KARAKTERISTIK KEAKURASIAN DAN KEPRESISIAN...

KARAKTERISTIK KEAKURASIAN DAN KEPRESISIAN

GPS PRECISE POINT POSITIONING

TESIS

Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari

Institut Teknologi Bandung

Oleh

ASIYANTHI T. LANDO

NIM : 25103003

Program Studi Survei Pemetaan Lanjut

PROGRAM MAGISTER DEPARTEMEN TEKNIK GEODESI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2005

KARAKTERISTIK KEAKURASIAN DAN KEPRESISIAN

GPS PRECISE POINT POSITIONING

TESIS

Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari

Institut Teknologi Bandung

Oleh

ASIYANTHI T. LANDO

NIM : 25103003

PROGRAM MAGISTER DEPARTEMEN TEKNIK GEODESI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2005

(+) 1 CD ROM disimpan di Bag. Pengadaan

i

ABSTRAK

KARAKTERISTIK KEAKURASIAN DAN KEPRESISIAN GPS PRECISE POINT POSITIONING

Oleh

Asiyanthi T. Lando

NIM : 25103003

GPS Precise Point Positioning atau PPP ini pada dasarnya merupakan pengembangan dari metode penentuan posisi absolut konvensional, dimana keunggulan GPS PPP ini adalah menggunakan data fase disamping juga menggunakan data pseudorange serta menggunakan posisi orbit teliti dan jam satelit teliti dari IGS (International GPS Service). Kelebihan GPS PPP yang lain adalah hanya menggunakan satu receiver, efektif dan efisien, tidak memerlukan ketersediaan titik ikat, tidak memerlukan baseline dan jaring (network), serta solusinya dapat diperoleh secara cepat, mudah, dan murah dari internet. Lingkup pembahasan dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana tingkat keakurasian dan kepresisian GPS PPP yang diperoleh dari situs-situs pengolah data GPS PPP di internet (eksternal) terhadap variasi spasial, variasi temporal, dan waktu serta lama pengamatan. Hasil penelitian mengenai karakteristik keakurasian dan kepresisian GPS PPP eksternal ini : keakurasian dan kepresisian GPS PPP eksternal berada pada level centimeter (cm) sampai level decimeter (dm) yang bervariasi secara spasial dan temporal. Secara spasial, tingkat keakurasian dan kepresisian terendah umumnya terjadi di daerah kutub (utara dan selatan) dan di belahan bumi bagian selatan. Secara temporal, tingkat keakurasian dan kepresisian tidak terlalu terpengaruh oleh siklus sunspot 11-tahunan dan musim karena menggunakan data dual frekuensi. Dengan tingkat keakurasian dan kepresisian GPS PPP pada level centimeter (cm) sampai level decimeter (dm) ini, maka GPS PPP ini layak untuk digunakan untuk keperluan survey dan pemetaan dengan ketelitian cm ~ dm. Kata Kunci : GPS Precise Point Positioning (PPP), keakurasian, kepresisian

ii

ABSTRACT

THE ACCURACY AND PRECISION CHARACTERISTICS OF GPS PRECISE POINT POSITIONING

Asiyanthi T. Lando NIM : 25103003

GPS Precise Point Positioning or PPP is a development of conventional absolute positioning method, where the advantages of this GPS PPP are using carrier phase data and pseudorange, and also using precise ephemeris and precise clocks from IGS (International GPS Service). The other advantages of GPS PPP : only using one GPS receiver so more effective and efficient, do not need base stasion, baseline, and network, and the solution can be obtained from the internet. The scope of this research is to know how far the accuracy and precision of GPS PPP is influenced by the spatial and temporal variation, time and span of observation. The solution of GPS PPP external is derived from the web-based GPS data processing service in the internet (external). The achievable from this research : the accuracy and precision level of GPS PPP in the order of centimetre (cm) to decimetre (dm) level, that have spatial and temporal variation. In the spatial variation, the lowest accuracy and precision level is in polar region and in the southern hemisphere. In the temporal variation, the accuracy and precision level is not influenced by the sunspot cycle and the season because using dual frequency data. By this GPS PPP accuracy and precision in centimetre (cm) to decimetre (dm) level, the GPS PPP method is suitable for survey and mapping application with cm ~ dm accuracy and precision level. Keywords : GPS Precise Point Positioning (PPP), accuracy, precision

iv

PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS

Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut

Teknologi Bandung dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada

pada pengarang dengan mengikuti aturan HAKI yang berlaku di Institut Teknologi

Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau

peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan

kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya

Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur

Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.

v

Kupersembahkan Buat Ayahanda dan Ibunda Tercinta Ir. Tabran M. Lando, MS (Alm.)

Andi Hartati Ridwan

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat ALLAH SWT, karena atas karunia-NYA penulis dapat

dapat menyelesaikan tahap demi tahap penyusunan tugas akhir ini. Harapan penulis

dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak akan pernah dapat terwujud tanpa

dorongan dan bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis

menyampaikan ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada Bapak Dr.Ir.

Hasanuddin Z. Abidin, MSc dan Bapak Ir. Dudy Darmawan, MSc atas segala saran,

bimbingan dan nasehatnya selama penulisan tesis ini, dan kepada Bapak Dr.Ir.

Wedyanto Kuntjoro, M.Sc, Bapak Dr.Ir. Bambang Setyadji, M.Sc, serta Bapak Ir.

Kosasih Prijatna, M.Sc selaku penguji. Dan juga kepada Bapak M. Gamal, BE dan

Heri Andreas, ST atas bantuannya dalam proses pengolahan data.

