STUDI CLOSE RANGE PHOTOGRAMMETRY DALAM PENENTUAN VOLUME SUATU OBJEK Defry Mulia
35 09100011
PROGRAM STUDI TEKNIK GEOMATIKA FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014 04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Volume penggalian dan penimbunan suatu material merupakan hal yang penting dalam banyak pekerjaan teknik dan pertambangan. Akurasi bentuk dan estimasi volume dari material tersebut adalah penting dalam banyak aplikasi, misalnya studi erosi, estimasi pengambilan bahan tambang, dan penilaian lahan untuk konstruksi (Schulz dan Schachter 1980 dalam Yakara dan Yilmazb 2008). Dengan adanya perkembangan teknologi fotogrametri, diharapkan dapat membuat kemudahan untuk melakukan pemodelan tiga dimensi dari suatu objek, teknologi otomatisasi image matching, mempermudah dalam a a pe pengambilan ga a titik sampel sa pe ya yang ga akan a digunakan g a a untuk pembuatan pe aa Digital Surface Model (DSM).
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
2
Tujuan 1. Mendapatkan parameter orientasi dalam dari kalibrasi kamera. 2. Membuat model 3D dan DSM (Digital Surface Model) dari objek yang diteliti. 3. Mengihitung volume menggunakan DSM. 4. Analisa ketelitian dengan membandingkan perhitungan hasil volume dengan metode close range photogrammetry dan thacymetri.
Manfaat Manfaat yang ingin diperoleh dari penelitian ini adalah memberi suatu informasi mengenai suatu metode alternatif untuk diterapkan pada pekerjaan-pekerjaan pembuatan DSM dan penentuan volume.
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
3
P Perumusan M Masalah l h Permasalahan yang akan muncul dari latar belakang penelitian di atas adalah: 1. Bagaimana hasil kalibrasi kamera pada Software Photomodeler Scanner? 2. Bagaimana hasil EOP dari proses orientasi relatif dan DSM menggunakan Software Photomodeler Scanner? 3. Bagaimana Evaluasi volume hasil dari metode Close Range Photogrammetry dengan Software Photomodeler Scanner
Batasan Masalah Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah: 1. Objek yang dijadikan bahan pengukuran dari tugas akhir ini yaitu objek lemari dan objek kurang beraturan gundukan berumput. 2. Metode penghitungan volume yang digunakan adalah metode bangun ruang balok dan thacymetri. 3. Software pengolahan menggunakan Software Photomodeler Scanner dengan prinsip epipolar geometry dan metode image matching. 04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
4
METODOLOGI PENELITIAN 04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
5
LOKASI Lokasi penelitian Tugas Akhir ini mengambil sampel di Surabaya Timur.
04/08/2014
DATA Data foto diambil dengan kamera non metrik atau kamera di it l yaitu digital it grid id bidang kalibrasi, lemari, dan gundukan berumput.
PERANGKAT LUNAK 1. 2. 3. 4 4.
SIDANG TUGAS AKHIR
Auto CAD 2012 Photomodeler Scanner Microsoft Office MiniTab 16
6
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
7
PROSEDUR PENELITIAN
Pengukuran ETS
Foto Foto Objek
Grid Kalibrasi
Data Sudut dan Jarak
Penandaan Titik manual RMS >1
Pemotretann Foto tidak terorientasi Data Kalibrasi Foto terorientasi
Pengolahan Data Tachymetri
Foto Terkoreksi RMS >1 RMS >1
Koordina t titik sampel
Orientasi Relatif
DSM
EOP
intersection
Hasil Kalibrasi
IOP
Perhitungan Perhit n an Volume
Model 3D dan DSM
Volume Objek
Volume Objek Analisa
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
8
