Gps Diklat Kadipaten

18
PENGENALAN GLOBAL POSITIONING SYSTEM Oleh: Dadang Suganda, Azizah, Muhnandar, Bambang Suyiknyo, Sofyan QudUS DIREKTORAK KONSERVASI KAWASAN SUB DIREKTORAT PENGEMBAGAN KAWASAN KONSERVASI (PIKA) OKTOBER 2004

Transcript of Gps Diklat Kadipaten

Page 1: Gps Diklat Kadipaten

PENGENALAN

GLOBAL POSITIONING SYSTEM

Oleh:

Dadang Suganda, Azizah,

Muhnandar, Bambang Suyiknyo,

Sofyan QudUS

DIREKTORAK KONSERVASI KAWASANSUB DIREKTORAT PENGEMBAGAN KAWASAN KONSERVASI

(PIKA)OKTOBER 2004

Page 2: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS)

A.APAKAH GPS?

GPS adalah sistem radio navigasi dan penentuan posisi

menggunakan satelit NAVTAR GPS (Navigation satellite Timing and

ranging Global Positioning System) yang dikembangkan oleh the

United State Department of Defence (DoD). Sistem ini didesain

untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi serta

informasi mengenai waktu, secara kontinyu di seluruh dunia tanpa

bergantung waktu dan cuaca kepada banyak orang secara simultan

(Abidin, 2000).

Pada dasarnya GPS terdiri atas tiga segmen utama, yaitu :

1. Segmen angkasa (space segment), terdiri dari satelit-satelit GPS.

2. Segmen system kontrol (control system segment), yang terdiri

dari stasiun pemonitor dan pengontrol satelit,

3. Segmen pengguna (user segment) yang terdiri dari pemakai GPS,

termasuk alat-alat penerima dan pengolah sinyal dan data GPS.

Gambar Segmen utama GPS

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 2

SEGMEN ANGKASA24 satelit periode orbit 12 jam altitude 20.200 km

SEGMEN USERMengamati sinyal GPSHitung posisi dankecepatanInformasi waktu

SEGMEN SISTEM CONTROLSinkronisasi waktuPrediksi orbitInjeksi dataMonitor kesalahan satelit

Page 3: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

Segmen angkasa

Satelit GPS terdiri dari 24 satelit yang menempati 6 (enam) bidang

orbit yang berbentuk hampir lingkaran.

Keenam bidang orbit satelit GPS mempunyai spasi sudut yang sama

antar sesamanya, namun setiap orbit ditempati oleh 4 satelit dengan

interval antara yang tidak sama. Jarak satelit diatur sedemikian rupa

untuk memaksimalkan probabilitas kenampakan setidaknya terdapat

4 satelit yang bergeometri baik dari setiap tempat di permukaan

bumi pada setiap saat.

Setiap satelit secara kontinyu memancarkan sinyal gelombang pada

2 frekuensi L-band yang dinamakan L1 (frekuensi 1575,42 MHz) dan

L2 (1227,60 MHz). Sinyal L1 membawa 2 buah kode biner yang

dinamakan kode-P (sekarang diubah menjadi kode Y dan strukturnya

dirahasiakan untuk umum) dan code C/A. Sedangkan sinyal L2

hanya membawa kode C/A.

Dengan mengamati sinyal-sinyal tersebut dengan waktu yang cukup,

seseorang dapat memprosesnya untuk mendapatkan informasi

mengenai posisi, kecepatan, dan waktu.

Segmen system kontrol

Segmen ini berfungsi mengontrol dan memantau operasional satelit

dan memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya.

Fungsi ini mencakup beberapa kewajiban antara lain:

1. Menjaga agar semua satelit berada pada posisi orbit yang

seharusnyaBahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 3

Page 4: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

2. Memantau status dan kesehatan dari semua sub system (bagian)

satelit

3. Memantau panel matahari satelit, level daya baterai, dan

propellant level yang digunakan untuk manuver satelit.

4. Menentukan dan menjaga waktu system satelit.

Segmen pengguna

Segmen ini terdiri dari para pengguna dan alat-alat penerima dan

pengolah sinyal dan data GPS. Alat penerima sinyal (GPS receiver)

diperlukan untuk menerima dan memproses sinyal dari satelit GPS

untuk digunakan dalam penentuan posisi, kecepatan, maupun

waktu.

