Geosat-2-upd [Hasanuddin].pdf

Modul-2 : System of Coordinates
Lecture Slides of GD. 2213 Satellite GeodesyGeodesy & Geomatics Engineering
Institute of Technology Bandung (ITB)
Hasanuddin Z. AbidinGeodesy Research DivisionInstitute of Technology BandungJl. Ganesha 10, Bandung, IndonesiaE-mail : [email protected]
Version : Agustus 2010

ZZE
Y
YEX
XE Earth
CoordinateReferenceSystem
CoordinateReference Frame
Positioning Method
Geodetic Datum
ReferenceEllipsoid
Earths Geometryand Kinematics
EarthsGravity Field
SPECTRUM OF POSITIONING
Hasanuddin Z. Abidin, 2007
PositioningApplications

Position of a point can be stated quantitatively and qualitatively.
Quantitatively, position of a point is defined by coordinates,either in 1D, 2D, 3D or 4D.
Coordinates can also be used to quantitatively describe thetrajectory of a moving point.
In order to standardize and assure the consistency of informationon coordinates, the coordinate system is required.
Coordinate system will ease the geometrical and dynamicaldescription, computation and analysis of coordinates, both inspatial and temporal domain.
Coordinate System
Hasanuddin Z. Abidin 1997-2007

Origin of the coordinate system. Orientation of the coordinate axes. Variables (distances and/or angles) used in defining
point position in the coordinate system.
Coordinate System Parameter
Coordinate Origin
Axis Orientation
Coordinate Variables
Geocentrik (in the Earths center) Topocentrik (on the Earths surface)
Earth-Fixed Space-Fixed
Distances : Cartesian (X,Y,Z) Angles & Distance : Geodetic (j,l,h)

CartesianCoordinates:(NA, EA, UA)
Examples ofCoordinate System
Parameters (1)
TopocentricCoordinate System UA
AZenith (U)
East (E)
North (N)
EANA
Earthssurface
GeocentricCoordinateSystem
Cartesian Coordinates:(XA, YA, ZA)
Geodetic Coordinates:(jA, lA, hA)
lAjA
hA
AZ
Y
XYA
XA
ZAGreenwich
Pole
Geocentre
Earthssurface

Examples ofCoordinate System
Parameters (2)
P
x
y
Px
Py
P
0
P
0 P
Map ProjectionCoordinate System
2D-Geodetic (Geographic)Coordinate System
Map Coordinates :(xP,yP)
2D-Geodetic(Geographic)Coordinates :
(jP,lP)
Coordinates : (a,d)
Y
Z
XVernal Equinox
CEP J2000.0
Geocentre
Equatorg a
d
Star
Right AscensionCoordinate System

Sistem dan Kerangka Referensi Koordinat
SISTEM REFERENSI adalah sistem (termasuk teori, konsep,deskripsi fisis dan geometris, serta standar dan parameter) yangdigunakan dalam pendefinisian koordinat.
KERANGKA REFERENSI dimaksudkan sebagai realisasi praktisdari sistem referensi, sehingga sistem tersebut dapat digunakanuntuk pendeskripsian secara kuantitatif posisi dan pergerakantitik-titik, baik di permukaan bumi (kerangka terestris) ataupundi luar bumi (kerangka selestia atau ekstra-terestris).
Kerangka referensi biasanya direalisasikan dengan melakukanpengamatan-pengamatan geodetik, dan umumnya direpresentasikan
dengan menggunakan suatu set koordinat dari sekumpulan titikmaupun obyek (seperti bintang dan quasar).

Kerangka Inersia (Inertial Frame)
Hukum Newton-I (Hukum Inersia) : Tiap benda akan tetapberada dalam keadaan diam atau dalam gerak lurus teratur,kecuali bila dipaksa merubah keadaan itu dengan gaya-gayayang bekerja padanya.
Kerangka Inersia adalah kerangka referensi dimana hukumNewton-I berlaku (valid).
Kerangka inersia bergerak dalam ruang dengan kecepatantranslasi yang konstan, tapi tanpa pergerakan rotasional.
Seandainya pusat dari kerangka mengalami percepatandalam pergerakannya, maka kerangka tersebut dinamakanKerangka Kuasi-Inersia.

Sistem Koordinat Geodesi Satelit Sistem referensi koordinat yang umum digunakan dalam bidang
Geodesi Satelit adalah CIS (Conventional Inertial System) danCTS (Conventional Terrestrial System).
CIS, sistem koordinat referensi yang terikat langit, dalamgeodesi satelit digunakan untuk pendeskripsian posisidan pergerakan satelit.
CTS, sistem koordinat referensi yang terikat bumi, dalamgeodesi satelit digunakan untuk pendeskripsian posisidan pergerakan titik-titik di permukaan bumi.
Pendefinisian CIS dan CTS serta perelisasiannya menuntutpemahaman yang baik tentang dinamika dari sistem Bumi kita
baik secara internal maupun eksternal dalam sistem luar angkasa

Sistem Bumi & Dinamika nya

Mean distance from the Sun: 1 AU (149,600,000 km/ 92,960,000 mi)
Length of year: 365.26 days
Rotation period: 23.93 hours
Mean orbital velocity: 29.79 km/sec (18.6 mi/sec)
Inclination of axis: 23.45
Average temperature: 59 F (15 C)
Diameter: (equatorial) 12,756 km (7,926 mi)
Number of observed satellites: 1
FAKTA BUMI

