GNSS CORS.pdf

download GNSS CORS.pdf

of 24

Transcript of GNSS CORS.pdf

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    1/24

    8

    BAB 2

    DASAR TEORI

    2.1 Sistem Satelit Navigasi Global

    GNSS (Global Satellite Navigation System) merupakan suatu istilah yang digunakan

    untuk mencakup seluruh sistem satelit navigasi global yang sudah beroperasi ataupun

    sedang dalam perencanaan. Sistem satelit navigasi GPS (Global Positioning System)

    milik negara Amerika Serikat merupakan yang paling terkenal dan saat telah

    beroperasi penuh. Satelit GPS pertama kali diluncurkan pada tahun 1978 dan

    konfigurasinya selesai pada tahun 1994. Sampai dengan bulan Mei 2012 ada 31

    satelit GPS yang mengorbit dan dalam kondisi baik. Sementara GLONASS

    merupakan sistem satelit navigasi yang diluncurkan oleh Rusia yang dimulai pada

    tahun 1982 dan pada bulan Oktober 2011 telah beroperasi penuh pada skala global.

    GLONASS memiliki 24 satelit yang mengorbit dan dalam kondisi baik. Saat ini

    sistem satelit GLONASS terus dikembangkan di Rusia dan menjadi proyek utama

    pemerintah dengan pendanaan yang terus ditingkatkan. Selain itu, negara-negara di

    Eropa juga mulai mengembangkan sistem satelit navigasi GALILEO. Satelit

    GALILEO sendiri pertama kali diluncurkan pada tahun 2006 dan diperkirakan

    konfigurasinya akan selesai dan dapat beroperasi penuh pada tahun 2015. Selain itu,

    beberapa negara lain seperti juga mengembangkan sistem satelit navigasi, seperti

    Cina dengan Compass, India dengan IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite

    System) dan Jepang dengan QZSS (Quasi-Zenith Satellite System). Walaupun

    demikian, sinyal-sinyal yang ditransmisikan oleh satelit GNSS tersebut masih

    memiliki kesalahan dan tidak selalu sesuai dengan kenyetaan yang ada. Sehingga

    harus dilakukan monitoring dari akurasi, ketersediaan, kontinuitas, dan integritas dari

    sinyal-sinyal tersebut menggunakan titik-titik referensi yang terdapat di permukaan

    bumi.

    Teknologi GNSS dapat digunakan untuk berbagai macam aplikasi seperti penentuan

    posisi akurat, survey dan pemetaan, dan berbagai macam aplikasi lainnya. Industri

    survey dan pemetaan telah mengalami revolusi dengan penggunaan GNSS yang

    menggunakan teknologi satelit, dimana sebagai refensi dalam pengukuran,

    digunakan receiver GNSS yang dapat mendukung berbagai macam aplikasi

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    2/24

    9

    penentuan posisi baik itu untuk ketelitian tinggi seperti pemantauan lempeng

    tektonik, survey deformasi, pemantauan gempa bumi, pemodelan ionosfer dan

    troposfer maupun aplikasi aplikasi praktis seperti navigasi. Banyaknya berbagai

    macam aplikasi penentuan posisi yang menggunakan receiver GNSS sebagai

    referensi membuat stasiun referensi permanen atau disebut CORS (Continuously

    Operating Reference Station). Sistem CORS ini digunakan untuk berbagai macam

    aplikasi berbasis GNSS seperti Network RTK, Differential GPS maupun post-

    processing positioning.

    2.2 Sistem CORS

    Perkembangan GPS saat ini telah memungkinkan beroperasinya sistem CORS,

    sebuah alat yang dapat menerima sinyalsinyal GPS tanpa adanya gangguan. CORS

    harus dapat menyimpan data dan dalam keadaan tertentu melakukan pengolahan data

    dan kemudian mengirimkan data tersebut ke rover untuk kepentingan pengguna.

    Tiaptiap jaringan CORS terdiri dari beberapa stasiun CORS yang saling terhubung

    dengan komunikasi yang memungkinkan perhitungan secara real time. Tiap stasiun,

    paling tidak terdiri dari satu receivergeodetik, satu antena, saluran komunikasi datadan power supply. Jaringan CORS yang baik dan dilengkapi dengan sistem

    komunikasi data yang lancar akan memungkinkan stasiun stasiun CORS tersebut

    untuk mengirimkan raw datake server pusat.

    Layanan penggunaan CORS secara umum terbagi menjadi 2, yaitu untuk pengolahan

    data post-processing dan untuk real time processing. Pada jaringan offline yang

    menyediakan informasi data data pada useruntuk post-processing data, file data

    disimpan menggunakan format data RINEX ( receiver independent exchange format

    ). RINEX sendiri merupakan format data yang menjadi standar internasional untuk

    mengubah raw data yang diterima dari receiver stasiun - stasiun CORS untuk

    kemudian diolah menggunakan software post-processing GNSS. Sementara untuk

    kepentingan online network, aplikasi yang digunakan adalah real time kinematic

    (RTK) dengan format RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services)

    yang biasa digunakan untuk transmisi data. Format RTCM adalah format data

    standar internasional yang digunakan dalam transmisi real time data untuk koreksi

    diferensial GPS dari stasiunstasiun CORS ke roveryang digunakan oleh user.

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    3/24

    10

    Perkembangan jaringan CORS secara global terus berlanjut sehingga perlu adanya

    sebuah pengklasifikasian hirarki jaringan CORS. Teori mengenai hal ini sudah

    dikembangankan oleh Rizos (2008), dimana teori ini menjadi salah satu bahan

    pertimbangan dalam pengembangan jaringan CORS atau pembangunan infrastruktur

    penentuan posisi. Rizos menjelaskan hirarki infrastruktur CORS menjadi beberapa

    tingkat.

