APLIKASI FOTOGRAMETRI RENTANG DEKAT UNTUK MENENTUKAN VOLUME SUATU OBJEK
TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Oleh Yonan Ismail 151 04 060
PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA
FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009
LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana
APLIKASI FOTOGRAMETRI RENTANG DEKAT UNTUK MENGHITUNG VOLUME SUATU OBJEK Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun di institusi pendidikan lainnya. Bandung, 2009 Penulis
Yonan Ismail NIM. 151 04 060
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Dr. Deni Suwardhi, ST., MT.
Ir. Dwi Wisayantono MT
NIP. 132 148 073
NIP. 132 100 462
Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika,
Dr. Ir. Eka Djunarsjah, MT. NIP. 132 087 998
i
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa dan Maha Pencipta, karena hanya atas izin dan ridho-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dan melewati proses pembelajaran yang berharga di dalamnya. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan, baik moril maupun spirituil, selama menjalani proses tersebut.
Tugas Akhir ini diberi judul “APLIKASI FOTOGRAMETRI RENTANG DEKAT UNTUK MENENTUKAN VOLUME SUATU OBJEK”. Penelitian tugas akhir bertujuan untuk menerapkan metode fotogrametri rentang dekat dalam pengambilan data titik-titik sampel permukaan suatu objek untuk penentuan volume, dan membandingkan hasil hitungan volume dari data sampel hasil fotogrametri rentang dekat dengan data sampel hasil metode Tachymetri menggunakan Electronic Total Station (ETS). Dari hasil tugas akhir ini diharapkan metode fotogrametri rentang dekat menjadi alternatif pilihan metode untuk penentuan volume suatu objek
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa pengkajian dan penyusunan Tugas Akhir ini tidak lepas dari kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu, penulis berharap pembaca berkenan menyampaikan kritik dan saran yang membangun terkait Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Amin.
ii
LEMBAR PENGHARGAAN Lembar penghargaan ini ditujukan bagi semua pihak yang telah memberikan bantuan, dorongan, semangat, serta bimbingan kepada penulis selama penyusunan tugas akhir ini. Terima kasih penulis ucapkan kepada :
1. Allah SWT atas segala nikmat dan karunia yang tidak pernah terputus. Shalawat dan salam untuk Nabi Muhammad SAW yang telah menyampaikan ajaran yang saya yakini. 2. Keluarga besar penulis untuk semua dukungan kepada penulis. 3. Bapak Dr. Ir. Deni Suwardhi, M.T. selaku Dosen Pembimbing I dan Ketua Penguji; 4. Bapak. Ir. Dwi Wisayantono MT selaku Dosen Pembimbing II; 5. Ibu Ir. Dina Anggreni Sarsito, MT selaku dosen wali yang telah banyak memberi nasihat dan motivasi kepada penulis selama menjalani masamasa perkuliahan. 6. Bapak Dr. Ir. Agung Budi Harto, M.Eng.; Bapak Dr. Ir. D. Muhally Hakim, M.Sc.; dan Ibu Dr. Ir. S. Hendriatiningsih, MS. selaku Dosen Penguji. 7. Seluruh dosen Departemen Teknik Geodesi ITB; 8. Seluruh karyawan Departemen Teknik Geodesi ITB 9. Rekan-rekan Sistek Lt.3 yang selalu setia menyambut penulis di siang dan malam hari. 10. Seluruh kamerad IMG yang telah membagi banyak pengalaman, mentransfer ilmu, dan menguatkan semangat untuk melanjutkan perjuangan hidup penulis.
Dan kepada semua pihak yang memiliki konstribusi dalam penyusunan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, penulis mengucapkan terima kasih.
iii
ABSTRAK APLIKASI FOTOGRAMETRI RENTANG DEKAT UNTUK MENGHITUNG VOLUME SUATU OBJEK Oleh Yonan Ismail 15104060 Penggalian dan penimbunan suatu material merupakan hal yang penting dalam banyak pekerjaan teknik dan pertambangan. Umumnya metode yang digunakan untuk menentukan volume suatu material adalah menggunakan metode tachymetri untuk mengetahui koordinat suatu titik dengan menggunakan alat ukur Electronic Total Station (ETS). Untuk mendapatkan bentuk permukaan tanah terbaik sangat tergantung pada bentuk permukaan, distribusi titik dan metode interpolasi. Tetapi dengan bertambahnya titik akan berarti menambah waktu dan biaya. Untuk menyelesaikan masalah diatas, penelitian ini menerapkan metode Close Range Photogrametry (CRP) atau Fotogrametri Rentang Dekat sebagai metode alternatif untuk melakukan pengukuran dalam menentukan volume suatu material, dengan memanfaatkan teknologi kamera digital. Objek studinya adalah Kotak TV (sebagai contoh objek beraturan), beton (sebagai contoh objek kurang beraturan) dan gundukan berumput (sebagai contoh objek yang mewakili permukaan tanah). Volume hasil CRP akan dibandingkan dengan metode lainya (penggaris, Air, ETS) dan diuji tingkat ketelitiannya dengan menggunakan uji statistik. Dibandingkan juga proses pengambilan data sampai perhitungan volume, biaya dan waktu untuk objek gundukan berumput. Metode CRP dapat digunakan untuk penentuan volume dengan perbedaan hasil volume dengan metode lain antara 1%-7% dan tingkat kepresisiannya antara ± 1%-3%. Dari segi waktu lebih lambat CRP daripada tachymetri.
