BAB 3 AKUSISI DAN PENGOLAHAN DATA Bab pembahasan ini berisi tentang proses pengambilan dan pengolahan data. Proses pengambilan dengan TLS dibagi menjadi dua bagian yaitu proses persiapan dan proses pengukuran. Bagian yang terpenting dari proses pengambilan data tersebut adalah tahap persiapan. Dalam tahap persiapan, hal yang perlu diperhatikan adalah metode pengambilan data. Setelah menentukan metode pengambilan data, tahap yang dilakukan adalah menentukan tempat berdiri alat, persiapan alat termasuk jumlah target yang akan berpengaruh pada penempatan target yang ada, dan persiapan monumentasi . Dalam pengambilan data menggunakan metode target to target menggunakan beberapa alat sebagai berikut: 1. Laser scanner Leica Scanstation C10 beserta tribach dan statif 2. 2 target ukuran 6 inch 3. 2 target ukuran 3 inch 4. 4 penempatan target secara magnetic 5. 1 kaki tiga dan dua target twin pole. Hal ini berbeda dengan menggunakan metode pengambilan data dengan metode traverse. Pengambilan metode traverse menggunakan alat- alat sebagai berikut. 1. Laser scanner Leica Scanstation C10 beserta tribach dan statif 2. 2 statif , tribach dan dan target 6 inch. Gambar dari alat- alat tersebut dapat dilihat pada Lampiran C Dalam tugas akhir ini dilakukan uji coba perbandingan metode registrasi terhadap dua objek. Objek yang pertama adalah objek gardu listrik dan objek yang kedua adalah objek aula timur.
18
3.1
Objek Gardu Listrik GKU Timur ITB
Pembahasan pengambilan data dan pengolahan datanya terdiri dari pengambilan data laser scanner, registrasi data laser scanner , pembuatan model tiga dimensi data, dan perbandingan model tiga dimensi secara jarak antar titik dan permukaan yang ada. 3.1.1
Pengambilan data laser scanner
Gardu listrik ini digunakan sebagai uji coba bangunan yang lebih sederhana dari Aula Timur ITB.Uji coba ini dilakukan dua kali. Uji coba pertama dilakukan dengan menggunakan metode target to target registrasi dan uji coba kedua dilakukan dengan menggunakan metode traverse. Uji coba pertama tersebut dilakukan pada tanggal 19 Maret 2012. Pada uji coba pertama ini dilakukan 4 berdiri alat/ stasiun dan 18 target dalam pengambilan data tersebut. Pemindaian tersebut dilakukan dengan spesifikasi resolusi menengah yang artinya jarak antar titik pada point cloud akan berjarak 0.1 meter pada jarak 100 meter dari alat baik horizontal maupun vertikal Selain spesifikasi interval point cloud tersebut, Spesifikasi lainnya adalah pemindaian dengan menggunakan koordinat local dengan maksud bahwa tidak ada koordinat yang sudah tergeoreference. Hasil dari pengambilan data yang dilakukan ditunjukkan padaTabel 3.1.Ilustrasi objek gardu listrik GKU Timur terdapat pada Gambar 3.1. Tabel 3.1 Persebaran target pada metode target to target dengan objek gardu listrik. Tempat berdiri alat ITB 039 STA 01 STA 02 STA 03
Banyak Pemindaian Objek 1 1 1 1
Target T2 T3 T2 T2
T3 T4 T3 T1
T4 T5 T4 T8
19
T5 T6 T5 T9
T10 T7 T10 T13
T11 T10 T11 T15
T12 T11 T12 T17
T13 T12 T14 T15 T13 T18
Gambar 3.1 Penampakan Gardu Listrik GKU Timur
Gambar 3.2 Denah Pengukuran Gardu Listrik menggunakan metode target to target Persebaran target pada stasiun pertama sampai stasiun keempat ditunjukkan pada Gambar 3.3, Gambar 3.4, Gambar 3.5, danGambar 3.6. Persebaran titik tempat berdiri alat tersebut digambarkan pada gambar berikut
20
Gambar 3.3 Persebaran target pada stasiun ITB 039 metode target to target
Gambar 3.4 Persebaran target pada stasiun STA01 metode target to target
21
Gambar 3.5 Persebaran target pada stasiun STA02 metode target to target
Gambar 3.6 Persebaran target pada stasiun STA03 metode target to target Uji coba menggunakan metode traversedilaksanakan pada tanggal 30 maret 2012. Metode tersebut menggunakan 5 stasiun. Langkah pengambilan data 5 stasiun tersebut ditunjukkan pada Tabel 3.2. Persebaran 5 stasiun tersebut terdapat pada Gambar 3.7. Pemindaian objek gardu listrik tersebut dilakukan dengan spesifikasi resolusi menengah yang artinya jarak antar titik pada point cloud akan berjarak 0.1 meter pada jarak 100 meter dari alat baik horizontal maupun vertikal.