Terdapat berbagai jenis, bentuk dan merek Receiver GPS dengan

ketelitian dan fungsi yang berbeda. Berdasarkan fungsinya, secara

umum receiver GPS diklasifikasikan atas:

1. Receiver untuk menentukan posisi, yang terbagi atas:

a. Tipe navigasi (handheld receiver) biasanya untuk

menentukan posisi absolut secara instan yang tidak menuntut

ketelitian tinggi;

Tipe ini terdiri dari:

Tipe sipil (ketelitian antara 50 – 100 m)

Tipe militer ( ketelitian 10 – 20 m)

b. Tipe pemetaan

Tipe ini dapat merekam data dan melakukan penentuan posisi

secara differensial, sehingga datanya dapat diproses lebih

lanjut dan memperoleh ketelitian 1 – 5 m.

c. Tipe geodetic

Untuk penentuan posisi tipe ini merupakan receiver paling

canggih, paling mahal, tetapi memberikan data yang paling

teliti sampai orde mm atau dm.

Receiver tipe geodetic digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang

menuntut ketelitin tinggi, seperti pengadaan titik kontrol

geodesi.

Tipe ini terdiri dari:

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 4

Page 5: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

Tipe satu frekuensi

Tipe dua frekuensi

2. Receiver untuk menentukan waktu (timing receiver)

Receiver ini didesain hanya untuk memberikan informasi waktu

ataupun frekuensi yang teliti.

B. Kegunaan GPS

GPS dapat memberikan informasi mengenai posisi, kecepatan, dan

waktu secara cepat, teliti, dan murah dimana saja di bumi pada

setiap waktu, siang maupun malam tanpa bergantung pada kondisi

cuaca.

Disamping parameter di atas terdapat beberapa parameter lain yang

dapat diukur sebagaimana diagram berikut :

Paramet

er yang

bisa

ditentuk

an GPS

Posisi

Kecepatan

Waktu

Percepatan

Attitude parameters

TEC(Total Electron Content)

WVC (Water Vapour Content)

Polar motion parameters

Tinggi orthometrik

Undulasi geoid

Defleksi Vertikal

Produk dasar

Perlu combinasi

dengan informasi

eksternal dan

system lainnya

C.Kelebihan GPS

1. Satelit dapat digunakan setiap saat, siang maupun malam tanpa

bergantung pada waktu dan cuaca. Hal ini tidak dapat dilakukan

oleh alat ukur teristris lainnya (seperti theodolith).

2. Satelit mempunyai ketinggian orbit yang cukup tinggi, yaitu

sekitar 20.200 km di atas permukaan bumi, dan jumlahnya relatif

cukup banyak yaitu 21+3 satelit GPS dan 24 satelit GLONASS.

Ini menyebabkan satelit dapat meliput wilayah yang cukup luas,

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 5

Beragam Aplikasi

Page 6: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

sehingga dapat digunakan oleh banyak orang dalam waktu yang

sama dan pemakaiannya tidak bergantung pada batas-batas

politik, administrasi pemerintahahan, dan batas alam.

3. Penentuan posisi dengan satelit tidak memerlukan adanya saling

keterlihatan antara satu titik dengan titik lainnya seperti yang

umumnya dituntut oleh metode-metode pengukuran terestris.

Yang diperlukan dalam hal ini adalah saling keterlihatan antara

titik-titik tersebut dengan satelit. Karakteristik ini membuat

penggunaan satelit sangat efisien dan efektif pada survei dan

pemetaan di daerah-daerah yang kondisi topografinya relatif

sulit, seperti daerah pegunungan dan rawa-rawa.

4. Satelit akan memberikan ketelitian yang spektrumnya cukup

luas, sehingga dapat digunakan untuk banyak bidang aplikasi.

Dari yang sangat teliti (orde milimeter) sampai yang biasa-biasa

saja (orde puluhan meter). Hal ini memberikan keleluasaan

kepada pengguna untuk memilih tingkat ketelitian yang

diinginkan sesuai dengan kebutuhan dan dana yang tersedia.

5. Pengoperasian alat penerima signal satelit untuk penentuan

posisi suatu titik relatif mudah dan tidak mengeluarkan banyak

tenaga dan waktu.

6. Posisi yang ditentukan mengacu pada datum global (WGS84),

sehingga posisi yang diberikan GPS akan selalu mengacu kepada

datum yang sama.

7. Pemakaian GPS tidak dikenakan biaya, asal memiliki alat

penerima (receiver) sinyal GPS.

