5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 KEGIATAN PERTAMBANGAN

2.1.1 Pertambangan Batubara

Gambar 2.1Open Pit Mining dan Batubara [en.wikipedia.org]

Ciri khusus industri pertambangan batubara adalah :

1. Nonrenewable yaitu tidak terbarukan dan tidak tergantikan, hal ini dapat menimbulkan

kompleksitas akibat kelangkaan dan meningkatnya kebutuhan akan sumber batubara

tersebut, sehingga memerlukan inventarisasi dan penggunaan yang tepat.

2. Keberadaan industri pertambangan bergantung pada dimana ditemukannya batubara.

3. Industri pertambangan merupakan industri yang padat modal, padat teknologi dan

padat waktu, yang dalam operasinya membutuhkan sinergi dari berbagai disiplin ilmu

dan teknologi.

Dalam pelaksanaannya, kegiatan pertambangan disuatu daerah akan memberikan dampak

terhadap lingkungannya, baik dampak positif maupun negatif. Dampak positif dari industri

pertambangan antara lain :

1. Menambah pendapatan dan devisa negara

2. Dapat meningkatkan kondisi sosial, ekonomi, budaya dan kesehatan masyarakat daerah

sekitarnya

3. Membuka kesempatan kerja

4. Memberi kesempatan alih teknologi

5. Berperan sebagai pusat pengembangan wilayah

6

Disamping dampak positif di atas, industri pertambangan dapat pula mengakibatkan

dampak negatif, antara lain :

1. Mengubah morfologi dan fisiologi daerah tersebut (tata guna lahan)

2. Berpeluang merusak lingkungan

3. Kesuburan tanah dapat berkurang/hilang

4. Mengurangi vegetasi, sehingga dapat menimbulkan kegundulan hutan, longsor dan

erosi

5. Flora dan fauna rusak, sehingga ekologi juga rusak

6. Mencemari sungai

7. Polusi suara dan udara (debu dan kebisingan)

8. Dapat menimbulkan kesenjangan social, ekonomi dan budaya di wilayah setempat

Adapun resiko dalam industri pertambangan antara lain bahwa dalam mengekstrak bahan

dari batuan induknya harus dilakukan kegiatan eksavasi, sehingga dapat merubah lapisan

tanah muka bumi.

7

2.1.2 Proses Pertambangan Batubara

Berikut ini adalah diagram proses penambangan secara garis besar.

Diagram 2.1 Kegiatan Penambangan Batubara

8

2.1.2.1 Studi Awal (Prospeksi)

Ada 2 (dua) hal yang dilakukan dalam studi awal ini, yaitu studi pustaka dan survei

pendahuluan ke lokasi yang menjadi area penambangan. Dalam studi pustaka, yang

dilakukan yaitu :

1. Melakukan studi terhadap data dan peta-peta yang sudah ada (dari survei-survei

terdahulu), catatan-catatan lama, laporan-laporan temuan dan lain-lain, lalu

menentukan lokasi yang akan disurvei.

2. Setelah pemilihan lokasi, langkah berikutnya adalah menentukan batasan luas daerah

kerja.

Sedangkan dalam survei pendahuluan akan dilakukan dengan melakukan hal-hal sebagai

berikut :

1. Melakukan peninjauan secara langsung ke lapangan untuk mencari singkapan/outcrop.

2. Pengambilan contoh batuan dan batubara.

2.1.2.2 Eksplorasi

2.1.2.2.1 PemetaanTopografi

Jika di suatu wilayah sudah terdapat peta dengan skala yang diperlukan dalam kegiatan

penambangan batubara, maka dapat langsung melakukan survei geology dan kegiatan

penambangan selanjutnya. Akan tetapi jika belum terdapat peta topografi, maka perlu

dilakukan pemetaan topografi terlebih dahulu untuk daerah tersebut. Pemetaan topografi

dapat dilakukan dengan beberapa metode, diantaranya yaitu metode terrestrial dan

ekstraterestrial.

Pemetaan topografi metode terrestrial dilakukan dengan mengukur langsung kelapangan

dengan menggunakan alat ukur sudut dan jarak (theodolit, EDM, atau ETS). Sedangkan

pemetaan ektraterestris dapat dilakukan melalui udara (airborne mapping), fotogrametri

atau LIDAR. Untuk ilustrasinya dapat dilihat pada diagram berikut.

9

Diagram 2.2 Pemetaan Topografi

Berikut ini akan dijelaskan mengenai pemetaan topografi dengan metode terestris. Untuk

pemetaan topografi dengan menggunakan teknologi fotogrametri dan LIDAR akan

dijelaskan pada pembahasan selanjutnya. Peta topografi yang diperoleh dari berbagai

macam metode pemetaan tersebut akan digunakan untuk sebagai peta dasar dalam kegiatan

penambangan batubara selanjutnya.

a) Peralatan yang Digunakan

Peralatan yang digunakan dalam pemetaan topografi ini antara lain alat ukur sudut dan

jarak (theodolite, EDM, ETS), tinggi(Waterpass, automatic levelling) dan alat-alat

pendukung lainnya. Sedangkan peralatan yang digunakan untuk pengolahan data antara

lain perangkat keras(Perangkat komputer seperti CPU, Monitor, Printer, dll) dan perangkat

lunak(CAD, Surfer, MapInfo, MS-Office, dll).

b) Pelaksanaan Pekerjaan Lapangan

Persiapan

Persiapan ini ditujukan untuk mengetahui kondisi daerah yang akan disurvei, sistem

koordinat peta yang ada yang akan digunakan sebagai acuan dan titik-titik acuan yang

akan digunakan untuk jalur pengukuran kerangka. Jalur pengukuran serta lokasi titik-titik

kerangka harus direncanakan sedemikian rupa sehingga dapat dengan mudah dan teliti

digunakan untuk pengikatan titik-titik bor. Demikian pula dalam penempatan titik-titik

kerangka tersebut harus memperhatikan agar titik-titik tersebut terhindar dari kerusakan

akibat rintisan jalur transportasi mesin bor. Dari kegiatan survei lapangan persiapan ini,

akan diperoleh gambaran untuk memastikan lokasi pemasangan titik-titik kerangka/

kontrol, metode pengukuran yang akan diterapkan, penjadwalan waktu dan pengaturan

personil dan strategi pengukuran. Perlu dicatat bahwa pengukuran titik-titik kerangka

acuan untuk penentuan koordinat planimetri (X,Y) dilakukan dengan cara traverse

(polygon) menggunakan ETS atau GPS differensial dan untuk tinggi (Z) dilakukan dengan

10

cara sipat datar (leveling) menggunakan alat automatic leveling atau dengan menggunakan

metode penentuan beda tinggi lainnya.

Penentuan Batas dan Orientasi Daerah Survei

Daerah yang akan menjadi area survei dan pemetaan harus ditentukan batas-batasnya

berdasarkan koordinat dan batas lapangan yang ada yang telah ditentukan oleh pemilik

pertambangan batubara.

Penentuan Titik Ikat

Untuk memudahkan dalam pencocokan peta yang dihasilkan dengan peta topografi yang

telah ada, maka diperlukan penentuan titik ikat yang sudah diketahui sistem proyeksi dan

koordinatnya sebagai ikatan awal dalam pengukuran topografi. Hal ini bertujuan agar peta

topografi yang dihasilkan memiliki proyeksi dan sistem yang sama dengan peta topografi

yang ada.

Pemasangan Patok Titik Kerangka Dasar dan Patok Titik Bor

Patok Titik Kerangka Utama dipersiapkan di lapangan dari beton dengan ukuran (10 x 10

x 100) cm3

dan dibagian tengah diberi tulangan besi beton diameter 10 mm, lihat Gambar

3. Saat pemasangan, bagian yang tampak dipermukaan 25 cm, sedangkan yang tertanam

75 cm. Pemasangan pilar pada tanah keras harus terjamin cukup kuat/ tidak mudah

berubah/ miring, bila dianggap perlu pada bagian atas sekitar permukaan tanah diberi

penguatan adukan semen dan batu. Setelah kering dicat dengan warna yang kontras dan

diberi notasi sehingga memudahkan untuk mencarinya. Diatas besi beton yang muncul +/-

0.5 cm diberi tanda silang untuk posisi titik. Contoh cara penomoran sebagai berikut :

Gambar 2.2 Konstruksi Pilar Beton Titik Kerangka Utama [Antang, 2007]

11

Penempatan titik kerangka utama berada di luar batas penambangan agar tidak akan

terganggu oleh kegiatan penambangan. Titik-titik kerangka utaZma ini akan digunakan

untuk pengikatan titik bor, pengukuran progress saat penambangan dan reklamasi area

pertambangan pasca penambangan. Oleh sebab itu penempatan titik-titik kerangka utama

ini harus sedemikian rupa sehingga terbebas dari gangguan aktivitas penambangan

maupun oleh kegiatan di luar itu. Terkait dengan keperluan pengikatan titik bor, titik-titik

kerangka utama akan menjadi acuan/ pengikatan jalur kerangka cabang pada kedua

ujungnya. Jarak antar dua jalur kerangka cabang berkisar antara 100 meter, oleh sebab itu

diupayakan agar pada setiap ujung jalur kerangka cabang ditempati titik kerangka utama.