22
Tabel 3.2 Konfigurasi Pengukuran Traverse Gardu listrik Backsight Stasion Foresight ITB034 ITB039 T1 ITB039 T1 T2 T1 T2 T3 T2 T3 T4 T3 T4 ITB034
Gardulistrik
Gambar 3.7 Denah Pengukuran Gardu Listrik\ 3.1.2
Registrasi data point cloud gardu listrik
Data yang telah didapatkan tersebut dimasukkan diregistrasi dengan menggunakan program dari Leica sendiri yaitu Leica Cyclone. Proses pemasukkan data tersebut dengan cara mengimport data yang telah didownload dari Scanstation C10 . 3.1.2.1 Registrasi menggunakan metode traversing Hasil registrasi dari metode traversing langsung didapatkan pada saat pengambilan data sewaktu mendefinisikan titikbacksight,titik foresight dan titik station.Hasil dari registrasi tersebut menghasilkan rata-rata kesalahan registrasi sebesar 0.048 mm dan dapat dilihat pada Gambar 3.8.Sedangkan hasil traverse dari pengukuran tersebut
23
dapat dilihat pada Lampiran A.Pada Gamabar tersebut terdapat kolom weight, error, dan error vector. weight adalah bobot yang digunakan untuk perataan registrasi. Error adalah kesalahan keseluruhan yang terdapat pada titik tersebut. Error vector adalah kesalahan registrasi secara vector (x, y, z) terhadap sumbu x, y, z tempat keluarnya sinar laser.
Gambar 3.8 Hasil ketelitian metode registrasi traverse pada objek gardu listrik 3.1.2.2 Registrasi menggunakan cloud to cloud registration Data pada tanggal 19 Maret tersebut, digabungkan dengan menggunakan metode cloud to cloud. Dalam metode tersebut dibutuhkan dua titik inisial untuk memecahkan 6 parameter orientasi tersebut. Titik-titil inisial yang ada digunakan pada metode ini ditunjukkan pada titik putih yang ada pada Gambar 3.9, Gambar 3.10, Gambar 3.11 dan Gambar 3.12. Hasil dari registrasi metode cloud to cloud pada gardu listrik tersebut menghasilkan rata-rata kesalahan registrasi sebesar 0.005 mm dan ditunjukkan pada Gambar 3.13.
Gambar 3.9 Persebaran titik inisial antara stasion 1(kiri) dengan stasion 4 (kanan) 24
Gambar 3.10 Persebaran titik inisial antara stasion 1(kiri) dengan stasion 2(kanan).
Gambar 3.11 Persebaran titik inisial antara stasion 2(kiri) dengan stasion 3(kanan).
25
Gambar 3.12 Persebaran titik inisial antara stasion 3(kiri) dengan stasion 4(kanan).
