Perencanaan Dan Persiapan Survei GPS (2)

Modul-8 : Perencanaan dan Persiapan Survai GPS

Satelit GPS

Hasanuddin Hasanuddin Z. Abidin Abidin

Jurusan Teknik Geodesi, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha 10, Bandung 40132 E-mail : [email protected]

Karakteristik Survai GPS 

Metode penentuan posisi yang yang digunakan digunakan adalah adalah differential differential positioning .



Minimal 2 receiver GPS diperlukan.



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



Data pengamatan pengamatan yang digunakan untuk untuk penentuan posisi adalah data fase.



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



Pengolahan data umumnya dilakukan secara post-processin secara post-processing. g.



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



Umumnya jaringan dibangun sesi per per sesi dari pengamatan baseline selama selama selang waktu tertentu.



Pelaksaan sesi pengamatan suatu baseline sifatnya berdiri sendiri.



Distribusi titik-titik per titik-titik per se tidak se tidak mempengaruhi Monitor kualitas jaringan. Tapi distribusi dari baseline Station bebas (independent (independent ) yang diukur akan mempengaruhi.



Kriteria pemilihan titik berbeda berbeda dengan kriteria pemilihan titik pada survai konvensional

GPS

Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Karakteristik Survai GPS 

Metode penentuan posisi yang yang digunakan digunakan adalah adalah differential differential positioning .



Minimal 2 receiver GPS diperlukan.



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



Data pengamatan pengamatan yang digunakan untuk untuk penentuan posisi adalah data fase.



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



Pengolahan data umumnya dilakukan secara post-processin secara post-processing. g.



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



Umumnya jaringan dibangun sesi per per sesi dari pengamatan baseline selama selama selang waktu tertentu.



Pelaksaan sesi pengamatan suatu baseline sifatnya berdiri sendiri.



Distribusi titik-titik per titik-titik per se tidak se tidak mempengaruhi Monitor kualitas jaringan. Tapi distribusi dari baseline Station bebas (independent (independent ) yang diukur akan mempengaruhi.



Kriteria pemilihan titik berbeda berbeda dengan kriteria pemilihan titik pada survai konvensional

GPS


Tahapan Pelaksanaan Survai GPS PERENCANAAN revisi PERSIAPAN

l peralatan l geometri l strategi pengamatan l strategi pengolahan data l organisasi pelaksanaan l pengenalan lapangan

(reconnaissance)

revisi PENGUMPULAN PENGUMPULAN DATA revisi

l monumentasi l pengamatan satelit l data meteorologi l data pelengkap

PENGOLAHAN DATA perhitungan tambahan PELAPORAN

l pemrosesan awal l perhitungan baseline l perhitungan jaringan l transformasi koordinat l kontrol kualitas


Parameter Perencanaan Survai GPS Peralatan

l receiver

GPS (jumlah & tipe)

l sensor meteorologi l peralatan pelengkap

Geometri

l lokasi titik l jumlah titik l konfigurasi jaringan l karakteristik baseline l jumlah satelit l lokasi & distribusi satelit l mask angle l kekuatan geometri

PERENCANAAN SURVAI GPS

Strategi pengamatan

l metode pengamatan l waktu pengamatan l lama pengamatan l pengikatan

Strategi pengolahan data

ke titik tetap

l perangkat lunak l pemrosesan awal l eliminasi kesalahan

& bias

l penentuan baseline l perataan jaringan l kontrol kualitas l transformasi koordinat

Organisasi pelaksanaan

l jumlah personil l pembagian tugas l transportasi & komunikasi l logistik l akomodasi


PROLOG Dalam pelaksanaan Survei dengan GPS, berdasarkan pengalaman, problem dan permasalahan umumnya timbul bukan karena hal-hal yang terkait dengan TEKNOLOGI tapi karena hal-hal yang terkait dengan LEMAHNYA MANAJEMEN SURVEI.

Untuk mengatasi hal tersebut PROSES PERENCANAAN SURVEI yang komprehensif, mendetil, dan realistis harus dilakukan dengan sebaik mungkin. Hasanuddin Z. Abidin, 1994

PERENCANAAN PERALATAN

Peralatan Sur v ai GPS Peralatan-peralatan yang diperlukan dalam proses p en g u m p u l a n data GPS untuk keperluan surv ai dan pem etaan adalah : •

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 personil dari 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 untuk membuat ruang pandang ke satelit lebih luas dan terbuka. Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Pem ilihan Receiver GPS Pertimbangan Teknis l 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. Pengoperasian Receiver l kemudahan operasi l kemudahan untuk memasukkan data-data l kemampuan untuk memantau status pengamatan l jenis survai yang bisa ditangani (statik, statik singkat, stop-and-go, pseudokinematik, dll). Pertimbangan Finansial l harga. l dukungan teknis. l garansi. l pelayanan purna jual.