Patok Kerangka Utama dicat dengan warna kuning dengan penomoran warna hitam.

Patok Titik Kerangka Cabang dapat dibuat dari kayu (4 x 5 x 60) cm atau batang kayu

atau paralon seukuran yang diisi dengan adukan semen dan pasir dan diberi paku di bagian

tengah atas sebagai tanda posisi titik. Ditanam sedalam 45 cm agar cukup stabil. Sistem

penomoran titik kerangka cabang adalah sbb : Blx-yyy, dimana x kode blok 1 s/d 6, yyy

nomor urut. Jalur pengukuran titik kerangka cabang diupayakan mendekati titik-titik bor

dengan pola seperti terlihat pada Gambar 1 sehingga pengukuran posisi titik bor dapat

dilakukan dengan sekali bidik (single shot) atau maksimum dengan satu titik bantu. Titik-

titik kerangka cabang ini kemungkinan akan hilang saat eksploitasi/ aktivitas

penambangan. Patok ini dicat berwarna merah dengan penomoran putih.

Patok Titik Bor dipasang sesuai dengan pertimbangan tertentu kaitannya dengan informasi

yang diinginkan untuk perhitungan cadangan. Patok titik bor berbentuk silinder dengan

diameter 7,5 cm panjang 75 cm, dibagian tengah diisi dengan campuran semen dan pasir.

Pada pemasangannya yang tampak dipermukaan 25 cm, sedangkan yang tertanam 50 cm,

dicat dengan warna putih dan dengan penomoran hitam untuk memudahkan dalam

mencarinya.

Apabila oleh sebab jadwal pemboran, pengukuran koordinat titik bor dapat mendahului

pengeboran atau dilakukan setelah pemboran dilakukan. Pada kasus apabila pemboran

pada suatu titik bor belum dilakukan maka pengukuran pengikatan koordinat titik

dilakukan pada posisi patok sementara yang telah ditentukan oleh team geologi.

Pengukuran final dilakukan kemudian apabila sudah dilakukan pemboran. Bila pemboran

12

telah dilakukan sebelumnya, maka pengukuran pengikatan koordinat final dapat dilakukan

secara langsung.

Pengukuran Poligon Kerangka Dasar

Pengukuran poligon meliputi pengukuran kerangka dasar utama dan kerangka dasar

cabang. Kerangka dasar utama merupakan kerangka peta dan terdiri dari titik-titik kontrol

kerangka dasar dengan selang tertentu. Titik kontrol kerangka dasar utama tersebut dipakai

sebagai ikatan awal dan akhir setiap pengukuran lintasan detil topografi. Pada tahap

eksplorasi, titik-titik kerangka utama nantinya akan digunakan sebagai titik-titik ikat

polygon cabang seperti yang tampak pada. Pengukuran titik kerangka utama dilakukan

setelah kondisi patok sudah stabil (kering). Metoda pengukuran untuk posisi X,Y yang

diterapkan antara lain traverse dengan menggunakan Electronic Total Station (ETS) atau

dengan menggunakan GPS differensial dan untuk penentuan tinggi H adalah waterpas

(spirit levelling) dengan alat automatic levelling.

Sedangkan kerangka dasar cabang digunakan untuk pengikatan titik detil topografi (jika

area survei relatif luas) dan digunakan sebagai kerangka dasar untuk mengikatkan titik

pada saat memetakan lokasi titik bor. Pengukuran dan hitungan titik kerangka cabang

dilakukan sebagai berikut :

- Metoda yang digunakan untuk penentuan koordinat planimetri (X,Y) dan ketinggian

(Z) dari titik kerangka cabang adalah sama dengan metoda yang digunakan untuk

penentuan titik kerangka utama.

- Koordinat X,Y dengan traverse dan ketinggian Z dengan sipat datar (spirit levelling).

- Sebagai titik acuan traverse cabang dan sipat datar cabang digunakan koordinat

(X,Y,Z) titik kerangka utama.

Pemilihan lokasi titik-titik tertentu kerangka cabang harus dipersiapkan sedemikian rupa

hingga pengikatan koordinat titik bor sementara atau final dapat dilakukan dengan sekali

bidik dari titik-titik tersebut atau maksimal dengan satu titik bantuan.

Gambar berikut menggambarkan kerangka dasar utama dan kerangka dasar cabang.

13

Gambar 2.3 Kerangka Dasar Utama dan Kerangka Dasar Cabang

Pengukuran Detil Topografi

Untuk memperoleh gambaran sebenarnya dari permukaan bumi, maka perlu dilakukan

pengukuran detil topografi. Pengukuran ini dilakukan dengan cara membuat lintasan

pengukuran detil (kerangka dasar cabang) yang terikat pada titik-titik kontrol kerangka

dasar utama. Selain itu, juga akan dilakukan pengukuran posisi batubara yang terpotong

lintasan detil dan identifikasi lokasi-lokasi detil seperti :tanah urug/timbunan, tanah asli,

batas galian tambang, jalan tambang, dan objek-objek lain yang dianggap perlu. Kerapatan

data pengukuran detil merupakan hal yang sangat penting, karena sangat berpengaruh

terhadap penarikan garis kontur.

Pemasangan Bench Mark

Pemasangan patok Benchmark dilakukan dengan tujuan apabila suatu saat nanti dilakukan

lagi pengukuran di daerah ini (seperti lokasi bor, perluasan pengukuran topografi di daerah

sekitarnya, mapping progress dan lain-lain), maka pengukuran dapat mengacu pada patok-

patok benchmark yang telah dipasang. Dengan demikian sistem proyeksinya akan sama

dengan peta yang dibuat sekarang.

c) Pemrosesan Data Topografi dan Hasil Pekerjaan

Data hasil pengukuran dari lapangan masih merupakan data mentah (raw data) yang perlu

diproses untuk mendapatkan nilai posisi (X, Y, Z) dari suatu titik. Pemrosesan data

dilakukan terhadap data hasil pengukuran poligon maupun detil topografi. Hasil dari

proses keseluruhan survei dan pemetaan topografi yaitu suatu peta topografi yang

selanjutnya akan digunakan untuk kegiatan penambangan selanjutnya.

14

2.1.2.2.2 Survei Geologi

a) Peralatan yang Digunakan

Peralatan yang dipergunakan selama pengukuran dan pemrosesan data lapangan dalam

survei Geologi antara lain kompas Geologi, Kompas Suunto, Klinometer, palu Geologi,

Handheld GPS Receiver, meteran, alat gali dan plastik contoh. Sedangkan untuk

pengolahan data hasil survei Geologi sama seperti yang digunakan dalam pengolahan data

hasil survei dan pemetaan topografi.

b) Pelaksanaan Pekerjaan Lapangan

Persiapan

Persiapan merupakan pekerjaan awal yang sangat menentukan untuk dapat terlaksananya

pekerjaan lapangan dengan lancer dan memberikan hasil sesuai dengan yang diharapkan.

Adapun yang perlu dipersiapkan antara lain :

1. Persiapan peralatan yang diperlukan dalam pemetaan topografi.

2. Penyelesaian administrasi.

3. Pengumpulan informasi yang berkaitan dengan daerah yang akan disurvei.

4. Pengumpulan data koordinat titik ikat.

5. Pembuatan rencana survei dan strategi pelaksanaan survei.

6. Penyediaan sarana dan prasarana penunjang

7. Pemberangkatan tim survei.

Survei Geologi

Survei Geologi merupakan suatu kegiatan pendataan informasi-informasi geologi

permukaan dan menghasilkan suatu bentuk laporan berupa peta geologi yang dapat

memberikan gambaran mengenai penyebaran dan susunan batuan (lapisan batuan), serta

memuat informasi gejala-gejala struktur geologi yang mungkin mempengaruhi pola

penyebaran batuan pada daerah tersebut. Selain pemetaan informasi geologi, pada kegiatan

ini juga sekaligus memetakan tanda-tanda mineralisasi yang berupa alterasi mineral.

Tingkat ketelitian dan nilai dari suatu peta geologi sangat tergantung pada informasi-

informasi pengamatan lapangan dan skala pengerjaan peta. Skala peta tersebut mewakili

intensitas dan kerapatan data singkapan yang diperoleh. Tingkat ketelitian peta geologi ini

juga dipengaruhi oleh tahapan eksplorasi yang dilakukan. Pada tahap eksplorasi awal,

skala peta 1 : 25.000 mungkin sudah cukup memadai, namun pada tahap prospeksi s/d

penemuan, skala peta geologi sebaiknya 1 : 10.000 s/d 1 : 2.500.

15

Namun dalam tahapan eksplorasi lanjut s/d detail, pengamatan singkapan dapat diperluas

dengan menggunakan metode-metode lain seperti uji sumur, uji parit, maupun bor tangan.

Sedangkan penentuan posisi dilakukan dengan menggunakan alat ukur permukaan seperti

pemetaan dengan plane tabel atau dengan theodolite.

