa hal seperti :
Semakin banyak receiver yang digunakan bukan berartisemakin baik. Jumlah yang optimal harus dicari, sehinggasurvai dapat dilaksanakan secara efektif & efisien.
Jumlah Receiver
o Jumlah tim survai yang diperlukan (satu receiver per tim).o Mekanisme pergerakan tim.o Sinkronisasi waktu pengamatan antar tim.o Volume pekerjaan yang dapat diselesaikan per hari.o Lama waktu pelaksanaan survai.o Biaya pelaksanaan survai.
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Jumlah receiver GPS yang optimal untuk digunakan dalamsuatu survai GPS akan tergantung pada :
Dari 4 hal di atas selanjutnya dapat ditentukan kapasitaspengukuran (jumlah baseline/hari) yang harus dipenuhi.Dari sini selanjutnya ditentukan jumlah receiver GPSyang harus digunakan.
Jumlah Receiver yang Optimal
o Lama waktu pelaksanaan survai yang efektif,di luar waktu untuk keperluan mobilisasi, reconnaissance,pengurusan perizinan, pemasangan tugu, demobilisasi, dll.
o Jumlah dari seluruh baseline yang perlu diamati.o Kondisi medan dari daerah survai.o Sarana dan pra-sarana transportasi di daerah survai.
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
l Receiver-receiver GPS yang digunakan pada suatu survai GPSsebaiknya dari merek dan tipe yang sama.
l Penggunaan tipe receiver yang berbeda-beda dapat menimbulkanproblem yang dikarenakan oleh faktor-faktor seperti :
l Dalam kondisi DARURAT, penggunaan receiver-receiver yangberbeda memungkinkan. Manfaatkan adanya format RINEX !
Keseragaman Receiver GPS
o Jumlah kanal yang berbeda.
o Data pengamatan yang berbeda (single vs. dual frekuensi).
o Teknik pemrosesan sinyal yang berbeda.
o Ketelitian time-tagging yang berbeda.
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Receiver GPS Tipe Navigasi
o Mencari lokasi titik, yang sudah direncanakan sebelumnya padapeta perencanaan, di lapangan pada saat reconnaissance.
o Mengecek penampakan satelit dari lokasi titik yang akan dipilih(membantu dalam pemilihan lokasi akhir yang paling baik).
o Membantu pergerakan tim survai dari titik ke titikselama survai berlangsung
Pada pelaksanaan suatu Survai GPS, penggunaan receiverGPS tipe navigasi (hand-held receiver) akan sangat
bermanfaat, yaitu untuk keperluan :
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Pada saat ini harga dari receiver GPS tipe navigasirelatif sudah cukup murah, sehingga sudahselayaknya dimiliki oleh setiap perusahaan surtayang melaksanakan survai GPS.
Contoh :
Hasanuddin Z. Abidin, 1997
Receiver GPS Tipe Navigasi
Garmin 38 US$. 149.00Eagle Explorer US $. 199.99Magellan 4000XL US $. 249.95Garmin 12XL US $. 249.99Magellan Trailblazer XL US $. 279.99
l Antena yang digunakan sebaiknya ‘sesuai’ dengan receiverGPS nya, dalam hal merek, model, dan tipe keduanya.
l Antena sebaiknya diperlengkapi dengan ground plane untukmereduksi efek multipath.
l Antena mempunyai phase center yang relatif stabil.
l Antena mempunyai gain pattern yang baik, sehingga antenatersebut dapat mengamati sinyal yang datang dari semua arahdan ketinggian dengan baik.
Karakteristik Antena GPS
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Karakteristik dari antena GPS yang diharapkan untukkeperluan survai dan pemetaan adalah :
l Pengukur Suhu Udara (Termometer)
l Pengukur Tekanan Udara (Barometer)
l Pengukur Kelembaban Udara (Higrometer)
Sensor Meteorologi
o Informasi suhu, tekanan, dan kelembaban udaradiperlukan untuk menghitung besarnya bias troposfir.
o Untuk survai GPS dengan panjang baseline yang relatif pendek,(< 10 km) pengukuran parameter meteorologi tersebut tidak terlalukrusial, dan umumnya boleh tidak dilakukan. Dalam hal ini prosespengurangan data (differencing) diasumsikan telah dapatmengeliminir sebagian besar dari bias troposfir.
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Kendaraan Bermotor
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
o Jenis kendaraan bermotor disesuaikan dengan kondisimedan survai (e.g. 4-wheel drive, speed boat, dll.)
o Supir kendaraan sebaiknya penduduk lokal, yang lebihmengetahui jalan-jalan di kawasan daerah survai.
o Penghematan jumlah kendaraan kadang dapat dilakukandengan perencanaan sesi pengamatan serta pergerakantim yang baik dan ketat.
Setiap tim survai GPS umumnya akan memerlukansatu kendaraan bermotor untuk pergerakan darititik ke titik.
