TEKNOLOGI LIDAR DALAM PEKERJAAN EKSPLORASI TAMBANG BATUBARA

TUGAS AKHIR

Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Oleh

A’an Meiza 15105014

Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika

Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2009

LEMBAR PENGESAHAN

Tugas Akhir Sarjana

TEKNOLOGI LIDAR DALAM PEKERJAAN EKSPLORASI TAMBANG BATUBARA

Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di

ITB maupun institusi pendidikan lainnya.

Bandung, 18 Juni 2009

A’an Meiza

NIM. 151 05 014

Diperiksa dan disetujui oleh:

Pembimbing I,

NIP. 131 521 844

Dr. Ir. Bobby Santoso D., M.Sc.

Pembimbing II,

Sofan Prihadi, ST.

Mengetahui Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika,

NIP. 132 087 998

Dr. Ir. Eka Djunarsjah, MT.

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-

Nya, hingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ Aplikasi Teknologi

LIDAR Dalam Pekerjaan Eksplorasi Tambang Batubara”. Shalawat dan salam semoga

selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan para

pengikutnya. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik dari Institut Teknologi Bandung.

Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, tidak terlepas dari dukungan dan bantuan dari

banyak pihak. Untuk itu penulis sangat berterima kasih kepada :

1. Dr. Ir. Bobby Santoso Dipokusumo, M.Sc. atas kesediaannya sebagai pembimbing I,

2. Sofan Prihadi, ST atas kesediaannya sebagai pembimbing II,

3. Ir. Theo Matasak (ahli Geologi) yang bersedia menjadi narasumber dalam hal kegiatan

penambangan batubara untuk melengkapi skripsi ini.

4. Dr. Ir. Eka Djunarsjah, MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan

Geomatika,

5. Dwi Wisayantono, Ir., MT., Ishak H. Ismullah, Prof., Dr., Ir., DEA., Agung Budi

Harto, Dr., Ir., M.Eng. yang bersedia menjadi penguji pada saat ujian akhir Tugas

Akhir saya ini,

6. Dosen-dosen Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika,

7. Staf Tata Usaha dan Perpustakaan Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika.

8. Andi M., ST, atas kesediaan beliau memberikan informasi yang dapat melengkapi

skripsi ini.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,

mengingat keterbatasan waktu, pengetahuan, kemampuan, dan pengalaman yang dimiliki

penulis. Dengan segala kebesaran hati, penulis menerima kritik dan saran yang

membangun, sebagai masukan untuk perbaikan tugas akhir ini. Akhirnya penulis berharap

Tugas Akhir ini akan dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Bandung, Juni 2009

Penulis,

A’an Meiza

ii

ABSTRAK

Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki cadangan batubara terbesar di

dunia. Kalimantan dan Sulawesi merupakan daerah penghasil batubara terbesar di

Indonesia. Kegiatan penambangan batubara tidak lepas dari kebutuhan akan peta topografi

sebagai peta dasar untuk pembuatan peta lainnya yang diperlukan dalam kegiatan

penambangan batubara.

Dalam kegiatan penambangan batubara, sering ditemukan kesalahan-kesalahan dalam

perencanaan kegiatan. Salah satu penyebabnya yaitu ketidaktepatan informasi yang

diberikan oleh peta topografi yang digunakan. Dalam hal ini yang sangat potensial

menimbulkan kesalahan tersebut adalah informasi tinggi dari peta topografi.

Permasalahan ini dapat diatasi dengan menggunakan teknologi LIDAR untuk pemetaan di

wilayah penambangan batubara, dimana karakteristik wilayah penambangan batubara

dilingkupi oleh hutan. LIDAR merupakan suatu teknologi yang dapat digunakan untuk

memperoleh informasi topografi dengan teliti, khususnya informasi ketinggian.

Dalam aplikasi survei dan pemetaan dewasa ini, pemetaan dengan LIDAR diintegrasikan

dengan ortofoto untuk memperoleh informasi planimetrik. Tugas Akhir ini lebih

membahas pada penggunaan teknologi LIDAR dalam proses penambangan batubara

khusunya dalam kegiatan eksplorasi.

Kata Kunci : Tambang Batubara, LIDAR, Ortofoto

iii

ABSTRACT

Indonesia is one of the main countries having the biggest reserves coal in the world.