Human Population of the Earth: 6,820,000,000 (May 2010)Highest Elevation on Earth - Mt. Everest, Asia: 8850 mLowest Elevation on Land - Dead Sea: 417.27 m below sea levelDeepest Point in the Ocean - Challenger Deep, Mariana Trench,Western Pacific Ocean: 10924 mHighest Temperature Recorded:
57.7C - Al Aziziyah, Libya, September 13, 1922Lowest Temperature Recorded:
-89.2C - Vostok, Antarctica, July 21, 1983Water vs. Land: 70.8% Water, 29.2% LandAge of the Earth: 4.5 to 4.6 billion yearsAtmosphere Content: 77% nitrogen, 21% oxygen,
and traces of argon, carbon dioxide and water
http://geography.about.com/od/learnabouttheearth/a/earthfacts.htm
FAKTA BUMI

Shape ofThe Earth
Actual
Mathematical

http://campus.everettcc.edu/Departments/sciences/klyste/Earth_Shape.htm
Bentuk Permukaan Bumi

Perspective view of the Geoid(Geoid undulations 15000:1)
GEOID
It is an equipotential surfaceof the Earths gravity field.
It is often referred to as aclose representation or physicalmodel of the figure of the Earth.
This is the surface that mostclosely approximates sea levelin the absence of winds, oceancurrents, and other disturbingforces.

The Earths Geoid
Departures from the ellipsoid (m)
http://www.csr.utexas.edu/grace/gravity/gravity_definition.html

The Earths Geoid
http://dgfi2.dgfi.badw-muenchen.de/geodis/WWW/welcome.html

The Earths Geoid

The Earth's shape resembles an ellipsoid(its equatorial radius is about 21 kilometersgreater than its polar radius) but it is not aperfect ellipsoid.
Because of this resemblance, an ellipsoid is used to approximatethe bulk of the Earth's shape, and departures from the ellipsoid arerepresented by the geoid elevation above or below the ellipsoid.
In geodesy, a reference ellipsoid is a mathematically-definedsurface that approximates the geoid, the truer figure of the Earth.
Because of their relative simplicity, reference ellipsoids are used asa preferred surface on which geodetic network computations areperformed and point coordinates such as latitude, longitude, andelevation are defined.
Reference Ellipsoid

ab a = Semi-Major Axis= Equatorial Radius
b = Semi-Minor Axis= Polar Radius
Flattening = f = (a-b)/a
Ellipsoidal Parameter
For mathematical purposes, theEarth is represented bya certain reference ellipsoid
ReferenceEllipsoid

Sumber gambar : Internet
Ellipsoidof the Earth

SeveralReferenceEllipsoids
http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/coordsys/coordsys.html

Pergerakan Bumi
Bumi bergerak bersama galaksi kita relatif terhadapgalaksi-galaksi yang lain.
Bumi berputar bersama sistem matahari kita di dalam galaksi kita. Bumi mengorbit mengelilingi matahari bersama planet-planet lainnya. Bumi berputar terhadap sumbu rotasinya. Kerak-kerak bumi juga bergerak (relatif sangat lambat)
relatif satu terhadap lainnya.
Tiga jenis pergerakan bumi yang terakhir tersebut, berpengaruh dalampendefinisian sistem koordinat yang digunakan dalam geodesi satelit.Dalam hal ini ada 3 sistem koordinat yang banyak digunakan yaitu :
1. CIS = Conventional Inertial System.2. CTS = Conventional Terrestrial System.3. Sistem Koordinat Ellipsoid

The galaxy we live in is calledthe Milky Way Galaxy , aHubble type Sb spiral galaxy,containing about 100 billionstars. It is about 100,000 lightyears in diameter and has athickness of about 2,000 lightyears. It is rotating eastwards orcounterclockwise. The period ofrotation for our region of thegalaxy is 200,000,000 years.Like other galaxies, the Milkyway has a bulge, a disk, and ahalo. Pictures shows the MilkyWay Galaxy from the side andfrom the top
http://sankofa.loc.edu/savur/web/thegalaxies.html

Galaksi Bima Sakti (Milky Way)Dimana Bumi ?
Sumber Gambar : Internet Hasanuddin Z. Abidin, 2010

Sistem Matahari Kita dan Bumi

Pergerakan Bumi
http://www.planetperformance.org/ Hasanuddin Z. Abidin, 2010

Eksentrisitas orbit 0.0167. Periode orbit 365.24 hari. Kecepatan Bumi dalam orbit 29.8 km/detik.
Pergerakan Bumi Mengelilingi Matahari
Bumi
Matahari
21 Maret
3 JuliAphelion
3 JanuariPerihelion
21 Sept.
g (Vernal Equinox)
Bumi
Matahari
21 Maret
3 JuliAphelion
3 JanuariPerihelion
21 Sept.
g (Vernal Equinox)
Bumi
Matahari
21 Maret
3 JuliAphelion
3 JanuariPerihelion
21 Sept.
g (Vernal Equinox)

http://www.crbond.com/astronomy.htm
Pergerakan Bumi Mengelilingi Matahari

Animasi Revolusi Bumi

http://www.uwsp.edu/geo/faculty/ritter/geog101/textbook/energy/earth_sun_relations_seasons.html
Animasi Revolusi Bumi

PergerakanSumbuRotasi Bumi
Hasanuddin Z. Abidin, 2005Ref.Seeber (2003)

Gaya-gayayang mempengaruhiRotasi Bumi :
Gaya gravitasional Gaya tekan (loading) Pergerakan massa baik
di dalam bumi, daratan,lautan, maupun dalamatmosfir. Ref : Dickey (1995)
GempaBumi
Angin
TekananAir Laut
Pencairan EsTekananAtmosfir
ArusLautGaya tarik
Matahari& Bulan
DinamikaInti Bumi
KonveksiMantel
KoplingElektromagnetik Air per-
mukaan
Plume
GempaBumi
Angin
TekananAir Laut
ArusLautGaya tarik
Matahari& Bulan
DinamikaInti Bumi
KonveksiMantel
mukaan
Plume
Pergerakanlempeng
GempaBumi
Angin
TekananAir Laut
ArusLautGaya tarik
Matahari& Bulan
DinamikaInti Bumi
KonveksiMantel
mukaan
Plume
GempaBumi
Angin
TekananAir Laut
ArusLautGaya tarik
Matahari& Bulan
DinamikaInti Bumi
KonveksiMantel
mukaan
Plume
Pergerakanlempeng
Rotasi Bumi

Pergerakan Lempeng Tektonik
http://sps.unavco.org/crustal_motion/dxdt/model/

TugasTugas--2 :2 : GeodesiGeodesi SatelitSatelit -- IIWaktu Penyelesaian = 1 minggu
Buat suatu tulisan ilmiah yang bersifat review dengan topik
BUMI : GEOMETRI, KINETIKA DAN DINAMIKA NYA
Gunakan berbagai sumber acuan untuk penulisan.
Jumlah halaman tidak dibatasi.