Radio Komunikasi
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
o Jumlahnya disesuaikan dengan jumlah tim survai.Jangan lupa backup !
o Penting untuk sinkronisasi waktu pengamatan antar tim.
o Penting untuk menjaga komunikasi antar tim ataupunantara tim dengan basecamp.
o Jarak jangkau dari peralatan radio komunikasi yang digunakanharus lebih panjang dari panjang baseline maksimum dalamjaringan yang disurvai.
Peralatan radio komunikasi mutlak diperlukan dalampelaksanaan suatu survai GPS.
Baterai & Charger
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
o Baterai (kering atau basah) dalam jumlah yang cukup harusselalu tersedia. Jangan lupa untuk selalu melebihkan jumlahbaterai, untuk keperluan backup.
o Baterai charger dalam jumlah yang cukup harus selalu tersedia.
o Basecamp survai harus mempunyai akses ke enerji listrik.Kalau tidak ada bagaimana ? Bawa generator ?
Tanpa baterai, receiver GPS tidak dapat dioperasikan !
Komputer
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
o Untuk down-loading data dari receiver.
o Untuk pengolahan baseline dari hari ke hari.
o Untuk perataan jaringan awal di lapangan(perhitungan secara bertahap).
Tim survai GPS di lapangan harus dilengkapi dengankomputer, sebaiknya laptop, yang berfungsi :
Komputer harus dilengkapi dengan software-softwareyang diperlukan.
Beberapa peralatan survai GPS lainnya :
Jangan menyepelekan peralatan yang nampaknya kecil.Satu kabel tidak ada, pengukuran bisa gagal !!
Peralatan Lainnya
o Tripod
o Unting-Unting
o Tribrach
o Pengukur Tinggi Antena
o Penunjuk Waktu (Jam)
o Senter (untuk pengamatan malam hari)
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Check List Peralatan
Biasakan untuk membuat check list peralatan !!
Receiver + Antena
Tribrach
Kabel-Kabel
Pengukur Tinggi Antena
Baterai + Charger
Radio Komunikasi
Komputer + Disket
Tripod + Unting-Unting
Formulir-Formulir Isian
Sudah Belum Jumlah Keterangan
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
PERENCANAANASPEK GEOMETRI
Geometri Pengamat
l LOKASI TITIK
l JUMLAH TITIK
l KONFIGURASI JARINGAN
l KARAKTERISTIK BASELINE
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Parameter-parameter perencanaansuatu survai GPS yang terkait dengangeometri pengamat adalah :
l Tidak seperti halnya survai terestris, survai GPS tidak memerlukan salingketerlihatan (intervisibility) antara titik-titik pengamat.
l Yang diperlukan adalah bahwa pengamat dapat ‘melihat’ satelit(satellite visibility)
Satelit GPS
Lokasi Titikl Punya ruang pandang langit yang bebas ke segala arah di atas elevasi 15 derajad.
l Jauh dari obyek/benda yang mudah memantulkan sinyal GPS, untuk meminimalkanatau mencegah terjadinya multipath.
l Jauh dari kabel-kabel listrik tegangan tinggi ataupun obyek-obyek bermedanelektromagnetik yang kuat yang dapat mendistorsi karakteristik meda elektromagnetikdari antena GPS.
l Kondisi dan struktur tanahnya stabil.
l Mudah dicapai (lebih baik dengan kendaraan bermotor).
l Sebaiknya ditempatkan di tanah milik negara.
l Titik harus ditempatkan pada lokasi dimana monumen/pilar tidak mudah tergangguatau rusak, baik akibat gangguan’ manusia, binatang, ataupun alam.
l Penempatan titik pada suatu lokasi juga harus memperhatikan rencana penggunaanlokasi yang bersangkutan di masa depan.
l Titik-titik harus dapat diikatkan ke minimal satu titik yang telak diketahui koordinatnya
- pendefinisian datum.- penjagaan konsistensi dan homogenitas dari datum dan ketelitian
titik-titik dalam jaringan
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Jumlah Titikl Jumlah titik dalam jaringan GPS disesuaikan dengan keperluan serta
tujuan dari pelaksanaan survai GPS yang bersangkutan.
l Titik-titik terdiri dari titik-titik yang telah diketahui koordinatnya dan titik-titikyang akan ditentukan koordinatnya :
- untuk pendefinisian datum dari survai GPS tersebut.- dituntut oleh spesifikasi teknis dari survai GPS.- untuk penentuan parameter transformasi antara datum GPS dan datum lokal.- untuk kontrol kualitas.- untuk menjaga konsistensi dan homogenitas dari datum dan ketelitian titik.
l Minimal satu titik harus dijadikan sebagai titik datum dari survai GPS,yang koordinatnya diketahui dalam sistem WGS-84.
Secara umum jangan gunakan koordinat dari point-positioning dengan datapseudorange sebagai titik datum dari survai GPS.
20 m kesalahan posisi titik datum = 1 ppm kesalahan baseline yang diperoleh !