Penentuan Titik Ikat

Dengan menentukan titik ikat yang sudah diketahui sistem proyeksi dan koordinatnya (titik

ikat yang digunakan dalam pemetaan topografi), maka dengan mengikatkan ke titik ikat

tersebut, koordinat data geologi yang dihasilkan akan dapat disesuaikan dengan topografi

yang dibuat. Titik ikat yang dipakai adalah patok-patok pengukuran topografi terdekat, hal

ini dilakukan apabila surveior telah melakukan pengukuran topografi. Akan tetapi, jika

belum dilakukan pengukuran topografi, maka geologist akan memasang tanda dan diukur

posisinya (X,Y,Z) oleh surveior. Dengan demikian, koordinat data geologi akan terikat dan

terkoreksi terhadap koordinat data pengukuran topografi.

Pengambilan Contoh Batubara

Pengambilan sample batubara dari singkapan/outcrop dilakukan secara komposit dengan

metode channel sampling untuk batubara yang tebalnya >1.

c) Pemrosesan Data Survei Geologi dan Hasil Pekerjaan

Data mentah yang diperoleh dari survei Geologi perlu dihitung dan diproses untuk dapat

diperoleh nilai posisi (X,Y,Z) dan tebal sekwen batubara. Seluruh data geologi yang

ditemukan di lapangan khususnya singkapan batubara, diplotkan dan diinterpretasikan dan

dikorelasikan antar satu singkapan dengan singkapan lainnya dengan berdasarkan atas

karakteristik fisik singkapan batubara yang dijumpai. Hasil korelasi ini digunakan untuk

menentukan posisi titik-titik pemboran yang akan dilakukan.

2.1.2.2.3 Pemboran

Salah satu keputusan penting di dalam kegiatan eksplorasi adalah menentukan kapan

kegiatan pemboran dimulai dan diakhiri. Pelaksanaan pemboran sangat penting dilakukan

untuk mengetahui gambaran dan zona singkapan sebaik mungkin. Jika gambaran geologi

permukaan dan singkapan secara menyeluruh, maka kegiatan pemboran dapat dihentikan.

Dalam tahap ini akan diperoleh :

1. Formasi/lapisan batubara, antara lain :

16

- Ketebalan batubara (thickness)

- Arah jurus lapisan batubara (strike)

- Kemiringan batubara (dip)

Gambar 2.4 Kemiringan Lapisan Batubara [Berau Coal, 2009]

2. Kualitas batubara/komposisi lapisan batubara, antara lain :

- Batubara (cal/gram)

- Pasir

- Belerang

- lumpur

3. Stripping Ratio

Merupakan perbandingan antara batubara dan overburden (BB/OB). Jika nilai BB/OB

antara 1 : 3 sampai 1 : 7 , maka batubara tersebut layak untuk ditambang. Akan tetapi,

tergantung dari kualitas batubara tersebut. Bahkan perbandingannya bisa mencapai 1 : 20

pun masih layak untuk ditambang jika memungkinkan.

Gambar 2.5 Contoh Desain Lokasi Titik Bor Untuk mengetahui arah seam

17

2.1.2.3 Mine Design dan Studi Kelayakan

Setelah hasil dari proses eksplorasi didapat, maka pembuatan laporan eksplorasi sangat

penting. Karena dari laporan ini akan diketahui gambaran mengenai wilayah penambangan

dan kemudian digunakan untuk kegiatan pertambangan selanjutnya.

Pada tahap ini dibuat rencana produksi, rencana kemajuan tambang, metode penambangan,

perencanaan peralatan dan rencana investasi tambang. Dengan melakukan analisis

ekonomi berdasarkan model, biaya produksi penjualan dan pemasaran maka dapatlah

diketahui apakah cadangan bahan galian yang bersangkutan dapat ditambang dengan

menguntungkan atau tidak.

Pekerjaan-pekerjaan untuk membuat lubang-lubang bukaan kearah dan di dalam endapan

batu bara yang sudah pasti ada sebagai persiapan untuk penambangan dan pengangkutan

endapan bijih tersebut.

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

2.1.2.4 Eksploitasi

Dalam tahap ini, yang dilakukan adalah pengambilan batu bara dari sumbernya, dalam hal

ini di atas permukaan bumi (open pit mining). Selanjutnya adalah melakukan pengolahan

dan pemurnian terhadap batu bara yang diperoleh dengan terlebih dahulu mengangkutnya

ke tempat penimbunan (stock pile). Pemurnian dilakukan untuk meningkatkan

kadar/kualitas batu bara, dengan tujuan untuk meningkatkan persyaratan industry,

18

teknologi pengolahan lanjut dan/atau meningkatkan harga jual dari komoditi tambang

tersebut.

Gambar 2.7 Stock pile batubara di tepi sungai sedang dimuat batubara [Berau

Coal, 2009]

Ketika kegiatan eksploitasi batubara dilakukan, juga akan dilakukan mapping progress(

untuk mengetahui volume hasil kegiatan penambangan batubara yang sudah dilakukan).

Hasil dari mapping progress ini akan dibuat laporan kegiatan penambangan batubara,

sehingga dapat dilakukan proses analisis selanjutnya untuk pengambilan keputusan apakah

kegiatan penambangan batubara akan tetap dilanjutkan atau dihentikan.

Mapping progres ini dilakukan dengan menggunakan alat total stasion (ETS) atau dengan

menggunakan alat pemetaan terrestrial lainnya. Adapun titik kontrol yang digunakan yaitu

titik kontrol terdekat yang sudah tersedia atau menggunakan titik kontrol yang digunakan

untuk kegiatan pemetaan topografi daerah pertambangan batubara.

Adapun untuk memperoleh volume hasil dari kegiatan penambangan batubara dalam

kurun waktu tertentu adalah volume penambangan sebelumnya dikurangi dengan volume

penambangan pada hari berikutnya.

2.1.2.5 Pengangkutan dan Penjualan Batubara

Setelah tahap eksploitasi selesai, batubara yang didapat kemudian diangkut ke stok pile

dimana batubara tersebut di kumpulkan. Setelah siap untuk dijual, maka batubara tersebut

di angkut ke selling point. Pengangkutan batubara ini mengikuti jalur yang telah

19

ditentukan pada pemetaan jalur transportasi yang dianggap paling efisien dari waktu, biaya

dan tenaga. Dibawah ini adalah beberapa alat transportasi yang dapat digunakan untuk

pengangkutan batubara.

Gambar 2.8 Alat Transportasi dalam Kegiatan Tambang Batubara [http://pro.corbis.com]

2.1.2.6 Penutupan Tambang (Reklamasi)

Dalam Kepmen PE No. 1211.K/008/M.PE/95 yang dimaksud Reklamasi

Ruang lingkup reklamasi antara lain :

adalah kegiatan

yang bertujuan memperbaiki atau menata kegunaan lahan yang terganggu sebagai akibat

kegiatan usaha pertambangan umum, agar dapat berfungsi dan berdayaguna sesuai dengan

peruntukkannya. Kebijakan mengenai reklamasi daerah pertambangan diatur dalam

undang-undang, peraturan pemerintah, dan keputusan menteri (Lampiran).

Pemulihan lahan bekas tambang untuk memperbaiki lahan yang terganggu ekologinya

Mempersiapkan lahan bekas tambang yang sudah diperbaiki ekologinya untuk

pemanfaatan selanjutnya.

Sasaran Reklamasi yaitu untuk terciptanya lahan bekas tambang yang kondisinya aman,

stabil dan tidak mudah tererosi sehingga dapat dimanfaatkan kembali seusai dengan

peruntukannya.

Ada beberapa hal yang dapat dilakukan untuk melakukan reklamasi di wilayah bekas

penambangan batubara, antara lain revegetasi atau menjadikannya sebagai area yang

bernilai ekonomis dengan tetap memperhatikan keseimbangan alamnya.

20

2.2 LIDAR

2.2.1 Umum

Pada tahun 1980-an, beberapa negara seperti Kanada, Amerika Serikat, Swedia dan

Australia mencoba mengembangkan metode optik dalam pengukuran data topografi

permukaan bumi dan kedalaman. Metode tersebut memanfaatkan sinar laser dan prinsip-

prinsip optik untuk melakukan pengukuran. Dalam menjalankan operasinya, perangkat

optik tersebut diangkut oleh suatu wahana terbang berupa pesawat terbang atau helikopter.

Teknologi tersebut dinamakan Airborne Laser Scanner (ALS) yang kemudian diberi nama

LIDAR (Light Detection and Ranging). Bila radar menggunakan emisi gelombang radio,

maka LIDAR menggunakan emisi gelombang cahaya. Jadi LIDAR merupakan sistem

penginderaan jauh aktif yang menggunakan sinar laser untuk menghasilkan informasi

ketinggian dari suatu objek.

2.2.2 Prinsip Kerja LIDAR

Pada wahana yang dipilih (misal helikopter) dipasang laser scanner, GPS, dan INS.

Berdasarkan skala produk yang diinginkan dan luas cakupan, maka dapat ditentukan jalur

terbang. Pada jalur terbang yang telah ditentukan tersebut laser scanner melakukan

penyiaman (scanning) dengan memancarkan sinar laser kepada target lalu sinar tersebut

dipantulkan kembali ke sensor. Waktu perjalanan sinar saat dipancarkan dan diterima

kembali diperlukan sebagai variabel penentu perhitungan jarak dari benda ke sensor. Pada

saat laser scanner melakukan penyiaman sepanjang jalur terbang, pada setiap interval

waktu tertentu direkam posisinya menggunakan GPS dan orientasinya menggunakan INS.