Parameter Orientasi Bumi
Pergerakan sumbu rotasi bumi dalam ruang inersia(Presesi dan Nutasi).
Pergerakan sumbu rotasi bumi relatif terhadapkerak bumi (pergerakan kutub).
Fluktuasi dalam kecepatan rotasi bumi [perubahanpanjang hari (LOD, length of day)].
Hasanuddin Z. Abidin,2000
Dalam pendefinisian dan realisasi sistem koordinatada beberapa parameter orientasi Bumi yang perludiperhatikan, yaitu :

Presesi dan Nutasi
Kalau dilihat dalam suatu ruang inersia, sumbu rotasi bumidan bidang ekuator bumi tidaklah tetap, melainkan bergerakyang sifatnya rotasional.
Pergerakan sumbu rotasi bumi dalam ruang ini merupakanrespon dari ketidak simetrian dan non-rigiditas dari bumiterhadap gaya tarik bulan, matahari, dan planet-planet;dan juga dari moda rotasi bumi yang bebas itu sendiri.
Pergerakan total dari sumbu rotasi bumi dalam ruang iniumumnya dibagi atas 2 komponen, yaitu :
- komponen sekular (dinamakan PRESESI), dan- komponen periodik (dinamakan NUTASI)
Hasanuddin Z. Abidin,1997

Dari : [Vanicek & Krakiwsky, 1986]
Presesi dan Nutasi

Presesi dan Nutasi
470
18.6thn
18.42
-1.8 -1.4 -1.0 -0.6 0.2 0.2
9.8
9.4
9.0
8.6
8.2
Gerakan Ideal Gerakan Sebenarnya
470
18.6thn
18.42
470
18.6thn
18.42
-1.8 -1.4 -1.0 -0.6 0.2 0.2
9.8
9.4
9.0
8.6
8.2
Gerakan Ideal Gerakan Sebenarnya

Presesi dan Nutasi
Dari : [Torge, 1980]
Vernal Equinox bergeraksepanjang ekliptika dengan
laju 50.4 per tahun(periode = 25800 tahun)
Bumi
Ekuator
Ekliptika
SumbuRotasiBumi
O
Presesi
presesidan nutasi
25800
thn
23.50
18.6 thn
23.50
9.2
Bumi
Ekuator
Ekliptika
SumbuRotasiBumi
O
Presesi
presesidan nutasi
25800
thn
23.50
18.6 thn
23.50
9.2

Pergerakan Kutub
Pergerakan kutub (polar motion)adalah pergerakan sumbu rotasibumi relatif terhadap badan ataukerak bumi sendiri.
Tidak seperti halnya presesi dannutasi, parameter pergerakankutub tidak dapat dijelaskansecara teoritis (analitis), tapiharus ditentukan melaluiobservasi langsung.

Variasi akibat elastisitas(non-rigidity) dari bumi----> periode Chandler----> sekitar 435 hari
Variasi Musiman (Seasonal)----> periode satu tahunan
Variasi Berjangka Panjang(Secular Variation)----> sekitar 0.002 - 0.003 per tahun.
Tiga komponen utamapergerakan kutub :
Pergerakan Kutub

Pergeseran (drift)Kutub Menengah(1900 - 1998)
Gerakan Kutub1995 - 1998
Pergerakan & Pergeseran Kutub
Ref. : IERS Homepage

Animasi Pergerakan Kutub
http://www.huttoncommentaries.com/PSResearch/UandM_PS2001/Undrstnd_Montr_PS2001.htm

Ref. : http://hpiers.obspm.fr/
Komponen-X Koordinat Kutub
1900 1920 1940 1960 1980 2000
+0.1
-0.1
+0.1
-0.1
+0.2
-0.2
+0.4
-0.4Chandler
Musiman
Residu
Osilasi total
Sekular (trend)
1900 1920 1940 1960 1980 2000
+0.1
-0.1
+0.1
-0.1
+0.2
-0.2
+0.4
-0.4Chandler
Tahunan
Residu
Osilasi total
Sekular (trend)
1900 1920 1940 1960 1980 2000
+0.1
-0.1
+0.1
-0.1
+0.2
-0.2
+0.4
-0.4Chandler
Musiman
Residu
Osilasi total
Sekular (trend)
1900 1920 1940 1960 1980 2000
+0.1
-0.1
+0.1
-0.1
+0.2
-0.2
+0.4
-0.4Chandler
Tahunan
Residu
Osilasi total
Sekular (trend)

Ref. : http://hpiers.obspm.fr/
Komponen-Y Koordinat Kutub
1900 1920 1940 1960 1980 2000
+0.1
-0.1
+0.1
-0.1
+0.2
-0.2
+0.6
-0.3 Chandler
Musiman
Residu
Osilasi totalSekular (trend)
1900 1920 1940 1960 1980 2000
+0.1
-0.1
+0.1
-0.1
+0.2
-0.2
+0.6
-0.3 Chandler
Tahunan
Residu
1900 1920 1940 1960 1980 2000
+0.1
-0.1
+0.1
-0.1
+0.2
-0.2
+0.6
-0.3 Chandler
Musiman
Residu
1900 1920 1940 1960 1980 2000
+0.1
-0.1
+0.1
-0.1
+0.2
-0.2
+0.6
-0.3 Chandler
Tahunan
Residu

