1

BAB I

PENDAHULUAN

I. 1. Latar Belakang

Pemetaan situasi skala besar pada umumnya dilakukan secara teristris yang

memerlukan kerangka peta biasanya berupa poligon. Persebaran titik-titik poligon

diusahakan merata di daerah yang akan dilakukan pemetaan. Titik-titik poligon ini

digunakan sebagai titik kontrol/ikat dalam pengukuran detil. Umumnya kerangka

peta yang digunakan untuk pemetaan situasi dibagi menjadi dua macam, yaitu

kerangka kontrol horisontal dan vertikal. Kerangka kontrol horisontal untuk

mengontrol posisi-posisi detil horisontal (planimetris), sedangkan kerangka kontrol

vertikal untuk mengontrol posisi detil tinggi. Kerangka kontrol horisontal biasanya

diukur menggunakan Teodolit/Total Station, sedangkan kerangka kontrol vertikal

diukur menggunakan waterpas..

Seiring perkembangan ilmu dan teknologi saat ini, metode pemetaan tidak

hanya dapat dilakukan secara teristris, namun sudah merambah pada wahana berbasis

teknologi satelit (Basuki, 2006). Salah satu teknologi penentuan posisi berbasis

satelit yaitu GNSS (Global Navigation Satellite System) metode RTK (Real Time

Kinematic) Radio. RTK merupakan metode yang berbasiskan pada carrier phase

dalam penetuan posisi tiga dimensi (X,Y,Z) secara relatif dengan tingkat ketelitian

mencapai satuan sentimeter secara real time. Penentuan posisi dengan metode RTK

GNSS menawarkan hasil yang lebih cepat karena perhitungan dilakukan sesaat pada

saat pengukuran (real time) dengan ketelitian posisi yang tinggi. Konsep penentuan

posisi metode RTK membutuhkan Base Station dan Rover Station. RTK GNSS

mensyaratkan stasiun referensi (Base Station) di setting pada lokasi yang

koordinatnya telah didefinisikan ke sistem koordinat tertentu. Receiver GNSS yang

di setting pada Base Station berfungsi untuk memancarkan sinyal koreksi RTCM ke

Rover station yang beroperasi pada frekuensi UHF selama pelaksanaan survei Real

Time Kinematic.

Berdasarkan dari kelebihan sistem RTK tersebut, menjadikan teknologi ini

dapat diterapkan dalam berbagai aplikasi bidang. Bidang pertambangan

2

menggunakan sistem RTK ini untuk penentuan volume stockpile batubara.

Penggunaan RTK Radio GNSS dapat mempercepat proses pengukuran volume

stockpile batubara, ini dikarenakan lokasi stockpile batubara terletak pada area

terbuka sehingga pengukuran titik-titik spotheight dapat diambil dengan kerapatan

yang tinggi. Kerapatan data pengukuran yang tinggi akan berpengaruh terhadap

proses penentuan volume stockpile batubara, sehingga volume stockpile dapat

ditentukan secara tepat. Selain itu aplikasi RTK ini dapat diterapkan untuk penetuan

posisi titik-titik batas persil tanah yang terletak di area relatif terbuka. Penggunaan

metode RTK ini memiliki kelebihan yaitu ketelitian yang tinggi dalam fraksi

sentimeter. Keuntungan lainnya yaitu penentuan posisi titik-titik batas persil tanah

dapat dilakukan secara cepat dibandingkan dengan pengukuran teristris. Koordinat

titik-titik batas persil tanah juga akan berada dalam suatu sistem koordinat nasional

dan memudahkan perhitungan luas terutama untuk persil tanah yang luas serta

memiliki bentuk yang tidak terlalu teratur. Selain itu juga penggunaan RTK Radio

GNSS akan memudahkan dalam proses rekonstruksi titik-titik batas persil tanah.

Berkaitan dengan pemetaan situasi, menarik untuk dilakukan kegiatan aplikatif

pemetaan situasi skala besar menggunakan RTK Radio GNSS. Penggunaan RTK

Radio GNSS selain mempunyai kelebihan seperti yang dikemukakan diatas juga

memiliki kekurangan dalam proses akuisisi data, terutama untuk area yang

mempunyai obstruksi yang rapat. Menurut penelitian yang telah dilakukan Veronika

(2010), jangkauan dari sinyal koreksi RTK Radio GNSS yang dikirimkan dari base

station ke rover memiliki jarak efektif maksimal 1,5 km. Lokasi pengukuran terletak

di Dusun Klepu, Desa Banjararum, Kulon Progo, Yogyakarta. Lokasi ini dipilih

karena memiliki kondisi topografi beragam yang terdiri dari area yang relatif datar

sampai area yang berbukit dan memiliki detil terrain yang cukup variatif diantaranya

selokan, jalan, bangunan, dan kandang ayam. Kondisi obstruksi pada area

pengukuran juga bervariasi sehingga akan berpengaruh terhadap ketelitian hasil

pengukuran. Berdasarkan kondisi lokasi tersebut maka akan dilakukan pengkajian

aplikasi RTK Radio GNSS untuk akuisisi data dalam pemetaan situasi skala besar.

3

I.2. Lingkup Kegiatan

Dalam kegiatan aplikatif ini, penulis akan membatasi permasalahan yang ada

dengan menggunakan kriteria sebagai berikut:

1. Lokasi penelitian di Dusun Klepu, Desa Banjararum, Kecamatan

Kalibawang, Kabupaten Kulon Progo, Yogyakarta.

2. Metode penentuan posisi yang digunakan dalam pengukuran adalah

penentuan posisi GNSS metode RTK-Radio.

