Modul-8 : Perencanaan dan Persiapan Survai GPS RTK/gps-8.pdf · •Receiver dan antena GPS berikut...

Satelit GPS

Hasanuddin Z. AbidinJurusan Teknik Geodesi, Institut Teknologi Bandung

Jl. Ganesha 10, Bandung 40132E-mail : [email protected]

Modul-8 :Perencanaan dan PersiapanSurvai GPS

Karakteristik Survai GPS Metode penentuan posisi yang digunakan adalah differential positioning.

Minimal 2 receiver GPS diperlukan.

Penentuan posisi sifatnya statik (titik-titik survainya tidak bergerak).

Data pengamatan yang digunakan untuk penentuan posisi adalah data fase.

Tipe receiver yang digunakan adalah tipe survai/geodetik bukan tipe navigasi.

Pengolahan data umumnya dilakukan secara post-processing.

Antar titik tidak perlu bisa saling ‘melihat’.Yang perlu adalah setiap titik dapat ‘melihat’ satelit.

Umumnya jaringan dibangun sesi per sesi daripengamatan baseline selama selang waktu tertentu.

Pelaksaan sesi pengamatan suatu baselinesifatnya berdiri sendiri.

Distribusi titik-titik per se tidak mempengaruhikualitas jaringan. Tapi distribusi dari baselinebebas (independent) yang diukur akan mempengaruhi.

Kriteria pemilihan titik berbeda dengan kriteriapemilihan titik pada survai konvensional

Hasanuddin Z. Abidin, 1994

GPS

MonitorStation

Tahapan Pelaksanaan Survai GPS


l pemrosesan awall perhitungan baselinel perhitungan jaringanl transformasi koordinatl kontrol kualitas

PERENCANAAN

PERSIAPAN

PENGUMPULAN DATA

PENGOLAHAN DATA

PELAPORAN

revisi

revisi

revisi

perhitungantambahan

l monumentasil pengamatan satelitl data meteorologil data pelengkap

l peralatanl geometril strategi pengamatanl strategi pengolahan datal organisasi pelaksanaanl pengenalan lapangan

(reconnaissance)

Parameter Perencanaan Survai GPS


l lokasi titikl jumlah titikl konfigurasi jaringanl karakteristik baselinel jumlah satelitl lokasi & distribusi satelitl mask anglel kekuatan geometri

l receiver GPS (jumlah & tipe)l sensor meteorologil peralatan pelengkap

l metode pengamatanl waktu pengamatanl lama pengamatanl pengikatan ke titik tetap

l perangkat lunakl pemrosesan awall eliminasi kesalahan & biasl penentuan baselinel perataan jaringanl kontrol kualitasl transformasi koordinat

l jumlah personill pembagian tugasl transportasi & komunikasil logistikl akomodasi

Peralatan

Geometri

Organisasipelaksanaan

Strategipengolahan data

Strategipengamatan

PERENCANAANSURVAI GPS

PROLOG

Dalam pelaksanaan Survei dengan GPS,berdasarkan pengalaman, problem dan permasalahanumumnya timbul bukan karena hal-hal yang terkait denganTEKNOLOGI tapi karena hal-hal yang terkait denganLEMAHNYA MANAJEMEN SURVEI.

Untuk mengatasi hal tersebutPROSES PERENCANAAN SURVEIyang komprehensif, mendetil, dan realistisharus dilakukan dengan sebaik mungkin.


PERENCANAANPERALATAN

• Receiver dan antena GPS berikut peralatan pelengkapnya(kabel, catu daya, pengukur tinggi antena, dll. nya); minimal 2 set.

• Alat pengukur suhu, tekanan, dan kelembaban udara.

• Kendaraan bermotor untuk mempermudah pergerakan alat dan personildari titik ke titik.

• Alat komunikasi radio, untuk sinkronisasi pengamatan antar titik.

• Penunjuk waktu (jam).

• Batery charger.

• Komputer untuk pengolahan data awal di lapangan (sebaiknya laptop).

• Peralatan pembantu seperti golok yang kadangkala diperlukan untukmembuat ruang pandang ke satelit lebih luas dan terbuka.

Peralatan Survai GPS


Peralatan-peralatan yang diperlukan dalam proses pengumpulandata GPS untuk keperluan survai dan pemetaan adalah :

Pemilihan Receiver GPS


Pertimbangan Teknisl tipe data yang diamati.l satu atau dua-frekuensi.l metode pengamatan fase L2.l kanal sekuensial atau paralel.l jumlah kanal.l jenis dan karakteristik antena.l ketelitian dari pseuodrange dan fase.l level noise dari data pengamatan.

Kesesuaian Lapanganl beratl ukuranl kekuatanl kekedapan terhadap airl selang suhu operasionall kebutuhan enerji/baterai

Pengoperasian Receiverl kemudahan operasil kemudahan untuk

memasukkan data-datal kemampuan untuk memantau

status pengamatanl jenis survai yang bisa ditangani

(statik, statik singkat, stop-and-go,pseudokinematik, dll).

Perangkat Lunakl perangkat lunak utama (pengolahan

awal, pengolahan baseline, perataanjaringan, transformasi koordinat).

l prediksi satelit.l kemampuan downloading data.l pilihan-pilihan pengolahan data.

Pertimbangan Finansiall harga.l dukungan teknis.l garansi.l pelayanan purna jual.

Perekaman Datal media perekaman data.l kecepatan perekaman data.l kapasitas/volume perekaman.l metode penyimpanan data.l metode downloading data.l jenis data yang dapat di download.

Receiver GPS

Pada survai GPS yang digunakan adalah receiver GPS tipe geodetik.