Perangkat Lunak l perangkat lunak utama (pengolahan awal, pengolahan baseline, perataan jaringan, transformasi koordinat). l prediksi satelit. l kemampuan downloading data. l pilihan-pilihan pengolahan data.

Kesesuaian Lapangan l berat l ukuran l kekuatan l kekedapan terhadap air l selang suhu operasional l kebutuhan enerji/baterai

Perekaman Data l 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.


Rec eiver GPS Berdasarkan pemakainya dikenal tipe-tipe receiver GPS : Tipe Sipil Tipe Navigasi Tipe Militer

Penentuan Posisi

Tipe Pemetaan Tipe Geodetik

RECEIVER GPS

Tipe Satu-Frekuensi Tipe Dua-Frekuensi

Penentuan Waktu

Timing Receiver

Pada su rvai GPS yang dig unakan adalah receiver GPS tipe geodetik. Hasanuddin Z. Abidin, 1996

Karakteristik Receiver GPS Untuk Penentuan Posisi (Juni 1997) 10-20 m

60-80 Juta 30-35 Juta

50-100 m

Geodetik (Dua-Frekuensi) Geodetik (Satu-Frekuensi)

Pemetaan 10-15 Juta

Navigasi (Militer) Navigasi (Sipil)

Harga (Rp) mm-cm cm-dm

1-5m

? 0.4-1.0 Juta

Ketelitian Posisi HasanuddinZ. Z. Abidin, Abidin,1997 1997 Hasanuddin

K arakteristik Receiver GPS Karakteristik dari receiver GPS yang diharapkan untuk keperluan survai dan pem etaan adalah : 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 dari sinyal GPS pada frekuensi L1 dan L2.

l

Disamping mampu melayani static surveying , receiver GPS juga sebaiknya 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 . Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Spektru m Harg a Receiver GPS

r e v i e c e R e p i T

satu frekuensi (pseudorange dan fase)

dua frekuensi

Harga (dalam juta Rupiah) 20

40

60

80

100

120

140

Saat ini sud ah ada pulu han m erek d ari receiver GPS tipe geodetik yang beredar di pasaran. Hasanuddin Z. Abidin, 1994

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

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. Semakin banyak receiver yang digunakan bukan berarti semakin baik. Jumlah yang optimal harus dicari, sehingga survai dapat dilaksanakan secara efektif & efisien.


Jumlah Receiver yang Optimal Jumlah receiver GPS yang optimal untuk digunakan dalam suatu survai GPS akan tergantung pada : 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.

Dari 4 hal di atas selanjutnya dapat ditentukan kapasitas pengukuran (jumlah baseline/hari) yang harus dipenuhi. Dari sini selanjutnya ditentukan jumlah receiver GPS yang harus digunakan. Hasanuddin Z. Abidin, 1996

Keseragaman Receiver GPS l Receiver-receiver GPS yang d igun akan pada suatu surv ai GPS

sebaiknya dari merek dan tipe yang sama. l Pengg unaan tipe receiver yang berbeda-beda dapat menim bulk an

pro blem yang dikarenakan oleh faktor -faktor seperti : 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. l Dalam k ond isi DARURAT, pengg unaan receiver-receiver yang

berbeda mem ung kink an. Manfaatkan adanya form at RINEX !


Rec eiver GPS Tip e Nav ig asi Pada pelaksanaan suatu Survai GPS, penggunaan receiver GPS tipe navigasi ( hand-held r eceiver ) akan sangat bermanfaat, yaitu untuk keperluan : o Mencari lokasi titik, yang sudah direncanakan sebelumnya pada peta perencanaan, di lapangan pada saat r e c o n n a i s s a n c e . 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 titik selama survai berlangsung


Rec eiver GPS Tip e Nav ig as i Pada saat ini harga dari receiver GPS tipe navigasi relatif sudah cukup murah, sehingga sudah selayaknya dimiliki oleh setiap perusahaan surta yang melaksanakan survai GPS. Contoh :

Garm in 38 Eag le Ex p lo rer Mag ellan 4000XL Garm in 12XL Magellan Trailblazer XL

US$. 149.00 US $. 199.99 US $. 249.95 US $. 249.99 US $. 279.99


K arakteristik A ntena GPS Karakteristik dari antena GPS yang diharapkan untuk keperluan survai dan pem etaan adalah : l

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

l

Antena sebaiknya diperlengkapi dengan ground plane untuk mereduksi efek multipath.

l

Antena mempunyai phase center yang relatif stabil.

l

Antena mempunyai gain pattern yang baik, sehingga antena tersebut dapat mengamati sinyal yang datang dari semua arah dan ketinggian dengan baik.