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l Distribusi titik-titik per se relatif tidak mempengaruhi kualitas jaringan.Tapi distribusi dari baseline bebas (independent) akan mempengaruhi :
- pilih lokasi titik sesuai dengan keperluan dan tujuan survai.- usahakan jumlah baseline bebas yang semaksimal dan seoptimal mungkin.
l Sebatas tahap perhitungan baseline, bentuk jaring titik-titik GPS bukanlah suatu isuyang krusial dibandingkan dengan ukuran (besar) jaringan. Dengan kata lain panjangbaseline lebih berpengaruh dibandingkan letak dan orientasi nya.
l Untuk keperluan penentuan cycle ambiguity, panjang baseline dalam suatu jaring GPSsebaiknya bervariasi secara gradual dari pendek ke panjang (bootstraping method).
l Tapi dari segi menjaga tingkat dan konsistensi ketelitian titik-titik dalam jaringan, jarakantar titik sebaiknya tidak terlalu panjang dan juga titik-titik tersebut sebaiknyaterdistribusi secara merata dan teratur.
Konfigurasi Jaringan
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l Baseline trivial adalah baseline yang dapat diturunkan dari baseline-baseline lainnya dari satu sesi pengamatan.
l Baseline yang bukan trivial dinamakan baseline bebas (independent).
l Pada satu sesi pengamatan, jika ada n receiver yang beroperasi secarasimultan maka akan ada (n-1) baseline bebas.
l Ada beberapa kombinasi dari (n-1) baseline bebas tersebut.
l Set dari (n-1) baseline bebas yang akan digunakan akan mempengaruhikualitas dari posisi titik yang diperoleh.
Baseline Trivial
5 receiver GPSsatu sesi pengamatan
baseline bebasbaseline trivial
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l Spesifikasi geometris tidak dipenuhi.
l Informasi yang masuk ke dalam perataan jaringan menjadi berkurang.
l Tingkat ketelitian dari titik yang diperoleh secara teoritis akanberkurang.
l Hasil yang diberikan oleh hitung perataan jaringan tidak mencerminkankondisi yang sebenarnya ----> Tidak Realistis.
Kenapa Baseline TrivialSebaiknya Tidak Digunakan
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Dalam kasus baseline trivial dianggap sebagai baseline
non-trivial dari jaringan yang direncanakan, maka :
l Pengikut-sertaan baseline trivial dalam perataan jaringan akanmemberikan hasil perataan yang TERKESAN LEBIH PRESISIdibandingkan kondisi yang sebenarnya ---> Tidak Realistis.
l Karena pada dasarnya tidak ada informasi tambahan, makaTINGKAT KETELITIAN titik yang diperoleh relatif tidak akan berubah.
l Karena semakin banyak baseline yang terlibat, beban pengolahandata semakin bertambah.
Kenapa Baseline TrivialSebaiknya Tidak Digunakan
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Dalam kasus baseline trivial sebagai baseline tambahan
dari jaringan yang direncanakan, maka :
l 4 baseline bebas.
l geometri untuk penentuan posisirelatif lebih lemah.
l ketelitian posisi yang diperoleh relatifakan lebih rendah.
l waktu pengumpulan dan pengolahandata relatif akan lebih cepat.
l jumlah receiver dan/atau sesipengamatan yang diperlukan relatiflebih sedikit.
l biaya untuk logistik, transportasi, danakomodasi relatif akan lebih murah.
l kontrol kualitas relatif lemah.
Karakteristik Baseline
l 10 baseline bebas.
l geometri untuk penentuan posisirelatif lebih kuat.
l ketelitian posisi yang diperoleh relatifakan lebih tinggi.
l waktu pengumpulan dan pengolahandata relatif akan lebih lambat
l jumlah receiver dan/atau sesipengamatan yang diperlukan relatiflebih banyak.
l biaya untuk logistik, transportasi, danakomodasi relatif akan lebih mahal.
l kontrol kualitas relatif lebih baik.
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
METODERADIAL
METODEJARINGAN
Karakteristik Baseline
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l Jumlah titik sama.l Konfigurasi jaringan dapat berbeda.
l Baseline sebaiknya tidak terlalu panjang (< 20 km); karena semakin panjang baselinepengaruh kesalahan orbit dan refraksi ionosfir akan semakin besar.
l Untuk kontrol kualitas dan menjaga kekuatanjaringan, sebaiknya baseline yang diamati salingmenutup dalam suatu loop dan tidak terlepasbegitu saja. Kalau karena sesuatu hal, pengamatanbaseline harus dilakukan secara terlepas (metoderadial), maka sebaiknya setiap baseline diamati2 kali pada 2 sesi pengamatan yang berbeda.
l Semakin banyak jumlah baseline bebas (independent) yang diamati dalam suatujaringan akan semakin baik.
l Hindari baseline trivial, gunakan baseline bebas (independent).Dalam perhitungan jaringan, baseline trivial tidak digunakan.