    2.2.1 Jaringan CORS tingkat 1

    Dapat dikatakan sebagai ultra-high accuracyjaringan CORS yang dilengkap dengan

    receiver tipe geodetik yang dapat melakukan tracking semua sinyal GPS,

    monumentasi antena yang stabil dan kuat, memenuhi standar stasiun IGS, dan

    dibangun untuk tingkat ketelitian sangat tinggi yang mendukung kegiatan penelitian

    ilmiah dan pendefinisian kerangka referensi global.

    2.2.2 Jaringan CORS tingkat 2

    Jaringan CORS ini merupakan jaringan high accuracy yang dilengkapi dengan

    receiver tipe geodetik, dapat melakukan tracking seluruh sinyal GPS, monumentasi

    antena yang stabil dan kuat, dan memenuhi standar stasiun yang di miliki IGS.

    Jaringan ini biasanya dioperasikan oleh pemerintah atau instansi nasional yangberkaitan dengan geodesi, yang bertujuan untuk menjaga datum geodetik nasional

    dan dapat menyediakan kerangka referensi geospasial nasional.

    2.2.3 Jaringan CORS tingkat 3

    Jaringan CORS ini dilengkapi dengan receiver spesifikasi minimum yang dapat

    melakuukan tracking sinyal GPS pada frekuensi L1-L5. Stasiun stasiun tersebut

    merupakan perapatan dari jaringan CORS tingkat 2 dan dioperasikan oleh instansi

    instansi swasta untuk kepentingan komersial. Jasa yang diberikan biasanya untuk

    kegiatan yang membutuhkan penentuan posisi secara real time. Tingkat akurasi dari

    jaringan ini biasanya bergantung pada aplikasi yang ingin digunakan. Pembangunan

    stasiun dan monumentasi yang dibutuhkan untuk jaringan CORS ini tidak seketat

    yang dibutuhkan untuk jaringan tingkat 1 dan tingkat 2, tetapi tetap dibutuhkan

    komunikasi data yang baik dan stabil serta dan power yang baik untuk menjaga

    infrastruktur CORS tetap dapat beroperasi untuk kepentingan komersial.

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    4/24

    11

    2.3 Sistem Referensi Koordinat Jaringan CORS

    Secara umum, sistem referensi koordinat pada jaringan CORS mengacu pada

    kerangka referensi global ITRF (International Terrestrial Reference Frame). ITRF

    sendiri merupakan suatu kerangka referensi dengan tingkat akurasi yang tinggi

    dimana koordinat yang didapatkan merupakan koordinat yang tetap terhadap waktu.

    Nilai koordinat yang didapatkan dari ITRF ini digunakan sebagai acuan relatif untuk

    realisasi terbaru dari ITRF dimana saat ini versi terbarunya adalah ITRF 2008.

    Walaupun begitu, jaringan di beberapa negara seperti Swedia menggunakan sistem

    referensi koordinat lokal yaitu SWEREF 99 yang tetap terikat pada ITRF 2008.

    Penggunaan sistem referensi koordinat ini sangatlah penting karena nantinya akan

    memudahkan pengambilan, penyimpanan dan penggunaan data data untuk

    kepentingan survey dan pemetaan. Referensi koordinat ini juga akan memastikan

    terintegrasinya jaringan CORS pada tingkat lokal, nasional, regional, dan global. Hal

    inilah yang membuat jaringan jaringan CORS yang tersebar didunia tetap

    menggunakan ITRF sebagai acuan utama, dimana dari koordinat ITRF yang

    didapatkan baru kemudian diturunkan pada kerangka referensi nasional, contohnya

    seperti SWEREF 99.

    2.4 Kesalahankesalahan pada stasiun CORS

    Secara umum, kesalahan yang ada pada GNSS dapat dibagi menjadi kesalahan

    karena satelit dan kesalahan yang berhubungan dengan receiver. Skema pembagian

    kesalahan ini tidak sama dengan kesalahan yang ada pada jaringan CORS, dimana

    kesalahan pada jaringan CORS terbagi menjadi 2 yaitu kesalahan pada stasiun dan

    kesalahan pada panjang baseline. Kesalahan stasiun CORS tidak dipengaruhi dari

    jaringan CORS itu sendiri, dimana kesalahan ini erat kaitannya dengan teknispembangunan stasiun CORS. Sementara kesalahan yang berhubungan dengan

    baseline diantaranya adalah kesalahan orbit dan jam satelit, bias inosfer, dan bias

    troposfer.

    Sumber kesalahan yang paling utama adalah kesalahan ionosfer. Kesalahan yang

    bergantung pada stasiun stasiun CORS diantaranya adalah efek multipath,

    pergerakan pusat fase antena, dan besar noise, tidak dapat direduksi dengan

    melakukan perbaikan pada jaringan CORS.

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    5/24

    12

    fase antena, dan besar noise, tidak dapat direduksi dengan melakukan perbaikan pada

    Gambar 2.1 menunjukan kesalahan kesalahan yang ada pada jaringan CORS.

    Dalam perjalanan sinyal dari satelit hingga mencapai antena CORS di bumi, sinyal

    sinyal CORS akan dipengaruhi oleh beberapa kesalahan dan bias. Kesalahan dan bias

    harus diperhitungkan dengan baik dan benar karena besar dan karakteristik dari

    kesalahan dan bias tersebut dapat mempengaruhi ketelitian informasi yang dibawa

    oleh sinyal tersebut (posisi, kecepatan, percepatan, waktu).

    2.4.1 Kesalahan Ephemeris (orbit)

    Kesalahan orbit adalah kesalahan dimana orbit satelit yang dilaporkan oleh

    ephemeris satelit tidak sama dengan orbit satelit yang sebenarnya. Dapat dikatakan,

    posisi satelit yang dilaporkan tidak sama dengan posisi satelit yang sebenernya.