Sensor Meteorologi l

Pengukur Suhu Udara (Termometer)

l

Pengukur Tekanan Udara (Barometer)

l

Pengukur Kelembaban Udara (Higrometer)

o Informasi suhu, tekanan, dan kelembaban udara diperlukan untuk menghitung besarnya b i as t r o p o s f i r . o Untuk survai GPS dengan panjang baseline yang relatif pendek, (< 10 km) pengukuran parameter meteorologi tersebut tidak terlalu krusial, dan umumnya boleh tidak dilakukan. Dalam hal ini proses pengurangan data (differencing) diasumsikan telah dapat mengeliminir sebagian besar dari bias troposfir.


K en d ar aan B er m o t o r Setiap tim survai GPS umumnya akan memerlukan satu kendaraan bermotor untuk pergerakan dari titik ke titik. o Jenis kendaraan bermotor disesuaikan dengan kondisi medan survai (e.g. 4-wheel drive, speed boat, dll.) o Supir kendaraan sebaiknya penduduk lokal, yang lebih mengetahui jalan-jalan di kawasan daerah survai. o Penghematan jumlah kendaraan kadang dapat dilakukan dengan perencanaan sesi pengamatan serta pergerakan tim yang baik dan ketat. Hasanuddin Z. Abidin, 1996

Rad i o K o m u n i k as i Peralatan radio komunikasi mutlak diperlukan dalam pelaksanaan suatu survai GPS. 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 ataupun antara tim dengan basecamp. o Jarak jangkau dari peralatan radio komunikasi yang digunakan harus lebih panjang dari panjang baseline maksimum dalam jaringan yang disurvai. Hasanuddin Z. Abidin, 1996

B aterai & Charger Tanp a baterai, receiver GPS tidak dapat d ioperasikan ! o Baterai (kering atau basah) dalam jumlah yang cukup harus selalu tersedia. Jangan lupa untuk selalu melebihkan jumlah baterai, 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 ?


Komputer Tim survai GPS di lapangan harus dilengkapi dengan k o m p u t e r , s e b ai k n y a l a p t o p , y an g b e r f u n g s i : 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).

K o m p u t e r h a ru s d i l en g k a p i d e n g a n s o f t w a r e-s o f t w a re y a n g d i p e rl u k a n . Hasanuddin Z. Abidin, 1996

Peral Pe rala a tan Lainn ya Beberapa peralatan survai GPS lainnya : o T r i p o d o Unting-Unting o Tribrach o Pe P e n g u k u r T in in g g i A n t e n a o Penunjuk Waktu (Jam) Senter (untu (untu k p engamatan malam h ari) o Senter

Jangan menyepelekan peralatan yang nampaknya kecil. Satu kabel tidak ada, pengukuran bisa gagal !! Hasanuddin Z. Abidin, 1996

Check L ist Peral Pe ralata atan n Biasakan untuk membuat check list peralatan !! Sudah

Belum

Jumlah

Keterangan

Receiver + Antena Tribrach Kabel-Kabel Pengukur Tinggi Antena Baterai + Charger Radio Komunikasi Komputer + Disket Tripod + Unting-Unting Formulir-Formulir Isian


PERENCANAAN ASPEK GEOMETRI

Geom Ge om e tri Peng Pe ng a m a t Satelit GPS

Parameter-parameter Parameter-parameter perencanaan suatu survai GPS yang terkait dengan geometri pengamat adalah : l

LOKASI TITIK

l

JUMLAH TITIK

l

KONFIGURASI JARINGAN

l

KARAKTERISTIK BASELINE

l Tidak

seperti halnya survai terestris, survai GPS tidak memerlukan saling keterlihatan (intervisibility (intervisibility ) antara titik-titik pengamat.

l

Yang diperlukan adalah bahwa bahwa pengamat dapat ‘melihat’ satelit (satellite visibility ) Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Lo kasi Titik l

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 meminimalkan atau mencegah terjadinya multipath.

l

Jauh dari kabel-kabel listrik tegangan tinggi ataupun obyek-obyek bermedan elektromagnetik yang kuat yang dapat mendistorsi karakteristik meda elektromagnetik dari 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 terganggu atau rusak, baik akibat gangguan’ manusia, binatang, ataupun alam.

l

Penempatan titik pada suatu lokasi juga harus memperhatikan rencana penggunaan lokasi 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 Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Jumlah Titik l

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-titik yang 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 data pseudorange sebagai titik datum dari survai GPS. 20 m kesalahan posisi titik datum = 1 ppm kesalahan baseline yang diperoleh ! Hasanuddin Z. Abidin, 1994

K o n f i g u r as i J ar i n g a n 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 isu yang krusial dibandingkan dengan ukuran (besar) jaringan. Dengan kata lain panjang baseline lebih berpengaruh dibandingkan letak dan orientasi nya.

l

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

l

Tapi dari segi menjaga tingkat dan konsistensi ketelitian titik-titik dalam jaringan, jarak antar titik sebaiknya tidak terlalu panjang dan juga titik-titik tersebut sebaiknya terdistribusi secara merata dan teratur. Hasanuddin Z. Abidin, 1994

B aseline Trivial l

Baseline trivial adalah baseline yang dapat diturunkan dari baselinebaseline 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 secara simultan 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 mempengaruhi kualitas dari posisi titik yang diperoleh.