3. Sistem koordinat yang dipakai adalah UTM dengan elipsoid referensi WGS

1984.

4. Tinggi yang dihasilkan dari pengukuran ini adalah tinggi lokal.

5. Pengamatan dilakukan menggunakan receiver double frekuensi GNSS

Topcon GR-3 dan Topcon Hiper II dengan sudut elevasi minimum satelit 150.

6. Lokasi penelitian yang dipilih meliputi daerah yang terbuka dan daerah yang

memiliki banyak obstruksi lingkungan.

7. Lokasi penelitian memiliki topografi terrain yang bervariasi.

I.3. Tujuan

Kegiatan aplikatif ini memiliki tujuan :

1. Menguji kemampuan akuisisi data RTK Radio GNSS dalam pemetaan situasi

skala 1:1000 berdasarkan tingkat kerapatan obstruksi lingkungan.

2. Menguji ketelitian peta situasi yang dihasilkan dari pengukuran RTK Radio

GNSS terhadap spesifikasi teknis standar ketelitian peta yang disyaratkan

dalam SNI.

I.4. Manfaat

Manfaat dari kegiatan aplikatif ini akan dihasilkan suatu prosedur pembuatan

peta situasi dengan RTK Radio GNSS dan diharapkan dapat digunakan sebagai

tinjauan dalam pengukuran dan pemetaan situasi menggunakan GNSS metode RTK

Radio kedepannya. Karena hasil pengukuran dan pemetaan situasi menggunakan

GNSS memberikan manfaat yang besar terutama untuk pemetaan situasi secara cepat

dengan hasil ketelitian yang relatif tinggi.

4

I.5. Landasan Teori

I.5.1. Pemetaan Situasi

Pemetaan situasi merupakan pemetaan dari suatu lokasi/daerah mencakup

penyajian dalam bentuk horizontal dan vertikal dalam suatu gambaran. Peta situasi

merupakan peta yang merepresentasikan kondisi permukaan bumi yang sebenarnya

dengan skala tertentu, termasuk bentukan-bentukan alamiah maupun buatan (Davis,

1981). Pengukuran dilakukan terhadap semua benda/titik-titik benda, baik yang

berupa unsur buatan manusia maupun unsur alam. Kondisi permukaan bumi pada

peta situasi direpresentasikan dengan menggunakan garis-garis kontur. Pengukuran

horizontal dan vertikal serta detil disebut juga pengukuran situasi. Jumlah detil unsur

situasi yang diukur harus betul-betul representatif, oleh sebab itu kerapatan letak

detail harus selalu dipertimbangkan terhadap bentuk unsur situasi serta skala dari

peta yang akan dibuat.

Garis kontur adalah garis khayal dilapangan yang menghubungkan titik dengan

ketinggian yang sama, garis kontur dapat diartikan juga sebagai garis kontinyu diatas

peta yang memperlihatkan titik-titik dengan ketinggian yang sama. Garis kontur

disajikan dipeta untuk memperlihatkan naik turunnya keadaan permukaan tanah.

Kegunaan yang lain dari garis kontur adalah untuk memberikan informasi slope

(kemiringan tanah), irisan profil memanjang atau melintang permukaan tanah, dan

perhitungan galian serta timbunan. Interval kontur adalah selisih tinggi atau jarak

vertikal antara dua buah garis kontur yang berurutan. Besarnya interval kontur secara

umum dinyatakan dengan rumus 1/2000 x angka penyebut skala (dalam meter).

Garis kontur mempunyai beberapa sifat antara lain (Basuki, 2006) :

1. Tidak berpotongan

2. Tidak bercabang

3. Tidak bersilangan

4. Semakin jarang menunjukkan daerah yang semakin datar

5. Semakin rapat menunjukkan daerah yang semakin curam

6. Tidak berhenti didalam peta.

5

I.5.2. SNI Peta Topografi

Spesifikasi ketelitian peta topografi terdapat didalam SNI (Standar Nasional

Indonesia) No. 19-6502.2-2000. SNI ini merupakan tindak lanjut dari Undang-

undang Nomor 22 tahun 1999 tentang Otonomi Daerah pasal 7 ayat 2 yang

menyatakan bahwa standar teknis pemetaan topografi ini dirumuskan oleh

Bakosurtanal dengan penanggung jawab pusat data dan Informasi Geografi Nasional

(Pusdignas). Datum yang digunakan di dalam peta topografi adalah Datum Geodesi

Nasional 1995 (DGN-95) yang berparameter elipsoid sama dengan World Geodetic

System 1984 (WGS-84), yaitu:

a = 6.378.137,0 meter

f = 1/298,257223563.

Dalam hal ini, a: setengah sumbu panjang elips dan f: flattening (penggepengan

elips). Proyeksi peta yang digunakan adalah Universal Transverse Mercator (UTM).

Sistem koordinat grid mengikuti sistem grid Universal Transverse Mercator (UTM).

Interval kontur adalah 0,5 m dan indeks kontur digambarkan tiap empat selang

kontur. Grid peta hanya ditunjukkan dengan UTM tick setiap interval 20 cm. Untuk

ketelitian peta dinyatakan bahwa spesifikasi ketelitian horizontal jika dilakukan uji

ketelitian adalah 0,3 mm dikali skala peta dan dibandingkan dengan hasil hitungan

koordinat pengukuran yang diuji di lapangan. Untuk spesifikasi ketelitian

vertikal/kontur ketelitian adalah 0,5 dikali skala peta, dan jika dilakukan uji ketelitian

tinggi tidak boleh lebih dari 10% titik-titik yang diuji memiliki kesalahan lebih dari

0,5 mm dikali skala peta.