Gambar 3.13 Hasil ketelitian metode registrasi cloud to cloud pada objek gardu listrik 3.1.2.3 Registrasi menggunakan metode target to target Registrasi target to target tersebut menggunakan target yang telah dibidik pada saat pengambilan data. Hasil dari registrasi ini mempunyai rata-rata kesalahan registrasi sebesar 0.001 mm dan ditunjukkan pada Gambar 3.14. Pada registrasi ini terdapat titik yang berstatus off. Status off tersebut adalah status dimana titik tersebut tidak diikutsertakan dalam registrasi tersebut. Titik tersebut tidak diikutsertakan dalam registrasi karena hanya mempunyai hasil tampalan scan hanya dari dua sudut pandang.
26
Gambar 3.14 Hasil registrasi objek gardu listrik dengan metode target to target 3.1.3
Perbandingan hasil registrasi
Perbandingan hasil registrasi tersebut dibagi menjadi tiga jenis perbandingan. Tiga jenis perbandingan tersebut terdiri dari perbandingan hasil registrasi, perbandingan hasil permukaan model dari registrasi tersebut dan yang terakhir adalah perbandingan jarak antar titik dari hasil registrasi tersebut. 3.1.3.1 Perbandingan hasil registrasi Masing-masing metode registrasi tersebut menghasilkan ketelitian dari registrasi tersebut. Rata – rata ketelitian atau mean error dari masing masing hasil registrasi tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.3. Tabel 3.3 Ketelitian hasil registrasi dari masing masing metode Metode Target to Target Cloud to Cloud Traverse
Rata-rata kesalahan(m) 0.001 0.005 0.048
3.1.3.2 Perbandingan permukaan model Point cloud dari hasil registrasi tersebut dibuat model mesh model. Pembuatan mesh model tersebut dilakukan dengan jarak antara spasi yang 0.005 m dari hasil registrasi tersebut. Setelah mesh model tersebut terbuat, mesh model tersebut dibandingkan pada program Geomagic Qualify. Mesh model dari masing-masing metode dapat dilihat pada Gambar 3.15, Gambar 3.16, dan Gambar 3.17. Hasil dari perbandingan mesh model tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.18, Gambar 3.19,dan Gambar 3.20. 27
Gambar 3.15 Mesh model dari metode cloud registrasi.
Gambar 3.16 Mesh model dari metode traverse registrasi.
28
Gambar 3.17 Mesh model dari metode target registrasi.
Gambar 3.18 Hasil perbandingan model mesh antara metode target to target dengan cloud to cloud.
29
%
STD dev
Gambar 3.19 Hasil perbandingan model dengan antara metode cloud to cloud dengan metode traverse %
STD dev
Gambar 3.20 Hasil perbandingan model antara metode target to target dengan metode traverse Dari Gambar 3.18 tersebut, hasil perbandingan menyatakan bahwa 99 % dari perbandingan model tersebut berada pada rentang standar deviasi -2 sampai + 2. Pada Gambar 3.19 dan Gambar 3.20 menunjukkan lain . Pada kedua gambar tersebut terdapat 91.53 % dari perbandingan model tersebut berada pada rentang standar deviasi , sisanya sebanyak 8.5 % berada pada rentang standar deviasi -3 dan +3. 3.1.3.3 Perbandingan jarak antar titik Jarak antar titik yang dipakai dalam pembuatan target tersebut dipakai sebagai perbandingan jarak. Perbandingan jarak antar titik dipakai dengan menggunakan data yang diambil menggunakan metode target to target. Hasil perbandingan jarak antar 30