5 receiver GPS satu sesi pengamatan

baseline bebas baseline trivial Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Kenapa Baseline Trivial Sebaikny a Tidak Digun akan Dalam kasus baseline trivial dianggap sebagai baseline non-trivial dari jaringan yang direncanakan, maka : l

Spesifikasi geometris tidak dipenuhi.

l

Informasi yang masuk ke dalam perataan jaringan menjadi berkurang.

l

Tingkat ketelitian dari titik yang diperoleh secara teoritis akan berkurang.

l

Hasil yang diberikan oleh hitung perataan jaringan tidak mencerminkan kondisi yang sebenarnya ----> Tidak Realistis .


Kenapa Baseline Trivial Sebaikny a Tidak Digun akan Dalam kasus baseline trivial sebagai baseline tambahan dari jaringan yang direncanakan, maka : l

Pengikut-sertaan baseline trivial dalam perataan jaringan akan memberikan hasil perataan yang TERKESAN LEBIH PRESISI dibandingkan kondisi yang sebenarnya ---> Tidak Realistis.

l

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

l

Karena semakin banyak baseline yang terlibat, beban pengolahan data semakin bertambah.


K arakteristik B aseline METODE RADIAL

METODE JARINGAN

l

4 baseline bebas.

l

10 baseline bebas.

l

geometri untuk penentuan posisi relatif lebih lemah.

l

geometri untuk penentuan posisi relatif lebih kuat.

l

ketelitian posisi yang diperoleh relatif akan lebih rendah.

l

ketelitian posisi yang diperoleh relatif akan lebih tinggi.

l

waktu pengumpulan dan pengolahan data relatif akan lebih cepat.

l

waktu pengumpulan dan pengolahan data relatif akan lebih lambat

l

jumlah receiver dan/atau sesi pengamatan yang diperlukan relatif lebih sedikit.

l

jumlah receiver dan/atau sesi pengamatan yang diperlukan relatif lebih banyak.

l

biaya untuk logistik, transportasi, dan akomodasi relatif akan lebih murah.

l

biaya untuk logistik, transportasi, dan akomodasi relatif akan lebih mahal.

l

kontrol kualitas relatif lemah.

l

kontrol kualitas relatif lebih baik. Hasanuddin Z. Abidin, 1994

K arakteristik B aseline

l Jumlah

titik sama. l Konfigurasi jaringan dapat berbeda. Hasanuddin Z. Abidin, 1994

K arakteristik B aseline l

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

l

Untuk kontrol kualitas dan menjaga kekuatan jaringan, sebaiknya baseline yang diamati saling menutup dalam suatu loop dan tidak terlepas begitu saja. Kalau karena sesuatu hal, pengamatan baseline harus dilakukan secara terlepas (metode radial), maka sebaiknya setiap baseline diamati 2 kali pada 2 sesi pengamatan yang berbeda.

l

Semakin banyak jumlah baseline bebas (independent ) yang diamati dalam suatu jaringan 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 beserta aspek-aspek yang terkait seperti logistik, transportasi, akomodasi, dan komunikasi.


K arakteristik B aseline l Loop

yang terlalu besar (terdiri dari banyak baseline) tidak terlalu baik secara geometris, meskipun dilihat dari lamanya pengamatan yang diperlukan akan lebih menguntungkan. l Dengan kata lain jumlah baseline dalam suatu loop sebaiknya jangan terlalu banyak l Baseline-baseline dalam suatu jaringan GPS sebaiknya mempunyai panjang yang relatif tidak terlalu jauh berbeda satu sama lainnya.

loop kecil loop besar loop kecil

kurang baik

lebih baik


K o n f i g u r a s i B a s el i n e Pada survai GPS, konfigurasi jaringan baseline dibuat dengan mempertimbangkan : 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. Hasanuddin Z. Abidin, 1996

B a g a im an a K o n f i g u r a s i B a s el in e n y a ? Jalan Titik GPS


A p a B eg i n i ? Jalan Titik GPS

18 baseline


A t au B eg i n i ? Jalan Titik GPS

16 baseline


M u n g k i n B e g in i ? Jalan Titik GPS

17 baseline


B as e li n e y an g m an a ? K r i t e ri a k o m p a r at i f y a n g d a p at d i g u n a k an d a l am m em i l ih su atu b aseline terhadap b aseline lainnya antara lain : l Panjangnya

relatif lebih pendek.

l Waktu

pencapaian kedua titik ujungnya relatif lebih cepat dan mudah.

l Kontribusinya

terhadap kekuatan jaringan relatif lebih besar.