Proses ini dilakukan sampai jalur terbang yang direncanakan dapat disiam.

Gambar 2. 9 Prinsip Kerja LIDAR Secara Umum [www.fugro.com, 2008]

21

Resolusi jarak pengukuran sangat tergantung dari resolusi pengukuran waktu tempuh yang

sangat tergantung dari keakuratan jam yang ada pada sensor. Jarak maksimum yang dapat

diukur tergantung dari waktu maksimum yang dapat diukur dan energy dari sinar laser.

Jarak tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

R =

Dimana : R = jarak antara laser dan objek dipermukaan tanah

TL

c = kecepatan cahaya

= jumlah waktu yang dibutuhkan sinar laser dari awal di pancarkan sampai kembali ke

sensor lagi

Gelombang yang dipancarkan dan dipantulkan tidak hanya berupa gelombang garis lurus,

namun juga dapat berbentuk gelombang continyu (continuous wave ranging). Gelombang

kontinyu digunakan untuk mengukur jarak antara transmitter dan reflector. Pengukuran ini

diaplikasikan jika terjadi perbedaan fasa antara gelombang yang dipancarkan dan yang

diterima, waktu tempuh sinyal dapat ditulis dengan rumus :

TL

Dimana : n = jumlah dari gelombang penuh yang dihasilkan

= nT +

T = waktu tempuh untuk satu gelombang

= beda fasa

2.2.3 Komponen LIDAR

Sensor Laser Scanner

Sensor LIDAR berfungsi untuk memancarkan gelombang/ sinar laser ke objek dan

merekam kembali gelombang pantulannya setelah mengenai objek yang kemudian

digunakan untuk penentu jarak dari benda ke sensor. Berikut ini adalah contoh sensor

Laser Scanner.

Gambar 2.10 Laser Scanner

22

Pada umumnya gelombang yang dipancarkan oleh sensor terdiri atas dua bagian, yaitu

gelombang hijau dan sinar inframerah.

1. Sinar inframerah berfungsi untuk mengukur data topografi daratan atau permukaan

bumi,

2. Gelombang hijau berfungsi untuk mengukur data kedalaman atau batimetri.

Kekuatan sensor LIDAR sangat erat kaitannya dengan kekuatan sinar laser yang

dihasilkan tiap detiknya. Semua bagian dari sensor LIDAR tersebut sangat mempengaruhi

kualitas data yang dihasilkan. Karakteristik sensor LIDAR secara umum dapat dilihat

pada tabel di bawah ini.

Tabel 2.1 Karaketeristik Sensor LIDAR [Istarno, 2007]

Parameter Besaran Min dan

Max

Besaran umumnya

Panjang gelombang

(nm)

810-1500 1000-1200

Sudut scan (derajat) 14-75 20-40

Rate Pulse (KHz) 50 – 200 50 – 200

Tinggi terbang (m) 20-6100 200-300 (helicopter)

500-1000(pesawat terbang)

Lebar swath (m) 0.25 h-1.5 h 0.3 h-0.7 h

GPS frequensi (Hz) 1-10 1-2

IMU frequensi (Hz) 40-200 50

Diameter tapak kaki

(m)

0.05-2 0.25-1

Spasi antar garis scan

(m)

0.1-10 0.5-2

Spasi antar titik (m) 0.06-10 0.3-1

Akurasi jarak (cm) 2-30 5-15

Akurasi ketinggian

(cm)

10-60 15-20

23

IMU

Untuk mendapat hasil pengukuran yang optimal dengan tingkat kesalahan seminimum

mungkin, maka pada wahana pesawat diberi perlengkapan tambahan untuk dapat merekam

posisi pesawat saat melakukan penyiaman area. IMU akan menggunakan akselerasi

(menggunakan accelerometer) dan rotasi (menggunakan gyroscopes) dari pesawat

(sensor). IMU akan menghasilkan nilai dari 3 sumbu utama, yaitu sumbu X (roll),

Y(pitch), dan Z (yaw atau heading). Sistem IMU ini nantinya akan memberikan atau

menentukan orientasi 3D setiap pusat proyeksi LIDAR.

Gambar 2.12 Inertial Measuring Unit [Bobby, 2008]

GPS (Global Positioning System)

GPS merupakan sistem penentuan posisi secara 3D yang berguna untuk menentukan posisi

pusat proyeksi setiap citra LIDAR yang dapat dilakukan secara differensial. Penentuan

posisi secara differensial dapat digunakan untuk penentuan posisi objek-objek yang diam

maupun bergerak. Syarat penentuan posisi secara differensial adalah :

- Memerlukan minimal 2 buah receiver, satu ditempatkan pada titik yang telah diketahui

koordinatnya dan satunya lagi ditempatkan pada titik yang akan ditentukan posisinya.

- Posisi titik ditentukan relatif terhadap monitor station.

Gambar 2.13 Global Positioning Sistem (Differensial) [Karvak, 2009]

IMU

24

Data GPS yang telah dihasilkan kemudian diolah secara post processing dan kemudian

digabungkan dengan data IMU sehingga diperoleh koordinat yang terdefinisi secara

geografis. GPS dipasang pada wahana pesawat dan di ground.

2.2.4 Prosedur Pelaksanaan Pengambilan Data LIDAR

Ada beberapa hal yang harus diperhatikan sebelum pengambilan data LIDAR, antara lain :

penentuan atau survei pendahuluan terhadap daerah proyek dan penyediaan titik kontrol.

1. Survei Pendahuluan

Koordinat-koordinat batas dari area proyek terlebih dahulu harus diketahui, hal tersebut

merupakan permasalahan yang sangat penting untuk penyediaan titik kontrol dan

pengaturan jalur terbang ketika melakukan misi pengambilan data. Tipe dari area proyek

harus disurvei terlebih dahulu, hal tersebut dilakukan untuk memperhitungkan vegetasi,

pohon, bangunan dan hal-hal lainnya yang berpengaruh terhadap pengambilan data.

2. Titik Kontrol Tanah

Pelaksanaan titik kontrol tanah terdiri dari : base stasiun, kontrol kalibrasi dan kontrol area

proyek. Semua titik kontrol tersebut harus mengacu ke suatu jaring titik kontrol geodesi

yang berguna untuk konsistensi dan pemeriksaan kesalahan yang diakibatkan oleh sistem

LIDAR.

• Base Station (Stasiun Titik Kontrol)

Stasiun titik kontrol harus terletak pada jarak 30 sampai 40 km dari area proyek. Penentuan

tersebut sangat penting mengingat jarak antara area proyek dengan base stasion sangat

berpengaruh terhadap akurasi vertikal dan horizontal. Akurasi vertikal dan horizontal dari

titik kontrol harus sesuai dengan yang telah ditetapkan, sehingga akurasi dari hasil akhir

akan dapat terpenuhi. Untuk memenuhi kriteria jarak yang diinginkan, maka base stasion

harus diletakkan berdekatan dengan tempat pesawat pada saat akan melakukan take-off dan

landing.

• Kontrol Kalibrasi Sistem LIDAR

Dalam rangka untuk meyakinkan bahwa sistem LIDAR bekerja dengan baik, sejumlah

titik kalibrasi harus didirikan dekat dengan area proyek. Pesawat akan melakukan take-off

25

dan akan terbang di sekitar bandara, tujuannya adalah untuk melakukan kalibrasi dari

sistem yang digunakan. Biasanya titik kalibrasi tersebut didirikan di bandara dimana

pesawat mulai melakukan misi pengambilan data.

• Kontrol Area Proyek

Kontrol area proyek digunakan untuk melakukan pengujian terhadap akurasi dari sistem

yang digunakan dan produk akhir yang dihasilkan. Jumlah titik kontrol yang dibutuhkan

sangat tergantung dari jenis proyek yang akan dilakukan dan harus mempertimbangkan

vegetasi dan tipe topografi daerah proyek.

Serangkaian titik kontrol geodesi yang terletak di lokasi kalibrasi bandara dan sepanjang

area proyek merupakan syarat yang harus dipenuhi guna mendapatkan nilai kontrol

kualitas yang lengkap. Untuk mendeteksi dan menghilangkan kesalahan dari bias yaitu

melakukan cek data secara keseluruhan dengan mendirikan serangkaian titik kontrol pada

area bandara. Serangkaian titik kontrol tersebut juga harus diletakkan di sepanjang lokasi

proyek.

Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan beberapa hal yang perlu diperhitungkan dalam

perencanaan pengambilan data LIDAR dan foto udara. berikut ini ilustrasi yang

menggambarkan beberapa parameter yang harus direncanakan untuk pengambilan data

LIDAR.