Berdasarkan pemakainya dikenal tipe-tipe receiver GPS :

RECEIVERGPS

Penentuan

Posisi

Penentuan

Waktu

Tipe Navigasi

Tipe Pemetaan

Tipe Geodetik

Tipe Sipil

Tipe Militer

Tipe Satu-Frekuensi

Tipe Dua-Frekuensi

Timing Receiver


Geodetik (Satu-Frekuensi)

Geodetik (Dua-Frekuensi)

Navigasi(Militer)

Navigasi(Sipil)Harga

(Rp)

Ketelitian Posisi

60-80 Juta

30-35 Juta

0.4-1.0 Juta

50-100 m10-20 m

mm-cm

?

Pemetaan

cm-dm 1 - 5 m

10-15 Juta

Karakteristik Receiver GPSUntuk Penentuan Posisi (Juni 1997)


l Tipe geodetik, dan bukan tipe navigasi.

l Jumlah receiver GPS yang diperlukan minimal 2 buah.

l Sebaiknya dari tipe dua-frekuensi, yang dapat mengamati fase darisinyal GPS pada frekuensi L1 dan L2.

l Disamping mampu melayani static surveying, receiver GPS jugasebaiknya mampu melaksanakan metode rapid static, pseudo-kinematic,dan stop-and-go.

l Mampu mengamati semua satelit yang berada di atas horison.

l Mampu merekam data untuk waktu yang relatif lama seperti lebih dari 3 jam.

l Sebaiknya tidak terlalu berat dan ukurannya relatif tidak terlalu besar.

l Operasionalisasinya sebaiknya user-friendly.

Karakteristik Receiver GPS


Karakteristik dari receiver GPS yang diharapkan untukkeperluan survai dan pemetaan adalah :

Spektrum Harga Receiver GPS


20 40 60 80 100 120 140

dua frekuensisatu frekuensi

Tip

eR

eceiv

er

Harga (dalam juta Rupiah)

(pseudorange dan fase)

Saat ini sudah ada puluhan merek dari receiver GPStipe geodetik yang beredar di pasaran.

Jumlah receiver GPS yang digunakan dalam suatu survai GPS(minimal 2 buah) akan mempengaruhi beberapa hal seperti :

Semakin banyak receiver yang digunakan bukan berartisemakin baik. Jumlah yang optimal harus dicari, sehinggasurvai dapat dilaksanakan secara efektif & efisien.

Jumlah Receiver

o Jumlah tim survai yang diperlukan (satu receiver per tim).o Mekanisme pergerakan tim.o Sinkronisasi waktu pengamatan antar tim.o Volume pekerjaan yang dapat diselesaikan per hari.o Lama waktu pelaksanaan survai.o Biaya pelaksanaan survai.


Jumlah receiver GPS yang optimal untuk digunakan dalamsuatu survai GPS akan tergantung pada :

Dari 4 hal di atas selanjutnya dapat ditentukan kapasitaspengukuran (jumlah baseline/hari) yang harus dipenuhi.Dari sini selanjutnya ditentukan jumlah receiver GPSyang harus digunakan.

Jumlah Receiver yang Optimal

o Lama waktu pelaksanaan survai yang efektif,di luar waktu untuk keperluan mobilisasi, reconnaissance,pengurusan perizinan, pemasangan tugu, demobilisasi, dll.

o Jumlah dari seluruh baseline yang perlu diamati.o Kondisi medan dari daerah survai.o Sarana dan pra-sarana transportasi di daerah survai.


l Receiver-receiver GPS yang digunakan pada suatu survai GPSsebaiknya dari merek dan tipe yang sama.

l Penggunaan tipe receiver yang berbeda-beda dapat menimbulkanproblem yang dikarenakan oleh faktor-faktor seperti :

l Dalam kondisi DARURAT, penggunaan receiver-receiver yangberbeda memungkinkan. Manfaatkan adanya format RINEX !

Keseragaman Receiver GPS

o Jumlah kanal yang berbeda.

o Data pengamatan yang berbeda (single vs. dual frekuensi).

o Teknik pemrosesan sinyal yang berbeda.

o Ketelitian time-tagging yang berbeda.


Receiver GPS Tipe Navigasi

o Mencari lokasi titik, yang sudah direncanakan sebelumnya padapeta perencanaan, di lapangan pada saat reconnaissance.

o Mengecek penampakan satelit dari lokasi titik yang akan dipilih(membantu dalam pemilihan lokasi akhir yang paling baik).

o Membantu pergerakan tim survai dari titik ke titikselama survai berlangsung

Pada pelaksanaan suatu Survai GPS, penggunaan receiverGPS tipe navigasi (hand-held receiver) akan sangat

bermanfaat, yaitu untuk keperluan :


Pada saat ini harga dari receiver GPS tipe navigasirelatif sudah cukup murah, sehingga sudahselayaknya dimiliki oleh setiap perusahaan surtayang melaksanakan survai GPS.

Contoh :


Receiver GPS Tipe Navigasi

Garmin 38 US$. 149.00Eagle Explorer US $. 199.99Magellan 4000XL US $. 249.95Garmin 12XL US $. 249.99Magellan Trailblazer XL US $. 279.99

l Antena yang digunakan sebaiknya ‘sesuai’ dengan receiverGPS nya, dalam hal merek, model, dan tipe keduanya.

l Antena sebaiknya diperlengkapi dengan ground plane untukmereduksi efek multipath.

l Antena mempunyai phase center yang relatif stabil.

l Antena mempunyai gain pattern yang baik, sehingga antenatersebut dapat mengamati sinyal yang datang dari semua arahdan ketinggian dengan baik.

Karakteristik Antena GPS


Karakteristik dari antena GPS yang diharapkan untukkeperluan survai dan pemetaan adalah :

l Pengukur Suhu Udara (Termometer)

l Pengukur Tekanan Udara (Barometer)

l Pengukur Kelembaban Udara (Higrometer)

Sensor Meteorologi

o Informasi suhu, tekanan, dan kelembaban udaradiperlukan untuk menghitung besarnya bias troposfir.

o Untuk survai GPS dengan panjang baseline yang relatif pendek,(< 10 km) pengukuran parameter meteorologi tersebut tidak terlalukrusial, dan umumnya boleh tidak dilakukan. Dalam hal ini prosespengurangan data (differencing) diasumsikan telah dapatmengeliminir sebagian besar dari bias troposfir.