Karakteristik Baseline
Karakteristik baseline yang dipilih akan mempengaruhi skenario pengamatan besertaaspek-aspek yang terkait seperti logistik, transportasi, akomodasi, dan komunikasi.
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l Loop yang terlalu besar (terdiri dari banyak baseline) tidak terlalu baiksecara geometris, meskipun dilihat dari lamanya pengamatan yangdiperlukan akan lebih menguntungkan.
l Dengan kata lain jumlah baseline dalam suatu loop sebaiknyajangan terlalu banyak
l Baseline-baseline dalam suatu jaringan GPS sebaiknya mempunyaipanjang yang relatif tidak terlalu jauh berbeda satu sama lainnya.
Karakteristik Baseline
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
kurang baik lebih baik
loop besar
loop kecil
loop kecil
Konfigurasi Baseline
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Pada survai GPS, konfigurasi jaringan baseline dibuat denganmempertimbangkan :
l Spesifikasi teknis yang ditetapkan.l Kondisi medan daerah survai
(termasuk jaringan transportasinya).l Fungsi dari titik-titik GPS tersebut nantinya.l Strategi pergerakan tim yang akan diterapkan.l Faktor efektivitas dan efisiensi.
Konfigurasi jaringan yang baik tidak akan gunanya seandainya :
l Lokasi titik-titiknya sulit untuk dicapai.l Selanjutnya tidak digunakan, karena satu dan lain hal.l Tugunya di lapangan hilang.
Bagaimana Konfigurasi Baseline nya ?
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Jalan
Titik GPS
Apa Begini ?
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Jalan
Titik GPS
18 baseline
Atau Begini ?
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Jalan
Titik GPS
16 baseline
Mungkin Begini ?
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Jalan
Titik GPS
17 baseline
Baseline yang mana ?
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
l Panjangnya relatif lebih pendek.
l Waktu pencapaian kedua titik ujungnyarelatif lebih cepat dan mudah.
l Kontribusinya terhadap kekuatan jaringanrelatif lebih besar.
Kriteria komparatif yang dapat digunakan dalam memilihsuatu baseline terhadap baseline lainnya antara lain :
Geometri Satelit
l JUMLAH SATELIT
l LOKASI & DISTRIBUSI SATELIT
l MASK ANGLE
l KEKUATAN GEOMETRI
Satelit GPS Parameter-parameter perencanaansuatu survai GPS yang terkait dengangeometri pengamat adalah :
Geometri satelit tidak hanya punyaefek langsung terhadap ketelitian posisi,
tapi juga efek tak langsung :
besarnya kesalahan dan bias. penjalaran kesalahan dan bias. penentuan cycle ambiguity
dari fase.
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l Pilih selang waktu pengamatan dimana jumlah satelit yang dapat diamati diatas horison pengamat adalah paling banyak.
l Gunakan receiver GPS yang dapat mengamati seluruh satelit yang nampak.
l Pilih lokasi titik yang mempunyai ruang pandang bebas ke langityang seluas mungkin.
Jumlah Satelit
Disamping akan memperkuat geometri satelit yang selanjutnyaakan meningkatkan ketelitian posisi titik yang diestimasi,semakin banyaknya satelit yang diamati juga akan semakin
mempercepat dan mempermudah proses penentuan cycle ambiguity.
Pada prinsipnya semakin banyak satelit yang diamatiakan semakin baik :
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Lokasi & Distribusi Satelit
Sebaiknya satelit-satelit yang diamatiterdistribusi secara merata di langit.Setidaknya satelit tersebut terletakdalam 3 (tiga) kuadran.
Lokasi dan distribusi satelit disamping akan mempengaruhikekuatan geometri, juga akan mempengaruhi
efek dari kesalahan dan bias terhadap ketelitian posisi.
l gunakan polar plot satelit untukperencanaan waktu pengamatan.
l pilih selang waktu pengamatandimana distribusi satelit optimal.
030
60
90
120
150180
210
240
270
300
330
90
30
60
182
6
16
1911
Azimuth starting epoch
Ele
vat
ion
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Lokasi & Distribusi Satelit
Konfigurasi yang relatif baik(satelit terdistribusi secara merata)
Konfigurasi yang relatif tidak baik(satelit terdistribusi
secara tidak merata)
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l Mask angle adalah sudut elevasiminimum dari satelit yang diamati.Satelit dengan elevasi lebih kecildari mask angle, tidak akandiamati oleh receiver GPS.
l Besarnya mask angle yangdigunakan adalah salah satuopsi dalam pengoperasianreceiver GPS.
l Besarnya mask angle yang digunakan akan menentukan jumlah satelit yangteramati. Semakin besar mask angle yang digunakan, semakin sedikit jumlahsatelit yang teramati.
Jangan gunakan mask angle yang terlalu besar.
l Data pengamatan dari satelit-satelit yang berelevasi rendah, relatif akan lebihdipengaruhi oleh refraksi ionosfir dan troposfir, lebih mudah terkontaminasi olehmultipath, dan juga level derau (noise) nya umumnya lebih tinggi.
