M I N G GU GU K E 1
PENDAHULUAN DISKRIPSI DISKRIPSI SINGKAT SINGKAT Mata kuliah ini berisi bahasan mengenai pengertian tentang Digital Elevation Model, Digital Terrain Model, sejarah perkembangan Model Terain Digital (MTD), hubungan MTD dengan ilmu lain. Selain Selain itu, itu, juga juga berisi berisi bahasa bahasan n meng mengena enaii berbaga berbagaii tekn teknik ik representasi representasi digital terrain yang yang telah dikembangkan dengan perkembangan teknologi komputasi, matematika modern dan graphis komputer. komputer. Saat Saat ini, ini, penggunaan penggunaan kom komputer puter telah menjadi menjadi hal yang signifikan signifikan di bidang informa informasi. si. Memang, emang, komputer telah menjadi menjadi sarana penti penting ng untuk untuk representasi permukaan permukaan digital terrain.
MANFAAT Setelah mengikuti mengikuti kuliah kuliah ini, mahasiswa mahasiswa dapat dapat menjelaskan defi definisi, nisi, sejarah, dan hubungan hubungan dengan ilmu lainnya
RELEVANSI Pendahuluan Pendahuluan ini mempuny empunyai ai maksud maksud memperkenalkan perkenalkan mahasiswa mahasiswa tentang Definisi MTD, TD, MED, MED, MPD, Sejarah perkembangan MTD dan hubungannya dengan ilmu lain.
LEARNING LEARNINGOUTCOMES Mahasi Mahasiswa swa mampu : 1. Memaham ahami peng pengertian ertian MTD. TD. 2. Memaham ahami sejara sejarah h perk perkem embang bangan an MTD 3. Memaham ahami hubun hubungan gan MTD dengan dengan ilm ilmu lain
PENYAJIAN
1. Repre eprese sent ntas asii perm permuk ukaa aan n terin terin digital digital (MT (MTD, MED MEDdan dan MPD)
Teknik Teknik Geodes Geodesii dan Geomat Geomatika ika - UGM
1
a. Model Terin Digital (MTD) Pada beberapa Negara, MTD mempunyai arti yang sama dengan MED, merepresentasi terin permukaan bumi gundul dengan spasi grid seragam pada nilai z. Pada kasus ini MTD sama dengan MED tetapi elevasi fitur topografi pada permukaan tanah yang mempunyai koordinat x, y, z dan breaklines yang mempunyai spasi koordinat tidak teratur yang secara karakteristik membentuk terin permukaan bumi sebenarnya. Hasil MTD merupakan fitur terin yang lebih jelas dan lokasinya tepat, sedangkan kontur yang dibentuk dari MTD mendekati bentuk terin yang sebenarnya. Pembentukan MTD umumnya lebih mahal dan waktu yang lebih lama untuk memperoleh spasi grid yang seragam sebab breaklines tidak cocok dengan kenyataan lapangan bila diperoleh secara otomatis. b. Model Elevasi Digital (MED) Menurut Maune (2007), secara umum dapat diartikan sebagai data elevasi digital (DED) yang dapat digunakan untuk memberikan definisi MED. Penggunaan istilah MED mempunyai beberapa perbedaan arti : MED secara umum berarti data topografi digital. Istilah ini menggunakan kata model karena komputer dapat menggunakan data tersebut untuk pemodelan dan analisis secara otomatis pada topografi permukaan bumi secara 3Ddan mempermudah interpretasi kenampakannya. Model permukaan digital yang berupa MED dan menjelaskan elevasi terin (nilai Z pada permukaan bumi) tanpa adanya obyek vegetasi dan bangunan buatan manusia. Dalam kondisi ini MED berarti sama dengan model medan digital (MMD). Tinggi MED pada danau atau sungai diwakili oleh permukaan air. Semua elevasi direferensikan terhadap bidang horisontal dan datum vertikal. Penggunaan istilah pada USGS, MED merupakan representasi ketinggian kartografis digital dari terin pada spasi interval regular arah x dan y, menggunakan nilai z direferensikan pada datum vertikal. Jenis standar MED USGS menganut National Elevation Dataset (NED) dengan sistem koordinat UTM dengan spasi grid tertentu yang sama dengan DEMD yang dikeluarkan oleh National GeospatialIntelligence Agency (NGA). Seperti istilah yang digunakan pada umumnya, MED mempunyai nilai Z pada interval spasi regular pada arah x (timur), y (utara); walaupun dimensi spasi grid, datum, sistem koordinat, format data kadang-kadang mempunyai karakteristik yang berlainan. c. Model Permukaan Digital (MPD) Istilah ini sama dengan MED atau MMD, kecuali bahwa elevasi MPD menggambarkan permukaan puncak pantulan bangunan, pohon dan fitur obyek ketinggian di atas permukaan bumi. MPD biasanya dapat digunakan untuk menyajikan pandangan yang tidak saling terhalang dan dapat disimulasikan dengan 3D dan fly-throughs. Model Permukaan Digital yang sama dengan Digital Surface Model , titik yang mempunyai koordinat X-Y-Z di atas permukaan tanah yang termasuk semua fitur alam (vegetasi) maupun buatan (bangunan ).
