PERBANDINGAN METODE REGISTRASI TERRESTRIAL LASER SCANNER (STUDI KASUS: AULA TIMUR DAN GARDU LISTRIK GKU TIMUR) Tugas Akhir Karya tulis ini sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana
Oleh Mochtar NIM. 15107015
Program Studi Teknik Geodesi Dan Geomatika
Fakultas Ilmu Dan Teknologi Kebumian
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2012
LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana
PERBANDINGAN METODE REGISTRASI TERRESTRIAL LASER SCANNER (STUDI KASUS: AULA TIMUR DAN GARDU LISTRIK GKU TIMUR ITB) Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun oleh orang lain , baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya Bandung, Juni 2012 Penulis,
Mochtar NIM.151.07015 Bandung, Juni 2012 Pembimbing Pembimbing 1
Pembimbing 2
Prof.Ir. Hasanuddin Z. Abidin, M.Sc., Ph.D.
Irwan Gumilar, ST. M.Si
19600808 198601 1 001
19780329 201012 1 004
Disahkan oleh Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian
Dr.Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc. NIP. 19600702 198810 1 001
ii
PRAKATA
Penulis sangat bersyukur kepada Tuhan Yesus atas berkat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pembuatan Model 3d Aula Timur Itb Menggunakan
Terrestrial Laser Scanner (Studi Kasus: Aula
Timur Dan Gardu Listrik Gku Timur ITB)” yang merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB. Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk perbandingan metode registrasi terrestrial laser scanner agar dapat digunakan dalam pemilihan metode yang paling efektif yang sesuai dengan kondisi di lapangan. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada : 1. Prof.Ir. Hasanuddin Z. Abidin, M.Sc., Ph.D.& Irwan Gumilar, ST. M.Si. selaku dosen pembimbing. 2. Dr Ir. Dina Anggreni Sarsito, MT, Dr. Techn. Ir. Dudy Darmawan Wijaya, M.Sc. ,dan Ir. Mipi Ananta Kusuma selaku penguji. 3. Heri Andreas, ST., MT, & Mohamad Gamal, BE, Dr. Ir. Vera Sadarviana, MT, Dr. Deni Suwardhi, ST., MT dan Dr.Ir. Agung Budi Harto, M.Sc. atas bantuan dalam diskusi penyelesaian tugas akhir ini. 4. Dr.Ir. Dwi Wisayantono, MT selaku dosen wali terima kasih atas bimbingannya semenjak saya memulai perkuliahan di ITB. 5. Dr. Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc., MT. selaku ketua program studi sarjana Teknik Geodesi dan Geomatika. 6. Mohamad Gamal, BE, Irwan Gumilar, ST. M.Si, Ilman, Adi , Jamel, dan Akbar yang telah membantu dalam pengambilan data tugas akhir ini. 7.
Seluruh dosen dan asisten di lingkungan Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika yang telah memberikan ilmunya dan seluruh karyawan yang telah banyak membantu.
8. Teguh Purnama Sidiq, ST, MT., atas bantuan permasalahan teknis saat instalasi software. iii
9. Kamerad IMG yang di-OS bareng (red: GEODESI angkatan 2007). Berawal dari perkumpulan rasa kecewa karena mayoritas bukan pilihan utama kita, tetapi pada akhirnya kita semua bisa tertawa bahagia didalamnya. Terima kasih banyak kawan, untuk semuanya. 10. Para penghuni Lab GD : Dito, Ilman, Leha, Jamel, Adi, Sidiq, Angga, Akbar, Oma, Riko, Ditha, Ossy, Herman, DItha Gaol, Frezy, Boas, Indra. 11. Seluruh anggota Ikatan Mahasiswa Geodesi (IMG) – ITB yang tidak bisa disebutkan satu persatu. 12. Pegawai-pegawai Tata Usaha dan Perpustakaan Prodi Teknik Geodesi. Pak Dudi, Pak Dadang, Pak Dudung, Pak Ujum, Bu Siti, dll. Terimakasih sudah melayani mahasiswa dengan sepenuh hati. 13. Pegawai-pegawai di Lab.Pemda. Pak Dudi, Pak Ule, dll. 14. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-satu. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran sangat penulis harapkan untuk perbaikan di masa mendatang. Akhir kata semoga tugas akhir ini bermanfaat untuk kita semua.