Kendaraan Bermotor


o Jenis kendaraan bermotor disesuaikan dengan kondisimedan survai (e.g. 4-wheel drive, speed boat, dll.)

o Supir kendaraan sebaiknya penduduk lokal, yang lebihmengetahui jalan-jalan di kawasan daerah survai.

o Penghematan jumlah kendaraan kadang dapat dilakukandengan perencanaan sesi pengamatan serta pergerakantim yang baik dan ketat.

Setiap tim survai GPS umumnya akan memerlukansatu kendaraan bermotor untuk pergerakan darititik ke titik.

Radio Komunikasi


o Jumlahnya disesuaikan dengan jumlah tim survai.Jangan lupa backup !

o Penting untuk sinkronisasi waktu pengamatan antar tim.

o Penting untuk menjaga komunikasi antar tim ataupunantara tim dengan basecamp.

o Jarak jangkau dari peralatan radio komunikasi yang digunakanharus lebih panjang dari panjang baseline maksimum dalamjaringan yang disurvai.

Peralatan radio komunikasi mutlak diperlukan dalampelaksanaan suatu survai GPS.

Baterai & Charger


o Baterai (kering atau basah) dalam jumlah yang cukup harusselalu tersedia. Jangan lupa untuk selalu melebihkan jumlahbaterai, untuk keperluan backup.

o Baterai charger dalam jumlah yang cukup harus selalu tersedia.

o Basecamp survai harus mempunyai akses ke enerji listrik.Kalau tidak ada bagaimana ? Bawa generator ?

Tanpa baterai, receiver GPS tidak dapat dioperasikan !

Komputer


o Untuk down-loading data dari receiver.

o Untuk pengolahan baseline dari hari ke hari.

o Untuk perataan jaringan awal di lapangan(perhitungan secara bertahap).

Tim survai GPS di lapangan harus dilengkapi dengankomputer, sebaiknya laptop, yang berfungsi :

Komputer harus dilengkapi dengan software-softwareyang diperlukan.

Beberapa peralatan survai GPS lainnya :

Jangan menyepelekan peralatan yang nampaknya kecil.Satu kabel tidak ada, pengukuran bisa gagal !!

Peralatan Lainnya

o Tripod

o Unting-Unting

o Tribrach

o Pengukur Tinggi Antena

o Penunjuk Waktu (Jam)

o Senter (untuk pengamatan malam hari)


Check List Peralatan

Biasakan untuk membuat check list peralatan !!

Receiver + Antena

Tribrach

Kabel-Kabel

Pengukur Tinggi Antena

Baterai + Charger

Radio Komunikasi

Komputer + Disket

Tripod + Unting-Unting

Formulir-Formulir Isian

Sudah Belum Jumlah Keterangan


PERENCANAANASPEK GEOMETRI

Geometri Pengamat

l LOKASI TITIK

l JUMLAH TITIK

l KONFIGURASI JARINGAN

l KARAKTERISTIK BASELINE


Parameter-parameter perencanaansuatu survai GPS yang terkait dengangeometri pengamat adalah :

l Tidak seperti halnya survai terestris, survai GPS tidak memerlukan salingketerlihatan (intervisibility) antara titik-titik pengamat.

l Yang diperlukan adalah bahwa pengamat dapat ‘melihat’ satelit(satellite visibility)

Satelit GPS

Lokasi Titikl Punya ruang pandang langit yang bebas ke segala arah di atas elevasi 15 derajad.

l Jauh dari obyek/benda yang mudah memantulkan sinyal GPS, untuk meminimalkanatau mencegah terjadinya multipath.

l Jauh dari kabel-kabel listrik tegangan tinggi ataupun obyek-obyek bermedanelektromagnetik yang kuat yang dapat mendistorsi karakteristik meda elektromagnetikdari antena GPS.

l Kondisi dan struktur tanahnya stabil.

l Mudah dicapai (lebih baik dengan kendaraan bermotor).

l Sebaiknya ditempatkan di tanah milik negara.

l Titik harus ditempatkan pada lokasi dimana monumen/pilar tidak mudah tergangguatau rusak, baik akibat gangguan’ manusia, binatang, ataupun alam.

l Penempatan titik pada suatu lokasi juga harus memperhatikan rencana penggunaanlokasi yang bersangkutan di masa depan.

l Titik-titik harus dapat diikatkan ke minimal satu titik yang telak diketahui koordinatnya

- pendefinisian datum.- penjagaan konsistensi dan homogenitas dari datum dan ketelitian

titik-titik dalam jaringan


Jumlah Titikl Jumlah titik dalam jaringan GPS disesuaikan dengan keperluan serta

tujuan dari pelaksanaan survai GPS yang bersangkutan.

l Titik-titik terdiri dari titik-titik yang telah diketahui koordinatnya dan titik-titikyang akan ditentukan koordinatnya :

- untuk pendefinisian datum dari survai GPS tersebut.- dituntut oleh spesifikasi teknis dari survai GPS.- untuk penentuan parameter transformasi antara datum GPS dan datum lokal.- untuk kontrol kualitas.- untuk menjaga konsistensi dan homogenitas dari datum dan ketelitian titik.

l Minimal satu titik harus dijadikan sebagai titik datum dari survai GPS,yang koordinatnya diketahui dalam sistem WGS-84.

Secara umum jangan gunakan koordinat dari point-positioning dengan datapseudorange sebagai titik datum dari survai GPS.