Geometri Satelit Satelit GPS

Parameter-parameter perencanaan suatu survai GPS yang terkait dengan geometri pengamat adalah : l

JUMLAH SATELIT

l

LOKASI & DISTRIBUSI SATELIT

l

MASK ANGLE

l

KEKUATAN GEOMETRI

Geometri satelit tidak hanya punya efek langsung terhadap ketelitian posisi, tapi juga efek tak langsung :

 besarnya

kesalahan dan bias.  penjalaran kesalahan dan bias.  penentuan cycle ambiguity dari fase. Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Ju m lah Satelit Pada prinsipnya s e m a k i n b a n y a k satelit yang diamati akan s e m a k i n b a i k : l

Pilih selang waktu pengamatan dimana jumlah satelit yang dapat diamati di atas 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 langit yang seluas mungkin.

Disamping akan memperkuat geometri satelit yang selanjutnya akan meningkatkan ketelitian posisi titik yang diestimasi, semakin banyaknya satelit yang diamati juga akan semakin mempercepat dan mempermudah proses p e n e n t u an c y c l e a m b i g u i t y .


Lo kasi & Distrib us i Satelit Sebaiknya satelit-satelit yang diamati terdistribusi secara merata di langit. Setidaknya satelit tersebut terletak dalam 3 (tiga) kuadran.

0 330

300

30 n o i t a v e l E

16

30 60 60 11

6 90

270

plot satelit untuk perencanaan waktu pengamatan.

19

90

l gunakan polar l pilih

selang waktu pengamatan dimana distribusi satelit optimal.

2

18 120

240 Azimuth 210

starting epoch

150 180

Lokasi dan distribusi satelit disamping akan mempengaruhi kekuatan geometri, juga akan mempengaruhi efek dari kesalahan dan bias terhadap ketelitian posisi.


Lo kasi & Distrib us i Satelit

Konfigurasi yang relatif b aik (satelit terdistribusi secara merata)

Konfigurasi yang relatif tidak baik (satelit terdistribusi secara tidak merata) Hasanuddin Z. Abidin, 1994

M as k A n g l e l

Mask angle adalah sudut elevasi minimum dari satelit yang diamati. Satelit dengan elevasi lebih kecil dari mask angle, tidak akan diamati oleh receiver GPS.

Satelit GPS yang teramati

Satelit GPS yang tidak teramati

mask angle

l

Besarnya mask angle yang digunakan adalah salah satu opsi dalam pengoperasian receiver GPS.

l

Besarnya mask angle yang digunakan akan menentukan jumlah satelit yang teramati. Semakin besar mask angle yang digunakan, semakin sedikit jumlah satelit yang teramati. Jangan gunakan mask angle yang terlalu besar.

l

Data pengamatan dari satelit-satelit yang berelevasi rendah, relatif akan lebih dipengaruhi oleh refraksi ionosfir dan troposfir, lebih mudah terkontaminasi oleh multipath, dan juga level derau (noise) nya umumnya lebih tinggi. Jangan gunakan mask angle yang terlalu kecil.

l

Mask angle yang umum digunakan adalah 10 o atau 15o. Hasanuddin Z. Abidin, 1994

PERENCANAAN STRATEGI PENGAMATAN

Strategi Peng am atan Satelit GPS

Dalam perencanaan strategi pengamatan satelit GPS untuk keperluan survai, ada beberapa faktor yang harus diperhitungkan yaitu antara lain : 

METODE PENGAMATAN



WAKTU PENGAMATAN



LAMA PENGAMATAN



PENGIKATAN KE TITIK TETAP

Strategi pengamatan harus direncanakan dengan sebaik mungkin, karena akan sangat 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. Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Meto d e Pen gam atan k

Metode pengamatan disesuaikan dengan tingkat ketelitian posisi yang diinginkan.

k

Untuk keperluan survai pemetaan, metode differential positioning menggunakan data fase harus diterapkan.

k

Pengamatan dilakukan baseline per baseline hingga membentuk suatu jaringan titik.

k

Jaringan titik tersebut harus terikat kepada beberapa titik ikat yang koordinatnya telah diketahui dengan ketelitian yang relatif lebih tinggi ataupun sama.

k

Pengamatan suatu jaringan titik-titik GPS sebaiknya dimulai dari suatu baseline yang terikat 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, dan waktu, juga harus mengandung secara implisit suatu mekanisme kontrol kualitas.