300 400 500 600Periode (hari)
Am
plit
udo
Rel
atif
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
ChandlerTahunan
xpyp
300 400 500 600Periode (hari)
Am
plit
udo
Rel
atif
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
ChandlerTahunan
xpyp
Spektrum Frekuensi Pergerakan Kutub
Diturunkan dari data pengamatan pergerakan kutubdalam periode 1958 sampai 1998.
Ref. : [Montenbruck & Gill, 2000]

Perubahan LOD
Kecepatan rotasi bumi tidak konstan,sehingga menyebabkan adanya perubahanpada panjang hari (Length of Day, LOD)

EXCESS TO 86400S OF THE DURATION OF THE DAYS,COMBINED GPS SOLUTION, 1995-1997
REF : http://www.iers.org/map/

Pertambahan LOD = -d(UT1-TAI)/dt
UT1 bervariasi karena proses-proses geofisik.
Variasi LOD mencakup :
- Variasi yang dapat diprediksi yang besarnya sampai 2ms(karena pengaruh fenomena pasang surut).
- Variasi yang sifatnya tidak teratur, yang dapat dibagimenjadi komponen-komponen decadal, interannual,seasonal, and intraseasonal components
Ref http://www-geology.ucdavis.edu/Hasanuddin Z. Abidin, 2000
Variasi dalam LOD

Fluktuasi LOD, 1963-1988
Ref : Dickey (1995)
4
3
2
1
0
Skala
(milisekon
)
1965 1970 1975 1980 1985
total
decadal
interanual
seasonal
intraseasonal
4
3
2
1
0
Skala
(milisekon
)
1965 1970 1975 1980 1985
total
decadal
interanual
seasonal
intraseasonal

Gaya luar yang bekerja pada Bumi :- Gaya gravitasi dari Matahari dan Bulan
yang bekerja pada Bumi yang relatifbukan benda simetris homogen.
Perubahan-perubahanmomen inersia dari Bumi :- Deformasi yang sifatnya periodik
(pasang surut, bumi maupun laut)- Deformasi yang sifatnya non-periodik,
termasuk adanya redistribusi massa.Ref. : http://www-geology.ucdavis.edu
Penyebab Fluktuasi Kecepatan Rotasi Bumi (1)

Gaya gravitasi bulan (dan juga matahari) bekerja pada tonjolanBumi (the Earth's tidal bulge).
Kecepatan rotasi Bumi kemudian berkurang dan LOD memanjang.
- LOD memanjang sekitar1-3 ms per abad.
Orbit Bulan juga mengembangdengan kecepatansekitar 3.7 cm per tahun
Ref. : http://www-geology.ucdavis.eduHasanuddin Z. Abidin, 2001
Fluktuasi karena gaya luar yang bekerja pada Bumi :

Deformasi periodik dalam bentuk pasang surut, disebabkanoleh gaya tarik Bulan, Matahari, dan Planet-Planet.
Deformasi non-periodik, yang berasosiasi dengan :
- tekanan-tekanan permukaan yang disebabkan olehpergerakan fluida dalam inti bumi dan pergerakandalam hidrosfir/atmosfir.
- redistribusi massa yang disebabkan oleh gempa bumi,pencairan es, konveksi mantel, pergerakan lempeng, dll.
Ref. : http://www-geology.ucdavis.eduHasanuddin Z. Abidin, 2000
Fluktuasi karena perubahan momen inersia Bumi :

Teknik-teknik klasik (1900 1970/80),seperti astrometri optik dan okultasi Bulan.
Teknik-teknik geodesi satelit (1970/80 - sekarang),seperti VLBI, SLR, LLR, dan GPS.
PENGAMATAN PARAMETER ORIENTASI BUMI
Parameter-parameter orientasi Bumi yangdigunakan saat ini pada dasarnya ditentukandengan teknik-teknik yang dapat dikategorikansebagai [Dickey, 1995]:

CIS dan CTS
CIS = ConventionalInertial System
Sistem koordinatreferensi yangterikat langit.
Dalam geodesi satelitdigunakan untukpendeskripsian posisidan pergerakan satelit.
CTS = ConventionalTerrestrial System
Sistem koordinatreferensi yangterikat bumi.
Dalam geodesi satelitdigunakan untukpendeskripsian posisi danpergerakan titik-titik dipermukaan bumi.

Titik Nol sistem koordinat adalah pusat bumi(earth-centred) dan sumbu-sumbu sistemkoordinatnya terikat ke langit (space-fixed).Earth-Centred-Space-Fixed (ECSF).
Sumbu-X mengarah ke titik semi(vernal equinox) pada epok standarJ2000.0 dan terletak pada bidangekuator Bumi.
Sumbu-Z mengarah ke CEPpada epok standar J2000.0;dimana CEP (Conventional Ephemeris Pole) adalah posisi bebas di langit darisumbu momentum sudut bumi (sumbu rotasi bumi).
Sumbu-Y tegak lurus sumbu-sumbu X dan Z, dan membentuksistem koordinat tangan-kanan (right-handed system).
Conventional Inertial System (1)
CEP J2000.0
EarthsCenter
g
Z-Axis
Ekliptic
Vernal EquinoxEquator
Y-Axis
X-Axis
Koordinat:(X,Y,Z)