I.5.3. GPS

GPS (Global Positioning System) adalah sistem navigasi dan penentuan posisi

berbasis satelit yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus dalam segala

cuaca, serta didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga-dimensi yang

teliti, dan juga informasi waktu secara kontinyu di seluruh dunia (Abidin, 2000).

GPS pertama kali dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat.

Satelit-satelit GPS (24 satelit) beredar dalam 6 bidang orbit mengelilingi bumi, yang

terletak jauh di atas permukaan bumi yaitu pada ketinggian sekitar 20.200 km. Satelit

tersebut berputar mengelilingi bumi dengan periode orbit 11 jam 58 menit.

6

GPS telah banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang aplikasi, termasuk

untuk keperluan survei dan pemetaan. Prinsip dasarnya sinyal yang dipancarkan GPS

berfungsi untuk memberikan informasi tentang posisi satelit yang diamat, jarak ke

satelit, wakru, dan informasi kesehatan satelit.Pada dasarnya GPS terdiri dari tiga

segmen utama, yaitu segmen angkasa (space segment) yang terdiri dari satelit-satelit

GPS, segmen sistem kontrol (control system segment) yang terdiri dari stasiun-

stasiun pemonitor dan pengontrol satelit, dan segmen pemakai (user segment) yang

terdiri dari pemakai GPS termasuk alat-alat penerima dan pengelola sinyal dan data

GPS.

Dalam penentuan posisi dengan GPS, ketelitian posisi yang di dapat tergantung

pada 4 faktor yaitu (Abidin, 2003):

1. Metode penentuan posisi yang digunakan.

2. Geometri dan distribusi dari satelit yang diamati.

3. Ketelitian data yang digunakan.

4. Metode pengolahan data yang diterapkan.

I.5.3.1. Sinyal GPS

Dalam Prinsip GPS secara umum, satelit GPS memancarkan sinyal berfungsi

memberikan informasi tentang posisi satelit yang diamat, jarak satelit ke receiver,

dan waktu, serta dapat juga untuk memberikan informasi mengenai kesehatan satelit.

Sinyal GPS dibagi atas tiga komponen, yaitu (Abidin, 2000) :

1. Komponen penginformasi jarak (kode), didalamnya terdapat dua kode

Pseudo-Random Noise (PRN) yang dikirim oleh satelit dan digunakan

sebagai penginformasi jarak, yaitu kode-P (P = Precise atau Private) dan

kode-C/A (C/A = Coarse Acuisition). Kode-P(Y) dengan frekuensi 10.23

Mhz dan kode-C/A dengan frekuensi 1.023 Mhz. Kode ini terdiri dari

rangakaian bilangan biner (1 dan 0) yang mempunyai struktur yang unik dan

berbeda untuk setiap satelit GPS, sehingga receiver GPS dapat mengamati

dan membedakan sinyal-sinyal yang datang dari satelit yang berbeda. Dengan

mengamati kode-P(Y) atau kode-C/A jarak dari pengamat ke satelit dapat

ditentukan. Prinsip pengukuran jarak yang digunakan adalah dengan

7

membandingkan kode yang diterima dari satelit dengan kode replika yang

diformulasikan di dalam receiver.

2. Komponen penginformasi posisi satelit (Navigation message), memberikan

informasi tentang posisi dan kesehatan satelit juga informasi-informasi

lainnya seperti koefisien koreksi jam satelit, parameter orbit, almanak satelit,

parameter koreksi ionosfer, dan informasi kesehatan satelit. Pesan navigasi

tersebut ditentukan oleh segmen sistem kontrol dan dikirimkan ke pengguna

menggunakan satelit GPS. Struktur pesan navigasi GPS dapat digambarkan

sebagai berikut.

Gambar I.1. Prinsip penentuan jarak dengan kode (Abidin, 2000)

(Abidin,2000)

Gambar I.2. Format pesan navigasi GPS (Abidin, 2000)

8

3. Komponen gelombang pembawa (carrier wave), terdiri dari dua buah

gelombang pembawa yaitu L1 (λ= 19.05 cm) dan L2 (λ= 24.25 cm) yang

bertugas membawa kode dan pesan navigasi dari satelit ke pengamat.

Gelombang L1 membawa kode-P(Y), kode-C/A, dan pesan navigasi,

sedangkan gelombang L2 membawa kode-P(Y) dan pesan navigasi.

I.5.3.2. Sistem Koordinat GPS

Koordinat yang dihasilkan dari pengamatan satelit GPS adalah koordinat tiga

dimensi (X,Y,Z maupun φ,λ,h) yang mengacu pada datum WGS 1984. Karena

koordinat yang dihasilkan GPS mengacu pada datum WGS 1984, maka apabila

pengguna hendak menggunakan sistem koordinat dalam datum yang berbeda maka

harus dilakukan transformasi datum terlebih dahulu. Komponen tinggi dari koordinat

tiga dimensi yang diberikan oleh GPS adalah tinggi yang mengacu ke permukaan

ellipsoid, yaitu ellipsoid Geodetic Reference System (GRS) 1980 yang didefinisikan

dengan empat buah parameter utama yaitu :

1. Sumbu panjang (a) = 6378137 m

2. Koefisien harmonik (C20) = -484.16685 x 10-6

3. Kecepatan sudut rotasi bumi (ω) = 7292115 x 10-11

rad s-1

4. Konstanta gravitasi bumi (GM) = 3986005 x 108 m

3 s

-2

Gambar I.3. Isi pesan navigasi GPS (Abidin, 2000)

9

Sistem tinggi ellipsoid jarang digunakan untuk keperluan survei rekayasa

karena tidak mengacu pada dimensi fisik bumi (geoid). Untuk mentransformasikan

sistem tinggi ellipsoid ke sistem tinggi geoid dibutuhkan informasi tentang undulasi

geoid. Undulasi geoid adalah besar perbedaan antara tinggi ellipsoid dengan tinggi

orthometrik. Sistem tinggi orthometrik merupakan sistem tinggi yang mengacu pada

geoid, yaitu bidang ekuipotensial yang berhimpit dengan muka air laut rata-rata.