Teknik Geodesi dan Geomatika - UGM
2
1.1.
Representasi permukaan terin Permukaan digital terrain dapat direpresentasikan secara matematis dan grafis. Fourier seri dan polinomial adalah representasi matematika umum. Jaringan grid biasa, jaringan grid tidak teratur, garis kontur adalah representasi grafis umumseperti pada gambar 1, gambar 2 dan gambar 3.
gambar 1. Garis kontur
gambar 2. peta tografi sajian bayangan
Teknik Geodesi dan Geomatika - UGM
3
Gambar 3. Citra ikonos hongkong resolusi 4m
Representasi permukaan terin digital dapat digambarkanskema klasifikasi seperti pada gambar 4
Gambar 4. skema klasifikasi representasi permukaan terin digital
PENJELASAN SELENGKAPNYA DILAKUKAN PADA SAAT TATAP MUKA
Teknik Geodesi dan Geomatika - UGM
4
1.2. Model terin digital
Dalam mewakili permukaan terrain, digital terrain model (DTM) adalah salah satu konsep yang paling penting. Bagian ini akan membahas konsep secara umum. 1.2.1. Model konsep dan model matematis
Model adalah obyek atau konsep yang digunakan untuk mewakili sesuatu yang lain. Hal ini realitas diperkecil dan diubah menjadi bentuk yang dapat dipahami (Meyer, 1985). Sebuah model mungkin memiliki beberapa tujuan tertentu seperti prediksi dan kontrol. Dalam hal ini, model hanya perlu memiliki detail cukup signifikan untuk memenuhi tujuan tersebut. Model ini dapat digunakan untuk representasi situasi yang asli (sistem atau fenomena) atau dapat digunakan untuk mewakili beberapa situasi yang diusulkan atau diperkirakan. Dengan demikian, kata model biasanya berarti representasi dan dalam banyak situasi itu digunakan untuk menggambarkan sistemyang ada. Akibatnya, ada perbedaan kuat pendapat tentang penggunaan yang tepat dari suatu model. Sebagai contoh, dapat diterapkan untuk replikasi fotogrametri dari permukaan terin yang telah difoto atau mungkin menyajikan perspektif dari terin. Secara umum, ada 3 jenis model: a. konseptual b. fisik c. matematis Model konseptual adalah model yang diingat seseorang tentang suatu situasi atau obyek berdasarkan pengetahuan atau pengalamannya. Seringkali jenis ini merupakan secara konseptual membentuk tahap utama pemodelan dan akan diikuti kemudian oleh model fisik atau matematis. Namun, jika situasi atau objek yang terlalu sulit untuk mewakili dengan cara lain, maka model akan tetap konseptual. 1.2.2. Model terin danModel terin digital
Model Terrain selalu digunakan oleh personel militer, perencana, lanskap, arsitek, insinyur sipil, serta ahli lain dalam berbagai ilmu kebumian. Awalnya, model terrain adalah model fisika, dibuat dari karet, plastik, tanah liat, pasir, dll Untuk contoh, selama perang dunia kedua, banyak model yang dibuat oleh angkatan laut Amerika dan direproduksi dari karet (Baffisfore, 1957). Dalam perang folkland pada tahun 1982, pasukan Inggris di lapangan menggunakan pasir dan clay sebagai model ekstensif untuk merencanakan operasi militer. Dengan menggunakan model matematika, teknologi numerik, dan digital untuk pemodelan terin banyak kegiatan fotogrametri yang digunakan di bidang teknik sipil. Pada tahun 1950, fotogrametri telah mulai digunakan secara luas untuk mengumpulkan data untuk desain jalan raya. Robert (1957) pertama kali mengusulkan penggunaan komputer digital dengan fotogrametri sebagai alat baru untuk memperoleh data untuk perencanaan dan desain dalam rekayasa jalan raya. Militer dan Laflamme (1958) dari Massachussetts Institute of Teknologi (MIT) menjelaskan pengembangan secara rinci dengan cara dipilih dan diukur dari model stereo 3D koordinat dari titik-titik terin sepanjang jalan desain