Kalimantan and Sulawesi are the regions of the biggest coal producer island in Indonesia.

In the coal mining activities topography maps needed as the basic reference.

It is quite often found several mistakes in engineering planning of the coal mining activity.

One of the main reason is the inappropriate information extracted from the topography

map used, in particular is the height information.

This problem can be overcome by using the LIDAR technology for mapping the typical

area of coal mining activity where the characteristics of the area usually covered by forest.

LIDAR technology able to get the height information very accurately.

Nowadays, the mapping and survey applications using LIDAR technology mostly is

combined with orthophoto to get the planimetrik information. This thesis is intended to

explore the use of LIDAR technology in coal mining process especially in the exploration

stage.

Key word: Coal Mining, LIDAR, Orthophoto

iv

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR i

ABSTRAK ii

ABSTRACT iii

DAFTAR ISI iv

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR DIAGRAM x

DAFTAR LAMPIRAN xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan Penelitian 2

1.3 Ruang Lingkup Kajian 2

1.4 Metodologi Penelitian 2

1.5 Sistematika Penulisan 3

BAB II DASAR TEORI

2.1 KEGIATAN PERTAMBANGAN

2.1.1 Pertambangan Batubara 5

2.1.2 Proses Pertambangan Batubara 7

2.1.2.1 Studi Awal (Prospeksi) 8

2.1.2.2 Eksplorasi

2.1.2.2.1 PemetaanTopografi 8

2.1.2.2.2 Survey Geologi 14

2.1.2.3 Pemboran 15

2.1.2.4 Mine Design dan Studi Kelayakan 17

2.1.2.5 Eksploitasi 17

2.1.2.6 Pengangkutan dan Penjualan Batubara 18

2.1.2.7 Penutupan Tambang (Reklamasi) 19

v

2.2 LIDAR

2.2.1 Umum 20

2.2.2 Prinsip Kerja LIDAR 20

2.2.3 Komponen LIDAR 21

2.2.4 Prosedur Pelaksanaan Pengambilan Data LIDAR 24

2.2.5 Data LIDAR 26

2.2.5.1 Pola Scanning LIDAR 28

2.2.5.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Sinar Laser LIDAR 29

2.2.6 Georeferensi Data LIDAR

2.2.6.1 Umum 31

2.2.6.2 Sistem referensi LIDAR 31

2.2.7 Proses Pengolahan Data LIDAR 32

2.2.8 Pengklasifikasian Data LIDAR 35

2.2.9 Proses Georeferensi Data LIDAR 36

2.2.10 Aplikasi LIDAR 37

2.3 Fotogrametri

2.3.1 Definisi Fotogrametri 37

2.3.2 Pemotretan Udara 38

2.3.2.1 Komponen Pemotretan Udara 38

2.3.2.2 Perencanaan Pemotretan Udara 39

2.3.2.3 Pengukuran Titik Kontrol 41

2.3.3 Prinsip Pengolahan Data Foto Udara 43

2.3.3.1 Triangulasi Udara 44

2.3.3.2 Restitusi Foto 44

2.3.3.3 Ortofoto 45

2.3.3.4 Mosaik 46

2.3.3.5 Interpretasi Foto Udara 47

BAB III APLIKASI LIDAR DALAM PEKERJAAN EKSPLORASI TAMBANG

BATUBARA

3.1 Kebutuhan Peta dan Informasi Tinggi yang Teliti dalam Pekerjaan Eksplorasi Tambang

Batubara 48

1) Perhitungan Cadangan Batubara 50

vi

2) Perencanaan Kedalaman Lubang Bor 52

3.2 Aplikasi Teknologi LIDAR dan Fotogrametri dalam Pekerjaan Eksplorasi Tambang

Batubara 55

3.2.1 DTM Foto Udara dan LIDAR 58

3.2.2 Planimetrik Fotogrametri dan LIDAR 60

3.3 Perencanaan Pengambilan Data LIDAR dan Foto Udara 61

3.4 Integrasi LIDAR dan Fotogrametri untuk Kebutuhan Kegiatan Eksplorasi Tambang

Batubara 62

3.5 Sistem Referensi LIDAR dan Fotogrametri 63

BAB IV ANALISIS

1.1 Analisis Data LIDAR dan Fotogrametri 65

1.2 Analisis Aplikasi LIDAR dalam Kegiatan Pertambangan Batubara 66

1.3 Analisis Efektivitas Survey dan Pemetaan dengan Menggunakan Integrasi Teknologi

LIDAR dan Fotogrametri dari Segi Ketelitian 67

BAB V PENUTUP

1.1 Kesimpulan 68

1.2 Saran 68

DAFTAR PUSTAKA 70

LAMPIRAN 71

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1Open Pit Mining dan Batubara 5

