STUDI KINERJA PERANGKAT LUNAK LEICA GEO OFFICE 8.1 UNTUK PENGOLAHAN DATA GPS BASELINE PANJANG
TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Oleh: SIDIQ PURNAMA AGUNG 15106063
PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2012
LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana
STUDI KINERJA PERANGKAT LUNAK LEICA GEO OFFICE 8.1 UNTUK PENGOLAHAN DATA GPS BASELINE PANJANG 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 di instansi pendidikan lainnya.
Bandung, Juni 2012 Penulis
Sidiq Purnama Agung NIM. 151 06 063 Bandung, Juni 2012 Pembimbing Pembimbing I,
Pembimbing II,
Dr. Techn. Ir. Dudy Darmawan Wijaya, M.Sc NIP. 19751017 200604 1 001
Irwan Gumilar, ST. M.Si NIP. 19780329 201012 1 004
Mengetahui: Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua,
Dr.Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc NIP. 19600702 198810 1 001
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkah dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Studi Kinerja Perangkat Lunak Leica Geo Office 8.1 untuk Pengolahan Data GPS Baseline Panjang”. Tak lupa juga penulis memanjatkan shalawat serta salam kepada Nabi Muhammad SAW, seluruh keluarganya, seluruh sahabatnya, dan seluruh pengikutnya hingga akhir zaman kelak. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung. Produsen LGO 8.1, yaitu Leica, menyatakan bahwa perangkat lunak ini mampu memecahkan bilangan ambiguitas fase hingga 500 km. Dari hasil dan strategi pengolahan data yang dihasilkan, dapat kita ketahui seberapa jauh perbedaanya terhadap hasil Bernese 5.0 dan jenis aplikasi survei yang dapat diterapkan pada LGO 8.1 sesuai dengan spesifikasi SNI Jaring Kontrol Horizontal tahun 2002. Dengan begitu, diharapkan dapat menjadi masukan dan informasi bagi para profesional survei dan pemetaan mengenai langkah atau strategi apa yang akan dilakukan ketika mengolah data GPS dengan baseline yang panjang. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada : 1. Mamah, Papah, Indah & Ellia untuk segala kasih sayang, do’a, dan dukungan yang berlimpah. 2. Dr. Techn. Ir. Dudy Darmawan Wijaya, M.Sc. & Irwan Gumilar, ST. M.Si. selaku dosen pembimbing. 3. Dr Ir. Dina Anggreni Sarsito, MT, Dr. Ir. Vera Sadarviana, MT, dan Susilo, ST selaku penguji. 4. Prof. Dr. Ir. Hasanuddin Zainal Abidin, M.Sc, Irwan Gumilar, ST. M.Si, Heri Andreas, ST., MT, & Mohamad Gamal, BE atas ide awal dalam mengerjakan tugas akhir.
i
5. Dr. Ir. Eka Djunarsjah, MT. selaku dosen wali terima kasih atas bimbingannya semenjak saya memulai perkuliahan di ITB. 6. Dr. Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc., MT. selaku ketua program studi sarjana Teknik Geodesi dan Geomatika. 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. 9. Kamerad IMG yang di-OS bareng (red: GEODESI angkatan 2006). 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, Momo, Angga, Akbar, Oma, Riko, Ditha, dll. 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. 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 2011
Penulis
ii
ABSTRAK Titik kontrol pada proses pembuatan peta selalu dibutuhkan sebagai acuan referensi pengukuran. Pada perencanaannya, titik kontrol tersebut dapat tersebar secara merata diseluruh Indonesia, namun tidak demikian pada kenyataannya. Sehingga, seringkali dijumpai jarak antar titik kontrol yang berjauhan. Dengan adanya teknologi satelit navigasi seperti GPS, permasalahan tersebut dapat diatasi. Karena Satelit yang bergerak mengitari bumi dapat dianggap sebagai titik kontrol yang bergerak. Untuk membantu dalam mengolah data hasil pengamatan satelit tersebut dibutuhkan suatu perangkat lunak. Umumnya pengolahan data baseline panjang akan lebih rumit jika koordinat hasil pengolahannya itu harus teliti. Melalui tugas akhir ini akan melanjutkan kajian kemampuan software pengolah data GPS untuk baseline panjang yang dilakukan oleh Andreas dkk pada tahun 2008. Software yang digunakan pada penelitian tersebut yaitu SKI Pro 2.1 (keluaran Leica) dan Bernese 5.0, dimana SKI Pro menghasilkan sebaran titik kontrol hingga 10 m. Pada pertengahan tahun 2011, Leica telah mengeluarkan software pengolah data GPS terbaru yaitu Leica Geo Office 8.1 (LGO 8.1) yang mampu mengolah baseline hingga 500 km. Maka dari itu akan dibahas mengenai kinerja LGO 8.1 ketika bekerja dalam baseline panjang. Dalam menguji kinerja LGO 8.1, data yang digunakan yaitu baseline yang memiliki panjang ~100 s/d ~1000 km, terletak di perbatasan Indonesia dan Malaysia, Kalimantan. Dari hasil pengolahan data tersebut, lalu ditunjukan tingkat repeatabilitasnya dan dibandingkan terhadap hasil pengolahan Bernese 5.0 yang dianggap memiliki koordinat yang ”benar”. Dimana hasil LGO 8.1 memiliki penyimpangan dari orde mm hingga dm terhadap hasil Bernese 5.0. Dari hasil penelitian ini diharapkan menjadi masukan bagi para profesional dibidang survei dan pemetaan dalam menentukan strategi pengolahan data dan software yang akan digunakan. Kata kunci : titik referensi, baseline panjang, perangkat lunak GPS iii
ABSTRACT Control point on the map-making process is always needed as a reference for measurement reference. In the planning, control points can be spread evenly throughout Indonesia, but not so in reality. Thus, the distance often found between the control points are far apart. With a technology such as GPS satellite navigation, the problem can be overcome. Because the satellites are moving around the earth can be considered as a moving control points.