Kata Kunci : Volume, CRP, Image Matching
iv
ABSTRACT APLIKASI FOTOGRAMETRI RENTANG DEKAT UNTUK MENGHITUNG VOLUME SUATU OBJEK by Yonan Ismail 15104060
It is important to know cutting and filling volumes in many survey, engineering and mining works. Generally, the method used to perform a measurement of the volume of material is tacheometry methods to know the coordinates of a point by using the measuring tool Electronic Total Station (ETS). To get the best of the land surface is very dependent on the form surface, the distribution point and the interpolation method. But with the growing point will mean adding time and correctly. To solve the problem above, this research using Close Range Photogrametry (CRP) method as an alternative method to perform volume measurements and calculation of a material, by using digital camera technology. Study object is the box TV (for example the regular object), concrete (for example the object is less regular object) and having grass mound (for example the objects that represent the surface). Volume CRP results will be compared with other methods (ruler, water, ETS) and tested level precise using statistics test. And compare the processes of data to calculate volume, cost and time for the grass mound. CRP can be used to measurements volume with the volume difference between the results with other methods is 1% -7% and the level of CRP precision between ± 1% -3%. In terms of time CRP more slowly than tacheometry
Keyword : Volume, CRP, Image Matching
v
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN.................................................................................i KATA PENGANTAR........................................................................................ii LEMBAR PENGHARGAAN ...........................................................................iii ABSTRAK.........................................................................................................iv ABSTRACT......................................................................................................... v DAFTAR ISI .....................................................................................................vi DAFTAR GAMBAR.........................................................................................ix DAFTAR TABEL ..............................................................................................x BAB 1
PENDAHULUAN ...............................................................................1
1.1
Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ................................................................................ 2
1.3
Maksud dan Tujuan ..............................................................................2
1.4
Batasan Masalah...................................................................................3
1.5
Kemanfaatan ........................................................................................ 3
1.6
Metodologi Penelitian........................................................................... 3
1.7
Sistematika Pembahasan....................................................................... 4
BAB 2
DASAR TEORI ..................................................................................6
2.1
Fotogrametri Rentang Dekat (CRP) ...................................................... 6
2.1.1
Prinsip Dasar Fotogrametri Rentang Dekat (CRP) ............................ 6
2.1.2
Reseksi Ruang .................................................................................. 8
2.1.3
Interseksi Ruang ............................................................................... 9
2.1.4
Kalibrasi Kamera.............................................................................. 9
2.2
Digital Surface Model (DSM)............................................................. 12
2.2.1
Pengertian DSM ............................................................................. 12
2.2.2
Jenis DSM ...................................................................................... 13
2.2.3
Prosedur Pembuatan DSM (Umum)................................................ 14
2.2.4
Pembentukan DSM dengan Metode Pengambilan Titik Sampel dengan Fotogrametri Rentang Dekat ............................................... 16
vi
2.2.5
Pembentukan DSM dengan Metode Pengambilan Titik Sampel dengan Tachymetri ......................................................................... 19
2.3
Interpolasi .......................................................................................... 21
2.4
Volume .............................................................................................. 22
2.4.1
Metode Perhitungan Volume .......................................................... 23
2.4.2
Ketelitian Hasil Hitungan Volume .................................................. 25
2.5
Uji Statistik ........................................................................................ 27
2.5.1
Uji Hipotesa mengenai Menengah sampel ...................................... 28
2.5.2
Uji Hipotesa mengenai variansi-variansi ......................................... 30
BAB 3
PELAKSANAAN
PENGUKURAN
DAN
HITUNGAN
VOLUME METODE FOTOGRAMETRI RENTANG DEKAT DAN METODE TACHYMETRI.....................................................32 3.1
Perencanaan ....................................................................................... 33
3.2
Kalibrasi Kamera................................................................................ 33
3.3
Pengambilan Data Metode Fotogrametri Rentang Dekat ..................... 36
3.3.1
Bentuk Beraturan (Kotak TV)......................................................... 36