Gambar 2.14 Parameter dalam Perencanaan Pengambilan Data LIDAR

26

Tabel 2.2 Perhitungan dalam Perencanaan Pengambilan Data LIDAR

Input Output Rumus

Field of View (θ)

Tinggi Terbang (H)

Sidelap (sl)

Kecepatan Pesawat (V)

Jumlah titik/Scan (N)

Panjang area proyek

(P)

Lebar Swath (S) 2H tan θ

Jumlah jalur penyiaman(ns)

Interval antar jalur penyiaman (Ji)

S – (sl% x S)

Total panjang garis scan

P x ns

Estimasi waktu penyiaman

Setelah semua sistem telah disusun dan garis penerbangan dibuat, selanjutnya operator

akan memonitor perkembangan dari pengumpulan data dan memastikan bahwa data telah

dikirim kembali ke sensor. Operator akan mengetahui apakah sistem tersebut bekerja

dengan baik atau tidak antara lain dengan melakukan cek terhadap sinar laser yang

dipancarkan (apakah laser bekerja dengan baik atau tidak), komponen IMU dan GPS

(apakah data yang dihasilkan oleh IMU dan GPS konsisten). Secara umum garis

penerbangan sebelum dan sesudah penerbangan disusun sedemikian rupa sehingga bisa

memenuhi sidelap sebanyak 30% [Jumadi, 2008].

2.2.5 Data LIDAR

Kepadatan data suatu data LIDAR merupakan parameter penting dalam pengukuran

LIDAR. Kepadatan sebuah data tergantung dari data yang diinginkan.

Gambar 2.15 Kepadatan Data LIDAR

Scan) Garis Jumlahx Time (Turn

Pesawat) (Kecepatan

(Total) Scan Garis Panjang+

27

Kepadatannya tergantung pada :

• Ketinggian pesawat

• Kecepatan pesawat

• Frequensi scan

• Pola penyiaman

• Kekuatan pulsa

Geometri tanah dan reflektivitas dari objek yang dipantulkan

Jika banyaknya titik yang dihasilkan dalam satu kali scan (ilustrasi pada gambar 2.14)

adalah N, lebar swath adalah S dan kecepatan pesawat adalah V, maka dapat ditentukan :

Spasi antar titik

Data LIDAR pada umumnya berisi informasi tentang :

return number

nilai X, Y, Z

arah sudut scan

ketinggian

waktu GPS

jarak sinar laser

Gambar 2.16 Point Cloud yang Dihasilkan LIDAR [www.sbgmaps.com, 2009]

28

Intensity Image DSM

Contours DTM

Gambar 2.17 Contoh Data LIDAR [ Suprabari Mapanindo Mineral, 2009 ]

Format data LIDAR pada umumnya adalah ASCII dan LAS. Dari berbagai format data

LIDAR tersebut, pengolahan data dapat dilakukan dengan menggunakan software seperti

TERRA SOLID (mengolah data dari DSM ke DTM), dll. Berikut ini adalah contoh data

LIDAR yang telah diolah.

2.2.5.1 Pola Penyiaman LIDAR

1. Pola zig zag

Pada pola ini sebuah kaca osilasi akan mengarahkan sinyal laser sepanjang swath. Dengan

menggunakan galvanometer maka pola ini dapat dibuat lebih seragam. Data titik-titik akan

terus menerus dihasilkan dari dua arah penyiaman.

Gambar 2.18 Pola Zig-Zag [Lohani, 1996]

2. Pola garis paralel

Sebuah kaca mengarahkan sinyal laser sepanjang garis paralel di sepanjang daerah swath.

Data titik dihasilkan dari hasil penyiaman satu arah. Keuntungannya adalah penyebaran

titik-titik pada tanah akan lebih seragam.

29

Gambar 2.19 Pola Paralel[Lohani, 1996]

3. Pola ellips

Pola ellips dihasilkan melalui kaca nutasi yang berotasi sepanjang sumbunya. Permukaan

dari kaca akan berinklinasi pada sumbu rotasi sehingga titik-titik yang dihasilkan akan

berbentuk pola ellips.

Gambar 2.20 Pola Ellips[Lohani, 1996]

2.2.5.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Sinar Laser LIDAR

a. Di darat

- Komposisi dasar permukaan topografi. Kemampuan penetrasi juga tergantung pada

komposisi dari permukaan topografi daerah survei. Vegetasi atau objek-objek di atas

permukaan topografi akan mempengaruhi reflektifitas dan mengurangi kemampuan

penetrasi.

- Kondisi cuaca di daerah survei seperti kabut, asap, dan hujan dapat mempengaruhi

kemampuan pentrasi sinar laser. Jika di daerah survei terdapat kabut atau asap yang

sangat tebal, hal ini akan mengurangi kemampuan penetrasi sinar laser. Selain itu,

kondisi cuaca yang ekstrim(badai, angin topan) akan membuat rencana penerbangan

menjadi terganggu.

- Background noise. Untuk menghilangkan atau mengurangi efek sinyal pantulan

matahari, maka sistem ini harus dilengkapi oleh fiber optis.

- Sedangkan faktor-faktor lain yang juga sangat berpengaruh terhadap pengukuran di

darat dan di air adalah kemampuan dari sistem LIDAR tersebut, seperti :

30

- Besarnya sudut penjejak

- Panjang gelombang sinar laser

- Karakteristik receiver yang digunakan

- Banyaknya gelombang sinar laser yang dipancarkan

- Tinggi terbang pesawat

b. Di air

1. Turbiditas

Suatu energy sinar yang melalui air intensitasnya akan dipengaruhi dua proses, yaitu :

a. Penyerapan dan konversi kebentuk energi lain

b. Penghamburan energy ke segala arah

Akibat adanya kedua komponen ini akan mengurangi intensitas berbanding lurus dengan

jarak/kedalaman yang telah ditempuh. Pengurangan intensitas yang diakibatkan oleh kedua

proses di atas disebut dengan turbiditas.

Turbiditas mempunyai nilai besar pada area perairan dimana dasar suspense padat,

klorofil, dan material organic tak terurai yang memiliki konsentrasi tinggi. Dapat

disimpulkan bahwa perairan yang jernih akan memiliki kemampuan penetrasi energy laser

yang lebih baik.

2. Komposisi Dasar Perairan

Kemampuan penetrasi juga tergantung kepada komposisi dasar perairan daerah survei.

Vegetasi dasar laut akan mempengaruhi reflektifitas dasar perairan dan mengurangi

kemampuan penetrasi kedalaman.

3. Kondisi Udara

Kondisi cuaca di daerah survei seperti kabut, asap dan hujan dapat mempengaruhi

kemampuan penetrasi sinar laser. Pada pengukuran kedalaman, pengaruh angin yang

terlalu kencang dan pasang surut yang terlalu tinggi juga menyebabkan adanya pergerakan

massa air atau arus yang membawa sedimen dasar perairan kedalam kolom air dan

menyebabkan berkurangnya kejernihan air. Angin juga dapat menimbulkan busa pada

permukaan air, yang menyebabkan berkurangnya kemampuan penetrasi kedalaman. Selain

itu, gelombang laut juga menyebabkan bertambahnya kesalahan penentuan tinggi pesawat

dan efek pembelokan arah sudut pancar (beam).

31

2.2.6 Georeferensi Data LIDAR

2.2.6.1 Umum

Sebelum melakukan pengolahan data LIDAR, hal pertama yang harus dilakukan adalah

menentukan kerangka referensi dari data LIDAR tersebut. Besaran-besaran yang harus

ditentukan atau diukur untuk menentukan georeferensi dari data LIDAR, yaitu :

1) Pengukuran jarak laser yang diperoleh dengan menggunakan waktu tempuh dari

masing-masing pulsa laser.

2) Sudut penyiaman

3) Akselerasi pesawat

4) Roll, pitch, dan yaw

5) Penentuan koordinat antenna GPS

Sistem LIDAR terdiri atas tiga sensor utama, yaitu laser scanner, IMU, dan GPS. Ketiga

frequensi tersebut bekerja pada frequensi masing-masing. Hal pertama yang harus

diperhatikan adalah mengetahui berbagai macam sistem koordinat yang terlibat dan

hubungannya antar sistem koordinat tersebut.

2.2.6.2 Sistem referensi LIDAR

1) Sistem referensi instrument

Sistem ini berada pada pusat kaca dari instrument. Dimana sumbu Z berada sepanjang

sinar laser yang berada pada pusat atau tengah-tengah dari area swath. Sumbu X searah

dengan hidung pesawat dan sumbu Y dapat ditentukan sesuai dengan prinsip tangan kanan.

2) Sistem referensi penyiaman

Garis merah mengindikasikan pulsa laser dengan sumbu Z menjadi arah dari perjalanan

sinar laser. Sumbu X dan Y searah atau sama dengan sumbu X dan Y instrument. Sumbu Z

akan sangat bergantung terhadap besarnya sudut scan.

3) Sistem referensi INS

INS merupakan gambaran dari keadaan gravitasi local dan sumbu utara sebenarnya ketika

pesawat mengalami pergerakan. INS bekerja dengan cara melakukan deteksi terhadap

rotasi dari bumi dan gravitasi. Sistem referensi INS terdiri dari koordinat X, Y, Z yang

32

didefinisikan oleh roll, pitch, dan yaw. INS nantinya akan menghasilkan nilai dari roll,

pitch, dan yaw tersebut.