HASIL DAN ANALISIS 1. Kalibrasi Kamera Presisi atau stadar deviasi Camera Canon EOS 5D Mark II P Parameter t Orientasi O i t i Dalam D l Nil i (mm) Nilai ( ) Focal Length 24.790558 Xp 18.020613 Yp 12.197914 Fw 36.528877 Fh 24.3332 K1 1.54E-04 K2 0 K3 0 P1 1.72E-05 P2 2.28E-05
Deviasi D i i (mm) ( ) 0.004 0.005 0.006 0.002 1.90E-06 0 0 2.50E-06 2.70E-06
Tabel 1. Hasil perhitungan IOP menggunakan self calibration
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
9
2. Orientasi Relatif a. Objek Lemari
Angle
RMS Residual (pixels)
Largest Residual (pixels)
Photo Largest Residual
Photos
X
Y
Z
Tightness (percent)
3,4
0.269
0.35
-0.896
0.011
8.167 degs
0.26
0.273
4
3,4
-0.294
0.343
-0.827
0.005
7.474 degs
0.149
0.154
3
3,4
-0.248
0.343
-0.847
0.011
7.645 degs
0.278
0.286
3
3,4
0.215
0.346
-0.895
0.028
8.305 degs
0.661
0.689
4
3,4
0.216
-0.015
-0.924
0.002
8.448 degs
0.046
0.046
3
3,4
0.255
0.0201
-0.918
0.017
8.418 degs
0.401
0.403
4
3,4
-0.258
-0.019
-0.898
0.032
7.731 degs
0.746
0.795
3
3,4
0.22
-0.396
-1.0002
0.029
7.130 degs
0.643
0.663
3
3,4
-0.261
-0.397
-0.947
0.039
6.951 degs
0.893
0.962
3
34 3,4
-0.307 0 30
-0.431 0 431
-0.925 0 92
0 04 0.047
6 80 ddegs 6.807
1 103 1.103
1 19 1.195
3
3,4
0.276
-0.438
-1.004
0.016
6.873 degs
0.349
0.359
3
3,4
0.213
0.031
-0.916
0.006
8.552 degs
0.138
0.138
4
34 3,4
0 213 0.213
0 018 0.018
-0.916 0 916
0 01 0.01
8 557 degs 8.557
0 243 0.243
0 243 0.243
3
Tabel 2. Orientasi relatif 2 foto sisi kanan lemari yang saling overlay 04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
10
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
11
Parameter Foto 1 2 3 4 5 6 7
Xc 0.551641 -0.47755 -0.39656 -0.55418 0.647898 0.499199 0.043855
Yc 0.061095 0.042486 0.032826 0.034831 0.041845 0.048324 0.004707
Zc
Omega
Phi
Kappa
-0.36074
-9.089966 deg
37.017981 deg
5.475817 deg
-0.26055
-5.801953 deg
-32.017474 deg
-1.883678 deg
-0.2151
-3.846049 deg
-41.739047 deg
-0.959314 deg
-0.32505
-4.856331 deg
-22.504308 deg
-1.873915 deg
-0.37065
-4.669065 4 669065 deg
27.143467 27 143467 deg
3.704555 deg
-0.28502
-7.907145 deg
44.543376 deg
4.608528 deg
0.011283
-0 0.136078 136078 deg
2.741003 deg
-0 0.254783 254783 deg
Tabel 3. Enam unsur orientasi luar (EOP) objek lemari
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
12
b. Objek j Gundukan Berumput p
Photos
Precision Vector Length
Tightness (percent)
1,2
0.017
1,2
Angle
RMS Residual (pixels)
Largest Residual (pixels)
X
Y
Z
0.012
23.083 degs
0.418
0.429
0.088
‐0.129
‐0.821
0.001
0.008
0.015
0.018
0.001
18.425 degs
0.044
0.052
0.041
‐0.098
‐1.035
0.017
0.002
0.002
1,2
0.011
0.058
20.657 degs
1.715
1.722
0.155
‐0.1
‐0.929
0.011
0.002
0.001
1,2
0.0134
0.009
16.606 degs
0.23
0.237
0.13
‐0.054
‐1.162
0.005
0.004
0.011
12 1,2
0 015 0.015
0 042 0.042
16 901 degs 16.901 degs
0 998 0.998
1 01 1.01
0 089 0.089
‐0 063 ‐0.063
‐1 139 ‐1.139
0 012 0.012
0 003 0.003
0 009 0.009
1,2
0.024
0.031
15.439 degs
0.68
0.682
0.061
‐0.033
‐1.247
0.021
0.006
0.009
1,2
0.015
0.015
15.079 degs
0.33
0.337
0.191
‐0.026
‐1.279
0.001
0.007
0.013
1,2
0.018
0.005
16.408 degs
0.129
0.136
0.229
‐0.061
‐1.169
0.012
0.002
0.013
1,2
0.034
0.018
10.793 degs
0.285
0.286
0.479
‐0.082
‐1.715
0.001
0.006
0.033
1,2
0.036
0.021
19.797 degs
0.617
0.63
0.274
‐0.111
‐0.951
0.036
0.004
0.003
X Precision Y Precision Z Precision
Tabel 4. Orientasi relatif overlay 2 data foto yang berbeda 04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
13
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
14
Parameter
Foto
Xc
Yc
Zc
Omega
Phi
Kappa
Foto 1 dan Foto 2
Foto 1
-0.000033 0 000033