Terima kasih yang tak terhingga pula buat Ayahanda dan Ibunda tercinta, Ir. Tabran

M. Lando, MS (Alm.) dan Andi Hartati Ridwan, serta adik-adikku Ilham T. Lando

dan Anugrah T. Lando atas segala doa, kasih, dan dukungannya. Dan juga buat pihak

TPSDP UNHAS dan Jurusan Teknik Sipil FTUH atas segala bantuan finansial yang

diberikan. Tak lupa buat teman-teman S2 Geodesi 2003, Sly, Pak Mar, Adam, Mega,

Thesa, Hafish, Yakob, Pak Panca, Pak Rian, Pak Teguh, Pak Maulana, Ibu Sri, dan

Mbak Dini, terima kasih buat hari-hari indahnya, semoga kita dapat berkumpul lagi.

Bandung, September 2005

Penulis

vii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ..................................................................................................... i

ABSTRACT ................................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... iii

PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS .......................................................... iv

LEMBAR PENGHARGAAN ...................................................................... v

KATA PENGANTAR ................................................................................... vi

DAFTAR ISI ................................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xvii

Bab I Pendahuluan

I.1. Latar Belakang 1

I.2. Perumusan Masalah 8

I.3. Tujuan Penelitian 8

I.4. Ruang Lingkup Dan Batasan Masalah 9

I.5. Manfaat Penelitian 10

I.6. Metodologi Penelitian 11

I.7. Sistematika Pembahasan 15

Bab II Teori Dasar

II.1. GPS (Global Positioning System) 16

II.2. Penentuan Posisi Dengan GPS 18

II.3. Metode Penentuan Posisi Absolut Teliti

(Precise Point Positioning) 23

II.4. Komponen-Komponen PPP (Precise Point Positioning) 26

II.5. Troposfer Dan Ionosfer 32

Bab III Pengolahan Data

III.1. Perolehan Data Untuk Solusi PPP 53

III.2. Perolehan Data Koordinat Stasiun IGS Yang Telah Diketahui 58

III.3. Perolehan Solusi PPP Secara Eksternal 59

III.4. Perolehan Solusi Differensial Secara Eksternal 61

III.5. Analisis Solusi PPP 62

viii

Bab IV Analisis Dan Pembahasan

IV.1. Analisis Terhadap Keakurasian

Solusi Koordinat PPP 65

IV.2. Analisis Terhadap Kepresisian Solusi Koordinat PPP

Dan Solusi Koordinat Yang Ditentukan Secara Differensial 88

IV.3. Analisis Keakurasian dan Kepresisian Solusi Koordinat PPP

Untuk Data Tahun 2005 99


Pada Stasiun IGS LHAS 101


Pada Stasiun IGS GODE 103

IV.6. Analisis Keakurasian Dan Kepresisian Solusi Koordinat PPP

Didasarkan Pada Variasi Harian (Pengamatan 1 Jam Selama

24 Jam Dan Pengamatan Setiap Jam Dari Awal Pengamatan

Selama 24 Jam) 105


Didasarkan Pada Variasi Mingguan 115


Didasarkan Pada Variasi Bulanan 119

IV.9. Analisis Kepresisian Solusi Koordinat PPP Didasarkan Pada

Variasi 4 (Empat) Bulanan 122


Didasarkan Pada Variasi Tahunan 123

IV.11. Analisis RMS Estimasi Jam Receiver (Receiver Clocks) 125

Bab V Penutup

V.1. Kesimpulan 127

V.2. Saran 134

DAFTAR PUSTAKA 135

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1. Metode penentuan posisi absolut teliti

(Precise Point Positioning/PPP) dengan data fase 5

Gambar I.2. Ambiguitas fase dan pengukuran jarak

[http://gmat.unsw.edu.au] 6

Gambar I.3. Hasil dari GPS Precise Point Positioning (PPP)

[El-Rabbany, 2003] 7

Gambar I.4. Skema metodologi penelitian 14

Gambar II.1. Gambaran akurat dan presisi 17

Gambar II.2. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketelitian

penentuan posisi dengan GPS [Abidin, 2000] 17

Gambar II.3. Metode penentuan posisi absolut dengan satu satelit

[http://gmat.unsw.edu.au] 19

Gambar II.4. Metode penentuan posisi absolut dengan

minimal empat satelit [http://gmat.unsw.edu.au] 19

Gambar II.5. Kesalahan komponen lintang, bujur, dan tinggi menggunakan

L1, data kode/pseudorange dan broadcast ephemeris


Gambar II.6. Kesalahan komponen lintang, bujur, dan tinggi yang

menggunakan kombinasi linear bebas ionosfer,

pseudorange non-differensial, dan broadcast ephemeris


Gambar II.7. Stasiun-stasiun IGS

[http://igscb.jpl.nasa.gov/network/netindex.html] 22

Gambar II.8. Kesalahan komponen lintang, bujur, dan tinggi yang

menggunakan kombinasi linear bebas ionosfer,

pseudorange non-differensial, dan data precise ephemeris

serta data jam satelit dari IGS [El-Rabbany, 2003] 23

Gambar II.9. Metode penentuan posisi absolut teliti

(Precise Point Positioning/PPP) dengan data fase 23

Gambar II.10. Lapisan troposfer dan lapisan lainnya pada atmosfer

[Witchayangkoon, 2000] 27

x

Gambar II.11. Koreksi jam satelit GPS untuk PRN5 pada saat SA

aktif dan non-aktif [Witchayangkoon, 2000] 31

Gambar II.12. Model atmosfer lapisan tunggal dari Hopfield


Gambar II.13. Skematik troposfer dan stratosfer Saastamoinen


Gambar II.14. Koefisien Ω untuk model Saastamoinen versus tinggi


Gambar II.15. Jumlah sunspot tahun 1700-1800 (atas), 1800-1900 (tengah),

dan 1900 2000 (bawah) [Witchayangkoon, 2000] 46

Gambar II.16. Prediksi jumlah sunspot pada siklus 23 (Juli 2000)


