83
BAB VII ANALISIS
7.1
Analisis Komponen Airborne LIDAR
Airborne LIDAR adalah survey untuk mendapatkan posisi tiga dimensi dari suatu titik dengan memanfaatkan sinar laser yang ditembakkan dari wahana terbang, seperti pesawat terbang atau helikopter. Sistem airborne LIDAR terdiri dari beberapa komponen, yaitu alat-alat ukur yang bekerja secara terpisah dalam waktu bersamaan. Komponenkomponen tersebut adalah : 1. Global Positioning System (GPS) 2. Inertial Navigation System (INS) 3. Laser Scanner
Karena banyaknya alat yang bekerja pada sistem airborne LIDAR, maka akan terjadi deviasi spasial, dan deviasi temporal. Deviasi spasial adalah perbedaan posisi (x,y,dan z) antara komponen-komponen dalam sistem airborne LIDAR seperti GPS dan INS. Perbedaan posisi ini harus diukur secara presisi untuk mendapatkan data dengan kualitas yang baik. Sedangkan deviasi temporal adalah perbedaan waktu ketika masing-masing komponen bekerja. Solusi untuk mengatasi deviasi temporal adalah dengan cara menggunakan sistem pengontrol waktu pengamatan tunggal.
84 7.1.1
Analisis Global Positioning System
Penentuan posisi pada sistem airborne LIDAR dilakukan dengan menggunakan GPS. Banyak metode yang dapat digunakan, tetapi karena titik yang diukur selalu berubah posisinya, dan dibutuhkan ketelitian yang tinggi maka metode yang paling tepat untuk digunakan adalah metode differensial kinematik dengan menggunakan data fase. Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam survey dengan GPS adalah kesalahan orbit, kesalahan jam satelit dan receiver, bias troposfer dan ionosfer, efek multipath, ambiguitas fase, cycle slips, serta metode pemecahan dan pengolahan data.
Ketelitian yang diperoleh untuk pengukuran posisi dengan metode differensial kinematik dengan menggunakan data fase adalah pada orde centimeter. Ketelitian tersebut sangat bergantung dari beberapa faktor, antara lain : 1.
Jumlah satelit
2. Lokasi dan distribusi satelit 3. Lama pengamatan 4. Kualitas receiver 5. Jarak dari receiver ke stasiun referensi 6. Keadaan cuaca pada saat pengamatan
Dalam pengolahan data fase juga dibutuhkan penentuan ambiguitas fase, di mana jika survey dilakukan secara kinematik, maka penentuan ambiguitas fase dilakukan secara onthe-fly. Beberapa metode penentuan ambiguitas fase secara on-the-fly adalah : teknik extrawidelanning, teknik ambiguity mapping function, dan teknik kuadrat terkecil.
85 Ketelitian posisi yang diharapkan dari GPS adalah pada level cm. Untuk mendapatkan ketelitian sebesar itu, maka harus terdapat stasiun referensi GPS pada jarak maksimal 30 km dari daerah survey airborne LIDAR. Jumlah dan distribusi sebaran titik stasiun referensi GPS sangat mempengaruhi luas cakupan area survey airborne LIDAR serta ketelitian dari data yang dihasilkan.
7.1.2
Analisis Inertial Navigation System
Wahana terbang selain mengalami perubahan posisi secara translasi, juga mengalami pergerakan rotasi pada sumbu-sumbu terbang. Pergerakan tersebut adalah : − Roll untuk rotasi pada sumbu x terbang − Pitch untuk rotasi pada sumbu y terbang − Heading untuk rotasi pada sumbu z terbang
Untuk mengukur besarnya pergerakan rotasi roll, pitch, dan heading, digunakan Inertial Navigation System yang disingkat INS dengan ketelitian sebagai berikut.
Tabel 7.1 Ketelitian data yang dihasilkan INS Parameter
Nilai Ketelitian
Posisi horisontal
0.02 m
Posisi vertikal
0.02 m
Kecepatan
0.005 m/s
Heading
0.006 °
Roll & Pitch
0.0015 °
86 7.1.3
Analisis Laser Scanner
Sensor laser pada sistem airborne LIDAR adalah alat untuk mengukur jarak antara wahana terbang dengan permukaan tanah, dengan memanfaatkan sinar laser. Pada sistem airborne LIDAR, spektrum sinar yang digunakan adalah sinar infra merah yang memiliki panjang gelombang 1.064 μm. Laser scanner mempunyai kemampuan multiple return, yaitu kemampuan untuk menerima pantulan antara satu hingga lima kali, sehingga mampu menghasilkan data yang berlapis untuk satu titik. Beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan pulsa laser antara lain : 1. Kondisi cuaca di bawah wahana udara seperti adanya asap, kabut, dan hujan. 2. Komposisi vegetasi dan objek-objek pada permukaan bumi yang mempengaruhi reflektifitas dan kemampuan penetrasi. 3. Background noise
Survey airborne LIDAR yang memanfaatkan sinar laser memiliki keunggulan jika dibandingkan dengnan survey airborne lain yang memanfaatkan media lainnya seperti fotogrametri dan IFSAR, antara lain : 1. airborne LIDAR mampu memetakan satu hingga lima layer sedangkan metode fotogrametri dan IFSAR hanya satu. 2. Airborne LIDAR memiliki sensor aktif, tidak seperti fotogrametri yang hanya bergantung pada sinar matahari sehingga membatasi waktu survey. Selain itu data airborne LIDAR memiliki resolusi yang sangat tinggi, dan ketelitian posisi yang sangat baik.