Pengikatan sumbu-sumbu sistem koordinat CISke langit, dapat dilakukan terhadap beberapabenda langit, antara lain :
Sumber gelombang radio ekstra-galaktikseperti kuarsar. Dapat direalisasikandengan metode VLBI radio-CIS.
Bintang-bintang, seperti yangdiberikan oleh katalog bintangFK5. Dapat direalisasikandengan pengamatanbintang stellar-CIS.
Planet maupun satelit artifisial bumi. Dapat direalisasikan dengan metodepengamatan astrometri, LLR, SLR, Doppler, GPS, Glonass dynamical-CIS.
Conventional Inertial System (2)
CEP J2000.0
EarthsCenter
g
Z-Axis
Ekliptic
Vernal EquinoxEquator
Y-Axis
X-Axis

Hubungan Antar CIS
Ref. : Dickey (1989)
Radio Pulsa Timing
Mobile VLBI
Fixed VLBI
TARGET TEKNIK STASION BUMI
Satelit
Bulan
Bulan
Bintang (Optik)
Kuasar
Milisec Pulsar
Bintang (Radio)
GPS
Doppler
SLR
LLR
Astrometry
Radar + S/C Ranging
VLBI/VLA
VLBI
Stasion GPS
Mobile/Fixed Doppler
Mobile/Fixed SLR
Stasion LLR
Radiometric Ranging Sites
Radio Pulsa Timing
Mobile VLBI
Fixed VLBI
TARGET TEKNIK STASION BUMI
Satelit
Bulan
Bulan
Bintang (Optik)
Kuasar
Milisec Pulsar
Bintang (Radio)
GPS
Doppler
SLR
LLR
Astrometry
Radar + S/C Ranging
VLBI/VLA
VLBI
Stasion GPS
Mobile/Fixed Doppler
Mobile/Fixed SLR
Stasion LLR
Radiometric Ranging Sites

Sistem kartesian (X,Y,Z)biasanya digunakan untukmendeskripsikan posisi satelityang relatif dekat denganpermukaan Bumi.
Sedangkan sistem asensiorekta(a,d) umum digunakan untukmendeskripsikan posisi obyekyang relatif jauh daripermukaan.Bumi sepertibintang dan kuasar.
Sistem CIS (a,d)
Coordinates : (a,d)
Y
Z
XVernal Equinox
CEP J2000.0
Geocentre
Equatorg a
d
Star
Right AscensionCoordinate System

Origin : Mass centre of the Earth
Coordinate Axes : Earth-Fixed
X-Axis : on the Earths equatorand Greenwich meridian plane.
Z-Axis : pointing towardCTP (Conventional Terrestrial Pole).
Y-Axis : orthogonal to X andZ axes creating a right-handed system.
Example of CTS Frame :WGS (World Geodetic System) 1984, used by GPS
Y-Axis
X-Axis
GreenwichMeridian
CTP
EarthsCenter
Z-Axis
Equator
Conventional Terrestrial System (1)
Coordinates:(X,Y,Z)

Pengikatan sumbu-sumbu sistem koordinat CTSke bumi dilakukan dengan menggunakansekumpulan titik-titik di permukaan bumi(kerangka dasar) yang koordinatnyaditentukan dengan pengamatan bendabenda langit dan satelit artifisial bumi
CTS VLBI, CTS LLR,CTS SLR, CTS GPS, dll.
Beberapa kerangka realisasi CTSyang cukup banyak digunakansaat ini adalah :
- WGS (World Geodetic System) 1984- ITRF (International Terrestrial Reference Frame)
Sumbu-Y
Sumbu-X
MeridianGreenwich
CTP
PusatBumi
Sumbu-Z
Bidang Ekuator
Conventional Terrestrial System (2)

Hubungan Antara CTS dan CIS (1)
meridianGreenwich
CEP J2000.0
ZI
YI
XI
CTP
YT
XT
ZT
pusatBumi
titik semi(vernal euinox)
GAST
GAST = Greenwich ApparentSidereal Time
Presesi & NutasiGerakan Kutub
Rotasi Bumi

Sistem-sistem koordinat CTS dan CIS terkait satu sama lain denganbesaran-besaran presesi, nutasi, gerakan kutub, dan rotasi bumi.
Kalau koordinat dalam kedua sistem dinyatakan sebagai :
XCIS = (XI, YI, ZI)XCTS = (XT, YT, ZT)
maka transformasi antara keduanya dirumuskan sbb. :
XCTS = M.S.N.P. XCIS
Hubungan Antara CTS dan CIS (2)
dimana : M = matriks rotasi untuk gerakan kutub (polar motion)S = matriks rotasi untuk rotasi bumi (earth rotation)N = matriks rotasi untuk nutasi (nutation)P = matriks rotasi untuk presesi (precession)

STEP TRANSFORMASI : CIS ke CTS
CEP J2000.0 CEP pada epok sebenarnyaPresesiNutasi
Bidang sumbu-Xmengarah ke titik semi
Bidang sumbu-X merupakanmeridian Greenwich
GAST(Rotasi Bumi)
CTPCEP pada epok sebenarnya GerakanKutub
11
33
22

Spectrum of (Terrestrial) Coordinate System
Geodetic DatumDefinition
EarthReference
Ellipsoid
MapObservation
Domain
ComputationDomain
ProjectionMANY
SEVERAL

Origin : Centre of the reference ellipsoid
Coordinate Axes : Ellipsoid-Fixed
X-Axis : on the Ellipsoids equatorand zero-meridian plane.
Z-Axis : coincides with the semi-minor axis of ellipsoid, pointingupward.
Y-Axis : orthogonal to X and Z axescreating a right-handed system.
Often also named as the Geodetic Coordinate System.
Ellipsoidal Coordinate System (1)
pusatellipsoid
h
lj
PEarthssurface
pusatellipsoid
h
lj Y-AxisEll.center
Ellipsoids equator
h
lj
P
X-Axis
Z-Axis
Coordinates:(X,Y,Z) and (j,l,h)

In the ellipsoid reference systemthe coordinates of a point isusually defined as the geodeticcoordinates (j,l,h)where :
j is geodetic latitude,l is geodetic longitude, andh is ellipsoidal heigh.
The coordinates can also be expressed asthe cartesian coordinates (X,Y,Z).
Relation betweenthe two coordinates :
h).sin)Re((1.sinh).cos(R.cosh).cos(R
ZYX
N2
N
N
lj
YYXX
Z
h
Ellipsoidal Coordinate System (2)

GEODETIC DATUM (1)
Hasanuddin Z. Abidin 2007
ObservationDomain
ComputationDomain
Geodetic DatumDefinition
EarthReference
Ellipsoid
The geodetic coordinates (j,l,h) of a pointwill depend on its geodetic datum.