Sistem tinggi inilah yang umum digunakan sehari-hari untuk keperluan praktis.

I.5.4. GLONASS

Seperti halnya GPS, satelit GLONASS juga didesain untuk dapat memberikan

posisi, kecepatan, dan waktu dimana saja di permukaan bumi pada setiap saat tanpa

tergantung cuaca. Prinsip penentuan posisi menggunakan sistem ini juga pada

dasarnya sama dengan GPS, yaitu dengan mengukur jarak ke beberapa satelit

sekaligus. Seperti halnya GPS, sistem GLONASS didesain untuk operasional dengan

24 satelit. Pada sistem GLONASS ke 24 satelitnya ditempatkan dalam tiga bidang

orbit dengan inklinasi sekitar 64,80 dan masing-masing 8 satelit untuk setiap

orbitnya. Orbit satelit sekitar 1000 km lebih rendah dari orbit GPS.

Tabel I.1. Perbandingan antara GPS dan GLONASS (Seeber, 2003)

Parameter GPS GLONASS

Bidang Orbit 6 buah, dengan spasi 600

3 buah, dengan spasi 1200

Jumlah satelit tiap

orbit

4 buah, dengan spasi tidak

sama

8 buah, dengan spasi sama

Inklinasi Orbit 550

64,80

Radius Orbit 26.560 km 25.510 km

Ketinggian Orbit

Periode Orbit 11 jam 58 menit 11 jam 16 menit

Eksentrisitas Orbit 0 (Lingkaran) 0 (Lingkaran)

Gelombang

Pembawa

L1 = 1575,42 Mhz

L2 = 1227,60 Mhz

L1 = (1602+9k/16) Mhz

L2 = (1246+7k/16) Mhz

k = nomor kanal (Channel)

10

Lanjutan tabel I.1.

Kode (Code) Berbeda untuk setiap satelit

Kode-C/A pada L1

Kode-P pada L1 dan L2

Sama untuk seluruh satelit

Kode-C/A pada L1

Kode-P pada L1 dan L2

Frekuensi Kode Kode-C/A = 1,023 Mhz

Kode-P = 10,23 Mhz

Kode-C/A = 0,511 Mhz

Kode-P = 5,11 Mhz

Data Jam (Clock) Clock offset, Frequency

offset, dan Frequency rate

Clock offset, Frequency offset

Data Orbital Elemen orbital Keplerian

dan parameter Pertubasinya

Koordinat, kecepatan, dan

percepatan satelit

Sistem Koordinat Earth-Centered Earth Fixed

(ECEF)

Earth-Centered Earth Fixed

(ECEF)

Datum Geodetik World Geodetic System

1984 (WGS 84)

Earth Parameter System 1990

(PZ-90)

Referensi Waktu UTC (USNO) UTC (SU)

Pada saat ini kedua sistem GPS dan GLONASS digunakan secara bersama-

sama. Saat konstelasi satelit GLONASS lengkap, maka kita akan mempunyai 48

satelit navigasi (24 satelit GPS dan 24 satelit GLONASS). Dengan demikian jumlah

satelit yang dapat teramat menjadi lebih banyak, geometri satelit akan menjadi lebih

baik dan ketelitian dari parameter yang diestimasi akan menjadi lebih baik.

Koordinat yang diberikan oleh sistem GPS dan GLONASS mempunyai datum

geodetik yang berbeda, maka rumus transformasi koordinat antara kedua sistem

adalah sebagai berikut.

.......................(1.1)

Dengan parameter transformasinya menurut (Bazlov et al., 1999) adalah

sebagai berikut :

dX = -1,08 + 0,21 m RX = 0

dY = -0,27 + 0,21 m RY = 0

dZ = -0,90 + 0,33 m RZ = -0,16” + 0,01 “

ds = -0,21 + 0,06 ppm

11

I.5.5. Metode Penentuan Posisi dengan GNSS

Metode penentuan posisi dengan GNSS dibagi atas dua macam, yaitu metode

penentuan posisi secara absolut dan penentuan posisi secara diferensial.

I.5.5.1. Penentuan Posisi GNSS Secara Absolut

Metode penentuan posisi secara absolut atau juga dikenal juga dengan point

positioning merupakan penentuan posisi suatu titik secara mandiri dimana posisi

suatu titik direferensikan terhadap pusat dari sistem koordinat. Prinsip dasar

penentuan posisinya adalah pengikatan ke belakang dengan mengukur jarak ke

beberapa satelit sekaligus. Diperlukan minimal 4 satelit untuk dapat menentukan

posisi suatu titik, sehingga diperoleh 4 parameter yang terdiri dari 3 koordinat (X, Y,

Z) atau (φ ,λ, h) dan 1 parameter waktu. Dalam hal ini posisi ditentukan dalam sistem

WGS 1984 terhadap pusat massa bumi. Dalam metode ini, posisi yang akan

ditentukan bisa dalam keadaan diam maupun dalam keadaan bergerak. Karena titik

yang akan ditentukan posisinya tidak tergantung pada titik lain yang berarti juga

tidak dilakukan pengamatan di titik lain, maka receiver GPS yang digunakan hanya

satu buah.