20 m kesalahan posisi titik datum = 1 ppm kesalahan baseline yang diperoleh !


l Distribusi titik-titik per se relatif tidak mempengaruhi kualitas jaringan.Tapi distribusi dari baseline bebas (independent) akan mempengaruhi :

- pilih lokasi titik sesuai dengan keperluan dan tujuan survai.- usahakan jumlah baseline bebas yang semaksimal dan seoptimal mungkin.

l Sebatas tahap perhitungan baseline, bentuk jaring titik-titik GPS bukanlah suatu isuyang krusial dibandingkan dengan ukuran (besar) jaringan. Dengan kata lain panjangbaseline lebih berpengaruh dibandingkan letak dan orientasi nya.

l Untuk keperluan penentuan cycle ambiguity, panjang baseline dalam suatu jaring GPSsebaiknya bervariasi secara gradual dari pendek ke panjang (bootstraping method).

l Tapi dari segi menjaga tingkat dan konsistensi ketelitian titik-titik dalam jaringan, jarakantar titik sebaiknya tidak terlalu panjang dan juga titik-titik tersebut sebaiknyaterdistribusi secara merata dan teratur.

Konfigurasi Jaringan


l Baseline trivial adalah baseline yang dapat diturunkan dari baseline-baseline lainnya dari satu sesi pengamatan.

l Baseline yang bukan trivial dinamakan baseline bebas (independent).

l Pada satu sesi pengamatan, jika ada n receiver yang beroperasi secarasimultan maka akan ada (n-1) baseline bebas.

l Ada beberapa kombinasi dari (n-1) baseline bebas tersebut.

l Set dari (n-1) baseline bebas yang akan digunakan akan mempengaruhikualitas dari posisi titik yang diperoleh.

Baseline Trivial

5 receiver GPSsatu sesi pengamatan

baseline bebasbaseline trivial


l Spesifikasi geometris tidak dipenuhi.

l Informasi yang masuk ke dalam perataan jaringan menjadi berkurang.

l Tingkat ketelitian dari titik yang diperoleh secara teoritis akanberkurang.

l Hasil yang diberikan oleh hitung perataan jaringan tidak mencerminkankondisi yang sebenarnya ----> Tidak Realistis.

Kenapa Baseline TrivialSebaiknya Tidak Digunakan


Dalam kasus baseline trivial dianggap sebagai baseline

non-trivial dari jaringan yang direncanakan, maka :

l Pengikut-sertaan baseline trivial dalam perataan jaringan akanmemberikan hasil perataan yang TERKESAN LEBIH PRESISIdibandingkan kondisi yang sebenarnya ---> Tidak Realistis.

l Karena pada dasarnya tidak ada informasi tambahan, makaTINGKAT KETELITIAN titik yang diperoleh relatif tidak akan berubah.

l Karena semakin banyak baseline yang terlibat, beban pengolahandata semakin bertambah.

Kenapa Baseline TrivialSebaiknya Tidak Digunakan


Dalam kasus baseline trivial sebagai baseline tambahan

dari jaringan yang direncanakan, maka :

l 4 baseline bebas.

l geometri untuk penentuan posisirelatif lebih lemah.

l ketelitian posisi yang diperoleh relatifakan lebih rendah.

l waktu pengumpulan dan pengolahandata relatif akan lebih cepat.

l jumlah receiver dan/atau sesipengamatan yang diperlukan relatiflebih sedikit.

l biaya untuk logistik, transportasi, danakomodasi relatif akan lebih murah.

l kontrol kualitas relatif lemah.

Karakteristik Baseline

l 10 baseline bebas.

l geometri untuk penentuan posisirelatif lebih kuat.

l ketelitian posisi yang diperoleh relatifakan lebih tinggi.

l waktu pengumpulan dan pengolahandata relatif akan lebih lambat

l jumlah receiver dan/atau sesipengamatan yang diperlukan relatiflebih banyak.

l biaya untuk logistik, transportasi, danakomodasi relatif akan lebih mahal.

l kontrol kualitas relatif lebih baik.


METODERADIAL

METODEJARINGAN



l Jumlah titik sama.l Konfigurasi jaringan dapat berbeda.

l Baseline sebaiknya tidak terlalu panjang (< 20 km); karena semakin panjang baselinepengaruh kesalahan orbit dan refraksi ionosfir akan semakin besar.

l Untuk kontrol kualitas dan menjaga kekuatanjaringan, sebaiknya baseline yang diamati salingmenutup dalam suatu loop dan tidak terlepasbegitu saja. Kalau karena sesuatu hal, pengamatanbaseline harus dilakukan secara terlepas (metoderadial), maka sebaiknya setiap baseline diamati2 kali pada 2 sesi pengamatan yang berbeda.

l Semakin banyak jumlah baseline bebas (independent) yang diamati dalam suatujaringan akan semakin baik.

l Hindari baseline trivial, gunakan baseline bebas (independent).Dalam perhitungan jaringan, baseline trivial tidak digunakan.


Karakteristik baseline yang dipilih akan mempengaruhi skenario pengamatan besertaaspek-aspek yang terkait seperti logistik, transportasi, akomodasi, dan komunikasi.


l Loop yang terlalu besar (terdiri dari banyak baseline) tidak terlalu baiksecara geometris, meskipun dilihat dari lamanya pengamatan yangdiperlukan akan lebih menguntungkan.

l Dengan kata lain jumlah baseline dalam suatu loop sebaiknyajangan terlalu banyak

l Baseline-baseline dalam suatu jaringan GPS sebaiknya mempunyaipanjang yang relatif tidak terlalu jauh berbeda satu sama lainnya.



kurang baik lebih baik

loop besar

loop kecil

loop kecil

Konfigurasi Baseline


Pada survai GPS, konfigurasi jaringan baseline dibuat denganmempertimbangkan :

l Spesifikasi teknis yang ditetapkan.l Kondisi medan daerah survai

(termasuk jaringan transportasinya).l Fungsi dari titik-titik GPS tersebut nantinya.l Strategi pergerakan tim yang akan diterapkan.l Faktor efektivitas dan efisiensi.