Gambar II.17. Jumlah sunspot bulanan rata-rata [Witchayangkoon, 2000] 46

Gambar II.18. Kesalahan jarak ionosfer GPS sebagai fungsi

dari TECU dan frekuensi [Witchayangkoon, 2000] 48

Gambar III.1. Skema metodologi penelitian 52

Gambar III.2. Stasiun-stasiun IGS yang akan dianalisis

[situs: http://igscb.jpl.nasa/gov] 54

Gambar III.3. Siklus matahari (sunspot) 11 tahunan 56

Gambar III.4. CSRS - Precise Point Positioning (CSRS-PPP) Service 59

Gambar III.5. Auto Gipsy Precise Point Positioning Service 60

Gambar III.6. AUSPOS - Online GPS Processing Service 61

Gambar III.7. Scripps Coordinate Update Tool (SCOUT) 62

Gambar IV.1. Nilai selisih (dalam cm) koordinat geodetik solusi PPP dari

CSRS PPP Service terhadap koordinat stasiun IGS (ITRF 2000)

untuk bulan Juni dan November tahun 2004 66

Gambar IV.2. Nilai selisih (dalam cm dan secara absolut) koordinat geodetik

solusi PPP dari CSRS PPP Service terhadap koordinat stasiun

IGS (ITRF 2000) untuk seluruh data pengamatan 67


CSRS PPP Service terhadap solusi koordinat yang ditentukan

secara differensial dari AUSPOS (Australia)


xi


solusi PPP dari CSRS PPP Service terhadap solusi koordinat

yang ditentukan secara differensial dari AUSPOS (Australia)

untuk seluruh data pengamatan 70


CSRS PPP Service terhadap solusi koordinat yang ditentukan

secara differensial dari SCOUT (Amerika)



solusi PPP dari CSRS PPP Service terhadap solusi koordinat

yang ditentukan secara differensial dari SCOUT (Amerika)



Auto Gipsy PPP Service terhadap koordinat stasiun IGS

(ITRF 2000) untuk bulan Juni dan November tahun 2004 75


solusi PPP dari Auto Gipsy PPP Service terhadap koordinat

stasiun IGS (ITRF 2000) untuk seluruh data pengamatan 76


Auto Gipsy PPP Service terhadap solusi koordinat

yang ditentukan secara differensial dari AUSPOS (Australia)


Gambar IV.10.Nilai selisih (dalam cm dan secara absolut) koordinat geodetik

solusi PPP dari Auto Gipsy PPP Service terhadap solusi

koordinat yang ditentukan secara differensial dari

AUSPOS (Australia) untuk seluruh data pengamatan 79

Gambar IV.11.Nilai selisih (dalam cm) koordinat geodetik solusi PPP dari

Auto Gipsy PPP Service terhadap solusi koordinat

yang ditentukan secara differensial dari SCOUT (Amerika)



solusi PPP dari Auto Gipsy PPP Service terhadap solusi


SCOUT (Amerika) untuk seluruh data pengamatan 82

xii

Gambar IV.13.Nilai selisih (dalam cm) koordinat geodetik solusi PPP dari

CSRS PPP Service (Kanada) dan Auto Gipsy PPP Service

(Amerika) untuk bulan Juni dan November tahun 2004 84


solusi PPP dari CSRS PPP Service (Kanada) dan

Auto Gipsy PPP Service untuk seluruh data pengamatan 85

Gambar IV.15.Nilai standar deviasi (dalam cm) koordinat geodetik solusi PPP

dari CSRS PPP Service untuk bulan Juni dan November

tahun 2004 89

Gambar IV.16.Nilai standar deviasi (dalam cm) untuk setiap komponen

koordinat geodetik solusi PPP dari CSRS PPP Service


Gambar IV.17.Nilai standar deviasi (dalam cm) koordinat geodetik solusi PPP

dari Auto Gipsy PPP Service untuk bulan Juni dan November

tahun 2004 92


koordinat geodetik solusi PPP dari AUTO GIPSY PPP Service


Gambar IV.19.Nilai standar deviasi (dalam cm) koordinat geodetik

solusi yang ditentukan secara differensial dari SCOUT



koordinat geodetik solusi yang ditentukan secara differensial

dari SCOUT untuk seluruh data pengamatan 96


solusi PPP dari CSRS PPP Service (Kanada) terhadap solusi


AUSPOS (Australia) untuk data pengamatan tahun 2005 99


koordinat geodetik solusi PPP dari CSRS PPP Service (Kanada)