GEODETIC DATUM (2)
A point on the Earthssurface will have differentgeodetic coordinates ondifferent Geodetic Datum.
Size, shape and orientationof the Ellipsoid will affectthe geodetic coordinates.
Relative position of theEllipsoid with respect tothe Earth will also affectthe geodetic coordinates.
lA jA
hA
AZ
Y
X
Earthssurface
Al,
jA,
hA,
ReferenceElliposid

Geodetic Datum defines the Reference Ellipsoid (X,Y,Z)and its relation with the Earth (CTS) (XE,YE,ZE)
ZZE
Y
YEX
XE
Earth
ReferenceEllipsoid
GEODETIC DATUM (3)

Relation betweenthe Reference Ellipsoidthe Earth can be defined at :
Earths center of mass GEOCENTRIC
DATUM
Point on the Earths surface : TOPOCENTRIC
DATUM
Datum point
Datum point :Earths center
GEODETIC DATUM (4)

a and f definedshape and size ofthe Reference Ellipsoid.
Xo, Yo, Zo definedthe coordinates of Ellipsoidscenter with respect tothe Earths center of mass.
ex, ey, ez defined the orientationof the Ellipsoidak coordinate axiswith respect to the CTS (Earth)coordinate axis.
8 Parameters of Geocentric Datum
b
a
( Xo, Yo, Zo )
f = (a-b)/a
ex
ey
ez

a and f definedshape and size ofthe Reference Ellipsoid.
3 translational parametersof Ellipsoid, defined by :- deflection of vertical (x0,h0)- geoid undulation (N0)
at the datum.
3 rotational parametersof Ellipsoid, defined by :- geodetic coordinates of
the datum point (j0,l0)- geodetic azimuth from
the datum point to initial point a0
8 Parameters of Topocentric Datum
(xo,ho)
N
XE
YE
ZEP ( o)
XE
YE
ZE
P = Datum point
P
loojoo
oaoo
a
b

Depending on its suitability region,the geodetic datum can also becategorized as Global and Local datum.
Global and Local Datum
Earthscenter
DatumPoint
Geocentricdatum
Topocentricdatum
Mostsuitable
region
GLOBAL DATUM
GEOCENTRIC DATUM
LOCAL DATUM
TOPOCENTRIK DATUM

GLOBAL DATUM represented bythe reference ellipsoid which itssize, shape, location and orientationis best suited for the whole Earth.
In general the ellipsoid center ofglobal datum is on or closed (with)the mass center of the Earth often called also as GEOCENTRIC DATUM.
The famous global datum are WGS84 (World GeodeticSystem 1984), the geodetic datum used by GPS, andalso ITRF (International Terrestrial Reference Frame).
Generally used for global applications.
Global Geodetic Datum
Earthscenter
Geocentricdatum

LOCAL DATUM represented bythe reference ellipsoid which itssize, shape, location and orientationis best suited for certain region only.
In general the ellipsoid center oflocal datum is not closed withthe mass center of the Earth often called also as TOPOCENTRIC DATUM.
Many local datum exist all over the world.
Generally used for local or regional applications.
Local Geodetic Datum
DatumPoint
Topocentricdatum
Mostsuitable
region

GENUKDATUM
G. SEGARADATUM
MONCONGLOWE DATUM
T21 SORONGDATUM
BUKIT RIMPAHDATUM
Ref. : Hafzal Hanief (2002)
G. SERINDUNGDATUM
Indonesian Local Datum

Sejak 1 Januari 1998, IAU (InternationalAstronomical Union) menetapkan ICRS sebagaisistem referensi selestial yang standar, sebagaipengganti sistem referensi FK5.
Sistem ICRS direalisasikan dengan suatu set kuasaryang koordinatnya ditentukan dengan metode VLBI.
Kerangka koordinatnya dinamakan ICRF(International Celestial Reference Frame)dan terdiri dari 608 kuasar yang tersebarsecara meratadi langit,
International Celestial Reference System (ICRS)

Titik Nol sistem koordinat adalah pusat massa (barycenter)dari sistem Matahari dalam kerangka relativitas.
Sumbu-X mengarah ke titik semi (vernal equinox) dari IERS.Dalam hal ini nilai nol dari asensiorekta ditetapkan dari nilaiasensiorekta kuasar 3C 273B.
Sumbu-Z mengarah ke CEP dari IERS yang didefinisikan olehmodel konvensi dari IAU.
Sumbu-Y tegak lurus sumbu-sumbu X dan Z, dan membentuksistem koordinat tangan-kanan (right-handed system); dimanasumbu-sumbu X dan Y terletak pada bidang ekuator menengah(mean equator) Bumi pada epok J2000.0.
International Celestial Reference System (ICRS)

Ekuator
Asensiorekta
100 mas
ICRS
FK5 J2000.0FK5
Ekuator
Asensiorekta
100 mas
ICRS
FK5 J2000.0FK5
Posisi relatif darititik nol asensiorektasistem ICRS
18 h
0 h
Kutub CEP
J2000.0
FK5ICRS
20 mas
20 mas
-20mas
FK5
18 h
0 h
Kutub CEP
J2000.0
FK5ICRS
20 mas
20 mas
-20mas
FK5
International CelestialReference System (ICRS)
Posisi relatif darikutub sistem ICRS

ICRF (1)
ICRF terdiri dari 608 kuasar yang tersebar secara merata di langit danditurunkan dari sekitar 1.6 juta pengamatan dari jaringan observatoridi seluruh dunia dalam periode 1979-1995.
Koordinat dari quasar ini diberikan dalam sistem ekuatorial asensiorektayaitu dengan komponen koordinat asensiorekta dan deklinasi.