8. Surveyor tidak dapat memanipulasi data pengamatan yang

diperoleh dari satelit seperti halnya yang dapat dilakukan dengan

metode pengumpulan data terestris yang umum digunakan, yaitu

poligon. Disamping itu bagi pemberi kerja akan mendapatkan

‘keamanan’ dan jaminan kualitas yang lebih baik

9. Ukurannya cenderung menjadi semakin kecil dan harganya lebih

murah.

D. Keterbatasan GPS

1. Alat penerima sinyal (receiver) tidak boleh terhalang, baik

oleh bangunan, pohon maupun penghalang lainnya.Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 6

Page 7: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

2. Hasil Penentuan posisi menggunakan datum WGS84, sehingga

apabila hasilnya ingin dipresentasikan dalam datum lain apalagi

datum local, maka diperlukan proses transformasi koordinat yang

tidak mudah.

3. Komponen tinggi dari koordinat tiga dimensi yang diberikan

GPS mengacu pada permukaan ellipsoid. Jadi tingginya bukan

tinggi orthometris yang mengacu pada permukaan geoid (dpl).

Sehingga hasil pengukuran GPS tidak bias

langsungdiintegrasikan dengan tinggi hasil pengukuran teristris

dengan metode leveling.

4. Pemrosesan data hasil survey dan penganalisaannya cukup

sulit.

5. SDM yang menguasai masalah teknologi ini masih belum

banyak.

E. Konsep Dasar GPS

Pada dasarnya konsep dasar penentuan posisi dengan GPS adalah

reseksi (pengikatan ke belakang) dengan jarak, yaitu dengan

pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit GPS yang

koordinatnya telah diketahui.

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 7

H = Tinggi orthometrik.Tinggi yang digunakan untuk keperluan sehari-hari

h = Tinggi ellipsoid.Tinggi yang diberikan GPS.

Page 8: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

Gambar . Konsep penentuan posisi dengan GPS

Teknik penentuan posisi GPS adalah dengan mengetahui dan

mengukur jarak dan posisi beberapa satelit terhadap receiver GPS,

sehingga dari interseksi sinyal beberapa satelit akan didapat posisi

tepat GPS receiver di bumi. Pengukuran berdasarkan sinyal tiga

satelit hanya akan mendapat posisi 2D, sedangkan untuk

mendapatkan hasil posisi 3D yang akurat dibutuhkan hasil

pengamatan minimal 4 sinyal satelit.

F.Pengenalan Receiver GPS (selanjutnya disebut GPS)

Secara umum GPS mempunyai bagian-bagian yang mengantur fungsi

:

Mengaktifkan dan mematikan

Menampilkan menu utama (dapat berbeda untuk setiap tipe GPS)

Merekam titik koordinat

Memasukan data/informasi tentang titik koordinat

Setting GPS

Pemanduan arah

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 8

Page 9: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

G. Peneraan GPS (Set Up)

Salah satu langkah penting dalam penggunaan receiver GPS adalah

peneraan (set up). Setiap GPS mempunyai sistem setting (peneraan)

yang berbeda sesuai dengan tipe dan merk GPS, namun sebenarnya

mereka memiliki kesamaan prinsip dalam pen-setting-an. Tipe

navigasi merupakan cikal bakal GPS. Alat ini lebih banyak digunakan

untuk memandu menuju lokasi serta menemukan kembali lokasi-

lokasi tersebut. Garmin termasuk unggul dalam teknologi GPS

navigasi.

Sebelum menggunakan receiver GPS ada beberapa bagian yang

harus ditentukan terlebih dahulu settingnya, yaitu :

a)Satuan ukur

Satuan ukuran perlu diperhatikan agar diperoleh hasil pengukuran

sesuai yang diinginkan. Satuan yang umum digunakan adalah

meter namun ada kalanya digunakan satuan feed dan lainnya.

b)Satuan waktu

Satuan waktu diperlukan agar diketahui jam dan tanggal

pengambilan data. Bentuknya dapat ditentukan sesuai dengan

setting yang disediakan oleh GPS.

c)Sistem koordinat

Sebagai bagian dari Sistem Informasi Geografis, maka pemilihan

sistem koordinat menjadi mutlak untuk diperhatikan. Sedapat

mungkin sistem koordinat yang digunakan adalah sama dengan

sistem koordinat dari data sekunder lainnya. Ada beberapa sistem

koordinat yang biasanya disediakan oleh GPS yaitu :

latitude/longitude dalam derajat dan menit

latitude/longitude dalam derajat, menit dan detik

latitude/longitude dalam desimal degree

Universal Transverse Mercator/Universal Polar Stereographic

Selain sistem koordinat, parameter lain yang perlu diperhatikan

adalah Datum Peta biasanya yang digunakan adalah WGS 84.

