Survey Pengukuran Bathimetri Dan Hidrometri Archives

Survei penentuan posisi dengan menggunakan pengamatan satelit GPS (survei GPS) adalah proses penentuan koordinat sejumlah titik terhadap beberapa titik yang diketahui koordinatnya, dengan metode penentuan posisi diferensial serta data pengamatan fase sinyal GPS.

Survey GPS Geodetic

Jaring titik kontrol geodetik orde-00 s/d orde-3 dan orde 4 (GPS) dibangun dengan berbasiskan pada pengamatan satelit GPS. Untuk jaring kontrol orde-0 s/d orde-3 dan orde 4 (GPS), pengadaannya dilakukan dengan menggunakan metode survei GPS.

Karena pentingnya sistem satelit GPS dalam pengadaan jaring titik kontrol di Indonesia, berikut ini akan dijelaskan secara umum sistem GPS ini berikut metode survei GPS dan mekanisme pelaksanaannya.

Sekilas tentang GPS

GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga-dimensi serta informasi mengenai waktu, secara kontinu di seluruh dunia tanpa tergantung waktu dan cuaca, kepada banyak orang secara simultan.

Pada saat ini, sistem GPS sudah sangat banyak digunakan orang di seluruh dunia. Di Indonesia pun, GPS sudah banyak diaplikasikan, terutama yang terkait dengan aplikasi-aplikasi yang menuntut informasi tentang posisi.

Pada dasarnya GPS terdiri atas tiga segmen utama, yaitu segmen angkasa (space segment) yang terdiri dari satelit-satelit GPS, segmen sistem kontrol (control system segment) yang terdiri dari station-station pemonitor dan pengontrol satelit, dan segmen pemakai (user segment) yang terdiri dari pemakai GPS termasuk alat-alat penerima dan pengolah sinyal dan data GPS. Ketiga segment GPS ini digambarkan secara skematik di Gambar berikut:

Gambar Sistem Penentuan Posisi Global, GPS

Setiap satelit GPS secara kontinu memancarkan sinyal-sinyal gelombang pada 2 frekuensi L-band yang dinamakan L1 and L2. Sinyal L1 berfrekuensi 1575.42 MHz dan sinyal L2 berfrekuensi 1227.60 MHz.

Sinyal L1 membawa 2 buah kode biner yang dinamakan kode-P (P-code, Precise or Private code) dan kode-C/A (C/A-code, Clear Access or Coarse Acquisation), sedangkan sinyal L2 hanya membawa kode-C/A. Perlu dicatat bahwa pada saat ini kode-P telah dirubah menjadi kode-Y yang strukturnya dirahasiakan untuk umum.

Dengan mengamati sinyal-sinyal dari satelit dalam jumlah dan waktu yang cukup, seseorang kemudian dapat memrosesnya untuk mendapatkan informasi mengenai posisi, kecepatan, dan waktu, ataupun parameter-parameter turunannya.

Pada dasarnya konsep dasar penentuan posisi dengan GPS adalah reseksi (pengikatan ke belakang) dengan jarak, yaitu dengan pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit GPS yang koordinatnya telah diketahui. Posisi yang diberikan oleh GPS adalah posisi tiga dimensi (X,Y,Z ataupun L,B,h) yang dinyatakan dalam datum WGS (World Geodetic System) 1984.

Dengan GPS, titik yang akan ditentukan posisinya dapat diam (static positioning) ataupun bergerak (kinematic positioning).

Posisi titik dapat ditentukan dengan menggunakan satu receiver GPS terhadap pusat bumi dengan menggunakan metode absolute (point) positioning, ataupun terhadap titik lainnya yang telah diketahui koordinatnya (monitor station) dengan menggunakan metode differential (relative) positioning yang menggunakan minimal dua receiver GPS, yang menghasilkan ketelitian posisi yang relatif lebih tinggi.

GPS dapat memberikan posisi secara instan (real-time) ataupun sesudah pengamatan setelah data pengamatannya di proses secara lebih ekstensif (post processing) yang biasanya dilakukan untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik. Secara umum kategorisasi metode dan sistem penentuan posisi dengan GPS ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar Metode dan sistem penentuan posisi dengan GPS [Langley, 1998]

Karakteristik survei GPS

Survei penentuan posisi dengan pengamatan satelit GPS (survei GPS) secara umum dapat didefinisikan sebagai proses penentuan koordinat dari sejumlah titik terhadap beberapa buah titik yang telah diketahui koordinatnya, dengan menggunakan metode penentuan posisi diferensial (differential positioning) serta data pengamatan fase (carrier phase) dari sinyal GPS.