    Kesalahan ephemeris tersebut kemudian akan mempengaruhi ketelitian dari

    koordinat titik

    titik yang ditentukan. Harus dicatat bahwa dalam penentuan posisisecara relatif, semakin panjang baseline yang diamati, maka efek kesalahan

    ephemeris satelit akan semakin besar, sehingga dalam aplikasi jaringan CORS, jarak

    antar stasiun CORS harus benar benar rapat sehingga efek kesalahan ephemeris

    dapat direduksi.

    2.4.2 Kesalahan Jam Satelit dan Receiver

    Kesalahan dari jam satelit ataupun receiver, baik itu dalam bentuk offsetwaktu offset

    frekuensi ataunpun frequency drift akan langsung mempengaruhi ukuran jarak, baik

    Gambar 2.1Sumber kesalahan pada CORS dan klasifikasinya [Schwieger, 2010]

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    6/24

    13

    untuk data pseudorangemaupun jarak fase. Kesalahan jam satelit dapat dieliminasi

    dengan melakukan pengurangan dua jarak ukuran yang diamati pada saat yang sama

    dari dua receiverpada stasiun CORS ke satelit tersebut.

    Untuk mengatasi kesalahan pada jam receiver, dapat dilakukan 2 cara, yaitu dengan

    mengestimasi parameter parameter kesalahan jam receiver (offset, drift, dandrift

    rate) dalam proses pengestimasian posisi. Selain itu, seperti halnya pengeliminasian

    efek kesalahan jam satelit, efek kesalahan jam receiverpada ukuran jarak juga dapat

    dieliminasi dengan melakukan pengurangan jarak ukuran. Dalam hal ini, yang perlu

    dikurangi adalah jarak ukuran yang idamati pada saat yang sama oleh receiver

    stasiun CORS ke dua satelit yang berbeda.

    2.4.3 Bias Ionosfer

    Ionosfer adalah bagian dari lapisan atas atmosfer dimana terdapat sejumlah elekrton

    dan ion bebas yang mempengaruhi perambatan gelombang radio. Lapisan Ionosfer

    terletak kira kira antara 60 sampai 1000 km diatas permukaan Bumi. Jumlah

    elektron dan ion bebas pada lapisan ionosfer tergantung pada besarnya intensitas

    radiasi matahari serta densitas gas pada lapisan tersebut [Davies, 1990].

    Sinyal dari satelit GPS, yang teletak kirakira 20.000 km di atas permukaan bumi,

    harus melalui lapisan ionosfer untuk sampai ke antena di permukaan bumi. Ion - ion

    bebas (elektron) dalam lapisan ionosfer akan mempengaruhi arah, polarisasi, dan

    kekuatan sinyal GPS yang melaluinya.

    Pengaruh efek ionosfer terbesar adalah pada kecepatan sinyal, dimana akan

    mempengaruhi nilai ukuran jarak dari pengamat ke satelit. Ionosfer akan

    memperlambat pseudorange (ukuran jarak menjadi lebih panjang) danmempercepata fase ( ukuran jarak menjadi lebih pendek), dengan biasa jarak (dalam

    unit panjang ) yang sama besarnya. Besarnya bias jarak karena efek ionosfer akan

    tegantung pada konsentrasi elektron sepanjang lintasan sinyal serta frekuensi sinyal

    yang bersangkutan. Sedangkan konsentrasi elektron sendiri akan tergantung pada

    beberapa faktor, terutama aktivitas matahari dan medan magnetik bumi, dimana

    keduanya juga akan bergantung pada lokasi geografis, musim, dan waktu.

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    7/24

    14

    2.4.4 Bias Troposfer

    Sinyal dari satelit GNSS untuk sampai ke antena harus melalu lapisan troposfer,

    yaitu lapisan atmosfer netral yang berbatasan dengan permukaan bumi dimana

    temperatur menurun dengan membsarnya ketinggian. Lapisan troposfr mempunyai

    ketebalan sekitar 9 sampai 16 km, tergantung dengan tempat dan waktu. Ketika

    melalui troposfer sinyal GNSS akan mengalami refraksi yang akan menyebabkan

    perubahan pada kecepatan dan arah sinyal GNSS, seperti diilustrasikan pada

    Gambar 2.2. Efek utama pada troposfer berpengaruh pada kecepatan, atau dengan

    kata lain terhadap haisl ukuran jarak.

    Gambar 2.2Efek Troposfer terhadap sinyal GPS [Abidin, 2000]

    Pada frekuensi sinyal GNSS ( dibawah 30 GHz ), magnitude dari bias troposfer tidak

    tergantung pada frekuensi dan oleh sebab itu besarnya tidak dapat diestimasi dengan

    pengamatan pada dua frekuensi. Patut dicatat bahwa pseudorangedan fase kedua

    duanya diperlambat oleh troposfer, dan besar magnitude bias troposfer pada kedua

    data pengamatan tersebut adalah sama.

    2.4.5 Efek Multipath

    Multipath adalah fenomena dimaan sinyal dari satelit tiba di antena GPS melalui dua

    tau lebih lintasan yang berbeda. Dalam hal ini satu sinyal merupakan sinyal langsung

    dari satelit ke antena, sedangkan yang lainnya merupakan sinyal sinyal tidak

    langsung yang dipantulkan oleh benda benda di sekitar antena sebelum tiba di

    antena. Beberapa benda yang bisa memantulkan sinyal GNSS antara lain adalah jalan

    raya, gedung, danau, dan kendaraan. Bidang bidang pantulan bisa merupakan

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    8/24

    15

    bidang horizontal, vertikal, maupun bidang miring. Perbedaan panjang lintasan

    menyebabkan sinyalsinyal tersebut berinterferensi ketika tiba di antena yang pada

    akhirnya menyebabkan kesalahan pada hasil pengamatan.