Konfigurasi jaringan yang baik tidak akan gunanya seandainya :

l Lokasi titik-titiknya sulit untuk dicapai.l Selanjutnya tidak digunakan, karena satu dan lain hal.l Tugunya di lapangan hilang.

Bagaimana Konfigurasi Baseline nya ?


Jalan

Titik GPS

Apa Begini ?


Jalan

Titik GPS

18 baseline

Atau Begini ?


Jalan

Titik GPS

16 baseline

Mungkin Begini ?


Jalan

Titik GPS

17 baseline

Baseline yang mana ?


l Panjangnya relatif lebih pendek.

l Waktu pencapaian kedua titik ujungnyarelatif lebih cepat dan mudah.

l Kontribusinya terhadap kekuatan jaringanrelatif lebih besar.

Kriteria komparatif yang dapat digunakan dalam memilihsuatu baseline terhadap baseline lainnya antara lain :

Geometri Satelit

l JUMLAH SATELIT

l LOKASI & DISTRIBUSI SATELIT

l MASK ANGLE

l KEKUATAN GEOMETRI

Satelit GPS Parameter-parameter perencanaansuatu survai GPS yang terkait dengangeometri pengamat adalah :

Geometri satelit tidak hanya punyaefek langsung terhadap ketelitian posisi,

tapi juga efek tak langsung :

besarnya kesalahan dan bias. penjalaran kesalahan dan bias. penentuan cycle ambiguity

dari fase.


l Pilih selang waktu pengamatan dimana jumlah satelit yang dapat diamati diatas horison pengamat adalah paling banyak.

l Gunakan receiver GPS yang dapat mengamati seluruh satelit yang nampak.

l Pilih lokasi titik yang mempunyai ruang pandang bebas ke langityang seluas mungkin.

Jumlah Satelit

Disamping akan memperkuat geometri satelit yang selanjutnyaakan meningkatkan ketelitian posisi titik yang diestimasi,semakin banyaknya satelit yang diamati juga akan semakin

mempercepat dan mempermudah proses penentuan cycle ambiguity.

Pada prinsipnya semakin banyak satelit yang diamatiakan semakin baik :


Lokasi & Distribusi Satelit

Sebaiknya satelit-satelit yang diamatiterdistribusi secara merata di langit.Setidaknya satelit tersebut terletakdalam 3 (tiga) kuadran.

Lokasi dan distribusi satelit disamping akan mempengaruhikekuatan geometri, juga akan mempengaruhi

efek dari kesalahan dan bias terhadap ketelitian posisi.

l gunakan polar plot satelit untukperencanaan waktu pengamatan.

l pilih selang waktu pengamatandimana distribusi satelit optimal.

030

60

90

120

150180

210

240

270

300

330

90

30

60

182

6

16

1911

Azimuth starting epoch

Ele

vat

ion


Lokasi & Distribusi Satelit

Konfigurasi yang relatif baik(satelit terdistribusi secara merata)

Konfigurasi yang relatif tidak baik(satelit terdistribusi

secara tidak merata)


l Mask angle adalah sudut elevasiminimum dari satelit yang diamati.Satelit dengan elevasi lebih kecildari mask angle, tidak akandiamati oleh receiver GPS.

l Besarnya mask angle yangdigunakan adalah salah satuopsi dalam pengoperasianreceiver GPS.

l Besarnya mask angle yang digunakan akan menentukan jumlah satelit yangteramati. Semakin besar mask angle yang digunakan, semakin sedikit jumlahsatelit yang teramati.

Jangan gunakan mask angle yang terlalu besar.

l Data pengamatan dari satelit-satelit yang berelevasi rendah, relatif akan lebihdipengaruhi oleh refraksi ionosfir dan troposfir, lebih mudah terkontaminasi olehmultipath, dan juga level derau (noise) nya umumnya lebih tinggi.

Jangan gunakan mask angle yang terlalu kecil.

l Mask angle yang umum digunakan adalah 10o atau 15o.

Mask Angle

mask angle

Satelit GPS yang teramati

Satelit GPSyang tidak teramati


PERENCANAANSTRATEGI PENGAMATAN

Strategi Pengamatan

METODE PENGAMATAN

WAKTU PENGAMATAN

LAMA PENGAMATAN

PENGIKATAN KE TITIK TETAP

Dalam perencanaan strategi pengamatansatelit GPS untuk keperluan survai, adabeberapa faktor yang harus diperhitungkanyaitu antara lain :

Satelit GPS

Strategi pengamatan harus direncanakan dengan sebaik mungkin, karena akansangat terkait dengan tidak hanya aspek ketelitian posisi yang diperoleh,

tapi juga dengan aspek-aspek lain seperti finansial, waktu pelaksanaan survai,pergerakan personil, akomodasi, dan logistik.


k Metode pengamatan disesuaikan dengan tingkat ketelitian posisi yang diinginkan.

k Untuk keperluan survai pemetaan, metode differential positioning menggunakan datafase harus diterapkan.

k Pengamatan dilakukan baseline per baselinehingga membentuk suatu jaringan titik.

k Jaringan titik tersebut harus terikat kepadabeberapa titik ikat yang koordinatnya telahdiketahui dengan ketelitian yang relatiflebih tinggi ataupun sama.

k Pengamatan suatu jaringan titik-titik GPSsebaiknya dimulai dari suatu baseline yangterikat langsung dengan titik ikat.

k Seandainya terdapat lebih dari satu jaringan titik dengan orde ketelitian yang berbeda,maka jaringan dengan orde ketelitian yang lebih tinggi harus diamati terlebih dahulu.

k Strategi pengamatan, disamping harus optimal dipandang dari segi ketelitian, biaya, danwaktu, juga harus mengandung secara implisit suatu mekanisme kontrol kualitas.