Teknik Geodesi dan Geomatika - UGM
5
dan profil digital dibentuk pada komputer untuk membantu desain jalan. Pada saat itu juga diperkenalkan konsep model terin digital. Definisi yang diberikan adalah sebagai berikut: Digital terrain model (DTM) hanyalah sebuah representasi statistik permukaan tanah terus-menerus oleh sejumlah besar titik yang dipilih dengan X, Y, Z koordinat diketahui dalamsistemkoordinat tertentu. Jika dibandingkan dengan penyajian analog, maka DTM mempunyai fitur spesifik : a. Berbagai bentuk representasi b. Tidak ada kehilangan akurasi data dari waktu ke waktu c. Feasibility otomatisasi dan pengolahan real time d. Mudah representasi multi skala 1.2.3. Model elevasi digital dan model terin digital
Dalam arti, DTM didefinisikan sebagai representasi digital dari terin. Sejak Militer dan lafiamme (1958) menciptakan istilah asli, alternatif lainnya telah mulai digunakan. Ini termasuk model elevasi digital (DEM), Model ketinggian digital (DHM), Model tanah digital (DGM) serta sebagai model daerah ketinggian digital (DTEM). Istilah-istilah ini berasal dari berbagai negara. DEM secara luas digunakan di America, DHM berasal dari Jerman, DGM digunakan di United Kingdom, dan DTEM diperkenalkan dan digunakan oleh USGS. Dalam prakteknya, istilah-istilah (DTM, DEM, DHM, DTEM) sering dianggap identik dan memang ini yang sering terjadi. Tapi kadang-kadang hasilnya benar-benar mengacu pada produk yang berbeda. Artinya, mungkin sedikit perbedaan antara istilah-istilah ini. Li (1990) telah membuat analisis komparatif perbedaan-perbedaan sebagai berikut : a. Ground b. Height c. Elevation d. Terrain
1.3. Proses modeling terin digital dan pengembangan modeling terin digital Proses pembangunan permukaan DTM disebut pemodelan digital terrain. Ini juga merupakan proses pemodelan matematika. Dalam proses tersebut, point sampel dari daerah untuk dimodelkan dengan akurasi tertentu dari observasi, kepadatan, dan distribusi. Permukaan terrtain ini kemudian diwakili oleh satu set titik sampel. Jika atribut pada lokasi di permukaan digital selain titik sampel harus diperoleh, interpolasi adalah diterapkan dengan membentuk permukaan DTM dari titik data sampel. Atribut lain bisa menjadi nilai tinggi, kemiringan dan aspek, dan sebagainya. Pada akhir 1950-an, miller dan Laflamme (1958) memperkenalkan DTM ke bidang teknik sipil dan memanfaatkan DTM untuk memantau perubahan permukaan bumi. Selanjutnya, kegiatan ini dengan akuisisi data otomatis dengan memindai sepasang foto udara stereo . Sejak tahun 1960 , DTM telah menjadi bidang penelitian yang penting bagi masyarakat internasional untuk fotogrametri dan penginderaan jauh , sebagai ahli fotogrametri biasanyamemerlukan DTM . Pada tahun 1960 dan awal
Teknik Geodesi dan Geomatika - UGM
6
1970, penelitian utama adalah pada pemodelan permukaan dan pembuatan garis kontur dari DEM. Pada tahap ini , banyak metode interpolasi yang digunakan seperti berbagai jenis rata-rata bergerak (schuts 1976) , interpolasi dan bahkan kriging. Untuk pembuatan garis kontur secara bertahap digunakan sampling interval sebagai faktor penting. Dari tahun 1970-an fokus telah bergeser ke kontrol kualitas dan strategi sampling. Kedua studi eksperimental dan analisis teoritis telah dilakukan untuk menghasilkan model matematika untuk prediksi akurasi DTM . Sedangkan Proses modeling terin digital ada pada gambar 5
Gambar 5. Proses modeling terin digital
2. Hubungan antara modeling terin digital dengan berbagai disiplin ilmu yang lain