Bandung, Juni 2012
Penulis
iv
ABSTRAK Suatu ide dapat dibuat menjadi model. Model tersebut direalisasikan menjadi bentuk nyata. Bentuk nyata tersebut dimodelkan kembali . Proses tersebut dinamakan pemodelan terbalik. Pemodelan terbalik semakin berkembang. Perkembangan tersebut diikuti dengan alat pemodelan terbalik tersebut. Perkembangan alat pemodelan terbalik tersebut dari pengambilan satu titik dalam satu satuan waktu sampai pengambilan banyak titik dalam satu satuan waktu. Salah satu contohnya adalah Terrestrial Laser Scanner. Alat Terrestrial Laser Scanner ini efektif sekali dipakai dalam pemodelan secara detail. Pemodelan alat Terrestrial Laser Scanner tersebut, dipengaruhi oleh metode registrasi .Metode registrasi tersebut terbagi menjadi 3 jenis yaitu target to target registrasi , cloud to cloud registrasi, dan traverse registrasi. Karena tahapan registrasi ini merupakan tahapan yang krusial maka diperlukan perbandingan antara metode tersebut.. Perbandingan tersebut dilihat dari segi kualitas, kepraktisan dan persiapan pengambilan data. Dari hasil perbandingannya, metode registrasi yang diurutkan berdasarkan kualitasnya adalah metode registrasi target to target, metode registrasi cloud to cloud,dan metode registrasi traverse . Hasil perbandingan registrasi dari deviasi pemindaian pada gardu listrik gku timur adalah target to target registrasi sebesar 0.001m, cloud to cloud sebesar 0.005 m, dan traverse registrasi sebesar 0.048 m. Untuk studi kasus aula timur deviasi pemindaian registrasi tersebut adalah target to target registrasi sebesar 0.003m, cloud to cloud sebesar 0.071 m, dan traverse registrasi sebesar 0.196725 m secara relatif. Perbandingan tersebut diperlukan untuk mendukung pemilihan metode registrasi yang efektif Kata Kunci : TLS, registrasi, bangunan.
v
ABSTRACT
Reverse engineering was developed. that was followed by tools reverse engineering. Tools was developed for reverse engineering is terrestrial laser scanner . Terrestrial laser scanner is effectively modeling for object detail. Modeling with terrestrial laser scanner depends on registration method. On Terrestrial Laser Scanner, registration method consist of three methods. There are target to target registration method, cloud to cloud registration method, and traverse registration method This Registration method is a crucial process for modeling with terrestrial laser scanner. Because of that, these registration methods need to be compared. Comparison is needed to support the selection of an effective registration method. Comparison is in terms of quality, practicality and preparation of data collection. The best registration method on terms quality is target to target registration method. The best registration method on terms practically is cloud to cloud registration method. Result comparison quality of electrical substation GKU Timut which target to target is 0.001 m, cloud to cloud is 0.005 m, and traverse registration is 0.048 m. For another object Aula Timur, qualtiy of registration which target to target is 0.003 m, cloud to cloud is 0.071 m, and traverse registration is 0.196725 m relatively Keywords:registration , building, TLS.