ICRF (2)Karena kuasar yang membangun ICRF mempunyaikualitas koordinat yang variatif, karena adanyaperbedaan dalam sejarah dan strategi pengamatan-nya, maka kuasar dari ICRF dikategorikandalam 3 kelas yaitu [IERS, 2000] :
kelas penentu yang terdiri dari 212 kuasar berkualitas tinggi yangdigunakan untuk mendefinisikan sumbu-sumbu ICRF. Tingkat presisi(median) dari posisi kuasar dalam kelas ini adalah sekitar 0.4 mas.
kelas kandidat (candidate) yang terdiri dari 294 kuasar, dimanasebagiannya mempunyai jumlah atau durasi pengamatan yang kurangmemadai, dan sebagiannya mempunyai tingkat presisi yang relatif lebihrendah. Kuasar pada kelas ini mungkin naik ke kelas penentudi kemudian hari.
kelas lainnya (other sources) yang terdiri dari 102 kuasar yangdiidentifikasikan mempunyai variasi posisi yang relatif besar, baiksistematik maupun random. Kuasar ini dimasukkan dalam kerangkaICRF untuk merapatkan jaringan atau mereka berkontribusi dalampengikatan ke kerangka optis.

ITRS pada prinsipnya adalah sistem CTS yang didefinisikan,direalisasikan dan dipantau oleh IERS (International EarthOrientation System).
Sistem ITRS direalisasikan dengan koordinat dan kecepatandari sejumlah titik yang tersebar di seluruh permukaan Bumi,dengan menggunakan metode-metode pengamatan VLBI, LLR,GPS, SLR, dan DORIS.
Kerangka realisasinya dinamakan ITRF (International TerrestrialReference Frame).
Kerangka ini juga terikat dengan kerangka ICRFmelalui pengamatan VLBI.
International Terrestrial Reference System (ITRS)

Origin : Mass centre of the whole Earth(including the oceans and the atmosphere)
Coordinate Axes : Earth-Fixed
X-Axis : on the Earths equatorand IRM (IERS Reference Meridian)passing Greenwich
Z-Axis : pointing toward CTPknown as IRP (IERS Reference Pole).
Y-Axis : orthogonal to X andZ axes creating a right-handed system.
Example of CTS Frame :ITRF (International Terrestrial Reference).
Y-Axis
X-Axis
IRMMeridian
IRP
EarthsCenter
Z-Axis
Equator
International Terrestrial Reference System (ITRS)
The time evolution of theorientation is ensured by usinga no-net-rotation condition withregards to horizontal tectonicmotions over the whole earth.
Coordinates:(X,Y,Z)

ITRF (International Terrestrial Reference Frame) is realization of ITRS.
It is realized by the VLBI, LLR, GPS, SLR, and DORIS observations.
The ITRF2000 contains about 800 stations located on about 500 sites,located at about 500 sites, with main concentration in western Europeand North America.
About 50% of station positions are determinedto better than 1 cm, and about100 sites have their velocityestimated to at (or better than)1 mm/yr level.
ITRF stations are located atall major tectonic plates andat almost all of minor plates.
ITRF (1)
Ref : http://itrf.ensg.ign.fr/ and http://www.iers.org/

The numbers (yy) following the designation "ITRF" specify the last yearwhose data were used in the formation of the frame. Hence ITRF94designates the frame of station positions and velocities constructed in1995 using all of the IERS data available until 1994.
There have beenseveral frames :ITRF2005, ITRF2000,ITRF97, ITRF96,ITRF94, ITRF93,ITRF92, ITRF91,ITRF90 and ITRF89.
ITRF (2)
Hasanuddin Z. Abidin, 2007Ref : http://www.iers.org/
ITRF2000 Primary Networkand collocated techniques.

ITRF 2005 Frame
Ref : Altamimi (2006)

WGS-1984 adalah realisasi dari CTS. Pertama kali WGS-84 direalisasikan dengan memodifikasi kerangka
referensi yang digunakan oleh sistem satelit Doppler (NSWC 9Z-2). WGS 1984 didefinisikan dan dijaga oleh Defence Mapping Agency
Amerika Serikat sebagai datum global geodetik. WGS 1984 adalah sistem referensi untuk
koordinat satelit GPS (Broadcast Ephemeris). Digunakan oleh GPS sejak tahun 1987.
Sebelumnya WGS-1972 yang digunakan. Ellipsoid yang digunakan adalah WGS-84
dengan parameter :
World Geodetic System (WGS) - 1984
Z
XY
Parameter Notasi NilaiSumbu panjang a 6378137.0 mPenggepengan 1/f 298.257223563Kecepatan sudut Bumi w 7292115.0 x 10-11 rad s-1
Konstanta Gravitasi Bumi(termasuk massa atmosfir)
GM 3986004.418 x 108 m3 s-2

World Geodetic System 1984
Y WGS 84
X WGS 84
Z WGS 84 Mass centerof the Earth
WGS-84 Ellipsoida = 6 378 137 mf = 1/298.257223563
IERS Reference Pole(IRP)
IERS ReferenceMeridian (IRM)
Equator
WGS84 is realized and maintainedby the GPS control stations