Gambar 2.2 Konstruksi Pilar Beton Titik Kerangka Utama 10

Gambar 2.3 Kerangka Dasar Utama dan Kerangka Dasar Cabang 13

Gambar 2.4 Kemiringan Lapisan Batubara 16

Gambar 2.5 Contoh Desain Lokasi Titik Bor Untuk mengetahui arah seam 16

Gambar 2. 6 Arah Seam yang Layak dan Tidak Layak untuk Ditambang 17

Gambar 2.7 Stock pile batubara di tepi sungai sedang dimuat batubara 18

Gambar 2.8 Alat Transportasi dalam Kegiatan Tambang Batubara 19

Gambar 2. 9 Prinsip Kerja LIDAR Secara Umum 20

Gambar 2.10 Laser Scanner 21

Gambar 2.12 Inertial Measuring Unit 23

Gambar 2.13 Global Positioning Sistem (Differensial) 23

Gambar 2.14 Parameter dalam Perencanaan Pengambilan Data LIDAR 25

Gambar 2.15 Kepadatan Data LIDAR 26

Gambar 2.16 Point Cloud yang Dihasilkan LIDAR 27

Gambar 2.17 Contoh Data LIDAR 28

Gambar 2.18 Pola Zig-Zag 28

Gambar 2.19 Pola Paralel 29

Gambar 2.20 Pola Ellips 29

Gambar 2.21 Earth Tangensial Referensi 32

Gambar 2.22 Posisi Sinar Laser 34

Gambar 2.23 Klasifikasi Data LIDAR 35

Gambar 2.24 Sistem Referensi LIDAR 37

Gambar 2.25 Kegiatan Pemotretan Udara dan Foto Udara 38

Gambar 2.26 Overlap dan Sidelap pada Fotogrametri 40

Gambar 2.27 Pola Pemotretan dan Premark 42

Gambar 3.1 Peta Topografi Tidak Menggambarkan Kondisi Topografi Di Lapangan 49

Gambar 3.2 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Benar 50

Gambar 3.3 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Salah ( Lebih Tinggi dari

Ketinggian Topografi yang Sebenarnya) 51

viii

Gambar 3.4 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Salah ( Lebih Rendah dari

Ketinggian Topografi yang Sebenarnya) 51

Gambar 3.5 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Benar 52

Gambar 3.6 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Salah ( Lebih Tinggi dari

Ketinggian Topografi yang Sebenarnya) 53

Gambar 3.7 Kedalaman Lubang Bor Rencana Menjadi Berlebihan 53

Gambar 3.8 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Salah ( Lebih Rendah dari

Ketinggian Topografi yang Sebenarnya) 54

Gambar 3.9 Kedalaman Lubang Bor Rencana Tidak Menembus Seam Batubara 54

Gambar 3.10 Kemampuan LIDAR dalam Pengukuran Multiple Retur 55

Gambar 3.11 Metode Fotogrametri Efektif Untuk Wilayah yang tidak Tertutup Pepoho

Nan 57

Gambar 3.12 Tinggi yang Diperoleh dari Fotogrametri Bukan Tinggi Topografi yang

Sebenarnya 57

Gambar 3.13 Metode LIDAR Sangat Efektif Untuk Wilayah yang Tertutup Pepohonan 58

Gambar 3.14 DTM LIDAR dan Fotogrametri 60

Gambar 3.15 Ploting LIDAR dan Ortofoto 61

Gambar 3.16 Angle Field of View dari Kamera Sama Besar atau Lebih Besar dari Angle

