Terbit 2 bulan sekali Volume 12 Nomor 2. April...
Transcript of Terbit 2 bulan sekali Volume 12 Nomor 2. April...
Volume 12 Nomor 2. April 2017 Terbit 2 bulan sekali
PEMANFAATAN UNMANNED AERIAL VEHICLE (UAV) DALAM BIDANG HIDROLOGI
ISSN 1907 - 8773
Pendahuluan
Banyak pilihan wahana udara yang berkembang untuk pemanfaatan berbagai aplikasi,
dimulai pada era perang dunia ke 2 dengan memanfaatkan burung merpati untuk
melakukan pemotretan situasi di daerah musuh sampai pemanfaatan citra satelit. Terlebih
lagi dalam kurun waktu 10 tahun terakhir pemanfaatan wahana tanpa awak dimulai dari
mini-copter, pesawat berukuran kecil sampai drone yang sekarang booming digunakan
untuk berbagai aplikasi, misalnya; dokumentasi, photografi, videografi, dan pemetaan.
Pada tulisan ini akan berfokus pada pemanfaatan pemotretan udara untuk keperluan
pemetaan bidang hidrologi. Banyak alasan yang mendasari pemanfaatan drone begitu
berkembang pesat diantaranya; drone dapat dikendalikan dari jauh, efektifitas waktu dan
sumberdaya manusia dalam pengumpulan data lapang, serta updating data dapat
dilakukan secara cepat, dioperasikan secara independen serta kemudahan interpretasi hasil
pemotretan. Tren yang berkembang saat ini teknologi sudah sampai level dimana antar
pengguna drone untuk sharing hasil pemotetran, sehingga antar pengguna dapat saling
tukar informasi dan pengalaman. Di lingkup Litbang Kementerian Pertanian sendiri drone
mulai dimanfaatkan dalam diseminasi hasil pertanian terutama sebagai contoh untuk profil
Taman Teknologi Pertanian baik dalam bentuk live broadcast video atau gambar
dokumentasi.
Terobosan lain yang sudah dilakukan adalah penggunaan drone dalam mendukung
penelitian seperti untuk penyemprotan pestisida oleh Balai Besar Sumberdaya Lahan
Pertanian Litbang Kementan dan pemantauan kesehatan suatu tanaman dimana
dikombinasikan dengan sensor infra merah, sehingga suatu tanaman dapat diketahui
tingkat kesehatannya melalui analisi sangka visual value klorofil daun. Peluang lain
pemanfaatan drone adalah aplikasi dalam bidang hidrologi untuk pemetaan hidro topografi
salah satunya, output yang dapat dihasilkan berupa data DTM beserta turunannya seperti
kelerengan dan kontur dengan ketelitian yang memadai. Dalam bidang monitoring dapat
dimanfaatkan seperti pemantauan kondisi water level pada water storage baik berupa long
storage, embung atau dam yang mana didapatkan penampakan secara bird eye, sehingga
gambaran secara menyeluruh diperoleh.
Prinsip Pemetaan menggunakan drone :
Bila untuk keperluan dokumentasi, pemotretan dapat dilakukan secara bebas dari segala
sudut (tegak, miring, atau efek refocusing), untuk keperluan pemetaan pengambilan foto
dilakukan secara tegak atau orthogonal. Pengambilan posisi pemotretan ini untuk
menghindari semaksimal mungkin distorsi yang biasa terjadi pada lensa kamera pada sisi-
sisi foto.
2
Gambar 1 menjelaskan faktor penting dalam pemotretan menggunakan drone yaitu, fokus
kamera (f) dan juga ketinggian terbang (H), dimana faktor ini menentukan skala dan
strategi perencanaan operasional pemotretan. Sedangkan dari alur diagram kerja untuk
pemetaan diperlukan 2 kegiatan di lapangan: pemotretan menggunakan drone itu sendiri
dan pengukuran titik ground control dengan menggunakan alat GPS tipe geodetic RTK
untuk proses rektifikasi dan pembentukan DTM.
Pemotretan dilakukan secara orthogonal dengan adanya saling overlapping antar foto
biasa disebut Orthofoto. Proses rektifikasi diferensial untuk menghilangkan distorsi saat
pemotretan. Rektifikasi dilakukan dengan menggunakan alat stereo orthofoto. Input yang
diperlukan adalah model foto yang saling overlap. Tujuan proses orthofoto secara
keseluruhan adalah:
1. Menghilangkan kemiringan kamera.
2. Menyamakan skala.
3. Menghilangkan pergeseran relief.
Sesuai teknik fotogrametri, maka foto digital yang mempunyai overlap (misalnya
60%) dengan menggunakan algoritma transformasi dengan objek berdimensi 2 (2D) dapat
direkonstruksi menjadi model 3 dimensi (3D). Dari model 3D tersebut dapat diperoleh satu
informasi penting berupa ke dalaman atau ketinggian suatu objek yang ada pada kedua
foto.