Ketelitian posisi yang diperoleh dari metode ini rendah karena ketelitian posisi

titik tergantung pada ketelitian data serta geometri satelit. Data posisi yang diperoleh

masih terpengaruh oleh bias dan kesalahan. Oleh karena itu metode penentuan posisi

absolut tidak digunakan untuk menentukan posisi yang membutuhkan ketelitian

tinggi.

Metode penentuan posisi secara absolut pada prinsipnya adalah reseksi dengan

jarak ke beberapa satelit secara simultan. Jarak hasil hitungan oleh receiver GPS

diperoleh dari data ukuran rambat sinyal dari satelit ke receiver. Metode pendekatan

yang dilakukan pada penentuan posisi dengan metode absolut ini adalah metode

pendekatan pseudorange.

I.5.5.2. Penentuan Posisi GNSS Secara Diferensial

Penentuan posisi secara diferensial adalah penentuan vektor jarak antara dua stasiun

pengamatan, yang dikenal dengan jarak basis atau baseline (Sunantyo, 2000).

Penentuan posisi secara diferensial yaitu menentukan posisi dua atau lebih titik di

12

lapangan yang dilakukan secara bersamaan dalam rentang waktu yang sama. Untuk

metode ini diperlukan minimal dua unit receiver dan satu software GPS pengolah

data. Pada penentuan posisi diferensial atau sering disebut dengan metode relatif,

posisi titik-titik yang diperoleh ditentukan terhadap titik lain yang telah diketahui

koordinatnya yang dianggap sebagai titik acuan. Data ukuran pengamatan yang

digunakan dalam penentuan posisi secara diferensial dapat berupa pseudorange

maupun carrier beat phase. Pada penentuan posisi teliti cenderung digunakan carrier

beat phase (Leick, 1995).

Pada metode differensial ini pengolahan datanya dilakukan secara post

processing. Kesalahan dan bias yang dominan pada pengamatan dapat tereliminir

dengan cara mengurangkan data yang diamati oleh dua receiver GNSS pada waktu

yang bersamaan, sehingga ketelitian yang dicapai meningkat drastis dibanding

dengan metode absolut.

Keterangan gambar I.4 :

O : Pusat sistem koordinat

φ, λ, h : Koordinat geodetik titik pengamat

Garis basis

Satelit 1 (GPS/GLONASS)

Satelit 2 (GPS/GLONASS)

Satelit 3 (GPS/GLONASS)

Satelit 4 (GPS/GLONASS)

Receiver P Receiver Q

Bidang ekuator bumi

O

X (+)

Y (+)

Z (+)

Meridian Greenwich

(Xp,Yp,Zp) (Xq,Yq,Zq)

p p

q

q

hq

N N

hp

R1

R1 R2

R3 R4 R2

R3

R4

Gambar I.4. Penentuan posisi diferensial

(X4,Y4,Z4) (X3,Y3,Z3) (X2,Y2,Z2)

(X1,Y1,Z1)

Orbit satelit 1 Orbit satelit 2

Orbit satelit 3

Orbit satelit 4

Xq

Yq

Zq

Zp

Yp Xp

13

Xq, Yq, Zq : Koordinat kartesian 3D titik Q

Xp, Yp, Zp : Koordinat kartesian 3D titik P

Xi, Yi, Zi : Koordinat Kartesian 3D satelit ke-i

N : Jari-jari kelengkungan vertikal

Ri : Jarak dari satelit ke receiver

Penentuan posisi diferensial pada dasarnya bertujuan untuk menentukan

koordinat sebuah titik yang belum diketahui dari sebuah titik yang sudah diketahui

koordinatnya. Dengan kata lain, penentuan posisi relatif diarahkan pada penentuan

vektor antara kedua titik yang seringkali disebut sebagai baseline. Misal P adalah

sebuah titik yang diketahui koordinatnya, sedangkan Q adalah titik yang belum

diketahui koordinatnya, dan bPQ adalah vektor baseline. Dengan menggunakan

vektor-vektor posisi XP, XQ, yang berhubungan dapat diformulasikan sebagai berikut

(Sunantyo, 2000):

XQ = XP + bPQ ........................................................................................................(1.2)

Dapat diformulasikan dan komponen vektor baseline bPQ menjadi :

PQ

PQ

PQ

PQ

PQ

PQ

PQ

Z

Y

X

ZZ

YY

XX

b

................................................................................(1.3)

I.5.6. RTK GNSS

RTK (Real Time Kinematic) merupakan metode berbasiskan pada carier phase

dalam penentuan posisi secara relatif dengan tingkat ketelitian mencapai satuan

sentimeter secara real time. Prinsip penentuan posisi secara RTK dengan cara

menggunakan satu stasiun penerima siyal (referensi/base station) dan beberapa rover

(receiver) yang dapat bergerak (mobile). Stasiun referensi penerima sinyal carrier

phase dan unit rover yang bergerak membandingkan pengukuran fase itu sendiri

dengan membandingkan pengukuran fase yang diterima dari stasiun referensi (base

stasion) sehingga nantinya didapat data koreksi yang dibutuhkan untuk

14

pengukurannya secara Real Time. Ada 3 komponen penting dalam pengukuran

menggunkan metode RTK (Abidin, 2000), yaitu :

1. Stasiun Referensi

Stasiun referensi atau base station ini terdiri dari receiver dan antenna.