    Multipath mempengaruhi hasil ukuran pseudorange maupun fase. Besarnya efek

    multipah tersebut akan bergantung pada beberapa faktor diantaranya jenis dan posisi

    reflektor, posisi relatif satelit, jarak reflektor ke antena, panjang gelombang sinyal,

    dan kekuatan sinyal. Multipath diilustrakan pada Gambar 2.3, menunjukan sinyal

    yang dipantulkan oleh reflektor sebelum sampai ke receiver. Efek multipath pada

    datapseudorangejauh lebih besar dibandingkan efeknya pada data fase.

    2.4.6 Pegerakan dari Pusat Fase Antena

    Pusat fase antena adalah sumber radiasi yang sebenarnya dan dalam GNSS

    merupakan titik refernsi yang sebenarnya digunakan dalam pengukuran sinyal secara

    elektroni. Titik sumber radiasi yang ideal akan memunyai muka fase gelombang

    berbentuk bola serta pusat fase yang tetap. Dalam realitanya, karena sumber radiasi

    yang ideal tersebut sulit direalisasikan pada antena CORS, maka pusat fase antena

    GPS umumnya akan berubah ubah bergantung pada elevasi dan azimuth satelit

    serta intensitas sinyal, dan lokasinya akan berbeda untuk sinyal L1 dan L2

    [Tranquilla dkk, 1987]. Satelit GPS yang selau bergerak pada orbitnya akan

    mengakibatkan pusat fase antena yang terus berubah dari waktu ke waktu.

    Melihat nilai perbedaan antara pusat fase dan pusat geometris antena yang berada

    pada level beberapa cm, maka dapat disimpulkan bahwa efek dari adanya pergerakan

    pusat fase antena GNSS hanya perlu diperhitungkan untuk aplikasi penentuan posisi

    Gambar 2.3Efek multipath pada GNSS [Abidin, 2000]

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    9/24

    16

    yang menuntut ketelitian posisi yang relatif tinggi, seperti halnya untuk studi

    geodinamika dan pemantauan deformasi yang teliti.

    2.5

    Metode Penentuan Posisi Jaringan CORSJaringan CORS dapat digunakan untuk berbagai macam metode penentuan posisi

    secara real time maupun post-processing. Metode yang digunakan dalam

    penentuan posisi tersebut erat kaitannya dengan kebutuhan pada aplikasi penggunaan

    jaringan CORS. Metodemetode tersebut diantaranyaDifferentialGPS,single base

    RTK,NetworkRTK, danpostprocessing.

    2.5.1 Sistem DGPS (DifferentialGPS)

    Sistem DGPS adalah suatu sistem penentuan posisi real time secara diferensial

    menggunakan data pseudorange. Sistem ini umumnya digunakan untuk penentuan

    objekobjek yang bergerak. Stasiun referensi harus mengirimkan koreksi diferensial

    ke pengguna secara real timemenggunakan sistem komunikasi data tertentu, seperti

    yang diilustrasikan Gambar 2.4.

    Ketelilitian tipikal poisis yang diberikan oleh sistem DGPS adalah berkisar sekitar 1

    sampai 3 m, sehingga umumnya sistem DGPS ini digunkaan pada survei survei

    kelautan.

    2.5.2 Sistem RTK ( Real time Kinematic)

    Sistem RTK ( Real time kinematic) adalah suatu sistem penentuan posisi real timesecara differensial menggunakan data fase. Dalam hubungannya untuk memberikan

    Gambar 2.4Sistem DGPS [Abidin, 2000]

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    10/24

    17

    data real time, stasiun referensi harus mengirimkan data fase dan pseudorange

    kepada pengguna secara realtime menggunakan sistem komunikasi data. Stasiun

    referensi dan pengguna harus dilengkapi dengan suatu sistem pemancar dan

    penerima data yang dapat berfungsi dengan baik sehingga komunikasi data dapat

    berjalan dengan baik.

    Ketelitian posisi yang diberikan oleh sistem RTK sekitar 1-5 cm, dengan syarat

    bahwa ambiguitas fase dapat ditentukan secara benar. Salah satu hal yang harus

    diatasi adalah penentuan ambiguitas fase dengan menggunakan jumlah data yang

    terbatas dan juga dengan receiver yang bergerak merupakan hal yang cukup susah.

    Mekanisme penentuan ambiguitas fase pada metode RTK dinamakan on fly

    ambiguity.

    Sistem RTK dapat digunakan untuk penentuan posisi objek objek yang diam

    ataupun objek yang bergerak, sehingga sistem RTK tidak hanya dapat melaksanakan

    survey GPS real time tetapi juga dapat melakukan navigasi dengan ketelitian yang

    tinggi. Cakupan aplikasi dari sistem RTK ini cukup beragam, antara lain staking out,

    penentuan dan rekonstruksi batas persil tanah, survei pertambangan, survey rekayasa

    dan utilitas dan juga berbagai macam aplikasi yang lain yang memerlukan ketelitiandalam orde cm.

    2.5.2.1 Single BaseRTK

    Merupakan suatu pengamatan diferensial dengan menggunakan dua receiver GNSS

    yang bekerja secara simultan dengan menggunakan data fase. Koreksi yang diberikan

    dikirimkan satu arah dari base station kepada rovermelalui transmisi radio.

    Salah satu hal yang membatasi metode ini adalah baseline yang panjang antara

    receiver dengan stasiun referensi akan mengurangi ketelitian posisi yang diberikan

    karena semakin jauh jarak baseline, proses pemecahan resolusi ambiguitas antara

    stasiun refernsi denga receiversulit untuk dilakukan.

