Aplikasi Base Station GPS Pada Pemetaan Udara LiDAR dan Foto Udara

Alhamdulillah, tetep rasanya pengen banyak-banyak bersyukur sama Allah udah diberi yang namanya umur panjang, masa muda, dan sehat lagi. Thank you Allah, terimakasih juga telah diberi kelulusan tes CPNS kemarin. Yah walau memang bukan angan apalagi cita-cita jadi salah satu birokrat alias PNS, tapi satu hal yang pasti sob, "bahagia itu bukan melulu puas atas pencapaian mimpi sendiri, terkadang membuat keluarga dan orang terdekat bahagia dengan mimpi mereka pada kita itu cukup sudah". Ya, Alhamdulillah saya lulus dan masuk seleksi di dua instansi pemerintahan. Sebenernya cuma satu si, cuma kebetulan rejeki mungkin ya, karena ada yang mengundurkan diri pada salah satu instansi sehingga saya dinyatakan lulus juga sebagai CPNS pada instansi lainnya. Debat pun dimulai, musyawarah keluarga diambil jadi jalan tengah. Saya pribadi menginginkan instansi di Cibinong, namun orang tua dan orang terkasih lebih menginginkan saya untuk memilih instansi di Lampung. Dan pada akhirnya saya menurunkan ego dan kepuasan pribadi untuk mencoba ikhlas memilih instansi di Lampung. 

Sedih rasanya akan segera meninggalkan kantor saya ini, Geosurvey salah satu anak perusahaan SusiAir, sudah lebih dari dua tahun lamanya semenjak saya belum resmi lulus kuliah sampai sekarang saya sudah menjadi karyawan tetap disana. Banyak sekali ilmu, teman, keluarga, kebersamaan, serta pengalaman berharga telah saya dapat. Satu resolusi hidup saya yang tercapai semasa bekerja di Geosurvey, saya pernah berdoa pada Allah, "Ya Allah, jika memang Engkau belum menghendaki hamba untuk melihat indahnya ciptaan-Mu di luar negeri, maka izinkanlah hamba mengucap syukur karena ke-Agungan-Mu menciptakan indahnya Indonesia". Dan dijawab sudah, saya sudah keliling Indonesia sob, thank you Allah.

Gak sadar juga, sebentar lagi saya mulai resign dari kantor yang turun serta membesarkan saya. Sedikit berat akan melepas tawa ini, tapi saya pasti malu kalau mereka tau saya sedih apalagi sampai tetes air mata macam di sinetron-sinetron Indonesia or eliminasi ajang kontes nyanyi. Yang jelas saya bangga pernah dan akan selalu punya mereka. Ya, saya memang ajang bullying si buat mereka di kantor, maklum lah saya paling cool, keren, muda, dan polos sehingga mudah dianiaya. Tapi tawa mereka selalu membekas dihati ini untuk tidak pernah bisa marah apa lagi harus dendam malah bahagia saya punya mereka. Kemarin satu teman sudah resign, dan saya akan menyusul dengan segera. Tak nyaman rasanya jika harus meninggalkan kantor yang membesarkan saya tanpa saya bisa meninggalkan sesuatu untuk mereka.

Mulanya memang karena sekedar ngobrol sama sohib di lapangan, ternyata mereka antusias dan ingin tau lebih dalam tentang Geodesi, GPS, dan Aplikasinya pada LiDAR. Saya mengerti, beberapa dari mereka background-nya memang bukan Geodesi, walau mereka sudah bertahun-tahun ikut dalam proyek dikantor sebagai surveyor GPS dan sebelumnya juga sudah berpengalaman diperusahaan pemetaan. Nah ternyata sohib-sohib saya tadi pengen rasanya dibagi pengetahuan saya tentang ilmu GPS lebih dalam, dan apa aplikasinya untuk LiDAR lebih dalam. Dan akhirnya kami pun sepakat untuk belajar bersama dan bertukar pikiran bareng tim lapangan dari kantor selagi waktu senggang. Saya akhirnya mengajukan permintaan ke kantor untuk mengadakan training GPS untuk mereka sebelum saya meninggalkan kantor ini dan disetujui sama si bos. Jadi mau tak mau harus menyiapkan modul buat training, awalnya si begitu tapi akhirnya muncul juga ide sekalian mau posting di-blog yang udah cukup lama gak diisi. Yah sekalian sharing juga buat sohib semua sekiranya bisa manfaat. Namun mohon dimaafkan ya sob jika bahasanya masih belum disederhanakan dan sedikit gak nyambung, seharusnya ada modul pendahulu, cuma cukup banyak kalau mau di-upload disini, jadi modul kedua saja yang cuma beberapa halaman. Semoga manfaat ya sob, jika ada yang kurang dipahami atau mau tanya lebih lanjut don't worry to text me, OK, kalau bahasa kaskusnya cekidot gan!