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


Sesi Peng am atan l Sesi pengam atan adalah suatu s elang waktu pengamatan

dim ana semua receiver GPS melakuk an pengam atan s atelit GPS secara sim ultan. l Pelaksanaan survai GPS pada suatu jaringan titik umumnya

akan terdiri dari beberapa sesi pengamatan. l Contoh untuk 3 Receiver : R2

R2

R2

R1

R2

R1

R3

Ses i-1

R3

Ses i-2

R3

Ses i-3

R1

R3

R1

Ses i-4 Hasanuddin Z. Abidin, 1996

Ju m lah Sesi Peng am atan l Jumlah minimum sesi pengamatan dalam suatu jaringan :

s =

n - m r - m

s = j u m l ah s es i p e n g am a t an n = j u m l a h t i t i k d a l am j ar i n g a n r = j u m l ah r ec e iv e r y a n g b e ro p e ra s i secara simultan m = j u m l a h p e r t am p a la n t it i k a n t ar s e s i

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

baseline bebas (non-trivial) dalam jaringan :

b = s .(r -1)

b = j u m l ah b a s el i n e


Ju m lah Sesi Peng am atan Perkiraan jumlah sesi pengamatan dan baseline bebas dalam jaringan dengan menggunakan 3 receiver GPS : Data :

n = 13 t it ik r = 3 r ec ei ver m = 2 t i ti k

Jumlah minimum sesi : s = (13-2)/(3-2) = 11 s e s i

Jumlah baseline bebas yang teramati dalam 11 sesi : b = 11.(3-1) = 22 baseli ne Hasanuddin Z. Abidin, 1996

Ju m lah Sesi Peng am atan Perkiraan jumlah sesi pengamatan dan baseline bebas dalam jaringan dengan menggunakan 4 receiver GPS : Data :

n = 13 t it ik r = 4 r ec ei ver m = 2 t i ti k

Jumlah minimum sesi : s = (13-2)/(4-2) = 6 s es i

Jumlah baseline bebas yang teramati dalam 6 sesi : b = 6.(4-1) = 18 baseline Hasanuddin Z. Abidin, 1996

Perg erak an Receiver l Dalam s urvai GPS, perenc anaan pergerakan receiver h arus

d i l ak u k a n d e n g a n s e b a ik m u n g k i n , k a r en a p e n g a r u h n y a s a n g a t besar terhadap k ajuan pekerjaan. l Contoh pergerakan 3 receiver GPS :

C D

B

E A

Sesi Pengamatan

Penempatan Receiver

Baseline bebas yang diamati

1 2 3 4

A, B, C A, D, C A, D, E A, C, E

AB dan BC AC dan CD AD dan DE AE dan EC


Perg erak an Receiver Untuk keperluan perhitungan awal di lapangan (pengolahan baseline dan perataan jaringan bertahap), pergerakan receiver hendaknya dimulai dari titik tetap. Titik Baru

Titik Tetap

Arah Pengukuran

Titik Tetap


Perg erak an Receiver l Dalam

pergerakan ke titik-titik pengamatan, setiap tim survai harus dilengkapi dengan peralatan radio komunikasi (HT).

l

Sebaiknya juga selalu ada komunikasi antara setiap tim survai dengan basecamp, sehingga seandainya terjadi kasus emergency dapat ditangani secara cepat dan efektif.


Perenc anaan Strategi Peng am atan (Mekanisme Kontrol Kualitas) l Penggunaan

hanya baseline-baseline bebas (non-trivial) yang membentuk pengamata n dua kali (common baseline) suatu jaringan (kerangka) yang tertutup. l Pengamatan beberapa baseline dalam loop suatu loop tertutup yang relatif tidak terlalu besar. titik ikat l Pengamatan suatu baseline dua kali baseline bebas lebih dari satu yang membentuk jaringan pada beberapa sesi pengamatan yang berbeda (common baseline). Ini dilakukan biasanya pada baseline yang panjang dan pada baseline-baseline yang konektivitasnya pada suatu titik kurang kuat. l Penggunaan beberapa titik ikat yang tersebar secara baik dalam jaringan.


Waktu Pengamatan Satelit GPS

P en e n t u a n w a k t u p e n g a m a t an G P S s e b ai k n y a m e m p e r h i t u n g k a n f a k t o r - fa k t o r b e r i k u t : 

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 GPS akan mempengaruhi ketelitian posisi yang diperoleh dan juga tingkat kesuksesan dari penentuan ambiguitas fase sinyal GPS.


Lam a Peng am atan Satelit GPS

Penentuan lamanya pengamatan GPS yang akan dilaksanakan sebaiknya memperhitungkan faktor-faktor berikut : 

K e t el i t i an p o s i s i y an g d i i n g i n k a n .