    2.5.2.2 NetworkRTK

    Metode ini biasa disebut NRTK adalah suatu metode penentuan posisi secara

    diferensial yang merupakan pengembangan darisingle baseRTK (Martin & Herring,

    2009). Prinsip kerja NRTK adalah dengan perekaman data yang dilakukan oleh

    stasiun stasiun referensi dari satelit GNSS secara kontinyu yang kemudian

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    11/24

    18

    disimpan dan dikirim ke server NRTK melalu jaringan internet. Data yang

    dikirimkan dalam format data mentah yang oleh server digunakan sebagai bahan

    untuk melakukan koreksi data yang dapat digunakan oleh pengguna. Data tersebut

    diolah dan disimpan dalam bentuk RINEX yang dapat digunakan untuk post

    processing atapun dalam bentuk RTCM yang dikirimkan kepada receiver yang

    membutuhkan koreksi data dari stasiun referensi. Komunikasi antara rover dengan

    server NRTK dilakukan dengan menggunakan jaringan GSM/GPRS/CDMA,

    sehingga dapat memperoleh koreksi hasil itungan dengan metode Area Correction

    Parameter(ACP/FKP) atauMaster Auxiliary Concept(MAC) atau Virtual Reference

    Station(VRS) melalui jaringan internet.

    NRTK dianggap lebih memberikan keuntungan dalam penentuan posisi dengan

    menggunakan GNSS dibandingkan dengan metode single base RTK (Rizos & Han,

    2002). Hal ini dikarenakan pada singe base RTK hanya terdapat satu stasiun referensi

    sehingga kendala jarak antara receiverdan stasiun referensi menjadi masalah utama.

    Faktor jarak yang jauh ini juga menjadi penghambat dalam komunikasi radio,

    sehingga memungkinkan terjadinya data loss dalam penyampaian informasi data dari

    stasiun referensi ke receiver.

    Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, jaringan CORS dapat digunakan untuk

    mengeliminasi kesalahan pada baseline. Dalam aplikasi penggunaan RTK, dapat

    dilakukan beberapa koreksi untuk menghilangkan kesalahan kesalahan tersebut,

    yaitu FKP ( flchen-korrektur parameter), VRS ( virtual reference station), dan

    MAC ( master auxiliary concept).

    Area correction parameters (FKP) adalah suatu metode yang telah dikembangkan

    untuk implementasi penentuan posisi menggunakan NRTK GPS [Wubenna dkk,

    1996]. Teknik FKP menggunakan informasi yang didapatkan dari stasiun stasiun

    pada jaringan untuk mendapatkan parameter linear yang akan menjelaskan pengaruh

    kesalahan atmosfir dan orbit. Parameter ini kemudian akan diberikan kepada

    pengguna yang nantinya akan digunakan untuk melakukan interpolasi kesalahan

    jaringan sehingga nantinya didapatkan posisi sebenernya dari stasiun stasiun

    tersebut.

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    12/24

    19

    Virtual reference station (VRS) adalah metode yang biasa digunakan saat ini untuk

    penentuan posisi dengan metode NRTK dan telah digunakan selama hampir satu

    dekade. Nama dari metode ini didapatkan dari kemampuan user untuk men-

    download data pada sebuah stasiun referensi virtual yang ditentukan oleh user itu

    sendiri. Data virtual tersebut dihitung dengan central processing facility (CPF) dan

    digunakan khusus untuk kepentingan user. Penggunaan dari konsep VRS ini telah

    diusulkan dan diteliti oleh berbagai kelompok penilitian. Konsep dari VRS

    diilustrasikan pada Gambar 2.5.

    Master Auxiliary Concept(MAC) pertama kali diusulkan oleh Euler pada tahun 2001

    untuk digunakan sebaga standar dalam melakukan koreksi pada jaringan. Pada

    dasarnya konsep MAC didesain untuk mengirimkan semua data koreksi dari jaringan

    CORS ke rover milik userdalam bentuk format yang ringkas yang mewakili tingkat

    ambiguitas fase data pengamatan sebagai koreksi diferensial. Dua stasiun referensi

    dapat dikatakan berada pada tingkat ambiguitas fase umum jika bilangan ambiguitas

    fase untuk tiap rentang telah direduksi sehingga bilangan ambiguitas fase dapat

    dihilangkan ketika dilakukan koreksi double-differences selama pengolahan data

    [Brown dkk, 2005].

    2.5.2.3 Prosedur penentuan posisi RTK pada jaringan CORS

    Metode - metode ini diaplikasian secara bersama dalam langkahlangkah penentuan

    posisi real time. Prosedur penentuan posisi real timepada jaringan CORS dijelaskan

    pada Gambar 2.6.

    Gambar 2.5Ilustrasi VRS pada sebuah jaringan [Wilsondkk, 2002; Ktimatologio S.A, 2005] [

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    13/24

    20

    Langkah langkah yang dilakukan pada prosedur penentuan posisi RTK pada

    jaringan CORS adalah :

    -

    Akuisisi data pengamatan di dalam jaringan CORS

    - Melakukan koreksi ambiguitas fase dalam jaringan CORS

    -

    Menentukan parameter koreksi wilayah atau FKP

    - Pengukuran posisi untuk satu stasiun referensi

    - Penentuan nilai pendekatan untuk stasiun referensi virtual (VRS) dengan

    menggunakan perkiraan posisi dari rover

    - Penentuan panjang baseline

    -

    Penentuan posisi rover menggunakan pengukuran posisi rover

    Pada umumnya, jarak antar stasiun idealnya berada pada jarak 50 100 km [Rizos,

    2003], akan tetapi hal tersebut bergantung pada kondisi geografis jaringan CORS dan

    tingkat aktivitas ionosfer di daerah tersebut. Sebagai contoh, pada daerah

    khatulistitwa dan kutub, tingginya aktifitas ionosfer mengharuskan jarak antar

    receiver harus lebih padat dibandingkan jarak antar stasiun pada daerah lintang

    pertengahan. Sebagai tambahan, jaringan- jaringan seperti itu biasanya hanya

    mencakup daerah dengan kepadatan populasi yang tinggi atau daerah dengan

    Gambar 2.6Prosedur penentuan posisi pada jaringan CORS [Seeber, 2003]

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    14/24

    21

    perkembangan ekonomi yang baik [Willgalis dkk, 2002]. Hal ini erat kaitannya

    dengan mahalnya biaya pembangunan infrastruktur CORS.