Field of View sensor LIDAR 62

Gambar 3.17 Jalur Penerbangan untuk Pengambilan Data LIDAR dan Foto Udara 62

Gambar 3.18 Hubungan antara Permukaan Bumi, Geoid (MSL), dan Ellipsoid 64

Gambar 4.1 Kemampuan LIDAR dalam Memisahkan Topografi Tanah dan Objek yang Ada

di Atasnya 66

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Karaketeristik Sensor LIDAR 22

Tabel 2.2 Perhitungan dalam Perencanaan Pengambilan Data LIDAR 26

Tabel 3.1 Perbandingan pemetaan Terestrial, Fotogrametri dan LIDAR 57

x

DAFTAR DIAGRAM

Diagram 1.1 Metodologi Penelitian 3

Diagram 2.1 Kegiatan Penambangan Batubara 7

Diagram 2.2 Pemetaan Topografi 9

Diagram 2.3 Prinsip Pengolahan Data LIDAR 33

Diagram 2.4 Struktur Proses pembuatan peta foto dan peta garis 43

Diagram 3.1 Pengintegrasian Data LIDAR dan Foto Udara 63

xi

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A Cadangan batu bara dunia pada akhir 2005 (dalam juta ton) 72

LAMPIRAN B Contoh Perencanaan Pengambilan Data LIDAR dan Contoh Data LIDAR (format .LAS / ASCII) Berupa Koordinat Posisi (X, Y, Z) 75

LAMPIRAN C Contoh Data LIDAR 81

DAFTAR ISTILAH

Angle field of view : besarnya sudut scanning

Base Station : titik kontrol yang digunakan untuk melakukan kontrol terhadap data hasil

survey.

Crab : penyimpangan orientasi kamera terhadap arah tertentu. Hal ini timbul karena adanya

angin samping yang menyebabkan arah badan pesawat tidak sama dengan arah jelajah.

Dip : kemiringan batubara

Drif : terjadi bila arah badan pesawat dan arah jelajah dari pesawat menyimpang dari rencana

strip/jalur.

DSM : gambaran dari suatu permukaan oleh suatu model yang didasarkan atas : a) simpanan

data digit dari titik diskrit (x,y,z) pada permukaan tersebut, b) suatu kumpulan ilmu hitung dan

atau rumus-rumus interpolasi yang dapat menghasilkan informasi dari titik-titik yang

disimpan tadi (untuk menghitung volume, profil, interpolasi di antara titik-titik)

DTM : suatu susunan nomor-nomor yang menggambarkan dsitribusi ruang dan karakteristik

dari terrain.

EGM96 : model geopotensial gaya berat global dalam yang digunakan dalam perhitungan

penentuan undulasi geoid.

Electronic Total station (ETS) : alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran sudut

dan jarak suatu objek terhadap titik kontrol atau titik lainnya dalam pemetaan terestris.

Fasa : gelombang elektromagnetik

Foto : Penginderaan suatu objek melalui lensa kamera dan merekam datanya pada suatu

lapisan selulosa peka cahaya

Fotogrametri : suatu seni, pengetahuan dan teknologi untuk memperoleh informasi yang

terpercaya tentang objek fisik dan lingkungan melalui proses perekaman, pengukuran, dan

interpretasi gambaran fotografik dan pola radiasi tenaga elektromagnetik yang terekam

GPS : Global Positioning System

Klinometer : alat yang digunakan untuk mengukur kemiringan permukaan bumi.

klinometer merupakan bagian dari kompas.

. Sistem Penentuan Posisi Global, yang terdiri dari ruas

angkasa (satelit NAVSTAR), ruas darat (stasiun pengendali bumi) dan ruas pengguna

(penerima sinyal).

Kompas Suunto : alat yang digunakan untuk menunjukkan arah mata angin, yaitu utara,

selatan, barat dan timur.

Kontur : garis yang menghubungkan titik-titik dipermukaan bumi yang memiliki ketinggian

yang sama.

Landing : wahana (pesawat) melakukan pendaratan

LASER : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

LIDAR :

. Upaya yang dilakukan

untuk meningkatkan intensitas pancaran cahaya pada spectrum tertentu sehingga mampu

mencapai jarak yang jauh dan terarah dengan tepat dengan suatu perangkat

Light Detection and Ranging

Mine Design : desain penambangan (batubara) dalam hal metode dan alat yang digunakan,

biaya, tenaga dan waktu yang diperlukan dalam kegiatan penambangan selanjutnya.