untuk data pengamatan tahun 2005 100

xiii


solusi PPP dari CSRS PPP Service (Kanada) terhadap

solusi koordinat yang ditentukan secara differensial

dari AUSPOS (Australia) untuk data stasiun IGS LHAS 101



untuk data stasiun IGS LHAS 102


solusi PPP dari CSRS PPP Service (Kanada) terhadap


dari AUSPOS (Australia) untuk data stasiun IGS GODE 103



untuk data stasiun IGS GODE 104



koordinat PPP data pengamatan 24 jam untuk data stasiun IGS

GODE berdasarkan data pengamatan harian

(pengamatan tiap 1 jam selama 24 jam) pada Juni 2004 106



di stasiun IGS GODE untuk data pengamatan harian

(pengamatan 1 jam selama 24 jam) pada Juni 2004 108




GODE berdasarkan data pengamatan harian (pengamatan setiap

jam dari awal pengamatan selama 24 jam) pada Juni 1997 109




GODE berdasarkan data pengamatan harian (pengamatan setiap


xiv




BAKO berdasarkan data pengamatan harian (pengamatan setiap





ALRT berdasarkan data pengamatan harian (pengamatan setiap





LHAS berdasarkan data pengamatan harian (pengamatan setiap

jam dari awal pengamatan selama 24 jam) pada Juni 2004

dalam moda kinematik 111



di stasiun IGS GODE untuk data pengamatan harian (setiap jam

dari awal pengamatan selama 24 jam) pada Juni 1997 112



di stasiun IGS GODE untuk data pengamatan harian (setiap jam




di stasiun IGS BAKO untuk data pengamatan harian (setiap jam




di stasiun IGS ALRT untuk data pengamatan harian (setiap jam


xv



di stasiun IGS LHAS untuk data pengamatan harian (setiap jam

dari awal pengamatan selama 24 jam) pada Juni 2004

dalam moda kinematik 114



koordinat yang ditentukan secara differensial dari AUSPOS

(Australia) untuk data stasiun IGS GODE berdasarkan data

pengamatan mingguan 116



untuk data stasiun IGS GODE berdasarkan data

pengamatan mingguan 118




(Australia) untuk data stasiun IGS GODE berdasarkan

data pengamatan bulanan 120



untuk data stasiun IGS GODE berdasarkan

data pengamatan bulanan 121



untuk data stasiun IGS GODE berdasarkan data

pengamatan 4 (empat) bulanan 122




(Australia) untuk data stasiun IGS GODE

berdasarkan data pengamatan tahun 1996-2004 124

xvi



untuk data stasiun IGS GODE berdasarkan

data pengamatan tahunan 125

Gambar IV.46.RMS residual jam receiver stasiun-stasiun IGS 126

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel I.1. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketelitian penentuan

posisi dengan GPS [Abidin, 2000] 2

Tabel I.2. Perbedaan antara GPS PPP dan

GPS absolut konvensional 5

Tabel I.3. Perbedaan antara GPS PPP dan

penentuan posisi GPS differensial 7

Tabel II.1. Kostanta refraktivitas yang sering digunakan


Tabel II.2. Koefisien fungsi pemetaan NMF hidrostatik


Tabel II.3. Koefisien fungsi pemetaan NMF basah


Tabel III.1. Deskripsi Stasiun IGS 55

Tabel III.2. Daftar posisi dan kecepatan stasiun GPS IGS

dan stasiun ITRF2000 pada epok 1997.0 58

Tabel IV.1. Rekapitulasi hasil analisis ketelitian solusi koordinat geodetik

PPP (CSRS PPP Service Dan Auto Gipsy PPP Service) terhadap

koordinat stasiun IGS yang telah diketahui, dan terhadap


(AUSPOS dan SCOUT) 86

Tabel IV.2. Rekapitulasi hasil analisis kepresisian koordinat geodetik

solusi PPP dan solusi differensial 97

Tabel IV.3. Nilai selisih koordinat geodetik pada variasi harian

(pengamatan setiap jam selama 24 Jam) 112

Tabel IV.4. Nilai standar deviasi koordinat geodetik pada

variasi harian (pengamatan setiap jam selama 24 Jam) 115

127

Bab V

Penutup

V.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian mengenai karakteristik keakurasian dan kepresisian GPS

Precise Point Positioning (PPP) dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu antara

lain :

1. Keakurasian dan kepresisian GPS Precise Point Positioning (PPP) berada pada

level centimeter (cm) sampai level decimeter (dm).

2. Nilai selisih koordinat yang menunjukkan tingkat keakurasian solusi GPS

Precise Point Positioning (PPP) dari situs pengolah data GPS Precise Point

Positioning (PPP) dapat dilihat pada tabel berikut :

∆Lintang

(cm) ∆Bujur

(cm) ∆Tinggi

(cm) SELISIH

KOORDINAT ANTARA : min max Rata-

rata min max Rata-

rata min max Rata-

rata CSRS – IGS 0.0 2.7 0.9 0.0 9.6 2.2 0.1 15.3 2.7

CSRS – AUSPOS 0.0 3.0 0.8 0.0 6.0 1.8 0.1 13.3 3.8 CSRS – SCOUT 0.0 10.2 1.3 0.0 17.7 3.1 0.1 16.2 3.8

AG – IGS 0.0 5.7 0.8 0.0 13.2 2.6 0.6 33.2 15.5 AG – AUSPOS 0.0 5.4 0.8 0.0 7.2 1.9 6.5 29.7 17.2 AG – SCOUT 0.0 9.6 1.2 0.0 13.8 2.9 3.5 36.3 15.9

CSRS - AG 0.0 5.4 1.1 0.0 19.8 2.5 2.3 40.2 16.6 CSRS Nilai Selisih Max = 17.7 cm ≈ 18 cm

AG Nilai Selisih Max = 36.3 cm ≈ 37 cm 3. Dari perbandingan hasil diatas, secara umum untuk semua komponen koordinat,

nilai selisih koordinat dari CSRS PPP Service (Kanada) lebih kecil dari nilai

selisih koordinat dari AUTO GIPSY PPP Service (Amerika), yang menunjukkan

solusi GPS Precise Point Positioning (PPP) dari CSRS PPP Service (Kanada)

dengan selisih maksimum18 cm mempunyai tingkat keakurasian yang lebih

tinggi atau lebih akurat daripada solusi GPS Precise Point Positioning (PPP)

dari AUTO GIPSY PPP Service (Amerika) dengan selisih maksimum 37 cm.