    2.5.3

    Post-processingpada jaringan CORSPada aplikasi post-processing, hal yang paling utama adalah user dapat men-

    download data pengamatan dari stasiun CORS dalam bentuk format file RINEX dan

    melakukan pengolahan data menggunakan software yang tersedia untuk masing-

    masing user. Metode post-processing ini digunakan untuk aplikasi yang

    membutuhkan tingkat akurasi yang tinggi, karena pada metode ini, koordinat yang

    didapatkan akan lebih baik dibandingkan dengan metode penentuan posisi secara

    real time. Kualitas hasil data koordinat yang didapatkan bergantung pada software

    yang tersedia untuk melakukan pengolahan data dan juga kemampuan dari user

    tentang teoriteori dalam melakukan pengolahan data GPS.

    Dalampost-processingmenggunakan data CORS, jika userbukan ahli dalam bidang

    GPS maka ditawarkan cara lain yang dapat dilakukan untuk melakukan processing

    data yaitu melalui layanan online-processing. User dapat melakukan pengambilan

    data dilapangan dan memilih stasiunstasiun CORS tertentu sebagai referensi dalam

    pengukuran. Setelah pengukuran, raw data yang didapatkan dari pengukuran diubahmenjadi format data RINEX untuk kemudian di-uploadoleh user ke layanan post-

    processing online, dimana proses upload dapat menggunakan fasilitas email atau

    website. Nantinya penyedia layanan tersebut akan melakukan pengolahan data yang

    didapat oleh userbersama dengan data stasiunstasiun CORS yang dipilih oleh user

    sebagai referensi. Hasil perhitungan koordinat yang didapatkan oleh penyedia

    layanan akan dikirimkan kembali kepada user. Proses pengolahan dan hasil yang

    didapatkan nantinya tentu saja tidak dapat dikontrol oleh user, tetapi bagi useryangtidak terlalu mengerti konsep penentuan posisi GPS, layanan online post-processing

    akan sangat membantu karena user akan mendapatkan hasil koordinat yang

    diinginkan hanya beberapa jam setelah pengukuran dilakukan dilapangan.

    2.6 Komponen - Komponen Pembentuk stasiun CORS

    Infrastruktur dari stasiun CORS terbentuk dari 4 komponen utama yaitu

    monumentasi , receiver , antena, dan radome. Selain itu, dalam pembangunan stasiun

    CORS juga harus memperhatikan sistem keamanan, jangkauan pelayanan, sistem

    elektrikal dan jaringan komunikasi dari sistem tersebut.

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    15/24

    22

    2.6.1 MonumentasiStasiun CORS

    Monumen antena adalah suatu struktur bangunan yang digunakan untuk menjaga

    antena GNSS agar berada pada posisi yang stabil baik idiatas tanah maupun gedung.

    Berdasarkan strukturnya, monumen besi bertulang yang ditanam kedalam tanah,

    merupakan jenis monumentasi stasiun yang paling stabil. Monumentasi ini

    digunakan pada stasiun tingkat 1 dan 2 jaringan CORSnet-NSW di Australia. Jenis

    monumentasi besi bertulang tersebut ditunjukan pada Gambar 2.7.

    Gambar 2.7Monumentasi CORS tipe pilar besi bertulang jaringan CORSnet-NSW [

    Guideline forCORSnet-NSW,2012]

    Selain monumentasi pilar besi bertulang, terdapat juga beberapa jenis monumentasi

    lainnya, yang digunakan pada jaringan CORS tingkat 3 dan lebih rendah di Australia

    yang ditunjukan pada Gambar 2.8.

    Gambar 2.8beberapa jenis monumentasi stasiun CORS : (a) monumentasi tiangberdiri bebas (b) monumentasi clamp style(c) monumentasi terikat dinding (d)monumen tipepad styledan (e) monumentasi rooftop[Guideline forCORSnet-

    NSW,2012]

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    16/24

    23

    Selain beberapa tipe monumentasi milik jaringan CORSnet-NSW, UNAVCO juga

    memiliki beberapa standar monumentasi stasiun yang digunakan sebagai acuan

    dalam pembangunan stasiun stasiun CORS. UNAVCO memiliki beberapa tipe

    monumentasi diantaranya deep drilled braced, shallow drill braced, shallow brace

    (non-drilled), dan concrette pillar.

    2.6.1.1 Monumentasi Deep Dr il led Braced

    Deep drilled braced monument atau biasa disebut UNAVCO DDBM merupakan

    jenis monumentasi yang paling stabil dan tahan lama serta dapat juga dibangun

    diatas batuan dasar maupun diatas material yang relatif tidak stabil. DDBM

    berbentuk tripod, yang tiap kakinya dapat ditanam hingga kedalaman 12 meter

    dibawah permukaan tanah dan dilas pada bagian atasnya. Contoh dari monumentasi

    tipe ini ditunjukan pada Gambar 2.9.

    Gambar 2.9UNAVCO DDBM di Nevada, Amerika Serikat [Situs Unavco, 2012]

    Material yang digunakan dalam pembangunan UNAVCO DDBM diantaranya adalah

    Pipa baja berulir dengan diameter 1.25 inci, yang ditutupi dengan pipa PVC dengan

    diameter 2.5 inci. Selain itu, untuk memperkokoh struktur dari kaki-kaki penyangga,

    maka bagian atas kaki dilas dengan batangan besi. Penggunaan monumen tipe ini

    membutuhkan biaya yang besar dibandingkan dengan monumentasi lainnya dengan

    biaya monumentasi berkisar antara $7.500 hingga $15.000.