To assist in processing data from satellite observations requires software. Generally, the long baseline data processing will be more complicated if the coordinates of the treatment must be accurate. This final task will be continuing to study the ability of the GPS data processing software for the baseline length by Andreas et al in 2008. Software used to study the SKI Pro 2.1 (from Leica) and Bernese 5.0, Ski Pro 2.1 which generates the distribution of control points up to 10 m. In mid-2011, Leica has released the latest GPS data processing software, the Leica Geo Office 8.1 (LGO 8.1) are able to process up to 500 km baseline . Thus it will be discussed on 8.1 LGO performances when working in a long baseline.
In testing the performance of LGO 8.1, the baseline data used which has a length of ~ 100 s / d ~ 1000 km, is located on the border of Indonesia and Malaysia, Borneo. From the results of data processing, and demonstrated the level of its repeatability and compared against the results of the Bernese 5.0 processing is considered to have the coordinates of the "right". The LGO has a deviation of the order of 8.1 mm to dm to the Bernese 5.0. From the results of this study is expected to be input for professionals in the field of surveying and mapping in determining the strategy of data processing and software to be used.
Key words: point of reference, a long baseline, GPS software
iv
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR..................................................................................................................... i ABSTRAK...................................................................................................................................iii ABSTRACT................................................................................................................................. iv DAFTAR ISI .................................................................................................................................v DAFTAR TABEL ........................................................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR......................................................................................................................x BAB 1
PENDAHULUAN ........................................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang................................................................................................................ 1 1.2
Maksud dan Tujuan.................................................................................................. 3
1.3
Ruang Lingkup .......................................................................................................... 4
1.4
Kemanfaatan ............................................................................................................ 4
1.4.1
Keilmuan .......................................................................................................... 4
1.4.2
Kerekayasaan ................................................................................................... 4
1.5
Metodologi Penelitian.............................................................................................. 4
1.6
Sistematika Penulisan .............................................................................................. 6
BAB 2
DASAR TEORI ............................................................................................................ 7
2.1
Global Positioning System (GPS) .............................................................................. 7
2.1.1
Sinyal GPS ......................................................................................................... 7
2.1.2
Pengamatan Data GPS ..................................................................................... 9
2.1.3
Penentuan Posisi Statik Diferensial dengan GPS ........................................... 10
2.1.4
Kesalahan dan Bias GPS ................................................................................. 20
2.2
Jaring Kerangka Dasar Nasional (JKHN) ................................................................. 24
2.2.1
Penetapan Kelas Jaringan .............................................................................. 25
2.2.2
Penetapan Orde Jaringan ............................................................................... 26 v
BAB 3
PENGOLAHAN DATA DAN HASIL ............................................................................ 27
3.1
Data yang Digunakan ............................................................................................. 27
3.2
Proses Pengolahan Data Bernese 5.0 .................................................................... 29
3.3
Proses Pengolahan Data LGO 8.1 ........................................................................... 30
3.4
Hasil Pengolahan Data ........................................................................................... 32
BAB 4
ANALISIS ................................................................................................................. 42
4.1
Analisis Perbandingan Hasil LGO 8.1 & Bernese 5.0 .............................................. 42
4.2
Analisis Spesifikasi SNI ........................................................................................... 50
BAB 5
PENUTUP ................................................................................................................ 52
5.1
Kesimpulan............................................................................................................. 52
5.2
Saran ...................................................................................................................... 52
DAFTAR REFERENSI ................................................................................................................ 54
vi
DAFTAR TABEL TABEL 1.1
DESAIN
SPASI TIPIKAL JARING TITIK REFERENSI/KONTROL
NASIONAL
ORDE 0, ORDE 1, ORDE 2, ORDE 3 DAN ORDE 4 [ANDREAS, DKK. 2008] . 2
TABEL 1.2
SEBARAN
TITIK HASIL PENGOLAHAN
SKI PRO 2.1 [ANDREAS,
DKK.