4. Nilai standar deviasi yang menunjukkan tingkat kepresisian solusi GPS Precise

Point Positioning (PPP) dan solusi yang ditentukan secara differensial dari situs

pengolah data GPS, dapat dilihat pada tabel berikut :

128

Situs Pengolah Data GPS Standar Deviasi

Terkecil (cm)

Standar Deviasi

Terbesar (cm)

Jumlah Data (n)

Rata Rata (cm)

L 0.2 2.9 42 0.5

B 0.3 5.9 42 1.2

Solusi PPP

CSRS PPP Service (Kanada) h 0.9 6.6 42 2.3

L 0.1 0.8 41 0.3

B 0.2 3.5 41 0.7

Solusi PPP AUTO GIPSY PPP Service (Amerika) h 0.9 4.6 41 1.8

X 0.2 1.1 38 0.4

Y 0.2 1.6 38 0.4

Solusi Differensial

AUSPOS (Australia) Z 0.2 0.8 38 0.4

L 0.3 1.0 42 0.5

B 0.4 1.2 42 0.7

Solusi Differensial

SCOUT (Amerika) h 0.8 2.2 42 1.3

5. Dari perbandingan hasil diatas, untuk semua komponen koordinat (horisontal

dan vertikal), nilai standar deviasi dari AUTO GIPSY PPP Service (Amerika)

lebih kecil dari nilai standar deviasi dari CSRS PPP Service (Kanada), yang

menunjukkan solusi GPS Precise Point Positioning (PPP) dari AUTO GIPSY

PPP Service (Amerika) dengan standar deviasi yang lebih kecil dari 5 cm

mempunyai tingkat kepresisian yang lebih tinggi atau lebih presisi daripada

solusi GPS Precise Point Positioning (PPP) dari CSRS PPP Service (Kanada)

dengan standar deviasi yang lebih kecil dari 7 cm.

6. Solusi GPS yang ditentukan secara differensial mempunyai tingkat presisi yang

lebih tinggi daripada solusi GPS Precise Point Positioning (PPP). Hal ini

disebabkan karena pada penentuan solusi secara differensial, secara teoretis

lebih teliti karena dalam proses pendifferensialan data, kesalahan dan error yang

ada dapat direduksi dan dieliminasi, dibandingkan dengan solusi koordinat yang

ditentukan secara absolut.

7. Solusi GPS Precise Point Positioning (PPP) dari CSRS PPP Service (Kanada)

lebih akurat namun kurang presisi dibandingkan dengan solusi GPS Precise

Point Positioning (PPP) dari AUTO GIPSY PPP Service (Amerika) yang kurang

akurat namun lebih presisi.

8. Secara spasial, tingkat keakurasian dan kepresisian terendah umumnya terjadi

pada :

Daerah kutub, yaitu stasiun ALRT (kutub utara) dan VESL (kutub selatan)

Belahan bumi bagian selatan yaitu stasiun BAKO, GOUG, PERT, RIOG, dan

VESL.

129

Tingkat keakurasian dan kepresisian terendah umumnya terjadi pada stasiun

yang terletak pada belahan bumi bagian selatan yang disebabkan karena

umumnya merupakan negara berkembang dimana pemeliharaan receiver belum

terlalu mendapat perhatian kecuali stasiun PERT di Australia terdapat gangguan

pada antena receivernya, di daerah kutub (utara dan selatan) disebabkan karena

faktor suhu, kelembaban, tekanan, dan pengaruh geomagnetik, dan di ekuator

disebabkan karena di stasiun BAKO mempunyai jam receiver yang kurang baik.

9. Secara temporal, tingkat keakurasian dan kepresisian tidak terlalu terpengaruh

oleh siklus sunspot 11-tahunan karena tingkat keakurasian dan kepresisian

terendah tidak terjadi pada siklus sunspot baik maksimum (tahun 2001) maupun

minimum (tahun 1997), tetapi umumnya terjadi pada siklus sunspot menengah

(tahun 2004). Hal ini disebabkan karena receiver yang digunakan adalah receiver

dual frekuensi yang didalam proses pengolahannya bias ionosfer dapat direduksi.

Tingkat keakurasian terendah tersebut umumnya terjadi pada tahun 2004, yang

mungkin disebabkan oleh umur receiver dan pada Oktober 2004 terjadi lonjakan

jumlah sunspot yang menimbulkan radiasi yang cukup besar.

10. Secara temporal, tingkat keakurasian dan kepresisian tidak terlalu terpengaruh

oleh musim karena karena tingkat keakurasian dan kepresisian terendah dapat

terjadi baik pada musim panas maupun musim dingin di stasiun tersebut. Hal ini

disebabkan karena dalam proses pengolahan data GPS PPP setiap software

dilengkapi dengan pemodelan dan estimasi troposfer yang baik, sehingga

pengaruh musim dapat direduksi.

130

11. Analisis karakteristik keakurasian GPS Precise Point Positioning (PPP)

tambahan berdasarkan variasi spasial, temporal, dan waktu serta lama

pengamatan, sebagai pembanding dapat dilihat pada tabel berikut :

∆Lintang (cm)

∆Bujur (cm)

∆Tinggi (cm)

DATA ANALISIS STASIUN IGS DAN

WAKTU PENGAMATAN

min max Rata-rata

min max Rata-rata

min max Rata-rata

Sunspot 10 Stasiun IGS, tahun 2005

0.0 2.1 0.6 0.0 6.6 2.1 0.1 15.1 3.7

Stasiun di dataran tinggi

LHAS 1997,2001, 2004, 2005

0.0 3.6 1.3 0.0 2.7 1.0 0.5 4.7 2.4

Stasiun dengan ketelitian tinggi

GODE 1997,2001, 2004, 2005

0.0 1.5 0.6 0.0 3.6 1.1 0.3 3.4 2.0

Variasi harian (pengamatan tiap 1 jam selama 24 jam)