4) Sistem referensi earth tangential (ET)

Sistem ini bersumber dari sistem koordinat antena GPS. Sumbu X dinyatakan sebagai arah

dari sumbu utara yang sebenarnya, dan sumbu Z berada pada sepanjang pusat masa bumi.

Sistem referensi ET berhubungan dengan INS yang direalisasikan melalui roll, pitch dan

yaw yang menghasilkan koordinat X,Y, dan Z berurutan sepanjang waktu pengambilan.

ET juga dihubungkan dengan sistem instrument yang dinyatakan oleh vector GPS. ET juga

dihubungkan dengan WGS 84 yang dinyatakan oleh lokasi dari antenna GPS pada setiap

pengambilan data. Berikut ini adalah gambar yang menunjukkan sistem referensi earth

tangensial.

Gambar 2.21 Earth Tangensial Referensi [Lohani, 1996]

2.2.7 Proses Pengolahan Data LIDAR

Untuk pengolahan data mentah (raw data) dilakukan oleh vendor masing-masing. Adapun

produk yang dihasilkan data LIDAR dalam format LAS dan ASCII, yang digunakan untuk

pengolahan data selanjutnya yaitu DEM, DSM, dan kontur. Prinsip dasar dari pengolahan

data LIDAR dapat dilihat pada diagram dan penjelasan di bawah ini.

33

Diagram 2.3 Prinsip Pengolahan Data LIDAR

Dari diagram di atas dapat disimpulkan bahwa setelah data mentah dari IMU, GPS, dan

jarak laser diperoleh, maka tahap selanjutnya adalah melakukan pengolahan data secara

post-processing. Ada dua kegiatan yang dilakukan selama post-processing, yaitu :

1) Langkah pertama yang dilakukan adalah dengan mendownload data carrier fasa GPS

yang dihasilkan oleh base station dan receiver yang ada pada pesawat. Data ini

kemudian diolah dengan menggunakan software GPS postprocessing yang akan

menghitung solusi akurasi kinematik sepanjang lintasan pesawat. Data carrier fasa

tersebut dijadikan sebagai inputan dalam pengolahan GPS secara post processing.

Hasil dari pengolahan data tersebut adalah nilai dari akurasi kinematik sepanjang jalur

penerbangan. Nilai akurasi kinematik sepanjang jalur penerbangan tersebut kemudian

digabungkan dengan data IMU sehingga posisi dan solusi orientasi pesawat yang

lengkap sepanjang jalur penerbangan dapat diperoleh. Pengolahan data selanjutnya

adalah dengan menggabungkan hasil pengolahan data IMU dan GPS tersebut dengan

data jarak dari masing-masing sinar laser yang dihasilkan. Dengan menggunakan

algoritma tertentu, maka posisi dan orientasi dari masing-masing sinar laser dapat

diperoleh. Hasil akhirnya adalah posisi X, Y, Z dari masing-masing objek yang

dipantulkan oleh sinar laser.

34

Gambar 2.22 Posisi Sinar Laser [Burtch, 2002]

Secara teoritis, untuk mendapatkan koordinat titik objek dipermukaan bumi bisa dilakukan

proses perhitungannya sebagai berikut (diasumsikan orientasinya sempurna) :

1) Jika sudut pancar gelombang terhadap garis tegak lurus adalah αi dan jarak antar laser

dengan objek (i) adalah Di, maka dengan prinsip trigonometri dapat ditentukan jarak

vertikal antara sensor dengan tanah Vi

V

, yaitu :

i = Di cos α

2) Jika koordinat sensor (Xs, Ys, Hs) diketahui, maka dapat ditentukan elevasi dari objek

(i), yaitu :

i

Elevi = Hs - V

3) Tentukan jarak horizontal antara titik i dengan garis tegak lurus dengan tanah dengan

menggunakan persamaan trigonometri.

i

Hi = Di sin α

4) Jika diasumsikan bahwa pesawat bergerak sepanjang sumbu-Y dan sudut pancarnya

bergerak kearah kanan, maka koordinat-Y akan sama dengan koordinat sensor.

Sehingga nilai koordinat X

i

i

Xi = Xsr + H

akan menjadi :

5) Koordinat dari objek i adalah : i

Xi, Yi dan Elevi

35

Koordinat yang dihasilkan telah bergeoreferensi. Secara matematis, proses perhitungannya

dapat dilakukan dengan menggunakan software yang ada pada sistem pengolahan data.

[Jumadi, 2008]

2. Kedua dari post-processing adalah membuang data yang tidak relevan yang

dikumpulkan selama pengambilan data. Data yang tidak relevan dibuang dengan cara

menghitung anomali yang disebabkan oleh kesalahan sistem waktu, kondisi atmosfer,

bias GPS, dan kesalahan lainnya yang disebabkan kondisi topografi permukaan bumi.

Proses pemisahan data yang tidak relevan bisa dilakukan secara otomatis dan bisa

membuang 90 persen dari data yang tidak relevan tersebut. Tetapi, masih ada data lain

yang tidak bisa dipisahkan secara otomatis sehingga harus dilakukan secara manual.

2.2.8 Pengklasifikasian Data LIDAR

Pengklasifikasian data LIDAR dilakukan secara otomatis menggunakan software Terra

Solid. Dalam proses ini, data akan digolongkan dalam koordinat titik tanah (topografi)

untuk last return dan koordinat titik-titik yang berada di atasnya (DSM) untuk 1st, 2nd

, dst.

Berikut ini adalah gambar yang menunjukkan kemampuan LIDAR dalam

mengklasifikasikan antara informasi topografi dan informasi yang ada di atasnya (pohon

dan lain-lain).

Gambar 2.23 Klasifikasi Data LIDAR [Optech, 2007]

36

2.2.9 Proses Georeferensi Data LIDAR

Proses georeferensi adalah suatu proses atau tahapan untuk mendefinisikan koordinat pusat

proyeksi sinar laser sehingga terdefinisi ke suatu sistem koordinat. Vektor dari jarak yang

ditembakkan dengan sudut penyiaman η didefinisikan terhadap kerangka referensi dari

instrument laser. Jarak yang dihasilkan laser tersebut kemudian ditransformasikan ke pusat

bumi yang direalisasikan melalui sistem WGS 84. Proses tersebut dihasilkan melalui

berbagai macam tahapan rotasi dan transformasi.

Tahapan yang dilakukan dalam proses georeferensi adalah :

1) Jarak yang dihasilkan oleh sistem penyiaman direpresentasikan pada vektor [0,0,Z]

2) Lakukan proses rotasi vektor jarak tersebut pada sistem referensi instrument dengan

menggunakan sudut scan (η).

3) Rotasikan vektor tersebut terhadap sistem referensi INS yang bersumber pada

instrument dengan menggunakan sudut bias INS (αo, βo, γo

4) Langkah selanjutnya adalah melakukan rotasi vektor tersebut ke sistem ET dengan

menggunakan roll, pitch, dan yaw (α, β, γ). Pada tahap ini vektor berada pada sistem

ET dengan asal sumber vektornya pada antenna GPS.

). Selanjutnya vektor ini

diterjemahkan oleh vektor GPS (dx, dy, dz) yang terdapat pada sistem INS.

5) Rotasikan vektor tersebut ke sistem kartesian WGS 84 dengan menggunakan lintang

dan bujur ( yang diukur oleh GPS.

6) Vektor tersebut kemudian diterjemahkan pada sistem WGS 84 dengan menggunakan

koordinat kartesian dari antenna GPS ( .

7) Koordinat titik-titik objek laser sekarang telah mengacu kepada koordinat kartesian

dalam WGS 84 dan dapat dirubah ke sistem koordinat ellipsoid lainnya. [Jumadi,

2004]

Jika Rx(θ) adalah rotasi pada sumbu X dengan sudut θ,T(V) adalah vektor v, dan [X’]

adalah vektor final pada sistem WGS 84. φ dan λ adalah lintang dan bujur dari antena

GPS, maka tahapan georeferensinya adalah sebagai berikut :

37

Gambar 2.24 Sistem Referensi LIDAR [Lohani, 1996]

Hasil akhir dari data LIDAR adalah koordinat-koordinat X, Y, dan Z yang telah terdefinisi

pada suatu sistem referensi. Data tersebut kemudian diolah lagi untuk membentuk suatu

DEM atau bentuk-bentuk detail lainnya. Salah satu aplikasi dari DEM yang dihasilkan

oleh data LIDAR tersebut adalah sebagai informasi awal untuk kegiatan penambangan

batubara selanjutnya.[ Jumadi, 2004]

2.2.10 Aplikasi LIDAR

Data LIDAR yang telah diolah dapat digunakan untuk berbagai aplikasi seperti :

1) pemodelan banjir

2) pemodelan kota 3D

3) kehutanan

4) perencanaan tower transmisi

5) pengembangan kawasan real estat

6) survei konstruksi

7) survei eksplorasi minyak dan gas

8) pemetaan bathimetri dan lain sebagainya.

2.3 Fotogrametri

2.3.1 Definisi Fotogrametri

Fotogrametri dapat didefinisikan sebagai “suatu seni, pengetahuan dan teknologi untuk

memperoleh informasi yang terpercaya tentang objek fisik dan lingkungan melalui proses

38

perekaman, pengukuran, dan interpretasi gambaran fotografik dan pola radiasi tenaga

elektromagnetik yang terekam” (Paul R.Wolf, 1993). Adapun produk dari fotogrametri

berupa, peta garis, peta foto, dan peta mosaik. Foto udara adalah foto yang diambil dari

udara dengan menggunakan kamera udara.