titik dari titik-titik target yang digunakan tersebut ditunjukkan pada gambar . Perbandingan jarak antar titik dari ketiga metode tersebut terdapat pada Gambar 3.21 , Tabel 3.4 , dan Tabel 3.5 Tabel 3.4 Tabel Perbandingan metode dari segi jarak antar titik target STD Deviasi (mm) 7.78
Variansi (mm) 60.50
Point1 T1
Point2 T3
T2T (m) 2.524
C2C (m) 2.513
Rata-Rata (mm) 2.5185
T1
T4
3.508
3.501
3.5045
4.95
24.50
T1
T5
4.849
4.845
4.847
2.83
8.00
T1
T7
5.672
5.674
5.673
1.41
2.00
T1
T8
3.421
3.421
3.421
0.00
0.00
T1
T9
2.264
2.264
2.264
0.00
0.00
T1
T17
4.065
4.066
4.0655
0.71
0.50
T3
T4
1.367
1.367
1.367
0.00
0.00
T3
T5
2.96
2.96
2.96
0.00
0.00
T3
T7
4.637
4.635
4.636
1.41
2.00
T3
T8
4.181
4.167
4.174
9.90
98.00
T3
T9
3.906
3.893
3.8995
9.19
84.50
T3
T17
5.845
5.831
5.838
9.90
98.00
T4
T5
1.97
1.97
1.97
0.00
0.00
T4
T7
3.67
3.667
3.6685
2.12
4.50
T4
T8
4.008
3.995
4.0015
9.19
84.50
T4
T9
4.275
4.263
4.269
8.49
72.00
T4
T17
6.026
6.013
6.0195
9.19
84.50
T5
T7
2.318
2.359
2.3385
28.99
840.50
T5
T8
4.33
4.318
4.324
8.49
72.00
T5
T9
4.963
4.954
4.9585
6.36
40.50
T5
T17
6.666
6.655
6.6605
7.78
60.50
T7
T8
3.572
3.548
3.56
16.97
288.00
T7
T9
4.782
4.769
4.7755
9.19
84.50
T7
T17
5.919
5.888
5.9035
21.92
480.50
T8
T9
1.623
1.623
1.623
0.00
0.00
T8
T17
2.403
2.403
2.403
0.00
0.00
T9
T17
2.141
2.142
2.1415
0.71
0.50
31
Tabel 3.4 menjelaskan tentang jarak antara titik target yang dipakai dengan metode target to target dan metode cloud to cloud. Pada Tabel 3.4 terdapat kolom T2T dan C2C. Maksudnya T2T adalah kolom jarak antara dua titik target berdasarkan metode target to target. Sedangkan C2C adalah kolom jarak antara dua titik target berdasarkan metode cloud to cloud.
2
3 1
4
Gambar 3.21 Definisi jarak dari perbandingan jarak pada Tabel 3.5 Tabel 3.5 Tabel perbandingan metode dari segi jarak antar titik sample di bagian atap Jarak dengan menggun akan Pita STD traverse Ukur (m) (mm) 5.816 5.824 2.489 3.988 4.022 6.368 5.810 5.814 9.210 4.015 4.026 3.635 Rata-rata residu
Jarak (m)
Nama 1 2 3 4
target 5.814 3.999 5.799 4.008
cloud 5.819 3.998 5.792 4.009
Residu (mm)
Variansi (mm) 6.196 40.550 84.829 13.211
T2T -9.96 -22.80 -15.46 -17.55 16.44
C2C -4.98 -23.60 -21.89 -17.05 16.88
traverse -7.53 -34.21 -3.73 -11.02 14.12
Dari Tabel 3.5 dapat disimpulkan bahwa urutan residu yang paling baik dari pengukuran jarak adalah traverse registrasi ,target to target registrasi , dan terakhir cloud to cloud registrasi
32
3.2
Objek Aula Timur ITB
Pembahasan pengambilan data dan pengolahan datanya terdiri dari pengambilan data laser scanner, registrasi data laser scanner , pembuatan model tiga dimensi data, dan perbandingan model tiga dimensi dari deviasi permukaan yang ada. 3.2.1
Pengambilan Data Objek Aula Timur