Pada survey GPS geodetic, pengamatan GPS dengan selang waktu tertentu dilakukan baseline per baseline dalam suatu jaringan dari titik-titik yang akan ditentukan posisinya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar Penentuan posisi titik-titik dengan metode survei GPS

Patut dicatat di sini bahwa seandainya lebih dari dua receiver GPS yang digunakan, maka pada satu sesi pengamatan (observing session) dapat diamati lebih dari satu baseline sekaligus. Secara skematik proses perhitungan koordinat titik-titik dalam jaringan GPS dapat ditunjukkan seperti pada Gambar berikut.

Gambar Diagram alir perhitungan koordinat titik-titik jaringan GPS

Dalam hal ini metode penentuan posisi diferensial dengan data fase digunakan untuk menentukan vektor (dX,dY,dZ) dari setiap baseline yang diamati. Penentuan vektor baseline ini umumnya dilakukan dengan metode hitung perataan kuadrat terkecil (least squares adjustment).

Tahapan pelaksanaan Survey GPS Geodetic

Proses pelaksanaan suatu survey GPS geodetic oleh suatu kontraktor (pelaksana), secara umum akan meliputi tahapan-tahapan : perencanaan dan persiapan, pengamatan (pengumpulan data), pengolahan data, dan pelaporan, seperti yang digambarkan secara skematik pada gambar berikut.

Gambar Tahapan umum pelaksanaan suatu survei GPS

Patut ditekankan disini bahwa tingkat kesuksesan pelaksanaan suatu survei GPS geodetic akan sangat tergantung dengan tingkat kesuksesan pelaksanaan setiap tahapan pekerjaannya. Di antara tahapan-tahapan tersebut, tahap perencanaan dan persiapan adalah suatu tahap yang sangat menentukan, dan perlu dilakukan secara baik, sistematis, dan menyeluruh.

Kontrol Kualitas Pengamatan

Strategi pengamatan suatu jaringan GPS, disamping harus optimal dipandang dari segi ketelitian, biaya, dan waktu, juga harus mengandung secara implisit suatu mekanisme kontrol kualitas.

Dalam hal ini, ada beberapa strategi pengamatan yang dapat digunakan untuk mengontrol kualitas data pengamatan yaitu antara lain :

Penggunaan hanya baseline-baseline bebas (non-trivial) yang membentuk suatu jaringan (kerangka) yang tertutup;
Pengamatan beberapa baseline dalam suatu loop tertutup yang relatif tidak terlalu besar;
Pengamatan suatu baseline dua kali 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; dan
Penggunaan beberapa titik ikat yang tersebar secara baik dalam jaringan.

Keempat strategi di atas umumnya diterapkan secara simultan dalam pengamatan suatu jaringan GPS, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar Strategi-strategi pengontrolan kualitas pengamatan

Pengolahan Baseline

Pengolahan baseline pada dasarnya bertujuan menghitung vektor baseline (dX,dY,dZ) menggunakan data fase sinyal GPS yang dikumpulkan pada dua titik ujung dari baseline yang bersangkutan, yang diilustrasikan pada gambar berikut:

Gambar Pengolahan data baseline GPS

Pengolahan data baseline GPS

Pada survey GPS geodetic, pengolahan baseline umumnya dilakukan secara beranting satu persatu (single baseline) dari baseline ke baseline, dimulai dari suatu tetap yang telah diketahui koordinatnya, sehingga membentuk suatu jaringan yang tertutup. Tapi perlu juga dicatat di sini bahwa pengolahan baseline dapat dilakukan secara sesi per sesi pengamatan, dimana satu sesi terdiri dari beberapa baseline (single session, multi baseline).

Pada proses pengestimasian vektor baseline, data fase double-difference digunakan. Meskipun begitu biasanya data pseudorange juga digunakan oleh perangkat lunak pengolahan baseline sebagai data pembantu dalam beberapa hal seperti penentuan koordinat pendekatan, sinkronisasi waktu kedua receiver GPS yang digunakan, dan pendeksian cycle slips. Secara skematik, tahapan perhitungan suatu (vektor) baseline ditunjukkan pada Gambar.

Gambar Tahapan perhitungan suatu baseline GPS

Transformasi Datum dan Koordinat

Koordinat titik-titik yang didapatkan dari hitung perataan jaringan GPS adalah koordinat kartesian tiga-dimensi (X,Y,Z) dalam datum WGS 1984. Seandainya pengguna menginginkan koordinat titik-titik tersebut dalam datum dan sistem koordinat lainnya yang berbeda, maka diperlukan suatu proses transformasi datum dan koordinat. Berkaitan dengan pentransformasian koordinat titik-titik GPS ini, jenis transformasi yang umum diperlukan dapat ditunjukkan pada Gambar berikut.

Transformasi koordinat titik GPS