vi
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................................... ii PRAKATA .................................................................................................................. iii LEMBAR PENGHARGAAN..................................................................................... iii LEMBAR UCAPAN TERIMA KASIH .....................Error! Bookmark not defined. ABSTRAK ................................................................................................................... v ABSTRACT ................................................................................................................ vi DAFTAR ISI .............................................................................................................. vii DAFTAR TABEL ....................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... x DAFTAR PERSAMAAN ......................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. xiv BAB 1 PENDAHULUAN ........................................................................................... 2 1.1
Latar Belakang .............................................................................................. 2
1.2
Tujuan ............................................................................................................ 3
1.3
Manfaat .......................................................................................................... 3
1.4
Ruang Lingkup .............................................................................................. 3
1.5
Metodologi penelitian .................................................................................... 4
1.6
Sistematika Pembahasan ............................................................................... 6
BAB 2 STUDI REFERENSI ....................................................................................... 7 2.1
Konsep dasar Terrestrial laser scanner ........................................................ 7
2.1.1
Pulse based ............................................................................................. 8
2.1.2
Spesifikasi Leica Scanstation C-10 ...................................................... 13
2.1.3
Metode registrasi data .......................................................................... 14
BAB 3 AKUSISI DAN PENGOLAHAN DATA ...................................................... 18 3.1
Objek Gardu Listrik GKU Timur ITB......................................................... 19
3.1.1
Pengambilan data laser scanner ........................................................... 19
3.1.2
Registrasi data point cloud gardu listrik............................................... 23
3.1.3
Perbandingan hasil registrasi................................................................ 27
3.2
Objek Aula Timur ITB ................................................................................ 33
3.2.1
Pengambilan Data Objek Aula Timur .................................................. 33 vii
3.2.2
Registrasi data Aula Timur .................................................................. 36
3.2.3
Perbandingan metode registrasi ........................................................... 41
BAB 4 ANALISIS DAN DISKUSI ........................................................................... 47 4.1
Analisis Perencanaan ................................................................................... 47
4.2
Analisis Pengambilan Data ......................................................................... 47
4.3
Analisis Pengolahan data............................................................................. 48
4.4
Analisis Kualitas.......................................................................................... 49
4.4.1
Objek gardu listrik................................................................................ 49
4.4.2
Objek aula timur................................................................................... 51
4.5
Analisis Volume .......................................................................................... 54
4.6
Kendala dari pengukuran ............................................................................. 55
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 57 5.1
Kesimpulan .................................................................................................. 57
5.2
Saran ............................................................................................................ 58
DAFTAR REFERENSI ............................................................................................. 59 LAMPIRAN ............................................................................................................... 60
viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi Alat Leica Scanstation C10 (hds.leicageosystem.com) ........... 13 Tabel 3.1 Persebaran target pada metode target to target dengan objek gardu listrik. .................................................................................................................................... 19 Tabel 3.2 Konfigurasi Pengukuran Traverse Gardu listrik ........................................ 23 Tabel 3.3 Ketelitian hasil registrasi dari masing masing metode............................... 27 Tabel 3.4 Tabel Perbandingan metode dari segi jarak antar titik target..................... 31 Tabel 3.5 Tabel perbandingan metode dari segi jarak antar titik sample di bagian atap .................................................................................................................................... 32 Tabel 3.6 Ketelitian hasil registrasi dari masing masing metode............................... 41 Tabel 4.1 Perbandingan metode registrasi dari segi perencanaan.............................. 47 Tabel 4.2 Perbandingan metode registrasi dari segi pengambilan data ..................... 48 Tabel 4.3Perbandingan metode registrasi dari segi pengolahan data ........................ 49 Tabel 4.4 Tabel Intensitas dari Gardu listrik GKU Timur ......................................... 50 Tabel 4.5 Tabel Intensitas dari Gardu listrik GKU Timur ......................................... 53 Tabel 4.5 Hasil analisis kualitas dari ketiga metode tersebut .................................... 54 Tabel 5.1 Kesimpulan perbandingan metode registrasi ............................................. 57