Gambar 2.25 Kegiatan Pemotretan Udara dan Foto Udara

2.3.2 Pemotretan Udara

Pemetaan fotogrametris menggunakan foto udara sebagai sumber data utamanya. Kualitas

peta atau informasi yang dihasilkan sangat tergantung dari kualitas metrik maupun kualitas

gambar (pictorial quality) sumber data tersebut. Pengadaan foto udara biasanya bertitik

tolak dari tujuan peruntukannya. Untuk keperluan studi penjajakan (feasibility study)

misalnya, informasi yang diperlukan tidak perlu akurat, tapi keragaman informasinya yang

lebih diutamakan. Sebaliknya, bila informasi atau peta yang dibutuhkan pada tahap

pembuatan rancangan detail (detail design) atau konstruksi, maka yang diutamakan adalah

ketelitian geometriknya. Untuk mendapatkan foto udara sesuai dengan spesifikasi yang

dibutuhkan, oleh karenanya, suatu misi pemotretan udara membutuhkan suatu perencanaan

yang baik.

2.3.2.1 Komponen Pemotretan Udara

Secara teknis, misi pemotretan memperhitungkan penggunaan :

1) Pesawat, sistem navigasi

2) Kamera/sensor

Jenis kamera :

39

a) Kamera format kecil 35 mm x 24 mm atau 60 mm x 60 mm.

b) Kamera metric WA 23 cm x 23 cm dengan f = 152 mm. atau SWA 23 cm x 23 cm

dengan f = 88 mm.

c) Film/media

d) Panchromatic Black & White, paling banyak digunakan untuk aplikasi pemetaan,

diantara jenis film yang paling murah.

e) True color, untuk interpretasi pengenalan unsur dengan cirri warna natural.

f) False color atau

g) Infrared, banyak digunakan untuk managemen sumber daya alam terutama untuk

pengenalan unsur-unsur alam yang mempunyai kandungan air.

3) Inertial Measuring Unit (IMU), IMU akan menghasilkan nilai dari 3 sumbu utama,

yaitu sumbu X (roll), Y(pitch), dan Z (yaw atau heading). Sistem IMU ini nantinya

akan memberikan atau menentukan orientasi 3D setiap pusat proyeksi foto udara.

4) Global Positioning Sistem (GPS), akan menentukan posisi (X,Y,Z) dari setiap pusat

proyeksi foto udara yang dilakukan secara differential. GPS dipasang pada wahana

pesawat dan di ground (base stasion).

2.3.2.2 Perencanaan Pemotretan Udara

Perencanaan pemotretan merupakan pertimbangan utama, maka misi pemotretan harus

direncanakan dengan cermat dan dilaksanakan secara seksama sesuai dengan rencana

penerbangan. Pada umumnya rencana penerbangan terdiri dari dua hal :

1) Peta jalur terbang yang menggambarkan daerah yang harus dipotret,

2) Spesifikasi yang merupakan pedoman untuk melaksanakan pemotretan, termasuk

permintaan khusus yang menyangkut kamera dan film, skala, tinggi terbang, tampalan

samping dan depan, toleransi kesendengan dan crab. Suatu rencana penerbangan yang

menghasilkan spesifikasi optimum bagi sebuah proyek hanya dapat dibuat setelah

mempertimbangkan secara seksama semua variable yang mempengaruhi pemotretan

dari udara.

3) Disamping itu, jangka waktu yang baik untuk pemotretan bagi banyak daerah sering

terbatas oleh cuaca dan kondisi yang baik dan tutupan lahan yang berkaitan dengan

musim.

40

Ketentuan teknis utama dalam pemotretan udara :

1) Skala foto,

Skala foto udara secara umum merupakan perbandingan antara panjang focus kamera

dengan tinggi terbang pesawat terhadap bidang rata-rata tanah. Atau merupakan jarak

antara dua titik foto dengan jaraknya ditanah.

2) Overlap/sidelap,

Hubungan antar foto udara dimungkinkan dengan adanya pertampalan. Pertampalan foto

ke arah strip dinamakan forward overlap (overlap), sedangkan pertampalan foto antar dua

strip disebut sebagai side overlap (sidelap). Untuk memungkinkan pengamatan

stereoskopik (3D) maka overlap biasanya direncanakan antara 60% s/d 70%, sedangkan

sidelap antara 15% s/d 25%.

3) Arah terbang.

Hasil dari suatu misi pemotretan yang telah direncakan dengan overlap, sidelap dan arah

strip/run tertentu, dalam prakteknya dapat saja menyimpang. Penyimpangan orientasi

kamera terhadap arah tertentu mengakibatkan apa yang disebut sebagai crab. Hal ini

timbul oleh karena angin samping yang menyebabkan arah badan pesawat (heading) tidak

sama dengan arah jelajah (course). Crab dapat dihindari dengan mengatur orientasi

kamrea saat pemotretan. Drif terjadi bila heading dan course dari pesawat menyimpang

dari rencana strip/jalur. Awal dari jalur arahnya benar namun kamudian setelah beberapa

foto pesawat mulai berbelo. Hal ini pun dapat terjadi karena angin samping.

Gambar 2.26 Overlap dan Sidelap pada Fotogrametri [Bobby, 2008]

over lap

sidelap

run 1

run 2

41

Disamping factor teknis yang berkaitan dengan pemrosesan datanya, factor lapangan juga

harus diperhitungkan, meliputi :

a. Lokasi pemotretan terhadap lapangan terbang terdekat.

b. Kondisi topografi,

c. Kondisi cuaca : angin, awna, turbulensi,

d. Halangan-halangan (obstacle),

e. Jalur penerbangan sipil,

f. Daerah larangan.

Pada pemotretan udara, kamera dapat dilengkapi dengan GPS dan IMU. Elemen orientasi

foto yakni koordinat titik pusat proyeksi yang diukur dengan GPS dan kemiringan kamera

yang direkam oleh IMU dapat digunakan sebagai parameter tambahan perataan blok

berkas. Dengan parameter tambahan tersebut maka sensitifitas terhadap kemungkinan

adanya blunder pada pengamatan dapat dihindari serta ketelitian dapat ditingkatkan.

2.3.2.3 Pengukuran Titik Kontrol

Perencanaan misi pemotretan dapat dilakukan sekaligus dengan perencanaan penempatan

titik kontrol dan mengestimasi komponen-komponen biaya dan waktu dengan

menggunakan bantuan blok model. Kontrol fotogrametri pada umumnya diklasifikasikan

atas kontrol mendatar dan kontrol tegak. Pengklasifikasian secara terpisah kontrol

mendatar dan kontrol tegak terutama berdasarkan atas perbedaan datum rujukan mendatar

dan tegak.

Survei lapangan untuk kontrol fotogrametri pada umumnya terdiri dari dua tahap. Tahap

pertama terdiri atas pengadaan jaringan kontrol dasar di dalam daerah kerja. Kontrol dasar

ini terdiri dari tugas kontrol mendatar dan tanda kedudukan bagi kontrol tegak yang

berfungsi sebagai kerangka kerja rujukan survei kontrol foto berikutnya. Tahap kedua

meliputi pengadaan posisi keruangan objek bagi kontrol foto dengan jalan melakukan

survei yang bermula dari jaringan kontrol dasar. Titik-titik kontrol merupakan titik-titik

gambar sebenarnya yang tampak pada foto yang digunakan untuk pelaksanaan kontrol

fotogrametri. Ketelitian survei kontrol dasar pada umumnya lebih tinggi dari pada survei

kontrol foto berikutnya.

42

Jika kontrol foto diadakan untuk menentukan orientasi model stereo, jumlah absolute

minimum titik kontrol yang diperlukan pada setiap model stereo yaitu tiga titik kontrol

mendatar dan empat titik kontrol tegak pada setiap model stereo.

Yang dapat diestimasi lainnya :

1) line km = untuk menghitung jam terbang yang diperlukan,

2) jumlah model untuk AT dan plotting,

3) jumlah titik kontrol yang diperlukan, dan

4) panjang jalur pengukuran polygon/ traverse & levelling (bila cara ini yang digunakan).

Premark

Dalam proses triangulasi diperlukan sejumlah titik kontrol tanah yang diketahui koordinat

tanahnya. Titik-titik kontrol tersebut harus dapat terlihat dengan jelas pada foto/ model.

Untuk memperjelas keberadaan titik kontrol tersebut digunakan tanda lapangan atau

premark yang dipasang pada titik-titik kontrol tanah tersebut.

Tergantung dari jenis permukaan tanahnya, premark dapat dibuat dari bahan plastik, kain

atau cat sedemikian rupa agar kontras terhadap latar belakangnya. Bentuknya dapat berupa

tanda silang dengan tiga atau empat lengan dengan ukuran yang disesuaikan dengan skala

foto, d = 30 s/d 50 µ pada skala foto.