Panjang baseline.



J u m l a h s at e li t G PS y an g d a p a t diamati.



Keku atan dari satelit geom etri.



Aksesibilitas titik.



Waktu pergerakan antar titik.

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


Lam a Peng am atan Jumlah satelit (GDOP 8)

Panjang baseline

Siang hari

Malam hari

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).


Lam a Peng am atan Metode

Periode pengamtan (hanya L1)

0 - 5 km

Stop-and-Go

2 menit *

2 menit *

0 - 5 km

Rapid Static

30 menit

15 menit

5 - 10 km

Rapid Static

50 menit

25 menit

10 - 30 km

Static

90 menit

60 menit

30 - 50 km

Static

180 menit

120 menit

Panjang baseline

Periode pengamatan (L1 dan L2)

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

Spesifikasi di atas diturunkan dengan asumsi berikut : l 4

atau 5 satelit dapat diamati l GDOP < 8 l pengamatan pada siang hari l level aktivitas atmosfir dan ionosfir relatif sedang Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Lam a Peng am atan Satelit GPS

Lama pengamatan lebih panjang geometri yang lebih besar l perubahan kondisi atmosfir yang lebih bervariasi l ketelitian posisi yang lebih baik l lebih mahal

Lama pengamatan lebih pendek

l perubahan

Lapisan Ionosfir

Lapisan Troposfir Pengamat

4


In terval Data Pen g am atan Satelit GPS

Interval data yang lebih kecil 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 data yang lebih besar

Pengamat 4


Pengikatan ke Titik Tetap Jaring (kerangka) titik-titik GPS harus terikat minimal ke satu titik tetap yang telah diketahui koordinatnya : l

Sebaiknya titik tetap ini mempunyai orde ketelitian yang lebih tinggi.

l

Sebaiknya titik-titik tetap tersebut terdistribusi secara merata meliputi seluruh jaringan.

l

Konektivitas ke titik tetap sebaiknya dibuat relatif lebih kuat.

titik yang akan ditentukan posisinya

titik tetap


K on ektiv itas Titik

Konektivitas lebih lemah = 2 baseline Konektivitas lebih kuat = 5 baseline

Titik Tetap


Titik Tetap y ang Jauh Seandainya titik tetap berada jauh dari lokasi survai, maka harus dilakukan pengukuran tambahan untuk MENDEKATKAN titik kontrol ke sekitar daerah survai. Titik tetap

Titik tetap

BERANTING

Daerah Su rvai

l Pengamatan

LANGSUNG

lebih lama l Receiver dua-frekuensi

Daerah Sur vai


Grafik Ellips Kesalahan Titik

Pengaruh Lokasi Titik Tetap N10239

N10240 N10237

N0006

Jaring GPS K D K N O r d e -2 J a w a T i m u r 1 9 94


Peng aruh Distribu si Titik Tetap N10239

N10237 N10240

N10240

Ellips Kesalahan Titik (2 Titik Tetap) J a r i n g G P S K D K N O r d e -2 J a w a T i m u r 1 9 94 Hasanuddin Z. Abidin, 1996

Peng aruh Distribu si Titik Tetap N10239

N10239

N0006

N10237 N10240

N10240

Ellips Kesalahan Titik (3 Titik Tetap) J a r i n g G P S K D K N O r d e -2 J a w a T i m u r 1 9 94 Hasanuddin Z. Abidin, 1996

N10239

2 titik

Pengaruh Jumlah Titik Tetap N10237 N10240

N10239

Ellips k esalahan titik

N10240

Jaring GPS KDKN Orde-2 Jawa Timur 1994

N10239

N10239

3 titik

N0006

N0006

N10237

N10237 N10240

4 titik

N10240

N10240


N10239

N10239

1 titik kontrol

2 titik kontrol

Pengaruh Jumlah Titik Tetap Ellips kesalahan garis

N10240 N10239

3 titik kontrol

N10239

4 titik kontrol

N0006

Jaring GPS K D K N O r d e -2 Jawa Timur 1994

N10237

N10237 N10240

N10240


PERENCANAAN STRATEGI PENGOLAHAN DATA

Pengukuran baseline

Alur Pengolahan Data p ada Surv ai GPS

Pengolahan baseline

tidak

bisa diterima

Perataan Jaringan

bisa diterima

tidak

Transformasi datum dan koordinat


A sp ek Peng olahan Data Pengolahan Baseline Perataan Jaringan

Perangkat Lunak Komputer & Software

Pengolahan Data GPS

Sumber Daya Manusia

Transformasi Datum dan Koordinat

Kontrol Kualitas


Peng o lah an Data Surv ai GPS l B e r b as i s k a n k o m p u t e r l M en g g u n a k a n s o f t w a r e k o m e r s i al l Su l i t u n t u k d i m a n i p u l a s i l Memerlukan kemampuan interpretasi dan

analisis hasil tertentu

DATA JELEK

HASIL JELEK


Pen go lah Data Surv ai GPS Pengolahan Data Survai GPS sebaiknya ditangani oleh seorang Sarjana Geodesi atau yang Selevel, yang memahami & mengerti secara benar dan baik dasar-dasar teori dan metodologi dari : l Hitung Perataan dan Statistik l Sistem & Kerangka Referensi