Metode Pengamatan

= titik ikat (koordinatnya diketahui)= titik yang akan ditentukan koordinatnya


Sesi Pengamatan


l Sesi pengamatan adalah suatu selang waktu pengamatandimana semua receiver GPS melakukan pengamatan satelitGPS secara simultan.

l Pelaksanaan survai GPS pada suatu jaringan titik umumnyaakan terdiri dari beberapa sesi pengamatan.

l Contoh untuk 3 Receiver :

R1

R2

R3

R2

R3

R1R2

R3R1

R2

R3R1

Sesi-1 Sesi-2 Sesi-3 Sesi-4

Jumlah Sesi Pengamatan


l Jumlah minimum sesi pengamatan dalam suatu jaringan :

l Jumlah baseline bebas (non-trivial) dalam jaringan :

s =n - m

r - m

s = jumlah sesi pengamatann = jumlah titik dalam jaringanr = jumlah receiver yang beroperasi

secara simultanm = jumlah pertampalan titik antar sesi

Seandainya s bilangan pecahan, s dibulatkan ke integer yang lebih besar.

b = s.(r-1) b = jumlah baseline



n = 13 titikr = 3 receiverm = 2 titik

Data :

Jumlah minimum sesi :

s = (13-2)/(3-2)= 11 sesi

Jumlah baseline bebas yang teramati dalam 11 sesi :

b = 11.(3-1) = 22 baseline

Perkiraan jumlah sesi pengamatan dan baseline bebasdalam jaringan dengan menggunakan 3 receiver GPS :

Data :

Jumlah minimum sesi :



n = 13 titikr = 4 receiverm = 2 titik

s = (13-2)/(4-2)= 6 sesi

Jumlah baseline bebas yang teramati dalam 6 sesi :

b = 6.(4-1) = 18 baseline

Perkiraan jumlah sesi pengamatan dan baseline bebasdalam jaringan dengan menggunakan 4 receiver GPS :

Pergerakan Receiver


A

B

C

D

E

SesiPengamatan

1234

PenempatanReceiver

A, B, CA, D, CA, D, EA, C, E

Baseline bebasyang diamati

AB dan BCAC dan CDAD dan DEAE dan EC

l Dalam survai GPS, perencanaan pergerakan receiver harusdilakukan dengan sebaik mungkin, karena pengaruhnya sangatbesar terhadap kajuan pekerjaan.

l Contoh pergerakan 3 receiver GPS :

Pergerakan Receiver


Titik Tetap

Titik Baru

TitikTetap

ArahPengukuran

Untuk keperluan perhitungan awal di lapangan(pengolahan baseline dan perataan jaringan bertahap),pergerakan receiver hendaknya dimulai dari titik tetap.

Pergerakan Receiver


l Dalam pergerakan ke titik-titik pengamatan,setiap tim survai harus dilengkapi dengan peralatanradio komunikasi (HT).

l Sebaiknya juga selalu ada komunikasi antara setiaptim survai dengan basecamp, sehingga seandainyaterjadi kasus emergency dapat ditangani secara cepatdan efektif.

l Penggunaan hanya baseline-baselinebebas (non-trivial) yang membentuksuatu jaringan (kerangka) yang tertutup.

l Pengamatan beberapa baseline dalamsuatu loop tertutup yang relatif tidakterlalu besar.

l Pengamatan suatu baseline dua kalipada beberapa sesi pengamatanyang berbeda (common baseline).Ini dilakukan biasanya pada baselineyang panjang dan pada baseline-baseline yang konektivitasnya padasuatu titik kurang kuat.

l Penggunaan beberapa titik ikat yang tersebar secara baik dalam jaringan.

Perencanaan Strategi Pengamatan(Mekanisme Kontrol Kualitas)


pengamatan dua kali(common baseline)

loop

baseline bebasyang membentuk jaringan

titik ikatlebih dari satu

Jumlah satelit GPS yang dapat diamati.

Kekuatan dari satelit geometri.

Aktivitas ionosfir.

Aktivitas pada lokasi titik dan sekitarnya(lalulintas, lalu lalang manusia dan hewan).

Aksesibilitas titik.

Lama pergerakan antar titik.

Waktu Pengamatan

Satelit GPS Penentuan waktu pengamatan GPS sebaiknyamemperhitungkan faktor-faktor berikut :

Waktu pengamatan GPS akan mempengaruhi ketelitian posisi yang diperolehdan juga tingkat kesuksesan dari penentuan ambiguitas fase sinyal GPS.


Ketelitian posisi yang diinginkan.

Panjang baseline.

Jumlah satelit GPS yang dapatdiamati.

Kekuatan dari satelit geometri.

Aksesibilitas titik.

Waktu pergerakan antar titik.

Lama Pengamatan

Satelit GPSPenentuan lamanya pengamatan GPS yangakan dilaksanakan sebaiknya memperhitungkanfaktor-faktor berikut :

Lamanya pengamatan GPS akan mempengaruhi ketelitian posisi yang diperolehdan juga tingkat kesuksesan dari penentuan ambiguitas fase sinyal GPS.


Lama Pengamatan

Jumlah satelit(GDOP 8)

Panjangbaseline

Sianghari

Malamhari

Rapid Static

4 atau 5 < 5 km 5 - 10 menit 5 menit

4 atau 5 5 - 10 km 10 - 20 menit 5 - 10 menit

4 atau 5 10 - 15 km > 30 menit 5 - 20 menit

Static

4 atau 5 15 - 30 km 1 - 2 jam 1 jam

4 atau 5 > 30 km 2 - 3 jam 2 jam

Spesifikasi di atas diturunkan oleh Leica berdasarkan hasil pengujian :. di daerah lintang menengah (mid-latitudes) dengan. level aktivitas ionosfir yang relatif tinggi (berdasarkan variasi 11 tahunan).


l 4 atau 5 satelit dapat diamatil GDOP < 8l pengamatan pada siang haril level aktivitas atmosfir dan ionosfir relatif sedang

* ambiguitas fase dianggap telah ditentukan dengan benar sebelum receiver bergerak.