Base station ini berfungsi untuk mengolah data differensial dan

melakukan koreksi carrier phase yang dikirimkan via radio modem base

station ke radio modem rover.

2. Stasiun Rover

Fungsi rover adalah untuk mengidentifikasi satelit-satelit pada daerah

pengamatan dan menerima data differensial dan koreksi carrier phase

dari base station. Cara kerja rover dalam melakukan pengukuran secara

RTK dengan cara menggerakkan rover (mobile) dari suatu titik ke titik

lainnya yang ingin diketahui posisinya. Koreksi carrier phase tersebut

dikirim via radio link dengan radio modem antara base station dan rover

sehingga bisa mendapatkan posisi yang lebih teliti.

3. Data Link (Hubungan data) Differensial

Data link ini berfungsi mengirimkan data differensial dan koreksi carrier

phase dari base station ke rover melalui radio modem. Kecepatan radio

modem dan band frekuensi pada base station dan rover harus sama

sehingga proses pengiriman data bisa lancar. Jenis-jenis band frekuensi

yang dimanfaatkan dalam survey GPS-RTK meliputi:

a. UHF (Ultra Height Frequency)

Bekerja pada frekuensi antara 300 Mhz sampai 3 Ghz dengan panjang

gelombang antara 10 cm sampai dengan 1m.

b. VHF (Very Height Frequency)

Bekerja pada frekuensi antara 30 Mhz sampai 300 Mhz dengan

panjang gelombang antara 1 m sampai dengan 10 m.

c. HF (Height Frequency)

Bekerja pada frekuensi antara 3 Mhz sampai 30 Mhz dengan panjang

gelombang antara 10 m sampai dengan 100 m.

15

Gambar I.5. Konsep pengukuran RTK GNSS (Atunggal, 2010)

Pengukuran pada metode RTK memiliki 3 jenis solusi pengukuran (Diggelen,

1997), yaitu:

1. Fixed

Sudah terhubung dengan base station, memiliki ketelitian posisi 1 sampai

dengan 5 cm, ambiguitas fase sudah terkoreksi, jumlah satelit yang

ditangkap lebih dari 4, bias multipath terkoreksi dan LQ( Link Quality)

100%.

2. Float

Sudah terhubung dengan base station, memiliki ketelitian posisi lebih dari

5 cm, ambiguitas fase belum terkoreksi, jumlah satelit yang ditangkap

kurang dari 4 (too few satellite), bias multipath belum terkoreksi

3. Standalone

Tidak terhubung dengan base station, memiliki ketelitian posisi lenbih

dari 1 m, ambiguitas fase belum terkoreksi secara deferensial, jumlah

satelit yang ditangkap kurang dari 4 (too few satellite), bias multipath

belum terkoreksi.

Sistem RTK berkembang setelah diperkenalkannya suatu teknik untuk

memecahkan ambiguitas fase di saat receiver dalam keadaan bergerak yang dikenal

dengan metode penentuan ambiguitas fase secara On The Fly (OTF) . Dengan adanya

16

radio modem sehingga proses pengiriman data atau koreksi fase dapat dilakukan

secara seketika membuat informasi posisi yang dihasilkan oleh sistem ini dapat

diperoleh secara seketika (Rahmadi, 1997). Ketelitian tipikal posisi yang diberikan

oleh system RTK adalah sekitar 1 sampai dengan 5 cm, dengan asumsi bahwa

ambiguitas fase dapat ditentukan secara benar (Abidin, 2000).

I.5.7. Model Matematis RTK GNSS

Model matematis pada metode RTK GNSS ini, menggunakan data carrier

phase sehingga memakai konsep pengukuran pergeseran fase. Ketelitian yang lebih

baik dalam pengukuran range ke satelit dapat dicapai dengan mengamati pergeseran

fase dari sinyal GNSS. Dalam pendekatan ini, pergeseran fase dari sinyal yang

terjadi dari saat dipancarkan oleh satelit, sampai diterima pada stasiun bumi. GNSS

menggunakan komunikasi satu arah, tetapi karena satelit bergerak maka range secara

otomatis akan berubah sehingga ambiguitas tidak dapat dihitung dengan memakai

frekuensi tambahan.

Ketika ambiguitas dihitung, model matematik untuk pergeseran fase pembawa

dibetulkan untuk bias jam adalah (Wellenholf,dkk,1992) :

….............………………………(1.4)

Keterangan :

t = waktu pada epoch tertentu

Фi j

(t) = pengukuran pergeseran fase pembawa antara satelit i dan penerima j

f j = frekuensi dari pancaran sinyal yang dihasilkan oleh satelit j

δ j

(t) = bias jam satelit j

λ = panjang gelombang sinyal

ρi j

(t) = range antara penerima i dan satelit j

Ni j = ambiguitas integer sinyal antara satelit j ke penerima i

δi(t) = bias jam penerima

17

Koordinat dari base station yang digunakan dalam pengamatan metode RTK

sudah diketahui. Sinyal satelit dipancarkan dari base station ke rover. Rover

menggunakan teknik relative positioning untuk menghitung posisi titik dari base

station. Pada proses relative positioning itu dimungkinkan menghitung dan

memancarkan koreksi pseudorange (PRC). Sesudah koreksi pseudorange dihitung,

kemudian rover mengkoreksi pseudorange-nya. Dengan mengalikan Persamaan (1.4)

dengan λ, dan memasukkan suku error orbital radial, pseudorange fase pembawa

pada base station A untuk satelit j pada epoch t0, maka dapat dirumuskan :

.................………….……..(1.5)