. Sistem ini berbasis pengukuran jarak dengan

perangkat LASER. Biasanya dimanfaatkan untuk pemetaan kontur topografis dan batimetris

(laut dangkal)

MSL (Mean Sea Level) : muka laut rata-rata yang digunakan sebagai pendekatan geoid

praktis. Biasanya didapat dengan melakukan pengamatan pasut minimal 15 hari. Untuk

mendapatkan MSL sejati, perlu melakukan pengamatan pasut selama 18,6 tahun.

Nonrenewable : tidak dapat diperbarui

Open Pit Mining : suatu metode penambangan batu bara yang dilakukan dipermukaan tanah.

Outcrop/Singkapan : bagian dari batubara yang tersingkap dipermukaan tanah karena

adanya erosi/pengikisan oleh aliran sungai atau air larian lainnya.

Ortorektifikasi : Upaya rektifikasi untuk memperbaiki pergeseran relief (relief displacement).

Upaya ini memerlukan data DEM (digital elevation model

Overburden : material penutup seam batubara.

). Ortorektifikasi tidak dibutuhkan

pada daerah yang relative datar

Overlap : pertampalan foto kea rah strip

Premark : tanda lapangan pada titik-titik kontrol untuk triangulasi udara dalam fotogrametri.

Reklamasi : suatu pekerjaan/usaha memanfaatkan kawasan atau lahan yang relatif tidak

berguna, masih kosong atau berair menjadi lahan berguna dengan cara dikeringkan

Remote sensing : Pengumpulan dan pencatatan informasi tanpa kontak langsung pada julat

elektromagnetik ultraviolet, tampak, inframerah dan mikro dengan mempergunakan peralatan

seperti penyiam (scanner) dan kamera yang ditempatkan pada wahana bergerak seperti

pesawat udara atau pesawat angkasa dan menganalisis informasi yang diterima dengan teknik

interpretasi foto, citra dan pengolahan citra (Fussel, Rundquist dan Harrington, 1986). Istilah

ini juga memiliki pengertian yang sama untuk Remote Sensing (Inggris), Teledetection

(Perancis) dan Sensoriamento Remoto (Spanyol)

Raw data : data mentah yang belum dilakukan pengolahan data

Scanner : alat yang digunakan untuk melakukan scanning

Scanning : penyiaman, pemayaran, pemindaian, penyapuan.

Seam batubara : lapisan batubara

Selling Point : tempat untuk melakukan transaksi jual beli batubara

Sidelap : pertampalan foto antar dua strip

Software : Disebut juga dengan perangkat lunak, merupakan kumpulan beberapa perintah

yang dieksekusi oleh mesin komputer dalam menjalankan pekerjaannya. perangkat lunak ini

merupakan catatan bagi mesin komputer untuk menyimpan perintah, maupun dokumen serta

arsip lainnya.

Spirit Levelling : metode yang digunakan dalam pemetaan terestris untuk menentukan beda

tinggi antar dua titik di permukaan bumi. alat yang digunakan adalah waterpass.

Stock Pile : tempat penimbunan batubara sementara.

Strike : arah jurus batubara

Strip : Jalur Penerbangan

Stripping Ratio : perbandingan antara volume batubara dan material penutup di atasnya.

Take-Off : wahana (pesawat) mulai melakukan penerbangan

Thickness : ketebalan batubara

Triangulasi udara : Proses triangulasi yang dilakukan untuk mendapatkan kontrol horizontal

dan vertical pada foto udara

Wahana : Benda buatan manusia yang berpijak pada perangkat (menara, kran, pohon, tangga,

bukit dll.), yang melayang, yang terbang di atas permukaan bumi (wahana dirgantara) atau

mengorbit bumi (wahana angkasa) yang dipergunakan sebagai landasan perangkat pengindera.

Benda yang melayang biasanya berupa balon udara. Benda yang terbang dapat berupa pesawat

terbang atau pesawat layang baik berawak maupun tidak. Benda yang mengorbit dapat berupa

satelit, pesawat ruang angkasa maupun stasiun ruang angkasa. Benda yang mengorbit tersebut

dirancang untuk penginderaan bumi (sumberdaya alam, cuaca, militer), penginderaan angkasa,

komunikasi, penentuan posisi (GPS), dll.