Kerangka Periode berlakuWGS 84 1 Jan. 1987 - 1 Jan. 1994
WGS 84 (G730) 2 Jan. 1994 - 28 Sept. 1996
WGS 84 (G873) sejak 29 Sept. 1996
Realisasi Kerangka WGS 84 Pada tahun 1994, WGS 84 ditingkatkan kualitasnya dengan menentukan
kembali stasion penjejak GPS dengan menggunakan beberapa stasion IGS.Kerangka yang telah ditingkatkan ini dinamakan sebagai WGS 84 (G730).Huruf G menyatakan bahwa sistem ini diturunkan menggunakan data GPSdan angka 730 menunjukkan nomor minggu GPS.
Tingkat kedekatan antara ITRF (91 & 92) dengan WGS 84 (G730) iniadalah sekitar 10 cm.
Pada tahun 1996, koordinat dari titik-titik kerangka WGS 84 (G730) iniditingkatkan lagi, dan kerangka referensi yang baru dinamakan WGS 84(G873). Menurut NIMA (2000).
Tingkat ketelitian dari setiap komponen koordinat dari WGS 84(G873)adalah sekitar 5 cm.

Cape Canaveral
NGA Sites, AII 6NGA Sites, Non-AII -- 5USAF Sites -- 6
Cape Canaveral
NGA Sites, AII 6NGA Sites, Non-AII -- 5USAF Sites -- 6
GPS Control Stations

Relation betweenSome ITRF and WGS 84 Frames (1)
111
ZYX
.s
ss
ZYX
ZYX
12
13
23
0
0
0
2
2
2
Coordinates in certain ITRF frame can be transformedto other ITRF frame or to WGS72 and WGS84 frames.
If the following transformation model is used :
then the following relations have been derived :

Relation betweenSome ITRF and WGS 84 Frames
From to X0(cm)
Y0(cm)
Z0(cm)
s(10-9)
e1(0.001")
e 2(0.001")
e 3(0.001")
ITRF90 WGS72 + 6.0 -51.7 -472.3 - 231 + 18.3 - 0.3 + 547
ITRF90 WGS84 + 6.0 -51.7 - 22.3 - 11 + 18.3 - 0.3 - 7.0
ITRF90 ITRF88 + 0.0 -1.2 - 6.2 + 6 + 0.1 0.0 0.0
ITRF94 ITRF88 + 1.8 + 0.0 - 9.2 + 7.4 + 0.1 0.0 0.0
ITRF94 ITRF90 + 1.8 + 1.2 - 3.0 + 0.9 + 0.0 0.0 0.0
ITRF94 ITRF92 + 0.8 + 0.2 - 0.8 - 0.8 + 0.0 0.0 0.0
ITRF94 WGS84* - 2 + 2 - 1 + 0.2 + 2.5 + 1.9 - 2.5
ITRF94 WGS84" + 1 - 1 - 2 + 0.3 + 0.6 + 1.2 + 0.7
WGS84* = WGS84 (G730), WGS84" = WGS84 (G873)

1. http://www.iers.org/MainDisp.csl?pid=9-832. http://itrf.ensg.ign.fr/3. http://en.wikipedia.org/wiki/Coordinate_system4. http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/datum/datum_f.html5. http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/mapproj/mapproj_f.html6. http://www.ordnancesurvey.co.uk/oswebsite/gps/docs/A_Guide_to_Coordin
ate_Systems_in_Great_Britain.pdf7. http://www.progonos.com/furuti/MapProj/CartIndex/cartIndex.html8. ftp://164.214.2.65/pub/gig/tr8350.2/wgs84fin.pdf9. http://www.ga.gov.au/geodesy/datums/aboutdatums.jsp10. http://www.spenvis.oma.be/spenvis/help/background/coortran/coortran.html11. http://en.wikipedia.org/wiki/World_Geodetic_System12. ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/resource/pubs/
Learning Siteson Coordinate System

Tugas-3 : Geodesi Satelit - IWaktu Penyelesaian = 1 minggu
1. Jelaskan yang dimaksud dengan Sistem Referensidan Kerangka Referensi dalam konteks :
a. DI (Datum Indonesia) 1974b. DGN (Datum Geodesi Nasional) 1995c. Datum G. Genukd. ITRF2005
2. Perinci secara matematis transformasi koordinat darisistem CIS ke sistem CTS, dan sebaliknya. Tuliskanformulasi dan elemen dari semua matrik rotasiyang terlibat.

Geosat-2-upd [Hasanuddin].pdf

Documents

Transcript of Geosat-2-upd [Hasanuddin].pdf

SKRIPSI - Repository Universitas Hasanuddin

UNIVERSITAS HASANUDDIN FAKULTAS KEDOKTERAN Kode

Tugas Geosat 4 Krisna Andhika 15109050- Sistem Referensi Dan Kerangka Referensi FIX!

Bab 09 Manajemen Keuangan&Pelaporan Fnl Upd Mei 2011B

View/Open - Universitas Hasanuddin

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2010

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

KEPUTUSAN REKTOR UNIVERSITAS HASANUDDIN

Satelit Penginderaan Jauh: Geosat

MAKASSAR UNIVERSITAS HASANUDDIN 2020 FAKULTAS

UNIVERSITAS HASANUDDIN Kode FAKULTAS KEDOKTERAN

Tugas 2 GEOSAT

6. LAP UPD JIWA

MEQ Geothermal (University of Hasanuddin)

1- PERATURAN REKTOR UNIVERSITAS HASANUDDIN NOMOR

RUMAH SAKIT HEWAN PENDIDIKAN UNIVERSITAS HASANUDDIN

PERANAN KODAM XIV/ HASANUDDIN DALAM PEMBEBASAN

Skripsi Revisi Hasanuddin

Kanker Paru UPD Pedoman Diagnosis Dan Penatalaksanaan Di Indonesia

Ppt lkti inovasi irwansyah universitas hasanuddin