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    17/24

    24

    2.6.1.2 Monumentasi Shallow Dr il l Br aced

    Shallow drilled braced monumentatau disebut SDBM merupakan tipe monumentasi

    stasiun CORS yang terdiri dari 4 sampai 5 kaki baja berdiameter 1 inci yang

    dibangun dengan konfigurasi tripod dan dibor lalu kemudian dilem menggunakan

    epoxy diatas lapisan batuan dengan kedalaman sekitar 1.5 hingga 2 meter. SDBM

    digunakan pada lokasi dimana terdapat lapisan batuan diatas atau didalam 0.5 meter

    dari permukaan tanah. SDBM idealnya diletakan diatas batuan yang keras dan hanya

    terjadi sedikit pelapukan atau retakan. Jika terjadi pelapukan ataupun retakan pada

    sebagian besar lapisan batuan tersebut, maka lapisan tersebut tidak dapat digunakan

    untuk monumentasi tipe ini. Contoh monumentasi SDBM ditunjukan pada Gambar

    2.10. Jika dibandingkan dengan DDBM, maka biaya monumentasi dari SDBM jauh

    lebih rendah yaitu sekitar $800.

    Gambar 2.10 Monumentasi SDBM pada jaringan CORS di Arab Saudi [SitusUNAVCO, 2012]

    2.6.1.3 Monumentasi shal low brace (non-dri ll ed)

    Shallow brace (non-drilled)monument atau disingkat SBM terdiri dari 4 hingga 5

    kaki baja dengan diameter ari tiap kaki tersebut sebesar1 inci dan dibangun dalam

    konfigurasi tripod dan ditanam kedalam substrat tertentu sampai dengan kedalaman

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    18/24

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    19/24

    26

    Gambar 2.12 Concrette pillardi Dar es Saalam, Tanzania [Situs UNAVCO, 2012]

    Kelemahan dari pilar beton bertulang adalah pilar yang dapat mengalami penurunan

    seiring berjalannya waktu dan juga tidak dapat menjamin kestabilan monumen dalam

    jangka waktu yang panjang jika dibandingkan dengan DDBM. Biaya pembuatan

    monumen ini berkisar antara$500-$2000 bergantung pada material yang dipilih.

    Selain monumen-monumen tersebut, tipe monumentasi UNAVCO yang lain

    diantaranya adalah thermophile, polar mast, shallow foundation mast, shallow

    foundation mast, stainless steel pin, dan 5/8 all thread. Pemilihan tipe monumen

    yang digunakan untuk instalasi antena CORS sangat bergantung pada lokasi, biaya,

    dan juga kegunaan dari stasiun CORS itu sendiri. Dalam melakukan monumentasi

    stasiun CORS, beberapa karakteristik dari monumen yang harus diperhatikan

    diantaranya adalah :

    - Monumen yang tahan lama

    -

    Elevasi yang cukup dari antena untuk meminimalkan obstruksi,

    - Stabil dalam menahan getaran dan deformasi dalam jangka waktu yang lama

    -

    Mudah dipelihara serta anti karat

    - Dapat meminimalkan efek multipath

    - Desain yang sederhana untuk memudahkan fabrikasi, instalasi, dan

    pemeliharaan

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    20/24

    27

    - Material yang ringan agar tidak membebani struktur bangunan dibawahnya (

    pada stasiun diatas gedung)

    -

    Estetika bangunan

    -

    Ada standar keamanan pada monumen yang dibangun diatas gedung atau

    struktur lainnya

    Dalam pembangunan stasiun CORS, harus dihindari penggunaan monumen

    menggunakan alumunium karena sifat alumunium yang mudah memuai jika terkena

    panas. Pada praktek pembangunan monumen pada stasiun CORS, tiaptiap jaringan

    memiliki standar sendiri dalam pembangunan monumen stasiun. Monumentasi

    stasiun merupakan hal paling mendasar dalam pembangunan stasiun CORS,

    sehingga sebelum membangun stasiun CORS, harus benar-benar diperhatikan

    karakteristik dari monumentasi tersebut agar dapat menjaga stabilitas dari antena

    CORS.

    2.6.2 Receiver Stasiun CORS

    Banyak operator CORS memilih untuk menggunakan receiverCORS yang berbeda

    beda, walaupun begitu, pemilihan receiver GPS yang digunakan di stasiun CORS

    harus memenuhi ketentuanketentuan sebagai berikut :

    - Melakukan tracking kode dan fase pada sinyal L1 dan L2 dalam kondisi

    ada ataupun tidak ada AS (anti-spoofing).

    -

    Dapat melakukan perekaman data dari 8 satelit yang tampak pada orbit

    secara bersamaan dan dapat dilakukan pada sudut 10o dari garis

    horizontal.

    -

    Dapat melakukan pengamatan data pada interval 30 detik atau lebih kecil

    -

    Sinkronisasi waktu pengamatan sebenarnya dengan waktu yang ada pada

    GPS dengan perbedaan kurang lebih 1 ms.

    2.6.3 Antena Stasiun CORS

    Beberapa ketentuan dalam pemasangan antena stasiun CORS :

    - Memiliki pola fase antena yang baik sehingga dapat digunakan bersama

    antena yang lainnya dengan kesalahan yang dapat diabaikan dan antena

    tersebu harus memiliki pola fase yang identik. Pusat fase antena absolut

    harus stabil dengan perbedaan sumbu horisontal tidak lebih dari 2 mm

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    21/24

    28

    dan sumbu vertikal tidak lebih dari 4 mm, relatif terhadap tipe antena

    Dorne Margolin choke ring antenna, yang ditunjukan pada Gambar 2.7.

    -

    Mengacu pada True North dengan menggunakan acuan arah utara atau

    menggunakan kabel connector antena.

    - Terpasang stabil dengan toleransi pergeseran antena sebesar 0.1 mm dari

    titik tempat antena tersebut diletakkan.

    2.6.4

    Radomes Stasiun CORS

    Radomes (merupakan gabungan dari kata radar dan dome) adalah sebuah struktur

    yang tahan terhadap segala jenis cuaca dan melindungi antena yang ada didalamnya.

