Datum Dan Ellipsoida Referensi

Datum dan Ellipsoida Referensi

Sistem Transformasi Koordinat RG091521

Lecture 5

Semester 1, 2013

Ira M. Anjasmara

Jurusan Teknik Geomatika

Teknik Geomatika

Datum Geodetik

Datum Geodetik adalah parameter yang mendefinisikanelipsoida referensi yang digunakan, serta hubungangeometrisnya dengan bumi (Abidin, 2001).

Datum Geodetik didefinisikan sesuai Geodetic Glossary (1986)dalam Bossler (2000) sebagai berikut :

a geodetic datum is a set of constants specifyingthe coordinate system used for geodetic control, i.e.for calculating coordinates of points on the earth

Suatu datum geodetik direalisasikan dan diwakili oleh sebuahjaringan yang disertai koordinat titik-titiknya. Jaringantersebut dikenal juga sebagai Kerangka Referensi.

Sistem Transformasi Koordinat RG091521 Datum dan Ellipsoida Referensi

Teknik Geomatika

Sistem Referensi dan Kerangka Referensi

Sistem referensi dapat dijelaskan sebagai sistem (termasukteori, konsep, deskripsi fisis dan geometris, serta standar danparameter) yang digunakan dalam pendefinisian koordinat.

Kerangka referensi dimaksudkan sebagai realisasi praktis darisistem referensi, sehingga sistem tersebut dapat digunakanuntuk pendeskripsian secara kuantitatif posisi dan pergerakantitik-titik, baik dipermukaan bumi (kerangka terestris)ataupun di luar bumi (kerangka ekstra-terestris). Kerangkareferensi biasanya direalisasikan denganpengamatan-pengamatan geodetik, dan umumnyadirepresentasikan dengan menggunakan suatu set koordinatdari sekumpulan titik maupun obyek (Abidin, 2000).


Teknik Geomatika

Geoid

Posisi suatu titik di permukaan bumi secara umum dapatdinyatakan dengan koordinat berdasarkan ruang hitung yangdipilih. Secara umum dikenal datum horisontal dan datumvertikal.

Dalam membicarakan datum, perlu mendefinisikan suatubidang yang digunakan sebagai acuan. Bumi denganpermukaannya yang tidak teratur, dapat dinyatakan denganbidang ekuipotensial, yaitu bidang yang mempunyai nilaipotensial gaya berat yang sama.

Di bumi ini banyak sekali bidang ekuipotensial, tetapi perluditentukan satu bidang ekuipotensial yang dijadikan acuanatau referensi. Bidang acuan atau referensi tersebut adalahgeoid


Teknik Geomatika

Geoid dan Elipsoida

Bentuk geoid ini tergantung dari distribusi massa bumi dankarena distribusi massa bumi tidak teratur maka bidang geoidmerupakan bidang yang tidak teratur.

Bidang geoid ini tidak analistis, sehingga untuk keperluanhitungan dipelukan suatu model yang menyerupai bentukgeoid untuk mempermudah dalam hitungan.

Model matematis yang mendekati model geoid tersebut adalahmodel elipsoida atau yang dikenal dengan elipsoida referensi.


Teknik Geomatika

Figure 1 : Biang Permukaan Referensi


Teknik Geomatika

Elipsoida Referensi

Sebuah elipsoida dapat didefinisikan dalam 3 cara :1 Dengan parameter sumbu panjang, a, dan penggepengannya,

f .

2 Dengan parameter sumbu panjang , a, dan sumbu pendeknya,b.

f =(a b)

a

3 Dengan parameter sumbu panjang,a, dan eksentrisitetkuadratnya e2.

e2 =a2 b2

a2

Hubungan antara eksentritet kuadrat dan penggepengandinyatakan dengan formula:

e2 = 2f f 2


Teknik Geomatika

Elipsoida Referensi

Sebuah elipsoida dapat didefinisikan dalam 3 cara :1 Dengan parameter sumbu panjang, a, dan penggepengannya,

f .2 Dengan parameter sumbu panjang , a, dan sumbu pendeknya,

b.

f =(a b)

a

3 Dengan parameter sumbu panjang,a, dan eksentrisitetkuadratnya e2.

e2 =a2 b2

a2

Hubungan antara eksentritet kuadrat dan penggepengandinyatakan dengan formula:

e2 = 2f f 2


Teknik Geomatika

Figure 2 : Geometri Elipsoida


Teknik Geomatika

Elipsoida Referensi ER

Nama ER a [meter] b [meter] 1/f Negara yangmenggunakan

Airy 1830 6377563 6356257 299,325 Great Britain

Everest 1830 6377276 6356275 300,802 India,Pakistan,Burma

Bessel 1841 63773976 6356279 299,153 Germany,Japan, Indone-sia, China,Netherland

Krassovsky 1948 6378245 6356836 298,300 Russia, East-ern Countries

WGS 72 6378135 6356751 298,260 SatelliteGeodesy

WGS 84 6378137 6356752,3142 298,257223563 SatelliteGeodesy


Teknik Geomatika


Posisi ellipsoida dalam ruang ditentukan oleh posisi pusatelisoida terhadap pusat bumi yang dinyatakan dengan sistemkoordinat kartesian tiga dimensi CTS (ConventionalTerrestrial System).