3.3.2
Objek Kurang Beraturan (Beton) .................................................... 36
3.3.3
Gundukan Berumput....................................................................... 37
3.4
Pengolahan Data CRP ....................................................................... 37
3.5
Pengambilan dan Pengolahan Data Metode Tachymetri...................... 40
3.5.1
Pengukuran Titik Kontrol dan Titik Detail ..................................... 40
3.5.2
Pengolahan Data Metode Tachymetri ............................................. 40
3.6
Hitungan Volume ............................................................................... 41
3.6.1
Objek Beraturan (Kotak TV) .......................................................... 41
3.6.2
Objek Kurang Beraturan (Beton) .................................................... 41
3.6.3
Permukaan Tanah (Gundukan Berumput) ...................................... 42
BAB 4
ANALISIS......................................................................................... 44
4.1
Analisis Perbandingan Metode ........................................................... 44
4.2
Analisis Hasil Pengolahan .................................................................. 45
4.3
Analisis Tingkat Ketelitian ................................................................. 45
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................52
5.1
Kesimpulan ........................................................................................ 52
vii
5.2
Saran .................................................................................................. 53
DAFTAR REFERENSI ...................................................................................54 LAMPIRAN A SPESIFIKASI ALAT.............................................................56 LAMPIRAN B PHOTOMODELER SCANNER ........................................... 61 LAMPIRAN C DATA KOORDINAT ............................................................63 LAMPIRAN D SELISIH TINGGI ANTARA TITIK DETAIL ETS DENGAN DSM HASIL CRP...........................................................66
viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Metodologi Penelitian .....................................................................4 Gambar 2.1 Kondisi Kesegarisan (Collinearity Condition) (Atkinson 1996).......7 Gambar 2.2 Interseksi 2 berkas sinar (Cooper & Robson, 1996 dalam Atkinson 1996) ..............................................................................................9 Gambar 2.3 Tahapan Pembentukan DSM Metode CRP ....................................19 Gambar 2.4 Metode Tachymetri (Soedomo, 2003)............................................20 Gambar 2.5 Konsep Dasar Interpolasi Linier (http://en.wikipedia.org/wiki/ Interpolation) ................................................................................21 Gambar 2.6 Ilustrasi Menghitung Volume dengan Air ......................................23 Gambar 2.7 Ilustrasi Metode End Area (www.sli.unimelb.edu.au).................... 24 Gambar 2.8 Ilustrasi Kontur (sipil.uns.ac.id/kulol/Ilmu_Ukur_Tanah_1) ..........24 Gambar 2.9 Ilustrasi Metode Grid (www.sli.unimelb.edu.au) ...........................25 Gambar 3.1 Tahapan Pelaksanaan ....................................................................32 Gambar 3.2 Bidang kalibrasi (Photomodeler help file)......................................34 Gambar 3.3 Alur Kalibrasi Photomodeler Scanner ...........................................34 Gambar 3.4 Foto Data kalibrasi dari berbagai sudut pengambilan.....................35 Gambar 3.5 Hasil Pemotretan Kotak TV dari Berbagai Sudut Pengambilan ......36 Gambar 3.6 Hasil Pemotretan Beton dari Berbagai Sudut Pengambilan ..........36 Gambar 3.7 Hasil Pemotretan Gundukan Berumput dari Berbagai Sudut Pengambilan .................................................................................37 Gambar 3.8 Objek danTitik Sampel Hasil CRP ................................................38 Gambar 3.9 DSM Dari Kotak TV .....................................................................39 Gambar 3.10 DSM Beton .................................................................................39 Gambar 3.11 DSM CRP Gundukan Berumput..................................................39 Gambar 3.12 Titik Sampel Gundukan Berumput Hasil Tachymetri...................40 Gambar 3.13 DSM ETS Gundukan Berumput ..................................................41 Gambar 5.1 Ilustrasi pemotretan dengan wahana lain .......................................53
ix
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Kemungkinan Hasil Pengujian............................................................28 Tabel 3.1 Hasil Kalibrasi Kamera dengan nilai fokus diset tak hingga................35 Tabel 3.2 Hasil Kalibrasi Kamera dengan nilai fokus diset 1m...........................35 Tabel 3.3 Hasil Hitungan Volume Kotak TV......................................................41 Tabel 3.4 Hasil Hitungan Volume Beton............................................................42 Tabel 3.5 Koordinat Desain................................................................................42 Tabel 3.6 Hasil Hitungan Volume Gundukan Berumput.....................................43 Tabel 4.1 Perbandingan Metode......................................................................... 44 Tabel 4.2 Analisi Hasil Pengolahan Gundukan Berumput ..................................45 Tabel 4.3 Uji Statistik metode Grid ....................................................................50 Tabel 4.4 Uji Statistik metode End Area ............................................................51
x