Pengambilan data untuk objek Aula Timur ini dilakukan dua kali.Pengambilan data pertama pada tanggal 11 Januari 2012 dan 12 Januari 2012dengan menggunakan metode registrasi target to target . Persebaran target dari metode registrasi target to target tersebut dilihat dari atas ditunjukkan pada Gambar 3.24, Gambar 3.25, Gambar 3.26, Gambar 3.27, Gambar 3.28, Gambar 3.29, dan Gambar 3.30 Hasil dari pemindaian secara detil dari target tersebut dapat dilihat pada Lampiran B.. Pemindaian objek tersebut menggunakan pemindaian resolusi menengah yang berarti jarak antara point cloud pada jarak 100 meter dari TLS adalah 0.2 meter. Pengambilan data kedua untuk objek aula timur ini dilakukan pada 31 Januari 2012 dengan menggunakan metode traversing. Kerangka traverse yang digunakan pada metode tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.22. Penampakan Aula Timur dapat dilihat pada
33
Gambar 3.22 Denah Kerangka Aula Timur ITB
Gambar 3.23Penampakan Aula Timur ITB
Gambar 3.24Persebaran Target pada Station 1objek Aula Timur 34
Gambar 3.25 Persebaran Target pada Station 2 objek Aula Timur
Gambar 3.26 Persebaran Target pada Station 3objek Aula Timur
Gambar 3.27 Persebaran Target pada bm100 objek Aula Timur
35
Gambar 3.28 Persebaran Target pada stasiun 4 objek Aula Timur
Gambar 3.29 Persebaran Target pada stasiun 5 objek Aula Timur
Gambar 3.30 Persebaran Target pada stasiun 7 objek Aula Timur 3.2.2
Registrasi data Aula Timur
Registrasi Aula Timur ITB terdiri dari registrasi secara cloud to cloud, target to target, dan traverse .
36
3.2.2.1 Registrasi menggunakan metode cloud to cloud Data pada tanggal 11 Desember 2011 dan 12 Desember 2011 tersebut, digabungkan dengan menggunakan metode cloud to cloud. Dalam metode tersebut dibutuhkan dua titik inisial untuk memecahkan 6 parameter orientasi tersebut. Titik-titil inisial yang ada digunakan pada metode ini ditunjukkan pada titik putih yang ada pada Gambar 3.31, Gambar 3.32, Gambar 3.33, Gambar 3.34, Gambar 3.35, danGambar 3.36. Hasil dari registrasi metode cloud to cloud pada aula timur mempunyai rata-rata kesalahan registrasi sebesar dan 0.071 myang ditunjukkan padaGambar 3.37.
. Gambar 3.31 Persebaran titik inisial antara stasion 1(kiri) dengan stasion 7(kanan).
Gambar 3.32 Persebaran titik inisial antara stasion 1(kiri) dengan stasion 2(kanan).
37
Gambar 3.33 Persebaran titik inisial antara stasion 2(kiri) dengan stasion 3(kanan).
Gambar 3.34 Persebaran titik inisial antara stasion 4(kiri) dengan stasion 5(kanan).
Gambar 3.35 Persebaran titik inisial antara stasion 5(kiri) dengan stasion 7(kanan).
Gambar 3.36 Persebaran titik inisial antara bm 100(kiri) dengan stasion 4(kanan). 38
Gambar 3.37 Persebaran titik inisial antara bm 100(kiri) dengan stasion 3(kanan).
Gambar 3.38 Hasil ketelitian metode registrasi cloud to cloud pada objek aula timur 3.2.2.2 Registrasi menggunakan metode target to target Registrasi tersebut menggunakan auto add constrain dari program leica cyclone. Hasil dari registrasi metode cloud to cloud pada aula timur mempunyai rata-rata kesalahan sebesar dan 0.003 m yang ditunjukkan pada Gambar 3.39. Pada registrasi ini terdapat titik yang berstatus off. Status off tersebut adalah status dimana titik tersebut tidak diikutsertakan dalam registrasi tersebut. Titik tersebut tidak diikutsertakan dalam registrasi karena hanya mempunyai hasil tampalan scan hanya dari dua sudut pandang.