Sedangkan orientasi elipsoida dalam ruang dinyatakan daripenyimpangan arah sumbu pendek ellipsoida (b) dari arahCTP (Conventional Terrestrial Pole) dan penyimpanganmeredian nol elipsoida terhadap meredian nol dari CTS.


Teknik Geomatika


Posisi pada ellipsoida referensi dapat dikaitkan dengan posisiastronomis. Apabila dan adalah lintang dan bujur hasilpengukuran astronomis, serta L dan B adalah lintang dan bujurgeodetik, maka hubungan antar unsur tersebut adalah :

L =

B = secdengan dan masing-masing adalah komponen defleksi vertikalpada arah utara selatan dan komponen defleksi vertikal pada arahbarat timur.Untuk tinggi suatu titik, berlaku hubungan sebagai berikut :

h = H + N

dengan h adalah tinggi di atas elipsoida, H adalah tinggi diatasgeoid (tinggi orthometrik), dan N adalah undulasi geoid


Teknik Geomatika


Sedangkan hubungan azimut astronomis dan geodetik menurutrumus Laplace adalah sebagai berikut :

= A ( B) sin L

dengan adalah azimut geodetik dan A adalah azimut astronomis.Dengan hubungan-hubungan di atas dapat dilakukan reduksi hasilukuran terhadap bidang ellipsoida referensi sebagai bidanghitungan. Hal ini dapat dijelaskan dalam gambar berikut ini


Teknik Geomatika

Figure 3 : Hubungan antara geoid dan elipsoida


Teknik Geomatika

Datum Relatif/Lokal

Datum relatif ditetapkan dengan mengkaitkan sistemkoordinat geodetik dan sistem koordinat astronomis.

Datum ini biasanya ditetapkan dengan ketentuan bahwa padasalah satu titik yang selanjutnya disebut titik datumditetapkan :Lintang geodetik (L) = Lintang astronomis ()Bujur geodetik (B) = Bujur astronomis ()

Koordinat geodetik mengacu pada suatu model ellipsoida,yang sumbu putar ellipsoida sejajar dengan sumbu putarrelatif bumi (Conventional Iinternational Origin), dan bidangmeredian nol geodetik sejajar dengan bidang meredianastranomis.

Dalam hal ini, titik pusat ellipsoida tidak terletak padageocenter (pusat massa bumi).


Teknik Geomatika

Datum Relatif/Lokal

Pada titik datum, garis normal ellipsoida dengan garis vertikalgeoid berhimpit, dengan demikian penyimpangan vertikal ()dan undulasi geoid (N) pada titik datum diasumsikan samadengan nol.

Keuntungan dengan menggunakan datum relatif adalahkecocokan dengan geoid secara lokal menjadi lebih baik ataubest fitting local geoid (Rais,1975)

Sebagai contoh datum relatif yaitu Datum Indonesia 1974(ID74) menggunakan sferoid Nasional Indonesia (SNI) sebagaiellisoida referensi. Adapun parameter SNI tersebut diambildari parameter ellipsoida GRS 1967. Sedangkan titik datumadalah stasiun Doppler di Padang.


Teknik Geomatika

Datum Relatif/Lokal

Parameter translasiuntuk transformasikoordinat dari NWL-9Dke SNI ID-74 adalah(Rais, 1979) :x = + 2,691 metery= - 14,757 meterz = + 0,224 meter


Teknik Geomatika

Datum Global

Dengan kemajuan teknologi, dalam pendefinisian datumsecara global, sistem koordinat yang mempunyai titk pusatsistem berhimpit dengan pusat massa bumi.

Datum global ini bisa digunakan sebagai acuan untukpenentuan parameter-parameter orbit satelit, sehingga dikenaljuga sebagai datum satelit.

Keuntungan menggunakan datum global antara lain adalahsangat cocok untuk digunakan secara luas berbagai aplikasi,misalkan dalam pendefinisian sistem koodinat satelit. Selainitu, datum global dapat dibuat konsisten dengan medanreferensi gravitasi (Rais, 1975).

