sistem uav untuk perhitungan volume

Upload: tutus-kusuma

Post on 14-Jan-2016

164 views

Category:

Documents


16 download

DESCRIPTION

Saat ini sedang ramai dibicarakan mengenai drone, atau unmanned aerial vehicle (UAV), untuk berbagai penggunaan. Teknologinya beragam, sensor perekam datanyapun bermacam-macam. Bagaimana dengan aplikasi untuk pemetaan teliti atau monitoring obyek detail? Apakah aplikasi ini cukup membantu? Simak hasil studi perbandingan antara sistem UAV dengan TLS (laser scanner) dalam hal hitung volume material (galian/timbunan) berikut ini.

TRANSCRIPT

Survey Stockpile dengan Sistem UAV

Studi Pemanfaatan UAV untuk Perhitungan Volume MaterialPerbandingan dengan Survey Terrestrial Laser Scanner (TLS)

Pendahuluan

Seberapa akurat data hasil survey dengan Unmanned Aerial Vehicle (UAV) untuk menghitung volume material?

Lokasi & kondisi

Metode perhitungan volume

Bagaimana menentukan akurasi volume?

error margin 10 cmh = 10 mh = 3 mA = 300 m2 5 m2 (~1.6%)A = 100 m2 4.3 m2 (~4.3%)Tidak mudah untuk menentukan akurasi perhitungan volume, karena merupakan prosentase dari margin kesalahan (error margin). Juga untuk membandingkan berbagai metode perhitungan volume sangat sulit, karena akurasi volume tidak hanya tergantung pada akurasi pengambilan data permukaan, tetapi juga ketinggian (ketebalan) volume terhitung.Gambar di samping menunjukkan bahwa obyek dengan ketebalan volume 10 m memiliki sensitivitas terhadap kesalahan permukaan yang lebih kecil dibandingkan dengan obyek setebal 3 m.Oleh karena itu, analisis kemudian difokuskan kepada perbandingan kesalahan permukaan (surface error).

Metode Pengukuran

Pengujian dataset surfacePengukuran dilakukan pada area gumuk pasir di Pantai Parangkusumo, YogyakartaHasil generalisasi data UAV digunakan sebagai reference plan, dengan pengaturan filter GSD pada resolusi 15 mm.Pengaturan pengolahan software fotogrametri ditetapkan pada nilai standar untuk mendapatkan hasil yang netral dan dapat digunakan berulang.Data UAV kemudian dibandingkan secara statistik dengan metode laser scanning:Nilai koordinat foto UAV dikontrol dengan GCS yang diukur dengan GNSS-RTKNilai koordinat foto UAV dibandingkan dengan hasil pengukuran dengan TLSHasil perhitungan volume material foto UAV dibandingkan dengan perhitungan volume data point cloud TLS pada area seluas 1.05 ha

Spesifikasi system & data UAVJenis wahana: quad-copter (Nusatech QC-15)Sensor: kamera Coolpix AW120 geotag 16 MPPanjang fokal kamera: 4.3 mmTinggi terbang wahana: 53.763 mGround sampling distance (GSD): 15.186 mm/piksel (15 cm)Jumlah foto: 219 stationTie point: 33,527 titikError: 3.130 pixelKerapatan data: 1,084.08 titik/m2

Gambar di samping menunjukkan posisi kamera dan banyaknya overlap pada suatu lokasi.

Spesifikasi system & data TLSJenis sistem: terrestrial laser scannerSensor: Leica ScanStation C10Jangkauan laser: 0.1-300 mKecepatan pengukuran: 50,000 point/detikKerapatan data: 5.475 mmJumlah station: 4 station

Akurasi data point cloud ditunjukkan dengan tabel RMS error pada proses registrasi di bawah ini:

Spesifikasi GNSS & titik kontrolJenis sistem: advanced GNSS UltraRTKInstrumen: NavCom LandPak SF-3040Frekuensi: geodetic L1, L2, L2C, L5Akurasi RTK: 10 mm + 0.5 ppmAkurasi static: 5 mm + 0.5 ppmRaw data rate: 5 Hz

Berikut adalah daftar koordinat GCS hasil pengamatan:

Hasil Pengukuran

Data posisi foto UAV vs GCS GNSS-RTKSebagai kontrol, sebanyak 6 titik pada 6 lokasi yang berbeda dibandingkan dengan data GCS yang diamati menggunakan advanced GNSS-RTK. Rerata kesalahan arah sumbu X sebesar 30.373 mm (3 cm), arah sumbu Y sebesar 23.464 mm (2 cm) dan kesalahan elevasi sebesar 3.272 mm. Hasilnya, kecilnya nilai error arah sumbu X, Y dan Z tersebut memberikan Error Vector hanya sebesar 38.520 mm (4 cm), atau kurang dari 3 kali GSD data foto UAV.

Data posisi foto UAV vs point cloud TLSDeviasi rerata antara data surface UAV dengan TLS berada di kisaran 1 s/d 3 cm, dengan Error Vector sebesar 40.543 mm (4 cm). Hal ini mencapai level yang sesuai dengan hasil terbaik teoretis menggunakan metode fotogrametri, bahkan dengan kualitas foto terendah sekalipun. Hasil lebih presisi dapat diperoleh dengan meningkatkan kualitas resolusi kamera atau menurunkan tinggi terbang wahana UAV.

Data posisi point cloud TLS vs GNSS-RTKSebagai kontrol perbandingan, data pengukuran TLS juga dibandingkan dengan data GCS hasil pengamatan GNSS-RTK, yang memberikan Error Vector sebesar 32.267 mm (3 cm). Hasil ini mengkonfirmasi bahwa hasil pengukuran dengan ketiga sistem memberikan hasil yang konsisten, dengan kisaran deviasi di angka 1 s/d 3 GSD (1.5 s/d 4.5 cm).

Perbandingan Volume

Perbandingan volumeUntuk membandingkan hasil perhitungan volume secara relatif, diambil sebuah area gundukan gumuk pasir tanpa vegetasi seluas 1.05 ha. Menggunakan software Surpac Geovia, perhitungan volume dilakukan dengan mengurangkan surface gumuk pasir aktual pada bidang acuan 0 m, menggunakan metode Nett Volume. Mengingat jumlah titik point cloud hasil pengukuran sangat banyak (mencapai puluhan juta titik), untuk bisa diolah menggunakan Surpac, data UAV dan TLS dibuat menjadi data point XYZ dengan grid DSM 4 cm.

Hasil pemotongan data pada boundary area yang sama menghasilkan perbedaan jumlah titik, jumlah segitiga triangulasi yang terbentuk dan luas permukaan area. Selisih luas area horizontal sebesar 1.792 m; selisih luas permukaan surface sebesar 32.235 m2; dan selisih hasil perhitungan volume sebesar 436.947 m3.

Deviasi perhitungan volume data yang diambil dengan sistem UAV dan sistem TLS dalam studi ini adalah sebesar 0.123%

Tampak planimetris (XY)Tampak memanjang 1 (YZ)Tampak memanjang 2 (XZ)

Potongan memanjang pada Y=9113745 N dengan perbesaran elevasi 5x, atas data foto UAV dan bawah data TLS

Hasil pengukuran UAV pada ruang 3 dimensiKesimpulan

Terima kasih