39
Gambar 3.39 Hasil registrasi dari metode target to target objek aula timur 3.2.2.3 Registrasi menggunakan metode traverse. Registrasi dengan metode traverse ini langsung didapatkan pada saat pengukuran atau pengambilan data. Ketelitian kerangka yang dihasilkan dari poligon tersebut ditunjukkan pada Lampiran B. Selain ketelitian kerangka , Hasil registrasi tersebut mempunyai rata-rata kesalahan registrasi sebesar 5.395 meter dan ditunjukkan pada Gambar 3.40.
Gambar 3.40 Hasil registrasi dari metode traverse objek aula timur Proses registrasi dari metode traverse yang didapatkan langsung dari pengukuran tersebut menghasilkan hasil yang tidak baik. Karena hasil tersebut, data tersebut diregistrasi ulang secara manual dengan menggunakan titik ikat dari tempat berdiri alat dan tempat berdiri target. Hasil dari registrasi ulang secara manual tersebut 40
mempunyai rata-rata kesalahan sebesar 0.196725 meter dan digambarkan pada Gambar 3.41
Gambar 3.41 Hasil registrasi ulang tanpa koordinat yang diketahui metode traverse objek aula timur 3.2.3
Perbandingan metode registrasi
Perbandingan hasil registrasi tersebut dibagi menjadi 3 jenis perbandingan. 3 jenis perbandingan tersebut terdiri dari perbandingan hasil registrasi, perbandingan hasil permukaan model dari registrasi tersebut dan yang terakhir adalah perbandingan jarak antar titik dari hasil registrasi tersebut. 3.2.3.1 Perbandingan hasil registrasi Masing-masing metode registrasi tersebut menghasilkan ketelitian dari registrasi tersebut. Ketelitian dari masing masing hasil registrasi tersebut dapat dilihat padaTabel 3.6. Tabel 3.6 Ketelitian hasil registrasi dari masing masing metode Metode
Rata rata kesalah registrasi (m)
Target to Target
0.003
Cloud to Cloud
0.071
Traverse
5.395
41
3.2.3.2 Perbandingan permukaan model Point cloud dari hasil registrasi tersebut dibuat model mesh model. Pembuatan mesh model tersebut dilakukan dengan jarak antara spasi yang 0.005 m dari hasil registrasi tersebut. Setelah mesh model tersebut terbuat, mesh model tersebut dibandingkan pada program Geomagic Qualify. Hasil dari perbandingan mesh model antara metode registrasi cloud to cloud dengan target to target dapat dilihat pada Gambar 3.48. Perbandingan model mesh antara registrasi metode traverse dengan metode target to target dan antara registrasi metode traverse dengan metode cloud to cloud tidak dilakukan karena metode traverse tersebut mempunyai rata-rata kesalahan lebih dari 5 meter. Pada Gambar 3.48 tersebut disajikan distribusi deviasi dan standar deviasi. Maksud dari distribusi deviasi tersebut adalah persebaran deviasi dan jumlah titik yang berdeviasi antar dua model tersebut ,serta persentase bagian model tersebut yang berdeviasi antar dua model tersebut. Standar deviasi adalah deviasi yang distandarkan dengan distribusi normal gauss.Dalam standar deviasi tersebut tercantum besarnya standar deviasi dan jumlah titik dan persentase titik pada perbandingan model tersebut.Mesh model dari registrasi cloud to cloud dan registrasi target to target dapat dilihat Gambar 3.44 sampai Gambar 3.47.
Gambar 3.42 Mesh Model Cloud to cloud registrasi Aula Timur tampak atas 42
Gambar 3.43 Mesh Model Cloud to cloud registrasi Aula Timur tampak samping 1
Gambar 3.44 Mesh Model Cloud to cloud registrasi Aula Timur tampak samping 2
43
Gambar 3.45 Mesh Model Target to target registrasi Aula Timur tampak atas
Gambar 3.46 Mesh Model Target to target registrasi Aula Timur tampak samping 1
44
Gambar 3.47 Mesh Model Target to target registrasi Aula Timur tampak samping 2
45
%
Deviasi %
STD -Dev Gambar 3.48 Hasil perbandingan model mesh antara metode target to target dengan
cloud to cloud
46