Kekurangannya adalah kurang cocok untuk best fitting localgeoid.


Teknik Geomatika

Datum Global: WGS 84

Salah satu contoh datum global, yaitu World Geodetic System1984 (WGS84).

Sistem Koordinat WGS 84 merupakan ConventionalTerrestrial Reference System (CTRS) yang didefinisikansebagai berikut (NIMA,1997) :

Merupakan datum geosentrik, dimana pusat massadidefinisikan untuk seluruh bumi termasuk lautan danatmosfer.Sumbu X adalah perpotongan bidang meredian yangditetapkan yaitu IERS Reference Meridian (IRM) dan bidangekuator. IRM adalah sejajar dengan meredian nol BIH (epoch1984.0) dengan ketidakpastian 0,005Sumbu Z arah dari IERS Reference Pole ( IRP ). Arah inisejajar dengan arah Conventional Terrestrial Pole (CTP) yangditetapkan BIH, dengan ketidakpastian 0,005Sumbu Y merupakan tegak lurus dari sumbu X dan Z yangmengikuti kaidah tangan kanan.


Teknik Geomatika

Figure 4 : Datum Global WGS 84


Teknik Geomatika

Datum Global : ITRF

Sebagai salah perwujudan dari sistem koordinat ConventionalTerrestrial System (CTS), selain sistem World GeodeticSystem 1984 (WGS84) terdapat sistem lain yaitu InternationalTerrestrial Reference System (ITRF).

ITRS pada prinsipnya adalah sistem CTS yang didefinisikan,direalisasikan dan dipantau oleh IERS ( International EarthOrientation System ).

Dalam sistem ITRS ini direalisasikan dengan koordinat dankecepatan dari sejumlah titik yang tersebar di seluruhpermukaan bumi. Pemantauan titik tersebut menggunakanbanyak metode yaitu dengan menggunakan metodepengamatan VLBI, LLR, GPS, dan DORIS.

Dari pengamatan ini direalisasikan dengan suatu kerangkayaitu International Terrestrial Reference Frame (ITRF).Kerangka ITRF ini terkait dengan keranga ICRF (InternationalCelestial Reference System) melalui pengamatan VLBI.


Teknik Geomatika

Datum Global : ITRF

Secara umum karateristik dari sistem ITRS adalah sebagai berikut

Sistem geosentrik, dimana pusat massanya didefinisikan untukseluruh bumi, baik bumi fisik, lautan dan atmosfir.

Unit panjang yang digunakan adalah satuan meter

Sumbu Z mengarah ke kutub CTP (Conventional TerrestrialPole) yang dinamakan IRP (IERS Reference Pole). Orientasiini konsisten terhadap sistem BIH pada epoch 1984.0 yangmempunyai ketelitian 0,005 dan sesuai dengan resolusi IUGG(International Union of Geodesy and Geophysics) dan IUG(International Astronomical Union)

Kutub CTP dari BIH didekatkan ke Conventional InternationalOrigin (CIO) pada tahun 1967 dan sejak itu dijagakestabilannya secara independent sampai tahun 1987. Tingkatpresisi ikatan antara IRP dan CIO adalah sekitar 0,03


Teknik Geomatika

Datum Global : ITRF

Pada saat ini kerangka ITRF terdiri dari sekitar 300 titik dipermukaan bumi, yang mempunyai koordinat denganketelitian sekitar 1-3 cm serta kecepatan dengan ketelitiansekitar 2-8 mm/tahun.Titik-titik ITRF ini terdapat pada semua lempeng tektonikutama serta hampir semua lempeng-lempeng kecil.Pada umumnya kerangka ITRF dirapatkan dengan jaringanjaringan GPS regional dengan menggunakan beberapa titikIGS (International GPS Service for Geodynamics) sebagai titiktetapnya.Pada saat ini, jaring kerangka ITRF dipublikasikan setiaptahunnya oleh IERS, dan pada umumnya diberi namaITRF-yy, dimana yy menunjukkan tahun terakhir dari datayang digunakan untuk menentukan kerangka tersebut.Sebagai contoh, ITRF96 adalah kerangka koordinat dankecepatan yang dihitung pada tahun 1997 denganmenggunakan semua data IERS sampai tahun 1996.


Teknik Geomatika

Figure 5 : Datum Global : ITRF


Teknik Geomatika

Datum Indonesia 1974

Pada awalnya Indonesia akan mengimplementasikan programpemetaan sistematik seluruh wilayah Indonesia dengan skala 1: 50000 untuk inventarisasi dan evaluasi sumberdaya alam.