APLIKASI GROUND STATION GPS

UNTUK PEMETAAN UDARA LIDAR DAN FOTO UDARA

(Afden Mahyeda, 2014)

Teknologi LiDAR merupakan teknologi terbaru yang sedang populer digunakan dalam survei dan pemetaan terkini. Hal tersebut dikarenakan metode pemetaan udara dapat meminimalisasi kekurangan-kekurangan pada metode survei dan pemetaan lain. Adapun empat keuntungan dalam pemilihan metode survei dan pemetaan LiDAR dan foto udara adalah sebagai berikut :

1. Cepat. Berbeda dengan metode terestial yang konsumtif banyak waktu, metode pemetaan udara LiDAR jauh lebih cepat. Bahkan dalam kondisi ideal, survei dan pemetaan udara LiDAR dapat menyelesaikan area seluas 1500-3000 Ha dalam waktu satu jam survei.
2. Akurat. Tingkat ketelitian data hasil survei dan pemetaan udara dengan menggunakan teknologi LiDAR cukup akurat yaitu satuan sentimeter (1-3 cm) pada ketelitian hotizontal dan satuan desimeter (10-25 cm) untuk ketelitian vertikal/tinggi. Berbeda dengan teknologi unterestrial lain seperti penggunaan Citra, Ifsar, atau foto udara UAV, tingkat ketelitian hasil pemetaan udara LiDAR dan foto udara masih paling tinggi. Dengan tingkat ketelitian tersebut data hasil pengukuran udara dengan menggunakan teknologi LiDAR cocok digunakan untuk pemetaan topografi skala 1:1000, 1:2000, dan atau skala yang lebih kecil.
3. Dapat menjangkau remote area. Kesulitan dalam menjangkau area hutan lebat, bukit, tebing, dan area terisolir lainnya yang sulit dijangkau dengan jalan darat (pemetaan terestris) dapat diatasi dengan metode pemetaan udara LiDAR dan foto udara. Bahkan konflik masyarakat yang kerap terjadi pada pemetaan terestrial juga dapat diminimalisasi.
4. Out put/hasil. Luaran produk yang banyak dan usefull menjadi poin menarik dalam pemilihan teknologi ini. Dapat kita bayangkan, hanya dalam satu kali pemetaan user dapat langsung menikmati beberapa produk utama seperti : DSM, DEM, DTM, Intensity Map, Orthophoto dan Peta Topografi yang semua luaran produk tersebut aplikatif dalam basis data GIS. Bahkan user dapat meminta produk tambahan lain seperti : Near Infra-Red Orthophoto, Peta Slope, 3D City Modeling, bahkan LiDAR Analisis seperti : menghitung jumlah pohon, SPH perkebunan sawit, dan lain sebagainya.

Sebenarnya masih terdapat beberapa keuntungan lain pemilihan metode pemetaan udara dengan menggunakan teknologi LiDAR dan foto udara, namun empat faktor utama tersebut yang menjadikan pemilihan metode survei dan pemetaan udara dengan teknologi LiDAR dan foto udara lebih disukai oleh user.

Komponen LiDAR

            Sering sekali dijumpai pertanyaan bagaimana bisa teknologi pemetaan udara LiDAR memiliki tingkat ketelitian tinggi. Tidak jauh berbeda dengan teknik pemetaan fotogrametri, teknologi LiDAR juga memiliki komponen penentu posisi utama seperti :

1. Airborne GPS. Receiver GPS/GNSS yang dipasang pada wahana pesawat yang bertugas untuk mencatat posisi (X,Y,Z) dari sistem dan peralatan LiDAR pada pesawat secara realtime selama survei dan pemetaan udara LiDAR berlangsung. Catatan pergerakan/perpindahan posisi (X,Y,Z) pesawat atau yang biasa disebut sebagai trajectory direkam secara realtime oleh receiver airborne GPS/GNSS dan disimpan dalam bentuk raw data GPS/GNSS.
2. IMU. Inertial Mesurement Unit merupakan alat yang dapat digunakan untuk mencatat kesalahan posisi selama pergerakan pesawat akibat faktor ekternal seperti angin yang menyebabkan posisi pesawat tidak dalam kondisi yang sebenarnya dan mengakibatkan adanya kesalahan posisi seperti pitch, roll, and heading. Pitch merupakan kesalahan posisi terhadap sumbu Y (sayap pesawat), roll merupakan kesalahan posisi terhadap sumbu X (badan pesawat), dan heading merupakan kesalahan posisi terhadap sumbu Z (kepala pesawat). IMU bertugas untuk mencatat kesalahan posisi akibat pergerakan pesawat tersebut (pitch, roll, and heading) secara realtime setiap 1/200 detik dalam bentuk raw data IMU. Teknologi canggih IMU pada sistem ini mengadopsi dari sistem IMU yang digunakan pada teknologi rudal, hal tersebut yang mengakibatkan rudal dapat membidik objek sasarannya dengan sangat teliti meskipun rudal tersebut terus bergerak dengan tidak teratur akibat adanya faktor eksternal seperti angin maupun pergerakan objek sasaran.