87
7.2
Analisis Data Airborne LIDAR
Karena terdiri dari beberapa komponen, sistem airborne LIDAR menghasilkan beberapa data, yaitu data posisi x,y,z yang dihasilkan oleh GPS, data percepatan dan pergerakan rotasi wahana terbang yang dihasilkan oleh INS, serta data jarak wahana terbang dengan permukaan bumi yang dihasilkan oleh laser scanner.
Ketiga data di atas diolah secara berurutan untuk mendapatkan informasi x,y, dan z titiktitik di permukaan bumi pada daerah survey. Pertama data GPS diolah dengan software pengolahan data GPS, kemudian digabungkan dengan data dari INS. Setelah posisi dan orientasi wahana terbang didapatkan, data dari laser scanner dimasukkan untuk mendapatkan posisi x,y, dan z titik-titik yang diukur.
Ketelitian data airborne LIDAR dipengaruhi oleh ketelitian masing-masing komponen di dalamnya. Tingkat ketelitian 15 - 20 cm untuk vertikal dan 10 – 100 meter untuk posisi horisontal merupakan kumulatif dari tingkat ketelitian GPS, INS dan laser scanner.
7.3
Analisis Aplikasi Airborne LIDAR
Survey LIDAR dilakukan dengan menggunakan wahana terbang seperti pesawat terbang, di mana GPS, INS, dan laser scanner bekerja secara bersamaan, untuk mendapatkan data posisi dan orientasi wahana terbang, serta jarak ke permukaan bumi. Beberapa karateristik dari survey airborne LIDAR adalah :
88 1. Survey dapat dilakukan siang maupun malam hari 2. Survey airborne LIDAR dapat dilakukan dalam cuaca yang kurang baik, seperti saat berawan, selama tidak ada awan di antara wahana terbang dan permukaan tanah. 3. Mempunyai kerapatan scan yang tinggi, mulai dari 5000 hingga 50.000 pancaran laser per detik.
Dengan karakteristik yang dimilikinya, survey airborne LIDAR dapat diaplikasikan dalam beberapa bidang kajian, antara lain : manajemen gangguan ruang udara pada lapangan terbang, perencanaan dan pemeliharaan jalan bebas hambatan, deteksi potensi kebocoran pipa gas cair, mitigasi bencana banjir, mitigasi bencana tanah longsor, pemodelan daerah perkotaan, pemodelan daerah basah, serta pengukuran tinggi vegetasi.
7.4
Analisis Ekonomi Sistem Airborne LIDAR
Sistem airborne LIDAR membutuhkan wahana udara seperti pesawat terbang atau helikopter dalam surveynya. Oleh karena itu survey airborne LIDAR membutuhkan biaya yang tidak sedikit. Selain itu dibutuhkan GPS geodetik untuk pengukuran posisi pada stasiun referensi GPS, sehingga biayanya bergantung pada banyaknya titik stasiun referensi GPS. Sementara, untuk pengadaan instrumen INS dan laser scanner, harga beli atau harga sewanya pun lebih besar jika dibandingkan dengan alat-alat survey terestris, seperti ETS, dan sebagainya.
89 7.5
Analisis Kekemahan Sistem Airborne LIDAR
Sistem airborne LIDAR mempunyai kekurangan sebagai berikut : 1. Ketelitian pengukuran dipengaruhi oleh banyaknya komponen di dalam sistem airborne LIDAR. Jika salah satu komponen menghasilkan data yang kurang baik, maka hasil akhir data LIDAR pun akan terpengaruh menjadi kurang baik pula. Semakin banyak kesalahan pengukuran pada komponen LIDAR, maka akan terakumulasi pada hasil akhir data LIDAR. 2. Sifat sinar laser yang digunakan sebagai alat ukur jarak yang mempunyai karakteristik pantulan yang berbeda-beda terhadap jenis bidang pantulan yang berlainan. Sifat laser ini menyebabkan kemungkinan hilangnya data suatu titik sehingga menjadi blankspot pada data LIDAR. 3. Sifat sinar laser yang mudah membias jika terdapat gangguan pada media rambatan, seperti awan dan asap. Berbeda dengan sensor radar yang mampu menembus hambatan pada media rambatan.