2008] .................................................................................................... 3 TABEL 2.1
PERBEDAAN ANTARA PSEUDORANGE DAN JARAK FASE [ABIDIN, 2007] 9
TABEL 2.2
EMPAT
PARAMETER UTAMA ELLIPSOID REFERENSI
WGS84 [NIMA,
2000] .................................................................................................. 12 TABEL 2.3
KONSEKUENSI
DIFERENSIAL
DATA
GPS (TEKNIK DIFERENSIAL)
[ANDREAS, DKK. 2008] ....................................................................... 13 TABEL 2.4
KELAS (PENGUKURAN)
JARING TITIK KONTROL HORIZONTAL
[SNI,
2002] .................................................................................................. 26 TABEL 2.5
ORDE JARING TITIK KONTROL HORIZONTAL [SNI, 2002]..................... 26
TABEL 3.1
KARAKTERISTIK
PANJANG
BASELINE
DAN
PEMBAGIAN
SESI
PENGAMATAN BERDASARKAN WAKTU UTC ........................................ 27
TABEL 3.2
KOORDINAT LOKASI PENGAMATAN GPS (DATUM WGS84) ................ 28
TABEL 3.3
KOORDINAT HASIL PENGOLAHAN BERNESE 5.0 SESI 24 JAM ............... 33
TABEL 3.4
KOORDINAT
HASIL PENGOLAHAN
BERNESE 5.0
24
SESI
JAM YANG
DIANGGAP SEBAGAI TRUE VALUE ......................................................... 34
TABEL 3.5
KOORDINAT
HASIL PENGOLAHAN
LGO 8.1
SESI
24
JAM
(MODEL
TROPOSFER : HOPFIELD) ...................................................................... 35
TABEL 3.6
KOORDINAT
HASIL PENGOLAHAN
LGO 8.1
SESI
24
JAM
(MODEL
TROPOSFER : SAASTAMOINEN) ............................................................ 36
TABEL 3.7
KOORDINAT
HASIL PENGOLAHAN
LGO 8.1
SESI
12
JAM
I (MODEL
TROPOSFER : HOPFIELD) ...................................................................... 37
TABEL 3.8
KOORDINAT
HASIL PENGOLAHAN
LGO 8.1
SESI
12
JAM
I (MODEL
TROPOSFER : SAASTAMOINEN) ............................................................ 38
TABEL 3.9
KOORDINAT
HASIL PENGOLAHAN
LGO 8.1
SESI
12
JAM
II (MODEL
TROPOSFER : HOPFIELD) ...................................................................... 39
TABEL 3.10
KOORDINAT
HASIL PENGOLAHAN
LGO 8.1
SESI
12
JAM
I (MODEL
TROPOSFER : SAASTAMOINEN) ............................................................ 40
vii
TABEL 4.1
INFORMASI STATISTIK PADA KOMPONEN EASTING SESI 24 JAM ............ 43
TABEL 4.2
INFORMASI STATISTIK PADA KOMPONEN NORTHING SESI 24 JAM ......... 43
TABEL 4.3
INFORMASI STATISTIK PADA KOMPONEN ELLIPS H SESI 24 JAM ........... 43
TABEL 4.4
INFORMASI STATISTIK PADA KOMPONEN EASTING SESI 12 JAM ............ 43
TABEL 4.5
INFORMASI STATISTIK PADA KOMPONEN NORTHING SESI 12 JAM ......... 44
TABEL 4.6
INFORMASI STATISTIK PADA KOMPONEN ELLIPS H SESI 12 .................. 44
TABEL 4.7
INFORMASI STATISTIK DEVIASI LGO 8.1 TERHADAP NILAI SEBENARNYA PADA KOMPONEN EASTING SESI 24 JAM SETELAH PEMBUANGAN OUTLIER
............................................................................................................ 45 TABEL 4.8
INFORMASI STATISTIK DEVIASI LGO 8.1 TERHADAP NILAI SEBENARNYA PADA KOMPONEN NORTHING SESI
24
JAM SETELAH PEMBUANGAN
OUTLIER ............................................................................................... 45
TABEL 4.9
INFORMASI STATISTIK DEVIASI LGO 8.1 TERHADAP NILAI SEBENARNYA PADA KOMPONEN ELLIPS H SESI 24 JAM SETELAH PEMBUANGAN OUTLIER
............................................................................................................ 45 TABEL 4.10
INFORMASI STATISTIK DEVIASI LGO 8.1 TERHADAP NILAI SEBENARNYA PADA KOMPONEN EASTING SESI 12 JAM SETELAH PEMBUANGAN OUTLIER
............................................................................................................ 46 TABEL 4.11
INFORMASI STATISTIK DEVIASI LGO 8.1 TERHADAP NILAI SEBENARNYA PADA KOMPONEN NORTHING SESI
12
JAM SETELAH PEMBUANGAN