Geodetik l Geodesi Satelit l Survai Satelit l T r an s f o r m a s i K o o r d i n a t d a n Sistem Proyeks i Peta


Strategi Peng olahan Data Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pro ses peng olahan data Survai GPS yaitu : 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 memahami tata cara pengolahan data GPS dan penganalisaannya.

l

Mekanisme pengolahan (awal) data di lapangan.

l

Mekanisme pengolahan data di kantor.

l

Mekanisme kontrol kualitas dari pengolahan data.


Pen go lahan Data di L apang an Pengolahan data di lapangan pada prinsipnya terdiri dari 2 aktivitas u tama : l

Pengolahan Baseline. Dilakukan setiap malam hari terhadap baseline yang diamati pada siang hari nya.

l

Perataan Jaring Bebas Dilakukan bertahap dengan bertambahnya data baseline.

Pengolahan data di lapangan diperlukan untuk mendeteksi s e c e p at m u n g k i n u k u r a n b a s e l i n e y an g t i d ak b a ik s e h i n g g a p e n g u k u r a n u l an g d a p at s e g er a d i l ak u k a n .


Peng olahan Data di K anto r P en g o l ah a n d a ta d i k a n t o r p a d a p r i n s i p n y a t e rd i r i dari aktivitas b erikut : l

Perataan Jaring Bebas (melibatkan seluruh baseline)

l

Pengolahan Baseline (seandainya diperlukan)

l

Perataan Jaring Terikat

l

Transformasi Koordinat

P en g o l ah a n d a ta d i k a n t o r d i p e r lu k a n u n t u k menentukan koordinat final dari titik-titik dalam jaringan. Hasanuddin Z. Abidin, 1996

Peng olahan B aseline Data Fase

Satelit GPS

Pengolahan Baseline

dZ

Stasion Referensi

Vektor Baseline (dX,dY,dZ)

dY dX


Perhitu ng an B aseline Perhitungan vektor baseline dalam suatu jaringan sebaikny a dimu lai dari titik tetap.

17

15 6

Titik tetap (kontrol)

11

18

7

4 1

21

8 5

13

9 10

20

19

12 2

3

16

14

23

24

titik yang akan ditentukan posisinya baseline yang akan diolah, sesuai urutan 1,2,3, dst.nya

22


Perangkat Lunak Perhitungan Baseline Perangkat lunak untuk perhitungan baseline sebaiknya : 

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 GPS satu-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 . Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Perangkat Lunak Perhitungan Baseline Perangkat lunak untuk perhitungan baseline sebaiknya dapat memberikan informasi tentang : 

Jumlah data yang tidak baik dan dibuang.



Satelit-satelit yang teramati berikut periodenya.



Kekuatan geometri satelit (harga GDOP atau PDOP) selama periode pengamatan.



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 yang digunakan.



Informasi-informasi pendukung lainnya.


Perangkat Lunak Perhitungan Baseline Setiap receiver GPS tipe geodetik umumnya mempunyai perangkat lunaknya sendiri untuk pengolahan baseline dan perataan jaringan -----> s o f t w a re k o m e r s i al . Contohnya : GPSurvey ............. Trimble SK I ........................ L eic a GPP S .................... A s h tec h Geotracer ............. Geotronics


Perangkat Lunak Perataan Jaringan Perangkat lunak untuk perataan jaringan sebaiknya : 

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 1984 ke datum yang diinginkan oleh pengguna.



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



Mempunyai modul untuk melakukan analisa-analisa statistik.



Mempunyai kemampuan untuk menampilkan data dan hasil perataan secara grafis dengan baik, mudah diinterpretasi, dan ‘enak untuk dipandang’.


Perangkat Lunak Perataan Jaringan Perangkat lunak untuk perataan jaringan sebaiknya dapat memberikan informasi tentang : 

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



Harga dari semua vektor baseline setelah perataan, termasuk besarnya koreksi terhadap (ukuran) vektor baseline (diperoleh dari perhitungan baseline).



Hasil analisa statistik untuk residual dari vektor baseline.



Koordinat definitif dari semua titik jaringan dalam sistem koordinat geodetik 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. Hasanuddin Z. Abidin, 1994

Perencanaan Dan Persiapan Survei GPS (2)

Recommend Documents