GODE Juni 2004

0.0 5.1 1.6 0.3 17.4 4.2 0.5 15.2 4.6

GODE Juni 1997

0.0 14.1 1.6 0.0

12.1 3.8 0.0 15.7 2.3

GODE Juni 2004

0.0 2.1 0.2 0.0 1.5 0.6 0.0 3.6 0.8

BAKO Juni 2004

0.0 2.1 0.5 0.0 13.8 1.1 0.0 15.5 1.3

ALRT Juni 2004

0.0 2.1 0.2 0.0 3.3 1.1 0.0 1.7 0.4

Variasi harian (pengamatan setiap jam dari awal pengamatan selama 24 jam)

LHAS (kinematik) Juni 2004

0.0 1.5 0.2 0.0 12.3 0.6 0.0 11.1 1.4

Variasi mingguan

GODE Des 1997,2001,2004

0.0 1.2 0.5 0.0 4.2 1.3 0.1 3.2 1.5

Variasi bulanan GODE Juni 2004

0.0 0.9 0.3 0.0 1.5 0.5 0.1 3.3 2.1

Variasi tahunan GODE Juni&Nov

1996 - 2004

0.0 3.0 1.1 0.0 6.9 1.7 0.1 5.3 1.4

131

12. Analisis karakteristik kepresisian GPS Precise Point Positioning (PPP)

tambahan berdasarkan variasi spasial, temporal, dan waktu serta lama

pengamatan, sebagai pembanding dapat dilihat pada tabel berikut :

13. Data 10 (sepuluh) stasiun IGS tahun 2005 mempunyai keakurasian dan

kepresisian yang lebih rendah dari 2004, sehingga makin memperjelas bahwa

pengaruh sunspot tidak terlalu berpengaruh terhadap keakurasian dan

kepresisian GPS PPP karena menggunakan data dual frekuensi, dimana tahun

2005 adalah tahun yang mendekati siklus sunspot minimum.

14. Analisis karakteristik keakurasian dan kepresisian GPS PPP pada stasiun yang

terletak di dataran tinggi yaitu stasiun IGS LHAS memberikan hasil tingkat

keakurasian dan kepresisian yang hampir sama dengan stasiun GODE yaitu

stasiun yang mempunyai ketelitian tinggi. Sehingga faktor letak/lokasi dari

stasiun tidak terlalu memberikan pengaruh terhadap karakteristik keakurasian

dan kepresisian GPS PPP.

σLintang (cm)

σBujur (cm)

σTinggi (cm)

DATA ANALISIS STASIUN IGS DAN

WAKTU PENGAMATAN

min max Rata-rata

min max Rata-rata

min max Rata-rata

Sunspot 10 Stasiun IGS, tahun 2005

0.2 2.8 0.5 0.3 6.0 1.2 1.0 6.8 1.9

Stasiun di dataran tinggi

LHAS 1997,2001, 2004, 2005

0.2 1.3 0.6 0.5 2.8 1.4 1.1 5.3 2.6

Stasiun dengan ketelitian tinggi

GODE 1997,2001, 2004, 2005

0.2 1.1 0.5 0.6 2.5 1.1 1.0 6.1 2.4

Variasi harian (pengamatan tiap 1 jam selama 24 jam)

GODE Juni 2004

2.6 9.4 4.8 6.7 26.8 13.5 7.0 27.6 14.2

GODE Juni 1997

1.1 40.9 4.4 2.5 51.2 7.9 6.1 29.1 10.8

GODE Juni 2004

0.2 4.3 0.6 0.6 8.6 1.7 1.0 12.7 2.2

BAKO Juni 2004

0.2 6.2 0.8 1.0 32.2 3.6 1.3 29.9 3.9

ALRT Juni 2004

0.3 4.7 0.7 0.3 5.4 0.8 1.3 11.0 2.6

Variasi harian (pengamatan setiap jam dari awal pengamatan selama 24 jam)

LHAS (kinematik) Juni 2004

2.3 4.8 3.9 1.3 3.8 3.1 4.7 8.7 7.8

Variasi mingguan

GODE Des 1997,2001,2004

0.2 1.1 0.5 0.5 2.6 1.3 1.1 5.9 2.6

Variasi bulanan GODE Juni 2004

0.2 0.2 0.2 0.5 0.7 0.6 1.0 1.1 1.0

Variasi 4 bulanan

GODE 1997,2001,

2004

0.2 1.0 0.5 0.6 2.3 1.3 1.0 5.3 2.6

Variasi tahunan GODE Juni&Nov

1996 - 2004

0.2 2.6 0.9 0.6 5.9 2.2 1.0 8.1 4.0

132

15. Analisis karakteristik keakurasian GPS Precise Point Positioning (PPP)

didasarkan pada variasi harian (pengamatan setiap jam dari awal pengamatan

selama 24 jam), adalah sebagai berikut :

Pada stasiun GODE Juni 1997, untuk mendapatkan keakurasian pengamatan

yang lebih baik dari 1 cm, maka dilakukan pengamatan minimal 20 jam.

Pengamatan yang kurang dari 20 jam, keakurasiannya lebih baik dari 10 cm.

Pada pengamatan harian stasiun GODE Juni 1997, pengamatan 3 jam pertama

keakurasiannya lebih baik dari 16 cm.

Pada stasiun GODE Juni 2004, untuk mendapatkan keakurasian pengamatan

yang lebih baik dari 1 cm, maka dilakukan pengamatan minimal 7 jam.

Pengamatan yang kurang dari 7 jam, keakurasiannya lebih baik dari 4 cm.