H. Perekaman Data

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 9

Page 10: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

Setiap GPS mempunyai kemampuan perekaman data yang berbeda.

Perbedaan ini sangat ditentukan oleh tipe dari setiap GPS. GPS tipe

Mapping dan GIS mempunyai kemampuan lebih didalam memetakan

data dibandingkan GPS tipe Navigasi. Namun tipe Navigasi juga

memiliki kelebihan sendiri dibandingkan tipe Mapping dan GIS yakni

kemampuannya dalam menemukan suatu posisi di permukaan bumi.

Pemilihan tipe GPS yang digunakan ditentukan oleh tujuan dan

target dari survey yang dilakukan.

Namun demikian terdapat fungsi-fungsi umum yang hampir dimiliki

oleh semua jenis GPS, diantaranya :

a)Menentukan posisi di permukaan bumi

Kegunaan alat penerima GPS yang utama adalah untuk mengambil

posisi koordinat dari suatu titik di bumi ini dan menyimpannya

sebagai waypoint.

b)Merekam jejak

Fungsi ini digunakan untuk mendapatkan track dari survei yang

dilakukan dan menyimpannya sebagai route.

c)Memandu arah

Fungsi ini akan lebih efisien dijumpai pada GPS tipe navigasi,

namun umumnya setiap GPS memiliki fasilitas kompas ataupun

bearing yang dapat digunakan untuk menentukan arah. Lebih jauh

lagi kemapuan ini dapat digunakan untuk mencari suatu lokasi di

permukaan bumi.

I. Pengambilan Data GPS

Teknik penentuan posisi GPS adalah dengan mengetahui dan

mengukur jarak dan posisi beberapa satelit terhadap receiver GPS,

sehingga dari interseksi sinyal beberapa satelit akan didapat posisi

tepat receiver GPS di bumi. Pengukuran berdasarkan sinyal tiga

satelit hanya akan mendapat posisi 2D, sedangkan untuk

mendapatkan hasil posisi 3D yang akurat dibutuhkan hasil

pengamatan minimal empat sinyal satelit. Terdapat tiga metode

untuk penentuan hasil posisi, yaitu:

a)Autonomous

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 10

Page 11: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

Mengumpulkan data posisi menggunakan receiver GPS tanpa

melakukan koreksi. Banyak dilakukan oleh pemakai GPS tipe

navigasi. Hasil akurasi yang diperoleh < 10 m.

b)Diferensial

Proses pengukuran posisi menggunakan receiver GPS lebih dari

satu, dengan salah satu receiver sebagai base station. Data base

station selanjutnya dipergunakan untuk mengoreksi data receiver

lainnya yang bergerak (rover). Metode ini memberikan akurasi

centimeter hingga 5 m. Sinyal yang digunakan mempunyai kode L.

c)Phase Diferensial

Teknik koreksi dengan menggunakan sinyal dengan kode P (Y)

yang memberikan akurasi 10 cm - 30 cm untuk GPS Trimble tipe

Mapping, dan tipe survei memberikan akurasi mm.

Terdapat tiga faktor utama yang berpotensi meningkatkan kesalah-

an/akurasi pengukuran/penggambilan data menggunakan GPS, yaitu:

a)Selective Availability

Selective Availability (SA) merupakan upaya Amerika Serikat

untuk memproteksi ketelitian posisi absolut yang tinggi secara

real time. Hal ini dimaksudkan untuk kepentingan militer Amerika

Serikat. Kesalahan dibuat secara sengaja dengan cara

memanipulasi frekuensi jam satelit dan data yang dikirimkan

dalam navigation message. SA merupakan sumber kesalahan yang

terbesar dalam penentuan posisi absolut menggunakan GPS.

Dengan adanya SA ini, pengukuran posisi menggunakan metode

autonomous hanya menghasilkan akurasi 100 m.

Untunglah sejak awal tahun 2000, SA telah dicabut oleh

Department of Defence USA sehingga akurasi GPS dengan metode

autonomous dapat ditingkatkan menjadi 10 m.

b)Multipath

Multipath merupakan suatu fenomena yang disebabkan karena

adanya interferensi gelombang atau sinyal yang mencapai antena

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 11

Page 12: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

setelah dipantulkan oleh muka tanah atau benda lain di sekitar

titik pengamatan. Kesalahan akibat multipath sangat dipengaruhi

oleh bentuk dan tipe antena serta kondisi lingkungan di sekitar

lokasi survei. Benda-benda yang dapat memantulkan sinyal GPS

antara lain jalan raya, gedung, danau, kendaraan, dan lain-lain.