Gambar 1. Prinsip pemotretan udara untuk pemetaan
Fixed wing Rotate wing
Gambar 2. Tipe UAV
Pada Gambar 2 disajikan contoh drone dengan tipe rotate wing yang sudah
diaplikasikan di lingkup Litbang Kementan.
3
Hasil dari pemetaan menggunakan drone adalah selain foto dalam bentuk image
(dalam berbagai format misal: JPEG, TIFF, BMP atau PNG) juga data koordinat (X, Y, Z),
karena pada drone juga telah disematkan GPS dengan tipe navigasi. Namun koordinat
yang dihasilkan masih mempunyai kesalahan horizontal dan vertikal yang belum memenuhi
standar pemetaan. Maka diperlukan koreksi geometris dengan proses rektifikasi dengan
pengukuran Ground Control Point di lapangan dengan menggunakan GPS atau Total
station.
Salah satu produk dari hasil foto udara drone adalah Digital Terrain Model (DTM),
sebagian besar biasa disebut DEM (Digital Elevation Model). Pembuatan DTM diawali
dengan pengukuran objek-objek yang memiliki beda tinggi dengan terain lahan, seperti
bangunan dan kanopi pohon. Hasil pengukuran digunakan sebagai pengurang pada objek
surface area yang menjulang tinggi terhadap muka lahan, seperti pada Gambar 4.
Tabel 1. Perbandingan tipe drone
Fixed Wing Rotary Wing
Sayap tunggal Lebih dari satu sayap
Lebih populer di kalangan komunitas pemetaan
Populer untuk fotografi, videografi, monitoring, atau pemetaan area kecil.
Durasi penerbangan lebih panjang Biaya lebih rendah
Kecepatan terbang lebih besar Kecepatan terbang kurang dan durasi penerbangan lebih lama
Biaya lebih besar Lebih terkontrol, Karena kecepatannya relatif kecil
Gambar 3. Bagian-bagian dari sistem UAV sistem rotary
DSM DTM
Gambar 4. Prinsip analisis untuk memperoleh data DTM
4
Muchamad Wahyu Trinugroho
Alamat Penyunting: Jl. Tentara Pelajar No 1A, Bogor 16111 Telp : (0251) 8312760 E-mail : [email protected] http://www.balitklimat.litbang.pertanian.go.id
Penanggung jawab : Kepala Balai Penelitian Agroklimat dan Hidrologi Redaktur : Kurmen Sudarman Yeli Sarvina, Nani Heryani Penyunting : Yulius Argo Baroto Redaktur Pelaksana : Eko Prasetyo dan Tuti Muliani
Info Agroklimat dan Hidrologi memuat informasi aktual dan inovasi teknologi hasil-hasil penelitian bidang agroklimat, hidrologi, dan pengelolaan air
Balai Penelitian Agroklimat dan Hidrologi Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian
Selanjutnya, perbedaan dari proses pengurangan dihilangkan dengan interpolasi
ulang DTM. Data DTM yang diperoleh dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi,
misalnya untuk penentuan bending berdasarkan cekungan dari penampakan DTM serta
penentuan jalur pipa baik pipa explorasi maupun pipa distribusi air, dan dapat pula
digunakan untuk jalur irigasi skala besar. Untuk pekerjaan yang lebih besar lagi DTM dapat
digunakan untuk pekerjaan hidrologi semisal pemodelan aliran limpasan, banjir, dll.
Gambar 5. Data DTM yang dihasilkan dari analisis pemotretan menggunakan drone
Sebagai contoh untuk pemanfaatan jalur pipa irigasi dari sumber air, hasilpengolahan
data DTM digunakan sebagai data utama untuk pemodelan penentuan jaringan pipa.
Secara sederhana, jaringan pipa air irigasi ditentukan berdasarkan data elevasi pada
penampakan di lahan. Titik tertinggi digunakan untuk menentukan titik awal pipa dan
mengarah ke titik terendah lokasi target irigasi, supaya aliran air dapat disalurkan secara
gravitasi. Penggambaran jaringan pipa utama berdasarkan data kemiringan lereng yang
bisa dihasilkan dari penghitungan data DTM.
Kesimpulan
Pemanfaatan drone untuk pemetaan memungkinkan untuk di explore lagi terutama
monitoring dalam hidrologi maupaun pemetaan teliti terkait data ketinggian yang didapat.
Hasil pemotretan wahana pesawat tanpa awak adalah foto udara dengan resolusi spasial
tinggi. Foto udara dapat diolah menjadi data Digital Terrain Model (DTM) dan mosaik foto.
Teknologi pesawat tanpa awak merupakan teknologi sederhana yang dapat digunakan
sebagai sarana dalam berbagai aplikasi. Teknologi pesawat tanpa awak dapat diterapkan
untuk akuisisi data spasial dengan resolusi spasial tinggi (X,Y,Z) dan sangat sesuai untuk
memantau kegiatan yang memerlukan data spasial rinci dengan area yang cukup luas,
sumberdaya operasional yang relatif sedikit serta waktu yang relatif pendek.
*Artike ini direview dari workshop pemanfaatan drone di AIT, Thailand