    Radomedibuat dari bahanbahan yang tidak menganggu transmisi dan penerimaan

    sinyalsinyal elektromagnetik pada antena, dengan kata lain radometersebut dapat

    dilewati oleh gelombang radio. Radome diperlukan untuk mencegah terjadinya

    kerusakan pada antena CORS karena adanya pengaruh cuaca dan juga untuk menjaga

    keamanan dari receivertersebut.

    2.6.5 PowerStasiun CORS

    Pada umumnya stasiun CORS menggunakan tenaga listrik yang terhubung dengan

    receiver. walaupun demikian, untuk stasiun yang berada pada daerah yang tidak

    terjangkau dengan listrik, dapat digunakan batu baterai ataupun aki kering, dimana

    besar voltase dari masingmasing sumber tersebut bergantung pada kebutuhan daya

    dari tiap stasiun yang berbedabeda.

    Gambar 2.13Receiver GPS Dorne Margolin choke ring antenna

    Situs Trimble 2012

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    22/24

    29

    2.7 Sistem komunikasi data CORS

    Guna melakukan pengiriman data koreksi secara real time ataupun post-processing,

    diperlukan komunikas antara stasiun CORS dengan data center. Dalam aplikasinya,

    terdapat beberapa sistem komunikasi data yang dapat digunakan guna mendukung

    kinerja dari jaringan CORS.

    2.7.1 Koneksi VPN

    Virtual Private Network (VPN) merupakan suatu koneksi antar dua jaringan yang

    dibuat untuk mengkoneksikan stasiun stasiun CORS dengan data center ke dalam

    suatu jaringan dengan menggunakan infrastruktur telekomunikasi umum

    danmenggunakan metode enkripsi tertentu sebagaimedia pengamanannya (Kevin,

    2001). VPN merupakan sebuah jaringan private yang menghubungkan satu node

    jaringan ke node jaringan lainnya dengan menggunakan jaringan publik seperti

    Internet. Data yang dilewatkanakan di-encapsulation (dibungkus) dan dienkripsi

    seperti pada Gambar 2.8, supaya data tersebut terjamin kerahasiaannya. Tunnel

    mengambarkan paket data yang di-encapsulation (dibungkus) melewati interkoneksi

    jaringan.

    Dengan menggunakan VPN, seakan-akan dibuatjaringan khusus dengan melewati

    jaringan publik seperti Internet, teknologi ini memungkinkan dapat mereduksi biaya

    dan aman karena menggunakan metode enkripsi. Selain itu, keuntungan

    menggunakan VPN adalah, lebih ekonomis dan lebih murah jika dibandingkan

    dengan solusi lain karena interkoneksi dilewatkan di jaringan internet dan tidak

    memerlukan perangkat khusus jika infrastruktur yang telah ada mendukungjaringan

    VPN.

    Gambar 2.14TunellingVPN

  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    23/24

    30

    2.7.2 Komunikasi point to point wi relessradio

    Konsep dasar dari komunikasi radio adalah transmisi sinyal antara dua antena yang

    berada pada line of sight. Line of sight adalah suatu teknik pentransmisian sinyaldimana antara dua terminal yang saling berhubungan benar-benar tidak ada obstacle

    yang menghalanginya (bebas pandang) sehingga sinyal dari pengirim dapat langsung

    mengarah dan diterima di sisi penerima.

    Pada sistem komunikasi data CORS menggunakan radio, tiap stasiun CORS yang

    telah dilengkapi dengan antena radio akan mengirimkan sinyal berisi data ke stasiun

    lain yang berada pada line of sight stasiun tersebut. Untuk dapat membuat stasiun-

    stasiun CORS tersebut berada pada line of sight, pembangunan stasiun CORS harus

    memperhatikan berbagai macam faktor yang nantinya dapat menganggu transmisi

    sinyal stasiun CORS yaitu diantaranya adalah kondisi topografi wilayah,

    kelengkungan bumi, dan cuaca. Sistem komunikasi radio ini digunakan pada jaringan

    CORS di California, Amerika Serikat, dan dapat mencapai interval jarak 150 km.

    Keunggulan dari sistem komunikasi radio ini adalah harganya yang murah dan dapat

    digunakan pada daerah-daerah terpencil yang tidak memilii insfrastruktur

    komunikasi yang baik, sehingga sering digunakan pada jaringan CORS yang

    biasanya merupakan jaringan skala besar dan berada pada remote area. Kelemahan

    sistem ini terletak pada ketahanannya menghadapi kondisi alam, karena sistem ini

    dapat saja mati secara keseluruhan meskipun hanya satu antena yang mati. Tidak

    berfungsinya satu antena radio pada sistem ini akan mengakibatkan putusnya

    hubungan antar stasiun CORS yang menggunakan sistem komunikasi ini, karena

    sistem ini saling menghubungkan satu stasiun ke lainnya.

    2.7.3 Komunikasi internet

    Internet merupakan sistem global dari seluruh jaringankomputer yang saling

    terhubung menggunakan standar Internet Protocol Suite (TCP/IP) untuk melayani

    miliaran pengguna di seluruh dunia. Penggunaan sistem internet juga digunakan pada

    stasiun CORS, dimana tiap tiap stasiun akan dilengkapi dengan modem yang

    berguna untuk melakukan koneksi data dari stasiun ke server data.

    http://id.wikipedia.org/wiki/Komputerhttp://id.wikipedia.org/wiki/Komputer
  • 8/10/2019 GNSS CORS.pdf

    24/24

    Penggunaan internet ini relatif murah tetapi harus didukung dengan cakupan area

    yang dapat melakukan koneksi internet. Luasnya jaringan CORS membuat

    penggunaan internet terkadang tidak dapat digunakan pada daerahdaerah terpencil

    yang tidak memiliki akses internet yang baik. Selain itu, tidak semua daerah yang

    memiliki koneksi internet dapat menyediakan akses internet stabil yang tidak

    terputus, sehingga terkadang penggunaan akses internet tidak dipilih pada daerah

    daerah tertentu.