Di mana NjA adalah ambiguitas yang tak diketahui awalnya dan c adalah

kecepatan sinyal (kecepatan cahaya diruang hampa), serta semua suku lain yang

didefinisikan sebelumnya dalam Persamaan (1.6). Karena base station merupakan

titik yang diketahui koordinatnya, maka koreksi pseudorange pada epoch t0 adalah :

...........……………….........…...…....(1.6)

Kemudian koreksi pseudorange pada setiap epoch t dapat dirumuskan :

......................…………….......…………..(1.7)

Pada rumus 1.7, RRC adalah Range Rate Correction. Dengan prosedur yang

sama digunakan pada kode pseudorange, range phase terkoreksi rover untuk epoch t

dapat dirumuskan:

...………............................(1.8)

Persamaan-persamaan ini dapat diselesaikan jika trdapat minimal empat satelit

secara kontinyu diamati selama survei. Koreksi pseudorange dan koreksi laju range

dipancarkan ke penerima.

18

I.5.8. DOP (Dilution of Precision)

DOP (Dilution of Precision) merupakan nilai kekuatan bentuk geometri dari

konfigurasi satelit yang diamati. Karena posisi satelit senantiasa berubah terhadap

waktu, maka nilai DOP akan berubah terhadap waktu. DOP yang digunakan adalah

kecil. Semakin kecil nilai DOP (1-3) semakin baik konfigurasi satelitnya maka

ketelitian pengukuran akan semakin teliti dan semakin besar nilai DOP (4-8) maka

ketelitian pengukuran akan kurang teliti (Atunggal, 2010). Ketelitian posisi yang

diperoleh dari pengukuran GPS merupakan fungsi dari nilai DOP dan ketelitian

pengamatan. Persamaannya sebagai berikut :

...............................................................................................(1.9)

Keterangan :

σ : Ketelitian titik yang dihasilkan

DOP : Nilai Dilution of Precision

σ0 : Ketelitian pengamatan

Berdasarkan pada parameter yang diestimasi, dikenal beberapa jenis DOP

(Dilution of Precision) yaitu :

1. GDOP = Geometrical DOP (posisi 3D dan waktu)

2. PDOP = Positional DOP (posisi 3D)

3. HDOP = Horizontal DOP (posisi horisontal)

4. VDOP = Vertical DOP (tinggi)

5. TDOP = Time DOP (waktu)

I.5.9. Kesalahan dan Bias

Setiap pengukuran dengan GPS pasti baik menggunakan pseudorange maupun

carrier phase mengandung kesalahan dan bias yang akan berpengaruh pada

ketelitian penentuan posisi (Wellenhof et al., 1992). Bias didefinisikan sebagai efek

dari pengukuran yang menyebabkan jarak ukuran yang sebenarnya (true range)

berbeda dengan jarak ukuran (measured range) sebagai akibat dari kesalahan

sistematik, dan ini bisa/perlu dimodelkan saat dilakukan pengolahan data. Sedangkan

kesalahan didefinisikan sebagai bias yang tidak dapat dimodelkan.

19

Terdapat beberapa kesalahan dan bias GPS, untuk lebih lengkapnya dijelaskan

dalam tabel sebagai berikut.

Tabel I.2. Efek dari pengurangan data (Abidin, 2000)

Kesalahan dan Bias Dampak dari Pengurangan Data

Dieliminasi Direduksi

Jam satelit Dapat Tidak Dapat

Jam receiver Dapat Tidak Dapat

Orbit (ephemeris) Tidak Dapat Dapat

Ionosfer Tidak Dapat Dapat

Troposfer Tidak Dapat Dapat

Multipath Tidak Dapat Tidak Dapat

Noise (derau) Tidak Dapat Tidak Dapat

Selective Availability Dapat Dapat

Efek dari kesalahan dan bias harus diperhitungkan secara baik dan benar,

karena akan mempengaruhi ketelitian informasi (posisi, kecepatan, percepatan,

waktu) yang diperoleh dan proses penentuan ambiguitas fase dari sinyal GPS. Secara

umum ada beberapa cara dan strategi yang dapat digunakan untuk menangani

kesalahan dan bias GPS, antara lain sebagai berikut (Abidin, 2000):

1. Terapkan mekanisme differencing antar data.

2. Estimasi parameter dari kesalahan dan bias dalam proses hitung perataan.

3. Hitung besarnya kesalahan/bias berdasarkan data ukuran langsung.

4. Hitung besarnya kesalahan/bias berdasarkan model.

5. Gunakan strategi pengamatan yang tepat.

6. Gunakan strategi pengolahan data yang tepat.

7. Abaikan

20

I.5.10. Sistem Koordinat UTM

Koordinat tiga dimensi yang ditentukan oleh GPS dalam sistem WGS 84

biasanya harus ditransformasikan lebih dahulu ke sistem datum lokal dan kemudian

ke sistem proyeksi peta yang digunakan. Penyajian hasil hitungan dalam bidang datar

(proyeksi) yang dilakukan menggunakan sistem koordinat proyeksi Universal

Transvere Mercator (UTM). Proyeksi UTM merupakan proyeksi silinder transversal

konform yang memotong bola bumi pada dua meridian standar. Seluruh permukaan

bumi dibagi dalam 60 wilayah yang disebut zone UTM. Masing-masing zone

dibatasi oleh dua meridian dengan lebar 60. Tiap zone mempunyai meridian tengah

sendiri-sendiri, dengan faktor perbesaran di meridian tengah 0,996.