Gambar 2.27 Pola pemotretan dan Premark [Bobby,2004]

5d

d

d

43

2.3.3 Prinsip Pengolahan Data Foto Udara

Diagram 2.4 Struktur Proses pembuatan peta foto dan peta garis[ Bobby, 2008]

Orthofoto digital dapat diperoleh melalui 2 cara :

1) Cara analog

Pada cara analog, hasil orthofoto awal adalah dalam bentuk film. Untuk dikonversi

menjadi orthofoto digital dilakukan melalui proses penyiaman. Sedangkan pada proses

orthofoto digital, hasil orthofoto sudah langsung dalam format digital (raster/pixel)

2) Cara digital / analitik

a. Sumber data yang dibutuhkan untuk memperoleh Orthofoto Digital melalui Rektifikasi

Diferensial (digital)

b. Foto udara (tunggal) dalam format raster/ digital sebagai sumber data (koordinat dari

fiducial mark)

44

c. Digital Elevation Model (DEM/ DTM) dari daerah yang bersangkutan yang diperlukan

untuk mengoreksi efek pergeseran relief.

d. Parameter Orientasi Foto (ϕ,ω,κ,Xo,Yo,Zo)

2.3.3.1 Triangulasi Udara

Dalam proses restitusi foto, baik foto tunggal maupun stereo diperlukan sejumlah titik

kontrol. Dalam penurunan peta topografi misalnya, untuk setiap model diperlukan

minimum dua titik kontrol planimetrik (X,Y) dan 3 titik kontrol tinggi (Z). Namun secara

praktis diperlukan 3 titik planimetrik dan 4 titik tinggi. Untuk pemetaan daerah luas yang

terdiri dari banyak model, maka secara total akan dibutuhkan titik kontrol yang cukup

banyak. Untuk ini diupayakan suatu teknik penentuan titik tanpa harus kelapangan kecuali

untuk sejumlah titik yang memang diperlukan yang dikenal dengan triangulasi udara yakni

suatu metode perbanyakan titik kontrol secara fotogrametri.

2.3.3.2 Restitusi Foto

Permukaan tanah merupakan objek fisik 3 dimensi bila dipotret dari udara akan

menghasilkan foto/gambar 2 dimensi. Restitusi dapat diartikan pengembalian sesuatu yang

hilang atau rekonstruksi model 3 dimensi dari pasangan foto 2 dimensi.

Resitusi Foto Stereo

Restitusi foto stereo merupakan proses pengembalian unsur permukaan hasil rekaman foto

dalam 2 dimensi menjadi model fiktif/semu permukaan 3 dimensi. Model fiktif ini

kemudian digunakan sebagai panduan penurunan peta. Pembentukan model 3 dimensi dari

pasangan foto dilakukan melalui tahapan sebagai berikut :

1. orientasi dalam (inner orientation)

Orientasi dalam merupakan rekonstruksi berkas sinar dari foto udara seperti pada saat foto

tersebut diambil oleh kamera. Berkas sinar yang berpasangan tersebut disimulasikan

dengan memproyeksikan pasangan foto positfnya menggunakan proyektor. Proyektor yang

digunakan diset sesuai dengan karakteristik kamera yang dipakai dalam pemotretan.

45

2. orientasi relatif (relatif orientation)

Dua berkas sinar yang sepadan/berpasangan dari proyektor kiri dan kanan dipertemukan

melalui orientasi relatif. Bila minimal 5 pasang sinar dapat dipertemukan, maka seluruh

pasangan sinar dari kedua berkas akan saling berpotongan membentuk model 3 dimensi

fiktif. Hasil model 3 dimensi yang terbentuk masih mempunyai kedudukan relatif dengan

sistem koordinat sebarang. Oleh sebab itu, proses ini disebut sebagai orientasi relatif.

3. orientasi absolute (absolute orientation)

Dalam orientasi absolute, model 3 dimensi relatif yang masih dalam sistem koordinat

instrument ditransformasikan ke dalam sistem definitf. Pada tahap ini diperlukan minimal

3 titik kontrol model yang ditentukan sebelumnya.

Restitusi Foto Tunggal

Secara umum, setiap foto udara tidak pernah dapat dipotret secara tegak sempurna serta

diketahui ketinggian secara pasti. Dengan restitusi foto tunggal, pembuatan peta planimetri

(X,Y) untuk daerah yang relatif datar dapat dilakukan. Pada restitusi foto tunggal proses

yang dilakukan adalah mengoreksi kemiringan foto dan penyesuaian skala.

2.3.3.3 Ortofoto

Koreksi foto untuk terrain yang berundulasi atau bergunung oleh karena adanya pergeseran

relief tidak dapat dilakukan melalui cara merektifikasi baik dengan menggunakan alat

rectifier atau secara digital berdasarkan hubungan proyektif. Pemberian koreksi untuk foto

jenis terrain ini hanya dapat dikoreksi dengan memperhitungkan koreksi skala dan posisi

pada setiap bagian gambar yakni pixel berdasarkan ketinggian titik tersebut. Pada cara

analog, ketinggian titik dari setiap pixel diwakili oleh ketinggian titik profil yang dipandu

berdasarkan model 3 dimensi. Sebagaimana pada proses restitusi foto stereo untuk

penurunan peta garis, model 3 dimensi yang digunakan pada proses ortofoto untuk

mendapatkan profil juga dilakukan melalui proses yang serupa.

Perkembangan teknologi komputer saat ini penurunan ortofoto dilakukan secara digital.

Foto udara dikonversi kedalam format raster dengan peyiaman. Setiap pixel dikoreksi

berdasarkan hubungan kolinieritas antara titik foto, titik pusat proyeksi dan titik di tanah.

Disini diperlukan model permukaan digital dari terrain yang berkaitan. Sedang alat yang

46

dibutuhkan pada metode digital seluruhnya berbasis komputer yakni komputer grafis,

scanner, array plotter resolusi tinggi dan perangkat lunak ortofoto.

2.3.3.4 Mosaik

Mosaik adalah gabungan dua foto atau lebih yang mempunyai pertampalan menjadi citra

yang kontinyu dari suatu daerah. Penggabungan dilakukan dengan mengambil bagian dari

foto yang yang bertampalan dan menyatukannya dengan memperhatikan kesesuaian detail

pada bagian sambungannya. Mosaik dapat digunakan sebagai peta penggantim khususnya

untuk mendapatkan informasi plainemtris objek yang dapat dikenal berdasarkan

kenampakan piktorialnya seperti apa adanya. Untuk kelompok pengguna tertentu,

informasi dari mosaik dapat lebih mudah difahami serta diinterpretasikan. Namun

demikian, hanya mosaik yang disusun dari foto yang sudah direktifikasi/koreksi saja yang

dapat memberikan informasi planimetrik yang benar. Mosaik dapat digunakan untuk

berbagai macam aplikasi diantaranya untuk studi kelayakan, perencanaan, inventarisasi

sumber daya alam, studi lingkungan, pembebasan tanah dan masih banyak lagi.

Mosaik dapat diklasifikasikan menjadi : tak terkontrol, terkontrol dan semi terkontrol.

Mosaik terkontrol, disusun dari foto yang tidak direktifikasikan dan tidak digunakan titik

kontrol. Skala di satu area terhadap area lainnya kemungkinan tidak sama dan adanya

distorsi yang kemungkinan disebabkan oleh kemiringan foto, perbedaan tinggi terbang satu

foto dengan lainnya, dan pergeseran relief. Namun demikian, bila yang diutamakan adalah

kualitas citranya maka mosaik jenis ini masih banyak dimanfaatkan.

Jenis Mosaik

Mosaik terkontrol, merupakan jenis mosik yang paling teliti oleh karena disusun dari foto-

foto yang telah direktifikasi atau ortofoto. Dalam penyusunannya pun digunakan sejumlah

titik kontrol. Kesalahan-kesalahan akibat oleh kemiringan foto, perbedaan tinggi terbang

satu foto dengan lainnya, dan pergeseran relief secara maksimal telah dieliminir. Mosaik

terkontrol biasanya menjadi bahan untuk pembuatan peta foto.

Mosaik semi terkontrol, adalah antara kedua jenis diatas, dapat disusun dari foto yang

sudah direktifikasi namun tanpa kontrol atau sebaliknya. Dengan demikian,

ketelitiannyapun tidak sebaik jenis terkontrol namun biaya pembuatannya relatif lebih

47

rendah. Untuk aplikasi yang tidak terlalu menuntut ketelitian yang tinggi masih dapat

digunakan.

2.3.3.5 Interpretasi Foto Udara

Dalam Manual of Remote Sensing, Collwell, 1983, interpretasi merupakan bagian dari

inderaja (remote sensing) yang mendefinisikan sebagai pengukuran atau akuisisi informasi

dari suatu objek atau fenomena menggunakan alat perekam tanpa adanya kontak secara

fisik dengan obyek atau fenomena yang sedang dipelajari. Untuk melakukan interpretasi

foto udara, maka diperlukan kunci interpretasiuntuk mempermudah pelaksanaannya.

Adapun kunci interpretasi tersebut adalah warna, bentuk, ukuran, bayangan, tinggi, derajat

kehalusan, pola, tempat, keterkaitan, dll.