Pada stasiun BAKO (ekuator) Juni 2004, untuk mendapatkan keakurasian

pengamatan yang lebih baik dari 1 cm, maka dilakukan pengamatan minimal

10 jam. Pengamatan yang kurang dari 10 jam, keakurasiannya lebih baik dari

2 cm. Pada pengamatan harian stasiun BAKO Juni 2004, pengamatan 1 jam

pertama keakurasiannya lebih baik dari 16 cm dan setelah 2 jam pertama

keakurasiannya lebih baik dari 2 cm.

Pada stasiun ALRT (kutub utara) Juni 2004, untuk mendapatkan keakurasian

pengamatan yang lebih baik dari 1 cm, maka dilakukan pengamatan minimal

11 jam. Pengamatan yang kurang dari 11 jam, keakurasiannya lebih baik dari

4 cm.

Pada stasiun LHAS (dataran tinggi) Juni 2004 dengan moda pengamatan

kinematik, untuk mendapatkan keakurasian pengamatan yang lebih baik dari

1 cm, maka dilakukan pengamatan minimal 15 jam.

Terlihat bahwa, pada stasiun GODE pengamatan tahun 2004 jauh lebih akurat

dari pengamatan tahun 1997, karena dengan pengamatan selama tidak kurang

dari 7 jam maka dicapai ketelitian yang lebih baik dari 1 cm. Stasiun GODE

yang terlihat di lintang menengah lebih teliti dari stasiun yang terletak di

ekuator yaitu stasiun BAKO dan stasiun yang terletak di kutub yaitu stasiun

ALRT. Hal ini disebabkan karena di daerah ekuator pengaruh bias ionosfer

besar tetapi stabil dan di kutub pengaruh bias ionosfer kecil tetapi tidak stabil.

Dan di stasiun BAKO, kualitas jam receiver di stasiun tersebut rendah dan di

sekitarnya terdapat multipath.

133

16. Analisis karakteristik kepresisian GPS Precise Point Positioning (PPP)

didasarkan pada variasi harian (pengamatan setiap jam dari awal pengamatan

selama 24 jam) pada stasiun GODE tahun 1997 dan 2004, dan di stasiun BAKO

dan ALRT, diperoleh bahwa setiap pertambahan jam dari awal pengamatan nilai

standar deviasi semakin berkurang, hal tersebut berarti bahwa semakin banyak

waktu pengamatan yang digunakan maka pengamatan tersebut akan semakin

presisi. Dan juga terlihat bahwa, pada stasiun GODE pengamatan tahun 2004

jauh lebih presisi dari pengamatan tahun 1997. Stasiun GODE yang terlihat di

lintang menengah lebih presisi dari stasiun yang terletak di ekuator yaitu stasiun

BAKO dan stasiun yang terletak di kutub yaitu stasiun ALRT. Standar deviasi

terbesar terjadi pada satu jam pertama pengamatan, sehingga sebaiknya

menghindari pengamatan dengan waktu 1 jam saja. Sedangkan untuk moda

pengamatan kinematik, semakin bertambah waktu pengamatan standar

deviasinya semakin besar, hal ini dimungkinkan karena terjadi cycle slip,

pengaruh multipath, dan penentuan ambiguitas yang sulit pada moda kinematik.

17. Dari hasil analisis RMS residual yang diperoleh dari estimasi jam receiver dari

CSRS PPP Service terlihat bahwa stasiun-stasiun IGS yang mempunyai tingkat

RMS residual yang tinggi adalah stasiun BAKO, PERT, GOUG, dan stasiun

VESL (kutub selatan), dimana seluruh stasiun-stasiun IGS tersebut berada di

belahan bumi bagian selatan, yang umumnya merupakan negara berkembang

dimana pemeliharaan receiver belum terlalu mendapat perhatian kecuali stasiun

PERT di Australia terdapat gangguan pada antena receivernya, di daerah kutub

disebabkan karena faktor suhu, kelembaban, tekanan, dan pengaruh geomagnetik,

dan di ekuator disebabkan karena di stasiun BAKO mempunyai jam receiver

yang kurang baik.

18. Pada stasiun IGS GODE, dari tahun ke tahun tingkat keakurasiannya dan

kepresisiannya mengalami peningkatan dan tidak terpengaruh oleh adanya siklus

sunspot. Hal ini dimungkinkan karena dari tahun ke tahun, pihak pengelola GPS

mengadakan mengadakan perbaikan orbit dan satelit salah satunya dengan

penambahan jumlah stasiun-stasiun GPS IGS. Sehingga sangat dimungkinkan

orbit GPS pada tahun 1990-an belum sebaik orbit pada tahun 2000-an, serta

berlakunya Selective Availability (SA) sebelum dinonaktifkan pada tahun 2000.

Dan juga para peneliti GPS setiap tahunnya mengadakan inovasi baru pada

receiver GPS, pengambilan data, pemodelan, sampai pada proses pengolahan

134

data GPS, sehingga sangat beralasan jika keakurasian dan kepresisian data GPS

semakin meningkat dari tahun ke tahun.

19. Dengan tingkat keakurasian dan kepresisian GPS Precise Point Positioning

(PPP) pada level centimeter (cm) dan level decimeter (dm) ini, maka GPS

Precise Point Positioning (PPP) ini layak untuk digunakan untuk keperluan

survey dan pemetaan dengan ketelitian cm ~ dm karena sangat efektif dan

efisien dalam hal penggunaan waktu, tenaga, biaya, hanya memerlukan satu

receiver, tidak memerlukan ketersediaan titik ikat, tidak memerlukan pengolahan

baseline dan jaring, serta solusinya dapat diperoleh secara cepat, mudah, dan

murah dari internet.