Untuk hal ini dibutuhkan peta yang berdasarkan sistemkoordinat yang tunggal yang dapat menyatukan jaringgeodetik lebih dari 3000 pulau pada seluruh wilayah Indonesia.

Sementara itu, hanya beberapa pulau besar yang mempunyaijaring triangulasi seperti pulau jawa, sumatera, madura, balidan sebagian nusa tenggara. Maka akan sangatmenguntungkan dengan menggunakan teknologi satelit untukmenyelesaikan masalah tersebut.

Diperlukan satu datum baru yang dapat menyatukan hitungandari pulau-pulau yang mepunyai datum sendiri-sendiri. Selainitu datum baru tersebut dapat disesuaikan dengan standarinternasional.


Teknik Geomatika


Pemerintah Indonesia mengadopsi parameter dari GeodeticReference System 1967 (GRS-1967) sebagai spheroid nasionalIndonesia (SNI).

Sebagai titik datum dipilih satu titik pengamatan Doppler diPadang.

Koordinat geodetik dan koordinat kartesian titik datum yangdiperoleh dari pengamatan Doppler pada datum NWL-9Ddigunakan untuk menghitung koordinat ke dalam sistemellpisoida GRS1967.

Dua set koordinat yang berbeda sistem memberikan translasiantara datum satelit dan datum geodetik, yang kemudiandikenal sebagai Indonesia datum 1974


Teknik Geomatika


Koordinat geodetik titik datum dalam sistem Indonesia datum 74(ID-74) adalah :Lintang : 0 56 38,414 SBujur : 100 22 08,804 ETinggi : 3,190 meter diatas spheroid; 14,0 meter diatas MSLParameter translasi untuk transformasi koordinat dari NWL-9D keID-74 adalah :DX = + 2.691 meterDY = - 14.757 meterDZ = + 0.224 meterKedua spheroid tersebut didefinisikan berhimpit pada titik datum


Teknik Geomatika

DATUM GEODESI NASIONAL 1995 (DGN95)

Penentuan posisi di atas permukaan bumi denganpemanfaatan teknologi Global Positioning System (GPS) diIndonesia secara sistematis dan berkesinambungan dimulaipada tahun 1989 dalam rangka Global Positioning System forGeodynamic Project in Sumatera (GPS-GPS), untukmemonitoring gerak lempeng tektonik aktif pada patahanSumatera.

Pada tahun 1992, bersamaan dengan pelaksanaan pengukuranGPS untuk pengadaan Jaring Kontrol Geodesi (Horisontal)Nasional (JKHN) Orde Nol. Lokasi titik-titik JKHNditempatkan pada lokasi yang mudah pencapaiannya danbeberapa titik pada pilar lama yang masih utuh (Triangulasi,Doppler, Tanda Tinggi Geodesi).


Teknik Geomatika


Pilar-pilar lama yang diketahui koordinatnya dalam sistemID74 dan NWL9D, kemudian diukur kembali dengan GPSdalam sistem WGS84. Pilar-pilar tersebut sebagai titik-titiksekutu (common points).

Pada pengukuran JKHN Orde Nol, peralatan yang digunakanadalah GPS dengan dual frequency receiver. Pengukurandilakukan dengan metode penentuan posisi relatif statik,dibagi dalam beberapa sub-network yang dikur simultan, tiapsub-network diamati selama 4 hari pengamatan berturut-turut.


Teknik Geomatika


Data pengukuran GPS dioleh dengan menggunakan perangkatlunak GPS yaitu GAMIT. Sesuai denga rekomendasi yangdiberikan oleh Special Study Group SSG5.123 of theInternational Association of Geodesy (IAG) tentang realisasiIERS Terrestrial Reference Frame (ITRF) yang selanjutnyadiadopsi oleh IUGG (International Union of Geodesy andGeophysics) pada General Assembly di Wina 11-24 Agustus1991, bahwa ITRF adalah sebagai salah satu InternationalTerrestrial Reference System untuk berbagai kepentinganaktifitas geodesi, geodinamika dan oseanografiDemikian pula data-data JKHN Orde Nol dihitung dalamsistem ITRF yaitu ITRF91, selakjutnya koordinat ITRF91 ditransformasikan untuk mendapatkan koordinat WGS84.Ketelitian relatif hasil hitungan jarak basis antar titik-titikpada JKHN Orde Nol adalah 1x10-7 sampai 1x10-8 ppm,dengan simpangan baku dalam fraksi sentimeter pada tigakomponen koordinat kartesian.


Datum Dan Ellipsoida Referensi

Documents

Transcript of Datum Dan Ellipsoida Referensi