Dua komponen utama tersebut yang menjadikan posisi maupun kesalahan posisi sistem LiDAR di pesawat (trajectory) tersebut terekam dengan baik dan sangat teliti. Kemudian dengan analisis dan perhitungan tertentu raw data GNSS dan IMU tersebut digabungkan (tightly coupled) sehingga menjadi satu kesatuan yang utuh menjadi trajectory yang belum terkoreksi/absolut.

            Ada sedikit kelemahan dari data trajectory yang telah terekam secara realtime dipesawat, ya hal tersebut dikarenakan sebagaimanapun terlitinya posisi yang dicatat oleh receiver airborne GNSS tersebut tetap saja merupakan posisi absolut. Artinya posisi tersebut tidak tergantung dari titik yang lain sehingga belum dapat digunakan untuk menentukan posisi suatu objek lain diatas permukaan tanah. Ketelitian absolut dari trajectory ini digambarkan sekitar 5-10 cm. Bayangkan, kesalahan sebesar itu diudara jika digunakan untuk menentukan objek yang berada jauh dibawahnya (didarat) pasti akan membawa perambatan kesalahan yang besar. Sehingga dibutuhkan titik referensi lain sebagai titik ikat yang berada didekat objek yang akan ditentukan posisinya.

 

            Sama halnya dengan metode pengukuran GPS relatif kinematik, posisi titik lain diatas permukaan tanah akan digunakan sebagai Base Station untuk mengikat dan mengoreksi posisi sistem LiDAR di pesawat yang dianggap sebagai Rover karena terus bergerak. Sehingga, disinilah poin penting dibutuhkannya Base Station GPS yang dipasang pada titik diatas permukaan tanah sebagai referensi dari posisi GNSS di pesawat. Titik GPS yang berada dipermukaan tanah harus teliti dan telah diketahui koordinatnya sehingga nantinya posisi trajectory dan kesalahannya telah terikat dan terkoreksi terhadap titik referensi tanah tersebut. Kesalahan penentuan posisi titik base station GPS yang digunakan sebagai titik referensi tanah akan berdampak pada salahnya seluruh data LiDAR yang didapatkan. Oleh karena itu, semakin teliti titik referensi tanah yang digunakan maka semakin teliti juga data yang didapatkan. Spesifikasi dan prosedur pengukuran titik BM sebagai base station LiDAR terlampir.

            Raw data GNSS dari base station GPS tersebut digunakan bersama-sama dengan raw data airborne GNSS dan IMU dipesawat. Yang kesemua raw data tersebut digabungkan dan akan menjadi satu kesatuan yang utuh (tightly coupled) yang akan menghasilkan trajectory yang telah terkoreksi terhadap titik referensi tanah. Hal ini yang menyebabkan banyak para pelaku pekerjaan survei dan pemetaan udara LiDAR dan foto udara menyebutkan data mereka langsung ter-Georeferensi. Artinya, seluruh data luaran yang dihasilkan dari survei dan pemetaan LiDAR telah memiliki posisi dan koordinatnya.

            Selain komponen penentuan posisi sistem LiDAR, terdapat juga komponen utama dari sistem LiDAR diantaranya:

1. ALS. Airborne Laser Scanner merupakan alat optik LiDAR yang dapat menembakkan gelombang laser (LiDAR) sehingga mengenai objek dipermukaan tanah (point cloud) dan gelombang tersebut dikembalikan lagi sehingga dapat ditentukan jarak dan waktu. Posisi ALS yang telah ditentukan dari data trajectory dan telah dijelaskan sebelumnya, kemudian jarak ALS terhadap objek telah didapatkan dari data LiDAR, sehingga akan dengan mudah didapatkan posisi objek diatas permukaan tanah. Begitulah prinsip penentuan posisi objek yang berada diatas permukaan tanah.
   
   ALS ini dapat memancarkan laser sampai dengan 500 KHz yang artinya dapat memancarkan laser sebanyak 500.000 titik point cloud setiap detiknya. Sehingga ALS dapat menghasilkan jutaan titik objek diatas permukaan tanah yang telah tergeoreferensi dan memiliki tingkat ketelitian tinggi.
2. Kamera Foto Udara. Kamera foto udara merupakan alat optik kamera yang digunakan untuk melakukan pemotretan foto udara. Prinsip survei dan pemetaan tersebut telah umum dikenal sebagai fotogrametri. Yang membedakan pada metode survei dan pemetaan udara LiDAR dan  Fotogrametri adalah proses Aerial Triangulasi (AT). Jika pada metode pemetaan udara dengan teknologi LiDAR data pemrosesan foto udara dapat langsung menggunakan data DEM yang telah langsung didapatkan dari ALS. Sedangkan pada fotogrametri, pengolahan foto udara harus melalui proses AT menggunakan data pengukuran titik GPS di lapangan dan telah didesain sebelumnya.
3. Pesawat. Ya, seperti pertanyaan yang tidak perlu untuk dijawab sudah jelas wahana pesawat adalah wahana yang digunakan sebagai tempat sekaligus sumber energi dari sistem LiDAR. Wahana pesawat digunakan untuk meletakkan sistem LiDAR dan memberikan input berupa power atau listrik bagi peralatan sistem LiDAR dan foto udara.

LAMPIRAN :