Pada 1990-an, dengan pengembangan sistem informasi geografis (GIS), DTM telah menjadi bagian penting dari infrastruktur data geospasial nasional. DTM digunakan dan lebih dalam geospasial ilmu informasi dan teknologi. Memang, DTM telah menemukan aplikasi luas (gambar 6) dalam semua geosains dan teknik seperti : a. Perencanaan dan desain sipil, rekayasa jalan dan tambang b. Animasi 3D untuk tujuan militer, desain lansekap, dan perencanaan kota c. Analisis DAS dan simulasi hidrolika d. Analisis visibilitas antar obyek pada permukaan terin e. Analisis terindan perhitungan volume f. Geomorfologi dan analisis erosi tanah
Teknik Geodesi dan Geomatika - UGM
7
g. Penginderaan jauh, intrepretation dan pengolahancitra h. Berbagai jenis analisis geografis
Gambar 6. Hubungan MTD denganilmu lain PENJELASAN MTD SELENGKAPNYA DILAKUKAN PADA SAAT TATAP MUKA
PENUTUP Untuk membahas hubungan antara pemodelan digital terrain dan disiplin lainnya , perlu untuk memeriksa yang terlibat dalam bisnis . Seperti telah dibahas sebelumnya , perkembangan awal pemodelan digital terrain yang terlibat photogrammetrists dan insinyur sipil . Sciencetist dalam geometri komputasi dan matematika terapan yang terlibat dalam pengembangan algoritma pemodelan , dan sciencetists dalam teknologi komputasi yang terlibat dalam pengelolaan data dan pengembangan sistem .
TEST FORMATIF Latihan : 1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan MTD, MED dan MPD ?
2. Jelaskan sejarah perkembangan dalam MTD.? 3 Apa saja ilmu lain yang berkait dengan MTD? Jelaskan disertai dengan contoh Jawaban
Ja w a b a n so a l l a t i h a n t e r s e b u t a k a n d i b e r i k a n p a d a s a at u m p a n b a l i k / d i sk u s i p a d a k u l i ah m i n g g u b e r i k u t n y a
Teknik Geodesi dan Geomatika - UGM
8
PETUNJUK PENILAIAN NO KRITERIA 1
2
3
1 (skor 75-100)
Digital Elevation Model, Digital Terrain Model
Mampu menjelaskan secara lengkap Digital Elevation Model, Digital Terrain Model beserta contohnya sejarah Mampu menjelaskan perkembangan sejarah perkembangan Model Terain Model Terain Digital Digital (MTD) (MTD) secara lancar hubungan Mampu menjelaskan MTD dengan hubungan MTD ilmu lain dengan ilmu lain
2
3
Mampu menjelaskan sebagian Digital Elevation Model, Digital Terrain Model beserta contohnya
Tidak mampu menjelaskan Digital Elevation Model, Digital Terrain Model beserta contohnya
Mampu menjelaskan hanya sebagian lingkup sejarah perkembangan Model Terain Digital (MTD) Mampu menjelaskan hanya hubungan MTD dengan ilmu lain
Tdak mampu menjelaskan sejarah perkembangan Model Terain Digital (MTD) Tidak mampu menjelaskan hubungan MTD dengan ilmu lain
**(1 : skor 70 s/d 100, 2 : skor 40 s/d 70, 3 : skor 0 s/d 40)
TINDAK LANJUT 1) Untuk mahasiswa yang kurang mampu menjelaskan dan merangkum perkuliahan minggu ke 1 diharapkan untuk membaca buku pustaka /acuan yang berkaitan dengan materi minggu ke 1. 2) Mahasiswa mempelajari materi kuliah minggu berikutnya.
Daftar Pustaka : 1. Djurdjani, 1999, Model Permukaan Digital , Diktat Jurusan Teknik Geodesi FT-UGM. 2. ITC, 2001, ILWIS 3.0 Academic User’s Guide, ITC, Enschede. 3. Li, Z., Zhu, Q., dan Gold, C., 2005, Digital Terrain Modeling, Principles and Methodology , CRC Press, 20000 N.W. Corporate Blvd, Boca Raton, Florida. 4. Meijerink, A.M.J., Brouwer, H.A.M, Mannaerts, C.M., dan Valenzuela, C.R., 1994, Introduction to the Use of GIS for Practical Hydrology , ITC, Enschede. 5. Sheimy, Nasher., 1999, Digital Terrain Modeling , Lecture Notes, University of Calgary, Calgary.
Teknik Geodesi dan Geomatika - UGM
9