Akibat adanya multipath maka sinyal-sinyal yang sampai ke antena

tidak lagi murni sebagai posisi obyek yang dipetakan namun

gabungan dari berbagai obyek lain di sekitar obyek yang

dipetakan. Mengingat pendekatan secara matematis tidak dapat

dilakukan untuk mengeliminasikan efek multipath, maka perlu

suatu kondisi di lapangan yang dipersiapkan untuk mengeliminasi

efek tersebut.

c)Bias Atmosfer

Lapisan troposfer yang netral mempunyai ketebalan setinggi 9

sampai 16 km, tergantung pada tempat dan waktu. Ketika melalui

troposfer sinyal GPS akan mengalami refraksi yang menyebabkan

perubahan pada kecepatan dan arah dari sinyal tersebut. Efek

utama dari troposfer adalah terhadap kecepatan dengan demikian

berkaitan dengan hasil ukuran jarak.

Untuk memperkecil besarnya tingkat kesalahan, dapat dilakukan

beberapa langkah antisipasi di lapangan seperti berikut ini :

mempunyai ruang pandang langit yang bebas ke segala arah

diatas elevasi 15O,

jauh dari objek-objek reflektif yang mudah memantulkan sinyal

GPS, untuk meminimalkan atau mencegah terjadinya multipath ;

kondisi dan struktur tanahnya stabil,

menghindari lingkungan pengamatan yang potensial menimbulkan

adanya pantulan dan memilih atau menggunakan antena yang baik

dan tepat,

menggunakan receiver yang dapat mengurangi efek multipath

secara internal dan antena yang dapat mengabsorbsi sinyal,

melakukan pengamatan yang lebih lama.

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 12

Page 13: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

J. Pendokumentasian Data Hasil Survei

Pada saat ini banyak jenis receiver GPS yang mempunyai kempauan

menyimpan data selama kegiatan survei. Namun untuk kepentingan

dokumentasi dan keamanan penyimpanan data tetap diperlukan

pencatatan hasil survei pada suatu tally sheet.

Banyak model tally sheet yang dapat digunakan sesuai dengan

tujuan dan target survei. Namun secara umum suatu tally sheet

hendaknya mengandung informasi mengenai waktu dan tempat

pelaksanaan survei, posisi di permukaan bumi, serta informasi

sekitarnya seperti contoh terlampir.

Tally sheet dibuat untuk setiap titik koordinat yang diambil dengan

tujuan agar setiap titik dapat merepresentasikan suatu informasi

tertentu.

Tally sheet ini kemudian disimpan pada suatu folder tertentu di

komputer agar sistem penyimpanan data lapangan dapat tertata

secara baik. Penyimpanan sebaiknya dilakukan dalam format excell.

Format excell akan memudahkan untuk menempatkan data titik

koordinat hasil survei ke dalam suatu peta digital.

Data titik koordinat yang bisa dimasukan ke dalam peta digital adalah data titik koordinat dalam bentuk

UTM atau Desimal Degree. Untuk melakukan hal tersebut diperlukan suatu software khusus GIS seperti

Arc View, Arc Info, atau lainnya.

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 13

Page 14: Gps Diklat Kadipaten

Sub Direktorat Pengembangan Kawasan Konservasi

TALLY SHEET PENGAMATAN / SURVEY

Nama Kegiatan :Hari/Tanggal Kegiatan :Pelaksana Tugas :Peta dasar yang digunakan :

Informasi Geografis :Waktu pengambilan data :Sistem Koordinat :UTM Northing (X) : Latitude (U/S) :UTM Easting (Y) : Longitude (B/T) :Zona UTM :Desimal Degree :U / S : B/ T :

Informasi Lapangan :Tipe vegetasi yang ada :

Spesies yang dijumpai : - Jenis: Jumlah : Jenis kelamin : Kondisi spesifik yang dijumpai :

Pengamatan umum :Elevasi / ketinggian :

DAFTAR PUSTAKA

Abidin, H. (2000). Penentuan Posisi Dengan GPS dan Aplikasinya. . Pradnya Paramita. Jakarta.

Abidin, H. dkk..(2002). Survei dengan GPS. Pradnya Paramita. Jakarta.

Prabowo, D dkk. (2002). Modul Pengenalan GIS, GPS dan Remote Sensing. Dept. GIS Forest Watch Indonesia.

Bahan Pelatihan Pengukuran dan Pemetaan Dasar. BLK Kadipaten 14