Jangan gunakan mask angle yang terlalu kecil.
l Mask angle yang umum digunakan adalah 10o atau 15o.
Mask Angle
mask angle
Satelit GPS yang teramati
Satelit GPSyang tidak teramati
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
PERENCANAANSTRATEGI PENGAMATAN
Strategi Pengamatan
METODE PENGAMATAN
WAKTU PENGAMATAN
LAMA PENGAMATAN
PENGIKATAN KE TITIK TETAP
Dalam perencanaan strategi pengamatansatelit GPS untuk keperluan survai, adabeberapa faktor yang harus diperhitungkanyaitu antara lain :
Satelit GPS
Strategi pengamatan harus direncanakan dengan sebaik mungkin, karena akansangat terkait dengan tidak hanya aspek ketelitian posisi yang diperoleh,
tapi juga dengan aspek-aspek lain seperti finansial, waktu pelaksanaan survai,pergerakan personil, akomodasi, dan logistik.
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
k Metode pengamatan disesuaikan dengan tingkat ketelitian posisi yang diinginkan.
k Untuk keperluan survai pemetaan, metode differential positioning menggunakan datafase harus diterapkan.
k Pengamatan dilakukan baseline per baselinehingga membentuk suatu jaringan titik.
k Jaringan titik tersebut harus terikat kepadabeberapa titik ikat yang koordinatnya telahdiketahui dengan ketelitian yang relatiflebih tinggi ataupun sama.
k Pengamatan suatu jaringan titik-titik GPSsebaiknya dimulai dari suatu baseline yangterikat langsung dengan titik ikat.
k Seandainya terdapat lebih dari satu jaringan titik dengan orde ketelitian yang berbeda,maka jaringan dengan orde ketelitian yang lebih tinggi harus diamati terlebih dahulu.
k Strategi pengamatan, disamping harus optimal dipandang dari segi ketelitian, biaya, danwaktu, juga harus mengandung secara implisit suatu mekanisme kontrol kualitas.
Metode Pengamatan
= titik ikat (koordinatnya diketahui)= titik yang akan ditentukan koordinatnya
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Sesi Pengamatan
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
l Sesi pengamatan adalah suatu selang waktu pengamatandimana semua receiver GPS melakukan pengamatan satelitGPS secara simultan.
l Pelaksanaan survai GPS pada suatu jaringan titik umumnyaakan terdiri dari beberapa sesi pengamatan.
l Contoh untuk 3 Receiver :
R1
R2
R3
R2
R3
R1R2
R3R1
R2
R3R1
Sesi-1 Sesi-2 Sesi-3 Sesi-4
Jumlah Sesi Pengamatan
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
l Jumlah minimum sesi pengamatan dalam suatu jaringan :
l Jumlah baseline bebas (non-trivial) dalam jaringan :
s =n - m
r - m
s = jumlah sesi pengamatann = jumlah titik dalam jaringanr = jumlah receiver yang beroperasi
secara simultanm = jumlah pertampalan titik antar sesi
Seandainya s bilangan pecahan, s dibulatkan ke integer yang lebih besar.
b = s.(r-1) b = jumlah baseline
Jumlah Sesi Pengamatan
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
n = 13 titikr = 3 receiverm = 2 titik
Data :
Jumlah minimum sesi :
s = (13-2)/(3-2)= 11 sesi
Jumlah baseline bebas yang teramati dalam 11 sesi :
b = 11.(3-1) = 22 baseline
Perkiraan jumlah sesi pengamatan dan baseline bebasdalam jaringan dengan menggunakan 3 receiver GPS :
Data :
Jumlah minimum sesi :
Jumlah Sesi Pengamatan
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
n = 13 titikr = 4 receiverm = 2 titik
s = (13-2)/(4-2)= 6 sesi
Jumlah baseline bebas yang teramati dalam 6 sesi :
b = 6.(4-1) = 18 baseline
Perkiraan jumlah sesi pengamatan dan baseline bebasdalam jaringan dengan menggunakan 4 receiver GPS :
Pergerakan Receiver
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
A
B
C
D
E
SesiPengamatan
1234
PenempatanReceiver
A, B, CA, D, CA, D, EA, C, E
Baseline bebasyang diamati
AB dan BCAC dan CDAD dan DEAE dan EC
l Dalam survai GPS, perencanaan pergerakan receiver harusdilakukan dengan sebaik mungkin, karena pengaruhnya sangatbesar terhadap kajuan pekerjaan.
l Contoh pergerakan 3 receiver GPS :
Pergerakan Receiver
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Titik Tetap
Titik Baru
TitikTetap
ArahPengukuran
Untuk keperluan perhitungan awal di lapangan(pengolahan baseline dan perataan jaringan bertahap),pergerakan receiver hendaknya dimulai dari titik tetap.