-0.000671 0 000671
-0.00332 0 00332
0.021912 deg
-0.025285 deg
-0.001050 deg
Foto 2
0.335823
-0.010832
-0.02068
0.134026 deg
0.988132 deg
-0.705731 deg
Foto 3 dan Foto 6
Foto 3
0.003576
-0.000024
0.000708
0.003223 deg
0.095031 deg
-0.023844 deg
Foto 6
0.861546
-0.002267
0.360068
1.072336 deg
3.167751 deg
-0.982215 deg
Foto 5
-0.031993
0.017256
0.011307
Foto 4
0.374304
0.068494
-0.10313
-0.718773 deg -8.383466 deg
-1.094625 deg 1.185979 deg
0.082004 deg 0.584186 deg
Foto 4
0.033125
-0.010911
-0.01595
0.428228 deg
1.189516 deg
-0.006633 deg
Foto 7
0.392531
-0.013714
-0.43213
5.154310 deg
11.732101 deg
1.053813 deg
Foto 4 dan Foto 5
Foto 4 dan Foto 7
Tabel 5. Enam unsur orientasi luar (EOP) objek gundukan berumput 04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
15
3 PEMODELAN 3D DAN DSM 3.
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
16
4 HITUNGAN VOLUME 4.
Metode Pengukuran
Panjang (m)
Lebar (m)
Tinggi (m)
Volume (m3)
CRP
0.457
0.423
0.556
0.107
R ll Meter Roll M t
0 400 0.400
0 400 0.400
1 200 1.200
0 192 0.192
Tabel 6. Hasil Hitungan Volume Lemari
Jumlah titik
138
Jumlah titik
54
elevasi minimum (m)
5.3
elevasi minimum (m)
0
elevasi maksimum (m) k di t minimum koordinat i i (x,y) koordinat maksimum (x,y)
5.9 1028 099599 ; 1028.099599 985.176785 1034.169121 ; 992.718880
elevasi maksimum (m) k di t minimum koordinat i i (x,y) koordinat maksimum (x,y)
0 1028 099599 ; 1028.099599 985.112876 1034.169121 ; 992.718880
kontur
150
kontur
55
Tabel 7. Hasil hitungan permukaan 1
04/08/2014
Tabel 8. Hasil hitungan permukaan 2 (perencanaan) SIDANG TUGAS AKHIR
17
volume cut
162 164987 m3 162.164987
volume fill
0
volume hasil
162.164987 m3
jumlah titik
653
elevasi minimum (m)
5.3
elevasi l i maksimum k i (m) ( )
59 5.9
koordinat minimum (x,y)
1028.099599 ; 985.112877
koordinat maksimum (x,y)
1034.169121 ; 992.718880
Tabel 9. Hasil Perhitungan Volume Gundukan Berumput Menggunakan ETS
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
18
5. ANALISIS Pada pengolahan kalibrasi kamera, diperoleh point marking residual dengan nilai RMS 0,114 , pixels. p Kerapatan p titik maksimum adalah p pada titik 11 dengan g nilai 0,00069 m dan titik minimum pada titik 65 dengan nilai 0,00013 m. Analisa yang muncul adalah jumlah area foto yang ditutupi oleh titik adalah 14%, yang merupakan kurang dari yang direkomendasikan, yaitu sebesar 80%. Denga demikian disarankan untuk mengambil ulang foto dari grid kalibrasi dengan pencahayaan yang bagus sehingga titik yang ditandai mengisi bingkai foto sebanyak mungkin mungkin. Hal ini menghasilkan kalibrasi yang lebih baik karena lebih banyak lensa yang akan dikalibrasi untuk memperhitungkan variabilitas seluruh lensa. Dalam menentukan orientasi ralatif dengan melakukan overlay 2 gambar atau lebih, sangat sulit mendapatkan nilai RMS yang kecil dari 0 (<0). Sehingga penulis melakukan pengolahan secara berualng-ulang sampai RMS yang didapat kecil. RMS maksimal pada pengolahan ini adalah 4.008764604 pixels. Dari hasil uji statistik diketahui bahwa hasil volume rata-rata objek lemari dengan metode CRP adalah 0.107 m3 dan metode rol meter adalah 0.192 m3. Sehingga selisihnya adalah 0.085 0 085 m3. Volume gundukan berumput metode CRP belum menemukan hasil, oleh karena itu perbandingan volume gundukan berumput antara metode CRP dan thacymetri belum bisa ditentukan. Volume gundukan menggunakan ETS adalah 162.164987 m3
04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
19
KESIMPULAN 1. 2. 3.