OUTLIER ............................................................................................... 46
TABEL 4.12
INFORMASI STATISTIK DEVIASI LGO 8.1 TERHADAP NILAI SEBENARNYA PADA KOMPONEN ELLIPS H SESI 12 JAM SETELAH PEMBUANGAN OUTLIER
............................................................................................................ 46 TABEL 4.13
INFORMASI STATISTIK BASELINE HASIL PENGOLAHAN LGO 8.1 SESI 24 ............................................................................................................ 48
TABEL 4.14 INFORMASI STATISTIK BASELINE HASIL PENGOLAHAN LGO 8.1 SESI 12 JAM I .......................................................................................................... 48 TABEL 4.15 INFORMASI STATISTIK BASELINE HASIL PENGOLAHAN LGO 8.1 SESI 12 JAM II ......................................................................................................... 49 TABEL 4.16
PERBEDAAN PARAMETER PENGOLAHAN DATA .................................... 49
viii
TABEL 4.17
SUMBU
PANJANG
ELLIPS
KESALAHAN
HORISONTAL
YANG
DIPERBOLEHKAN BERDASARKAN SPESIFIKASI SNI 2002 ..................... 50
TABEL 4.18
NILAI
MUTLAK DARI MEAN DEVIASI HORISONTAL YANG TERJADI PADA
SETIAP BASELINE ................................................................................. 50
TABEL 5.1
TINGKAT PRESISI DAN SATUAN MM
TABEL 5.2
AKURASI HASIL PENGOLAHAN
LGO 8.1
DALAM
........................................................................................ 52
REKOMENDASI APLIKASI LGO 8.1 ...................................................... 53
ix
DAFTAR GAMBAR GAMBAR 1.1
DIAGRAM ALIR PENELITIAN TUGAS AKHIR............................................ 5
GAMBAR 2.1 BEBERAPA MODA PENGURANGAN DATA [ABIDIN, 2007] ..................... 10 GAMBAR 2.2 PRINSIP
PENENTUAN POSISI DENGAN
GPS (PENDEKATAN
VEKTOR)
[ABIDIN, 2007].................................................................................... 11 GAMBAR 2.3 PRINSIP DASAR PENENTUAN POSISI DENGAN GPS [ABIDIN, 2007] ...... 11 GAMBAR 2.4 METODE
DAN SISTEM PENENTUAN POSISI DENGAN
GPS [LANGLEY,
1998] .................................................................................................. 12 GAMBAR 2.5 DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN BASELINE GPS [ABIDIN, 2007] ............ 14 GAMBAR 2.6 DATA DD RECEIVER-SATELIT [ABIDIN, 2007] ..................................... 15 GAMBAR 2.7 DATA TRIPLE DIFFERENCE
RECEIVER-SATELIT-EPOK UNTUK KASUS
2
RECEIVER, 2 SATELIT, DAN 2 EPOK PENGAMATAN [ABIDIN, 2007] ....... 19
GAMBAR 2.8 CYCLE SLIP [ABIDIN, 2007] ................................................................. 23 GAMBAR 3.1 LOKASI PENGAMATAN SINYAL GPS [SUMBER : GOOGLE EARTH, 2012] ............................................................................................................ 28 GAMBAR 3.2 DIAGRAM PENGOLAHAN MENGGUNAKAN BERNESE 5.0 [YUHERDHA, 2011] .................................................................................................. 29 GAMBAR 3.3 DIAGRAM
PENGOLAHAN DATA
GPS
MENGGUNAKAN PERANGKAT
LUNAK LGO 8.1 .................................................................................. 31
GAMBAR 3.4 PARAMETER PENGOLAHAN DATA YANG DIPILIH DALAM MENGGUNAKAN LGO 8.1 .............................................................................................. 32 GAMBAR 4.1 GRAFIK
PENYIMPANGAN KOORDINAT HASIL
SEBENARNYA
GAMBAR 4.2 TINGKAT
LGO 8.1
TERHADAP NILAI
...................................................................................... 42
PERUBAHAN AKURASI DAN PRESISI TERHADAP JARAK HASIL
PENGOLAHAN LGO 8.1 ....................................................................... 47
GAMBAR 4.3 TINGKAT
PERUBAHAN AKURASI DAN PRESISI BASELINE TERHADAP
JARAK HASIL PENGOLAHAN LGO 8.1 .................................................. 48
x