Pergerakan Receiver
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
l Dalam pergerakan ke titik-titik pengamatan,setiap tim survai harus dilengkapi dengan peralatanradio komunikasi (HT).
l Sebaiknya juga selalu ada komunikasi antara setiaptim survai dengan basecamp, sehingga seandainyaterjadi kasus emergency dapat ditangani secara cepatdan efektif.
l Penggunaan hanya baseline-baselinebebas (non-trivial) yang membentuksuatu jaringan (kerangka) yang tertutup.
l Pengamatan beberapa baseline dalamsuatu loop tertutup yang relatif tidakterlalu besar.
l Pengamatan suatu baseline dua kalipada beberapa sesi pengamatanyang berbeda (common baseline).Ini dilakukan biasanya pada baselineyang panjang dan pada baseline-baseline yang konektivitasnya padasuatu titik kurang kuat.
l Penggunaan beberapa titik ikat yang tersebar secara baik dalam jaringan.
Perencanaan Strategi Pengamatan(Mekanisme Kontrol Kualitas)
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
pengamatan dua kali(common baseline)
loop
baseline bebasyang membentuk jaringan
titik ikatlebih dari satu
Jumlah satelit GPS yang dapat diamati.
Kekuatan dari satelit geometri.
Aktivitas ionosfir.
Aktivitas pada lokasi titik dan sekitarnya(lalulintas, lalu lalang manusia dan hewan).
Aksesibilitas titik.
Lama pergerakan antar titik.
Waktu Pengamatan
Satelit GPS Penentuan waktu pengamatan GPS sebaiknyamemperhitungkan faktor-faktor berikut :
Waktu pengamatan GPS akan mempengaruhi ketelitian posisi yang diperolehdan juga tingkat kesuksesan dari penentuan ambiguitas fase sinyal GPS.
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Ketelitian posisi yang diinginkan.
Panjang baseline.
Jumlah satelit GPS yang dapatdiamati.
Kekuatan dari satelit geometri.
Aksesibilitas titik.
Waktu pergerakan antar titik.
Lama Pengamatan
Satelit GPSPenentuan lamanya pengamatan GPS yangakan dilaksanakan sebaiknya memperhitungkanfaktor-faktor berikut :
Lamanya pengamatan GPS akan mempengaruhi ketelitian posisi yang diperolehdan juga tingkat kesuksesan dari penentuan ambiguitas fase sinyal GPS.
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Lama Pengamatan
Jumlah satelit(GDOP 8)
Panjangbaseline
Sianghari
Malamhari
Rapid Static
4 atau 5 < 5 km 5 - 10 menit 5 menit
4 atau 5 5 - 10 km 10 - 20 menit 5 - 10 menit
4 atau 5 10 - 15 km > 30 menit 5 - 20 menit
Static
4 atau 5 15 - 30 km 1 - 2 jam 1 jam
4 atau 5 > 30 km 2 - 3 jam 2 jam
Spesifikasi di atas diturunkan oleh Leica berdasarkan hasil pengujian :. di daerah lintang menengah (mid-latitudes) dengan. level aktivitas ionosfir yang relatif tinggi (berdasarkan variasi 11 tahunan).
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l 4 atau 5 satelit dapat diamatil GDOP < 8l pengamatan pada siang haril level aktivitas atmosfir dan ionosfir relatif sedang
* ambiguitas fase dianggap telah ditentukan dengan benar sebelum receiver bergerak.
Lama Pengamatan
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Panjang baselinePeriode pengamtan
(hanya L1)Periode pengamatan
(L1 dan L2)
0 - 5 km 2 menit * 2 menit *
0 - 5 km 30 menit 15 menit
5 - 10 km 50 menit 25 menit
10 - 30 km 90 menit 60 menit
30 - 50 km
Metode
Stop-and-Go
Rapid Static
Rapid Static
Static
Static 180 menit 120 menit
Spesifikasi di atas diturunkan dengan asumsi berikut :
Lama Pengamatan
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
4
Pengamat
Lama pengamatanlebih panjang
Satelit GPS
Lapisan Ionosfir
Lapisan Troposfir
l perubahan geometriyang lebih besar
l perubahan kondisi atmosfiryang lebih bervariasi
l ketelitian posisiyang lebih baik
l lebih mahal
Lama pengamatanlebih pendek
Interval Data Pengamatan
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
4
Pengamat
Satelit GPS
Interval datayang lebih besar
l data lebih banyak.l hanya meningkatkan presisi
dan bukan akurasi data.l kapasitas pengamatan
receiver berkurang.l kontributas pada peningkatan
ketelitian posisi tidak besar.
Interval datayang lebih kecil
Pengikatan ke Titik Tetap
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
l Sebaiknya titik tetap ini mempunyai orde ketelitian yang lebih tinggi.
l Sebaiknya titik-titik tetap tersebut terdistribusi secara merata meliputiseluruh jaringan.
l Konektivitas ke titik tetap sebaiknya dibuat relatif lebih kuat.