Lama Pengamatan


Panjang baselinePeriode pengamtan

(hanya L1)Periode pengamatan

(L1 dan L2)

0 - 5 km 2 menit * 2 menit *

0 - 5 km 30 menit 15 menit



30 - 50 km

Metode

Stop-and-Go

Rapid Static

Rapid Static

Static

Static 180 menit 120 menit

Spesifikasi di atas diturunkan dengan asumsi berikut :

Lama Pengamatan


4

Pengamat

Lama pengamatanlebih panjang

Satelit GPS

Lapisan Ionosfir

Lapisan Troposfir

l perubahan geometriyang lebih besar

l perubahan kondisi atmosfiryang lebih bervariasi

l ketelitian posisiyang lebih baik

l lebih mahal

Lama pengamatanlebih pendek

Interval Data Pengamatan


4

Pengamat

Satelit GPS

Interval datayang lebih besar

l data lebih banyak.l hanya meningkatkan presisi

dan bukan akurasi data.l kapasitas pengamatan

receiver berkurang.l kontributas pada peningkatan

ketelitian posisi tidak besar.

Interval datayang lebih kecil

Pengikatan ke Titik Tetap


l Sebaiknya titik tetap ini mempunyai orde ketelitian yang lebih tinggi.

l Sebaiknya titik-titik tetap tersebut terdistribusi secara merata meliputiseluruh jaringan.

l Konektivitas ke titik tetap sebaiknya dibuat relatif lebih kuat.

Jaring (kerangka) titik-titik GPS harus terikat minimal ke satu titik tetapyang telah diketahui koordinatnya :

titik tetap

titik yang akanditentukan posisinya

Konektivitas Titik


Konektivitas lebihkuat = 5 baseline

Konektivitas lebihlemah = 2 baseline

Titik Tetap

Titik Tetap yang Jauh


Seandainya titik tetap berada jauh dari lokasi survai, maka harusdilakukan pengukuran tambahan untuk MENDEKATKAN titik kontrolke sekitar daerah survai.

Titik tetap

Daerah Survai

BERANTING

Titik tetap

Daerah Survai

LANGSUNG

l Pengamatanlebih lama

l Receiverdua-frekuensi

N0006

N10240N10239

N10237


PengaruhLokasiTitik Tetap

Grafik Ellips Kesalahan Titik

Jaring GPSKDKN Orde-2Jawa Timur 1994

N10239

N10240 N10240

N10237

Ellips Kesalahan Titik (2 Titik Tetap)

Pengaruh Distribusi Titik Tetap


Jaring GPS KDKN Orde-2Jawa Timur 1994

N10240

N10239

N10237

N10240

N10239

N0006

Ellips Kesalahan Titik (3 Titik Tetap)

Pengaruh Distribusi Titik Tetap


Jaring GPS KDKN Orde-2Jawa Timur 1994

N10240

N10239

N10237

N0006

PengaruhJumlah

Titik Tetap


N10239

N10240 N10240

N10237

N10240

N10239

N10237

N10240

N10239

N0006

2 titik

4 titik3 titik

Ellips kesalahan titik

Jaring GPSKDKN Orde-2

Jawa Timur 1994

N10239

N10240

N10237

N0006

N10239

N10240

N10237

N10239

N10240

N10239 1 titik kontrol 2 titik kontrol

4 titik kontrol3 titik kontrol

PengaruhJumlah

Titik Tetap


Ellips kesalahan garis

Jaring GPSKDKN Orde-2Jawa Timur 1994

PERENCANAAN STRATEGIPENGOLAHAN DATA

bisa diterima

Pengukuran baseline

Pengolahan baseline

Perataan Jaringan

Transformasi datum

dan koordinat

bisa diterimatidak

tidak


AlurPengolahanData padaSurvai GPS

Aspek Pengolahan Data


PengolahanBaseline

PerataanJaringan

KontrolKualitas

PerangkatLunak

Komputer& Software

SumberDaya

Manusia

TransformasiDatum danKoordinat

PengolahanData GPS

Pengolahan Data Survai GPS


l Berbasiskan komputerl Menggunakan software komersiall Sulit untuk dimanipulasil Memerlukan kemampuan interpretasi dan

analisis hasil tertentu

DATAJELEK

HASILJELEK

Pengolah Data Survai GPS


Pengolahan Data Survai GPS sebaiknya ditangani olehseorang Sarjana Geodesi atau yang Selevel,yang memahami & mengerti secara benar dan baikdasar-dasar teori dan metodologi dari :

l Hitung Perataan dan Statistikl Sistem & Kerangka Referensi

Geodetikl Geodesi Satelitl Survai Satelitl Transformasi Koordinat dan

Sistem Proyeksi Peta

l Karakteristik dari perangkat lunak untuk pengolahan data baseline.

l Karakteristik dari perangkat lunak untuk perataan jaringan.

l Perangkat keras (komputer) yang akan digunakan.

l Sumber daya manusia yang memahamitata cara pengolahan data GPS danpenganalisaannya.

l Mekanisme pengolahan (awal) data di lapangan.

l Mekanisme pengolahan data di kantor.

l Mekanisme kontrol kualitas daripengolahan data.

Strategi Pengolahan Data


Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalamproses pengolahan data Survai GPS yaitu :

l Pengolahan Baseline.Dilakukan setiap malam hari terhadapbaseline yang diamati pada siang hari nya.

l Perataan Jaring BebasDilakukan bertahap dengan bertambahnya data baseline.

Pengolahan Data di Lapangan


Pengolahan data di lapangan pada prinsipnya terdiridari 2 aktivitas utama :

Pengolahan data di lapangan diperlukan untuk mendeteksisecepat mungkin ukuran baseline yang tidak baiksehingga pengukuran ulang dapat segera dilakukan.