4.
04/08/2014
Parameter Orientasi Dalam kamera pada hasil kalibrasi kamera yaitu focal length = 24.790, posisi titik utama foto (XP ;YP) = 18.021;12.197, dan koefisien distorsi lensa K1 = 0.00015, K2 = 0, K3 = 0, P1 = 0.000017, dan P2 = 0.000022 Pemodelan objek beraturan yang diwakili oleh lemari berhasil dilakukan, sementara itu objek yang tidak beraturan seperti gundukan berumput tidak berhasil dilakukan. Volume objek lemari berdasarkan roll meter adalah 0.192 m3 dan berdasarkan CRP adalah 0.107 m3. Untuk objek gundukan berumput, berdasarkan hasil thacymetri 162.165 162 165 m3 dan berdasarkan CRP belum berhasil ditentukan. ditentukan Perhitungan volume suatu objek dengan metode fotogrametri rentang dekat (CRP) merupakan alternatif yang kurang akurat untuk objek yang tidak beraturan. Hasil Uji statistik pengukuran objek lemari dengan membandingkan metode Roll M t dengan Meter d CRP memperoleh l h nilai il i P = 0.394, 0 394 sehingga hi di i disimpulkan lk metode t d CRP untuk objek yang beraturan masih bisa dikatakan valid.
SIDANG TUGAS AKHIR
20
SARAN 1. 2. 3.
04/08/2014
Pada pengambilan data foto grid bidang kalibrasi harus di tempat dengan pencahayaan yang bagus. Untuk jenis objek yang tidak beraturan yaitu gundukan berumput, untuk mendapatkan hasil orientasi relatif yang bagus seharusnya dipasang tanda atau titik control di objek gundukan. Perlunya dilakukan pendalaman ilmu tentang studi fotogrametri jarak dekat (close range photogrammetry) demi mendapatkan hasil yang lebih akurat dari studi kasus yang diambil.
SIDANG TUGAS AKHIR
21
DAFTAR PUSTAKA Atkinson. 1996. Close Range Photogrametry and Machine Vision. Whittles Publishing. Scotland, UK. Cahyono, A.B. dan Hapsari, H.H. 2008. Petunjuk Praktikum Fotogrametri 1. Laboratorium Fotogrametri. Program Studi Teknik Geomatika, FTSP, ITS. Hanifa, R. 2007. Studi Penggunaan Kamera Digital Low-Cost Non-Metrik Auto Focus untuk Pemantauan Deformasi. Tesis. Program Studi Teknik Geodesidan Geomatika. Institut Teknologi Bandung. Bandung Institut Teknologi Telkom. 2008. Fotogrametri. Bandung. Gedung Learning Centre Kampus Institut Teknologi Telkom. Kusumadarma, A. 2008. Aplikasi Close Range Photogrametry dalam Pemetaaan Bangun Rekayasa dengan Kamera Dijital Non Metrik Terkalibrasi. Tugas Akhir. Program Studi Teknik G d i dan Geodesi d Geomatika. G tik Institut I tit t Teknologi T k l i Bandung. B d Ma'ruf, M. 2003. Perbandingan Digital Terrain Model (DTM) Jenis Grid Dengan Triangulated Irregular Network (TIN). Tugas Akhir. Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika. Institut Teknologi Bandung. Saleh,, S. 1996. Statistik Induktif. f UPP AMP YKPN. Yogyakarta. gy Setyadji, B. 2005. Hitung Perataan1. Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika. Institut Teknologi Bandung. Yakara, M. and Yilmazb, H.M. 2008. Using In Volume Computing Of Digital Close Range Photogrammetry. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Sciences Vol.XXXVII. Vol XXXVII Part B3b. B3b Beijing. Beijing Wolf, P.R. 1974. Elemen Fotogrametri Dengan Interpretasi Foto Udara dan Penginderaan Jauh. Madison : McGraw-Hill. 04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
22
SIDANG TUGAS AKHIR : 15 JULI 2014
PROGRAM STUDI TEKNIK GEOMATIKA FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014 04/08/2014
SIDANG TUGAS AKHIR
23