Jaring (kerangka) titik-titik GPS harus terikat minimal ke satu titik tetapyang telah diketahui koordinatnya :
titik tetap
titik yang akanditentukan posisinya
Konektivitas Titik
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Konektivitas lebihkuat = 5 baseline
Konektivitas lebihlemah = 2 baseline
Titik Tetap
Titik Tetap yang Jauh
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Seandainya titik tetap berada jauh dari lokasi survai, maka harusdilakukan pengukuran tambahan untuk MENDEKATKAN titik kontrolke sekitar daerah survai.
Titik tetap
Daerah Survai
BERANTING
Titik tetap
Daerah Survai
LANGSUNG
l Pengamatanlebih lama
l Receiverdua-frekuensi
N0006
N10240N10239
N10237
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
PengaruhLokasiTitik Tetap
Grafik Ellips Kesalahan Titik
Jaring GPSKDKN Orde-2Jawa Timur 1994
N10239
N10240 N10240
N10237
Ellips Kesalahan Titik (2 Titik Tetap)
Pengaruh Distribusi Titik Tetap
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Jaring GPS KDKN Orde-2Jawa Timur 1994
N10240
N10239
N10237
N10240
N10239
N0006
Ellips Kesalahan Titik (3 Titik Tetap)
Pengaruh Distribusi Titik Tetap
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Jaring GPS KDKN Orde-2Jawa Timur 1994
N10240
N10239
N10237
N0006
PengaruhJumlah
Titik Tetap
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
N10239
N10240 N10240
N10237
N10240
N10239
N10237
N10240
N10239
N0006
2 titik
4 titik3 titik
Ellips kesalahan titik
Jaring GPSKDKN Orde-2
Jawa Timur 1994
N10239
N10240
N10237
N0006
N10239
N10240
N10237
N10239
N10240
N10239 1 titik kontrol 2 titik kontrol
4 titik kontrol3 titik kontrol
PengaruhJumlah
Titik Tetap
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Ellips kesalahan garis
Jaring GPSKDKN Orde-2Jawa Timur 1994
PERENCANAAN STRATEGIPENGOLAHAN DATA
bisa diterima
Pengukuran baseline
Pengolahan baseline
Perataan Jaringan
Transformasi datum
dan koordinat
bisa diterimatidak
tidak
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
AlurPengolahanData padaSurvai GPS
Aspek Pengolahan Data
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
PengolahanBaseline
PerataanJaringan
KontrolKualitas
PerangkatLunak
Komputer& Software
SumberDaya
Manusia
TransformasiDatum danKoordinat
PengolahanData GPS
Pengolahan Data Survai GPS
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
l Berbasiskan komputerl Menggunakan software komersiall Sulit untuk dimanipulasil Memerlukan kemampuan interpretasi dan
analisis hasil tertentu
DATAJELEK
HASILJELEK
Pengolah Data Survai GPS
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Pengolahan Data Survai GPS sebaiknya ditangani olehseorang Sarjana Geodesi atau yang Selevel,yang memahami & mengerti secara benar dan baikdasar-dasar teori dan metodologi dari :
l Hitung Perataan dan Statistikl Sistem & Kerangka Referensi
Geodetikl Geodesi Satelitl Survai Satelitl Transformasi Koordinat dan
Sistem Proyeksi Peta
l Karakteristik dari perangkat lunak untuk pengolahan data baseline.
l Karakteristik dari perangkat lunak untuk perataan jaringan.
l Perangkat keras (komputer) yang akan digunakan.
l Sumber daya manusia yang memahamitata cara pengolahan data GPS danpenganalisaannya.
l Mekanisme pengolahan (awal) data di lapangan.
l Mekanisme pengolahan data di kantor.
l Mekanisme kontrol kualitas daripengolahan data.
Strategi Pengolahan Data
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalamproses pengolahan data Survai GPS yaitu :
l Pengolahan Baseline.Dilakukan setiap malam hari terhadapbaseline yang diamati pada siang hari nya.
l Perataan Jaring BebasDilakukan bertahap dengan bertambahnya data baseline.
Pengolahan Data di Lapangan
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Pengolahan data di lapangan pada prinsipnya terdiridari 2 aktivitas utama :
Pengolahan data di lapangan diperlukan untuk mendeteksisecepat mungkin ukuran baseline yang tidak baiksehingga pengukuran ulang dapat segera dilakukan.
Pengolahan Data di Kantor
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Pengolahan data di kantor pada prinsipnya terdiridari aktivitas berikut :
Pengolahan data di kantor diperlukan untukmenentukan koordinat final dari titik-titikdalam jaringan.
l Perataan Jaring Bebas (melibatkan seluruh baseline)
l Pengolahan Baseline (seandainya diperlukan)
l Perataan Jaring Terikat
l Transformasi Koordinat
Pengolahan Baseline
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Satelit GPS
dX
dY
dZ
Data Fase
Pengolahan Baseline
Vektor Baseline(dX,dY,dZ)
StasionReferensi
Titik tetap (kontrol)
titik yang akanditentukan posisinya
baseline yang akandiolah, sesuai urutan1,2,3, dst.nya
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13 14
15 17
16
18
1920
22
2324
21
Perhitungan Baseline
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
Perhitungan vektor baseline dalam suatu jaringansebaiknya dimulai dari titik tetap.