V.2. Saran

Untuk memperoleh hasil yang optimal dalam karakteristik keakurasian dan

kepresisian GPS Precise Point Positioning (PPP), perlu diteliti dengan

menggunakan data stasiun yang lebih banyak dan lebih bervariasi secara spasial

dan temporal.

Perlu dilakukan analisa lebih lanjut mengenai pengaruh komponen-komponen

GPS Precise Point Positioning (PPP), misalnya efek attitude satelit, faktor

pergeseran stasiun (site dispacements), dan faktor kesalahan multipath terhadap

karakteristik keakurasian dan kepresisian GPS Precise Point Positioning (PPP)

tersebut.

Perlu dilakukan penelitian dan analisa lebih lanjut terhadap solusi GPS Precise

Point Positioning (PPP) dalam moda kinematik

135

DAFTAR PUSTAKA

http://igscb.jpl.nasa.gov/

http://lox.ucsd.edu

http://garner.ucsd.edu

http://gmat.unsw.edu.au

http://science.nasa.gov

http://sopac.ucsd.edu/cgi-bin/SCOUT.cgi

http://wikipedia.org

http://www.ga.gov.au/nmd/geodesy/sgc/wwwgps/

http://www.geod.nrcan.gc.ca/index_e/products_e/services_e/ppp_e.html

http://www.unavco.org/facility/software/processing/gipsy/auto_gipsy_info.html

Abidin, H. Z. (2000). Penentuan Posisi Dengan GPS Dan Aplikasinya. PT. Pradnya

Paramita, Jakarta. Abidin, H. Z. (2001). Geodesi Satelit. PT. Pradnya Paramita, Jakarta. Abidin, H. Z., A. Jones & J. Kahar. (2002). Survei Dengan GPS. PT. Pradnya

Paramita, Jakarta. Ackroyd, N. & R. Lorimer. (1994). Global Navigation, A GPS User’s Guide. Lloyd’s

Of London Press Ltd., London. Andreas, H. (2005). Komunikasi Pribadi. AUSPOS (2001). The AUSLIG Online GPS Processing System (AUSPOS). The

Australian Surveying And Land Information Group (AUSLIG), Australia. Colombo, O.L, A.W. Sutter & A.G. Evans. (2004). Evaluation Of Precise, Kinematic

GPS Point Positioning. Proceedings of the Institute Of Navigation (ION) GNSS-2004 Meeting. Long Beach, California.

El-Rabbany, A. (2003). Precise GPS Point Positioning : The Future Alternative To

Differential GPS Surveying. Dept. of Civil Engineering [Geomatic Option], Ryerson University.

Gamal, M. (2005). Komunikasi Pribadi. Gao, Y., & K. Chen (2004). Performance Analysis of Precise Positioning Using

Real-Time Orbit And Clock Product. Journal of Global Positioning Systems. Vol.3, No.1-2: 95-100.

136

Gao, Y., P. Heroux & M. Caissy. (2004). Global Products For GPS Point Positioning Approaching Real- Time. IGS Workshop & Symposium, Berne, Switzerland

Guptil, S.C. & J.L. Morrison. (1995). Elements Of Spatial Data Quality. The International Cartographic Association by Elsevier Science.

Gurtner, W. (2002).RINEX : The Receiver Independent Exchange Format Version

2.10. Astronomical Institute, University of Berne. Kleusberg, A. & P.J.G. Teunissen. (1996). GPS For Geodesy. Springer-Verlag

Berlin Heidelberg. Kouba, J & P. Heroux. (2000). GPS Precise Point Positioning Using IGS Orbit

Products. Geodetic Survey Division, Natural Resources Canada, Ottawa, Ontario.

Leick, A. (1990). GPS Satellite Sureveying. A Wiley-Interscience Publication, John

Wiley&Sons, New York/Chichester/Brisbane/Toronto/Singapore. Lichten, S.M. (1990). Estimation And Filtering For High-Precision GPS Positioning

Applications, Manuscripta Geodaetica (1990) 15 : 159-176. Madhwal, H.B. (2002). Precise positions With GPS In WGS 84 Datum – Accuracy

Evaluation Of Positions. Surveyor General’s Office. Survey of India, Dahradun-248001, India.

NRCan GSD. (2004). On-line Precise Point Positioning ‘How To Use’ Document.

Natural Resources Canada, Geomatics Canada, Geodetic Survey Division, Ottawa, Ontario.

Nurdiana, D. (2004). Studi Pengolahan Data GPS Metode “Precise Point

Positioning”. Laporan Tugas Akhir, Departemen Teknik Geodesi ITB, Bandung.

Rizos, C. (1994). Principles And Practice Of GPS Surveying. SURV.5221 Lecture

Notes, School Of Surveying, University Of New South Wales. Seeber, G. (1993). Satellite Geodesy, Foundations, Methods, And Applications.

Walter de Gruyter, Berlin – New York. The Department of Energy, Mines and Resources (EMR). (1993). GPS Positioning

Guide. Natural Resources Canada, Geomatics Canada, Geodetic Survey Division, Ottawa, Ontario.

Vanicek, P. & Krakiwsky, E.J. (1982). Geodesy : The Concepts. North-Holland

Publishing Company. Amsterdam – Newyork – Oxford. Wellenhof, B.H., H. Lichtenegger & J.Collins. (1992) Global Positioning System,

Theory And Practice. Springer – Verlag Wien, New York. Witchayangkoon, B. (2000). Elements Of GPS Precise Point Positioning. A Thesis,

The University of Maine.

KARAKTERISTIK KEAKURASIAN DAN KEPRESISIAN...

Documents

Transcript of KARAKTERISTIK KEAKURASIAN DAN KEPRESISIAN...