Zone proyeksi UTM diberi nomor yaitu mulai dari zone satu antara 1800 BB

sampai dengan 1740 terus ke timur sampai zone 60 antara 174

0 BT sampai 180

0 BT.

Batas lintang proyeksi UTM adalah 800 LS dan 84

0 LU dengan lebar jalur 8

0 dan

pembagiannya dimulai dari 800 LS terus ke utara. Jalur-jalur dengan lebar 8

0 ini

diberi tanda dengan huruf C untuk jalur 800 LS dan 72

0 LS berurutan kearah utara

sampai huruf X untuk jalur 720 LU sampai dengan 84

0 LU, dengan catatan huruf I

dan O tidak digunakan. Tiap zone jalur merupakan satuan daerah dengan cara

penomorannya dengan menyebutkan nama zone dan hurufnya. Masing-masing zone

mempunyai sistem koordinat sendiri-sendiri, yaitu dengan titik nol sejati pada

perpotongan antarameridian tengah dengan ekuator.

Untuk menghindari koordinat negatif di dalam proyeksi UTM setiap meridian

tengah di dalam setiap zone diberi harga 500.000 m Timur. Untuk harga-harga ke

arah utara ekuator dipakai sebagai garis datum dan diberi harga 0 m Utara. Untuk

perhitungan kearah selatan ekuator diberi harga 10.000.000 m Utara (Prihandito,

1998).

21

Gambar I.6. Pembagian zone UTM wilayah Indonesia

Untuk wilayah Indonesia terbagi dalam 9 zone, mulai dari meridian 900 BT

sampai 1440 BT dengan garis batas pararel 10

0 LU sampai 15

0 LS, serta tercakup

dalam zone nomor 46 sampai dengan 54.

1.5.11. Uji Peta

Uji peta dilakukan untuk mengetahui tingkat ketelitian hasil penggambaran

dibandingkan dengan kondisi sesungguhnya dilapangan. Uji peta dilakukan dengan

maksud untuk mengecek kelengkapan detil, skala/planimetris, dan elevasi. Pengujian

kelengkapan detil dilakukan dengan pengecekan lapangan langsung yaitu dengan

cara membandingkan kesesuaian hasil gambar peta dengan kondisi di lapangan.

Berdasarkan dalam panduan Kemah Kerja Teknik Geodesi Tahun 2013 pengujian

skala dan elevasi dilakukan dengan pengecekan langsung di lapangan yaitu dengan

cara :

1. Pengecekan skala/planimetris dilakukan dengan cara pengukuran jarak dari

obyek/detil yang satu terhadap detil yang lain.

2. Pengecekan elevasi/kontur dilakukan dengan cara pengukuran beda tinggi

antara obyek/detil yang satu dengan detil yang lain.

Pengujian skala dan elevasi dapat juga dilakukan dengan pengecekan langsung

dilapangan dari angka koordinat Easting, Northing dan tinggi (E,N,H) titik-titik

22

sampel yang telah ditentukan dengan cara melakukan pengukuran koordinat titik-titik

sampel. Jumlah detil titik-titik sampel minimal 20 buah untuk masing-masing jarak

dan elevasi.

Toleransi untuk pengujian peta adalah sebagai berikut :

1. Untuk ketelitian peta dinyatakan bahwa spesifikasi ketelitian horizontal jika

dilakukan uji ketelitian adalah 0,3 mm dikali skala peta dan dibandingkan

dengan hasil hitungan koordinat pengukuran yang diuji di lapangan.

2. Untuk spesifikasi ketelitian vertikal/kontur ketelitian adalah 0,5 dikali skala

peta, dan jika dilakukan uji ketelitian tinggi tidak boleh lebih dari 10% titik-

titik yang diuji memiliki kesalahan lebih dari 0,5 mm dikali skala peta.

I.5.12. AutoCAD Land Desktop

AutoCAD Land Deskop adalah suatu program grafis yang handal dalam

menangani gambar yang berbasis vektor. Kemampuan-kemampuan sistem CAD

(Computer Aided Design) membantu dalam mengolah dan menyajikan data hasil

pekerjaan pemetaan. Analisa spasial yang dimiliki oleh setiap sistem CAD ini sangat

bervariasi, diantaranya berupa hitung-hitungan jarak (Distance), keliling, luas,

volume, pembuatan garis kontur dan lain sebagainya. Fungsi-fungsi pada AutoCAD

menyediakan berbagai fasilitas untuk memodifikasi gambar pada peta. Gambar dapat

dihapus, dipindahkan, atau digandakan. Menu utama AutoCAD Land Desktop yang

berkaitan dengan pekerjaan pembuatan peta diantaranya adalah :

a. Project digunakan untuk mengatur database pekerjaan yang telah dibuat,

submenu yang sering digunakan adalah Drawing setup untuk mengatur

parameter gambar.

b. Point digunakan untuk membuat titik data yang akan dimasukkan ke dalam

lembar kerja, didalamnya terdapat submenu antara lain : Point setting,

Create Points, Import/Export Points, Edit Point, dan lain-lain.

c. Terrain digunakan untuk membuat terrain dengan menggunakan data point

yang telah dibuat sebelumnya termasuk dalam pembuatan garis kontur.

Submenu dari Terrain antara lain : Terrain Model Explorer, Edit Surface,

Create Contour, Section, Grid Volume.

23

d. Plot digunakan untuk mencetak peta yang telah dibuat. Pada proses ini akan

ada menu pilihan dan parameter yang harus dimasukkan agar software dapat

melakukan proses pencetakan peta seperti yang kita inginkan. Parameter

tersebut antara lain ukuran kertas yang digunakan, skala pencetakan, unit

ukuran, dan lain sebagainya.