Mampu menggunakan data dalam format RINEX.
Mampu melakukan pemrosesan awal (e.g. transformasi data, normalisasi data,pendeteksian dan pembuangan data yang tidak baik).
Mampu menentukan posisi secara absolut dengan menggunakan data pseudorange.
Mampu menentukan harga baseline pendekatan dengan data triple-difference fase.
Mampu mendeteksi dan mengkoreksi cycle slips.
Mampu menentukan baseline dengan ambiguitas fase tetap bilangan real (float solution).
Mampu menentukan ambiguitas fase dari sinyal GPS secara benar dan andal.
Mampu menentuka baseline dengan ambiguitas fase bilangan bulat (fixed solution).
Mampu menghitung besarnya koreksi troposfir dan koreksi ionosfir (untuk data GPSsatu-frekuensi).
Mampu melakukan perhitungan baik dengan sinyal L1, L2, L3 (bebas ionosfir),wide-lane maupun narrow-lane.
Mampu melayani metode-metode static, rapid static, stop-and-go, pseudo-kinematic,maupun kinematic.
Perangkat Lunak Perhitungan Baseline
Perangkat lunak untuk perhitungan baseline sebaiknya :
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Jumlah data yang tidak baik dan dibuang.
Satelit-satelit yang teramati berikut periodenya.
Kekuatan geometri satelit (harga GDOP atau PDOP) selama periodepengamatan.
Jumlah cycle slips yang terdeteksi dan berhasil dikoreksi.
Indikator sukses tidaknya penentuan ambiguitas fase sinyal GPS.
Harga definitif dari vektor baseline berikut matriks varian-kovariansinya.
Harga dan grafik residual dari data double-difference fase yangdigunakan.
Informasi-informasi pendukung lainnya.
Perangkat Lunak Perhitungan Baseline
Perangkat lunak untuk perhitungan baseline sebaiknyadapat memberikan informasi tentang :
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Perangkat Lunak Perhitungan Baseline
Setiap receiver GPS tipe geodetik umumnya mempunyaiperangkat lunaknya sendiri untuk pengolahan baselinedan perataan jaringan -----> software komersial.
Contohnya :
Hasanuddin Z. Abidin, 1996
GPSurvey ............. TrimbleSKI ........................ LeicaGPPS .................... AshtechGeotracer ............. Geotronics
Mampu menangani baseline dalam jumlah yang besar.
Mempunyai kemampuan editing baseline yang andal dan user-friendly.
Mampu melakukan perataan jaringan berdasarkan metode kuadrat terkecil,baik dengan metode jaring terikat maupun jaring bebas.
Mempunyai modul untuk pentransformasian datum, dari datum WGS 1984ke datum yang diinginkan oleh pengguna.
Mempunyai modul untuk transformasi koordinat ke sistem proyeksi petayang umum digunakan orang seperti UTM, TM, dan Polyeder.
Mempunyai modul untuk melakukan analisa-analisa statistik.
Mempunyai kemampuan untuk menampilkan data dan hasil perataansecara grafis dengan baik, mudah diinterpretasi, dan ‘enak untukdipandang’.
Perangkat Lunak Perataan Jaringan
Perangkat lunak untuk perataan jaringan sebaiknya :
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Indikator terhadap kualitas data (ukuran) vektor baseline relatif terhadaplainnya.
Harga dari semua vektor baseline setelah perataan, termasuk besarnyakoreksi terhadap (ukuran) vektor baseline (diperoleh dari perhitunganbaseline).
Hasil analisa statistik untuk residual dari vektor baseline.
Koordinat definitif dari semua titik jaringan dalam sistem koordinatgeodetik maupun kartesian, berikut matrik varian-kovariansinya.
Hasil analisa statistik terhadap parameter hasil perataan(koordinat dan variansinya).
Elips kesalahan titik untuk setiap titik dalam jaringan.
Elips kesalahan garis untuk semua baseline.
Perangkat lunak untuk perataan jaringan sebaiknya dapatmemberikan informasi tentang :
Perangkat Lunak Perataan Jaringan
Hasanuddin Z. Abidin, 1994
Perataan kuadrat terkecil dari suatu kerangka survai vertikal,horisontal, tiga-dimensi, atau kombinasi antara ketiganya, darisegala ukuran.
Pra-analisa (simulasi) dari suatu kerangka survai.
Interpolasi model geoid.
Transformasi koordinat, sistem proyeksi peta, dan fungsi-fungsiutilitas lainnya.
GEOLAB adalah perangkat lunak perataan jaringanyang dapat melakukan fungsi-fungsi berikut :
GEOsurv IncUnit 6-1050 Baxter Road, Ottawa, Ontario, Canadahttp://www.geosurv.com
GEOLAB
Hasanuddin Z. Abidin, 1994