Pengolahan Data di Kantor


Pengolahan data di kantor pada prinsipnya terdiridari aktivitas berikut :

Pengolahan data di kantor diperlukan untukmenentukan koordinat final dari titik-titikdalam jaringan.

l Perataan Jaring Bebas (melibatkan seluruh baseline)

l Pengolahan Baseline (seandainya diperlukan)

l Perataan Jaring Terikat

l Transformasi Koordinat

Pengolahan Baseline


Satelit GPS

dX

dY

dZ

Data Fase

Pengolahan Baseline

Vektor Baseline(dX,dY,dZ)

StasionReferensi

Titik tetap (kontrol)

titik yang akanditentukan posisinya

baseline yang akandiolah, sesuai urutan1,2,3, dst.nya

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13 14

15 17

16

18

1920

22

2324

21

Perhitungan Baseline


Perhitungan vektor baseline dalam suatu jaringansebaiknya dimulai dari titik tetap.

Mampu menggunakan data dalam format RINEX.

Mampu melakukan pemrosesan awal (e.g. transformasi data, normalisasi data,pendeteksian dan pembuangan data yang tidak baik).

Mampu menentukan posisi secara absolut dengan menggunakan data pseudorange.

Mampu menentukan harga baseline pendekatan dengan data triple-difference fase.

Mampu mendeteksi dan mengkoreksi cycle slips.

Mampu menentukan baseline dengan ambiguitas fase tetap bilangan real (float solution).

Mampu menentukan ambiguitas fase dari sinyal GPS secara benar dan andal.

Mampu menentuka baseline dengan ambiguitas fase bilangan bulat (fixed solution).

Mampu menghitung besarnya koreksi troposfir dan koreksi ionosfir (untuk data GPSsatu-frekuensi).

Mampu melakukan perhitungan baik dengan sinyal L1, L2, L3 (bebas ionosfir),wide-lane maupun narrow-lane.

Mampu melayani metode-metode static, rapid static, stop-and-go, pseudo-kinematic,maupun kinematic.

Perangkat Lunak Perhitungan Baseline

Perangkat lunak untuk perhitungan baseline sebaiknya :


Jumlah data yang tidak baik dan dibuang.

Satelit-satelit yang teramati berikut periodenya.

Kekuatan geometri satelit (harga GDOP atau PDOP) selama periodepengamatan.

Jumlah cycle slips yang terdeteksi dan berhasil dikoreksi.

Indikator sukses tidaknya penentuan ambiguitas fase sinyal GPS.

Harga definitif dari vektor baseline berikut matriks varian-kovariansinya.

Harga dan grafik residual dari data double-difference fase yangdigunakan.

Informasi-informasi pendukung lainnya.


Perangkat lunak untuk perhitungan baseline sebaiknyadapat memberikan informasi tentang :



Setiap receiver GPS tipe geodetik umumnya mempunyaiperangkat lunaknya sendiri untuk pengolahan baselinedan perataan jaringan -----> software komersial.

Contohnya :


GPSurvey ............. TrimbleSKI ........................ LeicaGPPS .................... AshtechGeotracer ............. Geotronics

Mampu menangani baseline dalam jumlah yang besar.

Mempunyai kemampuan editing baseline yang andal dan user-friendly.

Mampu melakukan perataan jaringan berdasarkan metode kuadrat terkecil,baik dengan metode jaring terikat maupun jaring bebas.

Mempunyai modul untuk pentransformasian datum, dari datum WGS 1984ke datum yang diinginkan oleh pengguna.

Mempunyai modul untuk transformasi koordinat ke sistem proyeksi petayang umum digunakan orang seperti UTM, TM, dan Polyeder.

Mempunyai modul untuk melakukan analisa-analisa statistik.

Mempunyai kemampuan untuk menampilkan data dan hasil perataansecara grafis dengan baik, mudah diinterpretasi, dan ‘enak untukdipandang’.

Perangkat Lunak Perataan Jaringan

Perangkat lunak untuk perataan jaringan sebaiknya :


Indikator terhadap kualitas data (ukuran) vektor baseline relatif terhadaplainnya.

Harga dari semua vektor baseline setelah perataan, termasuk besarnyakoreksi terhadap (ukuran) vektor baseline (diperoleh dari perhitunganbaseline).

Hasil analisa statistik untuk residual dari vektor baseline.

Koordinat definitif dari semua titik jaringan dalam sistem koordinatgeodetik maupun kartesian, berikut matrik varian-kovariansinya.

Hasil analisa statistik terhadap parameter hasil perataan(koordinat dan variansinya).

Elips kesalahan titik untuk setiap titik dalam jaringan.

Elips kesalahan garis untuk semua baseline.

Perangkat lunak untuk perataan jaringan sebaiknya dapatmemberikan informasi tentang :

Perangkat Lunak Perataan Jaringan


Perataan kuadrat terkecil dari suatu kerangka survai vertikal,horisontal, tiga-dimensi, atau kombinasi antara ketiganya, darisegala ukuran.

Pra-analisa (simulasi) dari suatu kerangka survai.

Interpolasi model geoid.

Transformasi koordinat, sistem proyeksi peta, dan fungsi-fungsiutilitas lainnya.

GEOLAB adalah perangkat lunak perataan jaringanyang dapat melakukan fungsi-fungsi berikut :

GEOsurv IncUnit 6-1050 Baxter Road, Ottawa, Ontario, Canadahttp://www.geosurv.com

GEOLAB


Modul-8 : Perencanaan dan Persiapan Survai GPS RTK/gps-8.pdf · •Receiver dan antena GPS berikut...

Documents

Transcript of Modul-8 : Perencanaan dan Persiapan Survai GPS RTK/gps-8.pdf · •Receiver dan antena GPS berikut...