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Metodologi Penelitian tugas akhir ........................................................... 5 Gambar 2.1 Aplikasi dari Terrestrial Laser Scanning (Quintero, et al., 2008) ............ 8 Gambar 2.2 Ilustrasi pengukuran jarak berdasarkan pulsa(Quintero, et al., 2008). ..... 9 Gambar 2.3Konsep pengukuran koordinat tiga dimensi ............................................ 10 Gambar 2.4 Ilustrasi sinar laser mengenai bagian tepi objek(Quintero, et al., 2008) 12 Gambar 2.5 Gambar Leica Scanstation C10 (sumber:leica-geosystems.com) .......... 14 Gambar 2.6 Ilustrasi Metode Target to target registration (Pfeifer, 2007) ................ 15 Gambar 2.7 Ilustrasi ICP (iterative cloud registration) (Pfeifer, 2007) ..................... 16 Gambar 2.8 Ilustrasi metode traversing( Sumber:leica.geosystem.com) ................... 16 Gambar 3.1 Penampakan Gardu Listrik GKU Timur ................................................ 20 Gambar 3.2 Denah Pengukuran Gardu Listrik menggunakan metode target to target .................................................................................................................................... 20 Gambar 3.3 Persebaran target pada stasiun ITB 039 metode target to target ............ 21 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 .............. 22 Gambar 3.6 Persebaran target pada stasiun STA03 metode target to target .............. 22 Gambar 3.7 Denah Pengukuran Gardu Listrik\.......................................................... 23 Gambar 3.8 Hasil ketelitian metode registrasi traverse pada objek gardu listrik ...... 24 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). 25 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). 26 Gambar 3.13 Hasil ketelitian metode registrasi cloud to cloud pada objek gardu listrik .......................................................................................................................... 26 Gambar 3.14 Hasil registrasi objek gardu listrik dengan metode target to target ...... 27 Gambar 3.15 Mesh model dari metode cloud registrasi. ........................................... 28 Gambar 3.16 Mesh model dari metode traverse registrasi......................................... 28 Gambar 3.17 Mesh model dari metode target registrasi. ........................................... 29 Gambar 3.18 Hasil perbandingan model mesh antara metode target to target dengan cloud to cloud. ............................................................................................................ 29
x
Gambar 3.19 Hasil perbandingan model dengan antara metode cloud to cloud dengan metode traverse .......................................................................................................... 30 Gambar 3.20 Hasil perbandingan model antara metode target to target dengan metode traverse .......................................................................................................... 30 Gambar 3.21 Definisi jarak dari perbandingan jarak pada Tabel 3.5 ........................ 32 Gambar 3.22 Denah Kerangka Aula Timur ITB ........................................................ 34 Gambar 3.23Penampakan Aula Timur ITB ............................................................... 34 Gambar 3.24Persebaran Target pada Station 1objek Aula Timur ............................. 34 Gambar 3.25 Persebaran Target pada Station 2 objek Aula Timur ........................... 35 Gambar 3.26 Persebaran Target pada Station 3objek Aula Timur ............................ 35 Gambar 3.27 Persebaran Target pada bm100 objek Aula Timur............................... 35 Gambar 3.28 Persebaran Target pada stasiun 4 objek Aula Timur............................ 36 Gambar 3.29 Persebaran Target pada stasiun 5 objek Aula Timur............................ 36 Gambar 3.30 Persebaran Target pada stasiun 7 objek Aula Timur............................ 36 Gambar 3.31 Persebaran titik inisial antara stasion 1(kiri) dengan stasion 7(kanan). 37 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). 38 Gambar 3.34 Persebaran titik inisial antara stasion 4(kiri) dengan stasion 5(kanan). 38 Gambar 3.35 Persebaran titik inisial antara stasion 5(kiri) dengan stasion 7(kanan). 38 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). . 39 Gambar 3.38 Hasil ketelitian metode registrasi cloud to cloud pada objek aula timur .................................................................................................................................... 39 Gambar 3.39 Hasil registrasi dari metode target to target objek aula timur .............. 40 Gambar 3.40 Hasil registrasi dari metode traverse objek aula timur ........................ 40 Gambar 3.41 Hasil registrasi ulang tanpa koordinat yang diketahui metode traverse objek aula timur.......................................................................................................... 41 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 43 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 ........ 44
xi
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 Gambar 3.48 Hasil perbandingan model mesh antara metode target to target dengan cloud to cloud ............................................................................................................. 46 Gambar 4.1 Gambar Gardu listrik GKU Timur dengan Intensitas reflektivitas ........ 49 Gambar 4.2 Penampakan Gardu Listrik GKU Timur dari kamera digital. ................ 50 Gambar 4.3 Gambar Aula Timur dengan Intensitas reflektivitas .............................. 52 Gambar 4.4 Penampakan Gardu Listrik GKU Timur dari kamera digital. ................ 52 Gambar4.3 Perhitungan volume dari bidang referensi. ............................................. 55 Gambar4.4 Volume dari Gambar4.3 .......................................................................... 55 Gambar4.5 Gambar bayangan yang ditimbulkan karena tertutupi oleh benda lain ... 56
xii
DAFTAR PERSAMAAN Persamaan 2.1 ........................................................................................................ 10 Persamaan 2.2 ......................................................................................................... 11 Persamaan 2.3 ......................................................................................................... 11 Persamaan 2.4 ......................................................................................................... 11 Persamaan 2.5 ......................................................................................................... 11
xiii
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A ........................................................................................................ 58 LAMPIRAN B ........................................................................................................ 60 LAMPIRAN C ........................................................................................................ 62
xiv
