Pengembangan instrumen GPS Buoy untuk melacak pergerakan arus permukaan

PENGEMBANGAN INSTRUMEN

GPS BUOY UNTUK

MELACAK PERGERAKAN ARUS PERMUWAN

~ E N I

ACHMAD S O E B O E ~

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANlAN BOGOR

PERNYATAAN MENGENAI TESlS DAN

SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pengembangan Instrumen GPS Buoy untuk Melacak Pergerakan Arus Permukaan adalah karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi

mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang ditehitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam D a b Pustaka dibagian akhir tesis ini.

Bogor, 29 Januari 2007

Deni Achmad

Soeboer

Abstrak

Deni Achmad Soeboer: Pengembangan lnstrumen

GPS

Buoy untuk Melacak Pergerakan Arus Permukaan ( Pembimbing: lndra Jaya, Budhi H. Iskandar)

Saat ini instrument GPS telah banyak digunakan untuk berbagai kegiatan yang memerlukan informasi tentang posisi,, kegiatan tersebut diantaranya adalah: pemetaan di darat dan laut, transportasi dan navigasi. Di Indonesia penelitian tentang oseanografi umumnya masih bersifat diskrit, snapshot dan tidak sistematis. Padahal taut sangat bersifat dinamis yang seCap saat mudah berubah-ubah. Disadari bahwa penelitian tentang oseanograli dengan perolehan data yang akurat dipedukan instrumen mutakhir dan mahal harganya.. Penelitian ini mencoba untuk mengembangkan dan melacak pergerakan arus permukaan menggunakan insbumen GPS buoy yang harganya relatif murah.

lnsbumen GPS buoy telah dirancang kedap air dan menggunakan kelambu silinder sebagai bagian yang terendam air. lnstrumen ini sangat sederhana dan harga pernbuatannya relatif murah. lnsbumen GPS fdah dikembangkan dapat memberikan keluaran berupa tract, route dan juga kecepatan. lnstrumen GPS buoy telah diujicoba di Perairan Teluk Pelabuhanratu pada bulan Nopember 2005 hingga Mei 2006 dengan menghanyutkannya dipermukaan taut dan hanyut mengikuti arus permukaan. Hasilnya pergerakan

arus

permukaan dapat rekam oleh GPS buoy kemudian diplotkan pada peta digital menggunakan program Mapsource dan

ArcWew,

akhimya pola pergerakan arus permukaan perairan Teluk Pelabuahnratu dapat tetlihat jelas. Untuk waktu yang akan datang instrumen ini masih perlu penyempunaan agar dapat memetakan pola arus permukaan yang lebih baik.

Abstract

Deni Achmad Soeboer: Development of The GPS Buoy Instrument for Detecting Surface Current Movement (Adviser, lndra Jaya

,

Budhi H. Iskandar )

Today, GPS has became an indespensable instrument for various activities that require the position information, such as: earth and ocean mapping, geodetic, transpatation and navigation. In Indonesia, most of the oceanographic research are still conducted in discreet manner, though the ocean is dynamic and always change

in

time.

Further,

to obtain accurate and reliable data one need sophisticated, eqensive and high maintenance cost instrument. This research was tended to develop and measure the surface current movement pattem using relatively inexpensive GPS buoy instrument.

The GPS buoy was designed with water resistant and cylindrical-shape net below the water surface. This instrument is simple and relatively low- cost. The devhped GPS instrument capable of tracking, routing and measuring flow velocity. The instrument was tested in Pelabuhanratu bay water from November

2005

until May 2006 by deploying the instnrment in the sea surface and allowing it to drifl subject to sea surface current. The result of surface cwrent movement recorded by buoy then plotted on digital map by Mapsource and ArchViw programs. The map shows a clear surface current movement and pattern inside of the bay. However, much further improvement of instrument are required to map the surface current thoroughly.

O Hak cipta milik lnstitut Pertanian Bogor, tahun 2007 Hak cipta dilindungi Undang-undang

Dilamng mengutip dan mempetbanyak tanpa izin tertolis dan lnstitut Pertanian Bogor, sebagian atau selunrhnya dalamb entuk apa pun,

PENGEMBANGAN INSTRUMEN GPSBUOYUNTUK

MELACAK PERGERAKAN ARUS PERMUKAAN

DEN1 ACHMAD SOEBOER

Tesis

Sebagai salah satu syarat untuk rnernperoleh gelar Magister Sains pada

Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan

SEKOLAH PASCASARIANA INSTITUT PERTANIAN BOBOR

Judul Tesis : Pengembangan Instrumen GPS Buoy untuk Melacak Pergerakan Arus Permukaan

Nama : Deni Acmad Soeboer

NIM : C. 551020171

Program Studi : Teknologi Kelautan

Menyetujui,

Kornisi Pembimbing

Dr. Ir. lndra Java. M.Sc Ketua

Dr. Ir. Budhi Hascawo Iskandar. M.Si Anggota

Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 23 Desember 1961, anak ke-8 dari 10 bersaudara dari ayah H. Anwar Sanoesi dan ibu Hj. Rd. Kartini. Penulis Lulus dari SD Negeri Kresna 5, Bandung pada tahun 1973. Tahun 1976 lulus dari SMP Angkasa Lanud Husein Sastranegara, Bandung. Tahun 197911980 lulus dari SMA Ampera Bandung.

Tahun 1981 penulis diierima sebagai Taruna Diklat Ahli Usaha Perikanan, sekarang menjadi Sekolah Tinggi Perikanan, Jakarta penulis memilih Jurusan Teknik Penangkapan lkan dan Lulus pada Tahun 1984.

Setelah lulus. penulis bekeja pada perusahaan penangkapan ikan BUMNlSwasta di Arnbon sampai dengan tahun 1990. Pada tanggal 5 November 1988 penulis menikah dengan Aries Siti Fatimah dan dikaruniai 3 orang putralputri (Mim, 17 tahun, Manar, 10 tahun, dan Marsa, 8 tahun). Pada tahun 1990 penulis bekerja sebagai

honorer di MSEPkPIU-IPB diimpatkan di Stasiun Lapang Kelautan-Pelabuhanratu. Sejak tahun 1994 hingga sekarang tercatat sebagai Pegawai Negeri Sipil Fakultas Perikanan dan llmu Kelautan-IPB dipekejakan di SLK-IPB Pelabuhanratu.

Tahun !998 penulis diterima sebagai Mahasiswa Alih Jenjang lnstitut Pertanian Bogor pada Fakultas Perikanan dan llmu Kelautan Program Studi Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan dan Lulus pada tahun 2001, sejak tahun 1998 hingga sekarang penulis diperbantukan sebagai tenaga pengajar di Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan FPIK-IPB dan mengajar mata ajaran Navigasi, Kepelautan dan Eksplorasi Sumberdaya Hayati Laut.

Tahun 2002 penulis diterima sebagai Mahasiswa Pascasarjana-IPB pada Program Studi Teknologi Kelautan

,

selama menjadi Mahasiswa penulis pernah menjadi Ketua Umum Forum Komunikasi Mahasiswa Pascasarjana Teknologi Kelautan periode

KATA PENGANTAR

Penulisan tesis ini sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan studi di Sekolah Pascasarjana lnstitut Pertanian Bogor.

Judul tesis yang telah dilaksanakan penelitiannya adalah

"Pengembangan Instrumen GPS

Buoy

untuk Melacak Pergerakan

Arus Permukaan".

Penulis melakukan penelitian tersebut dilatar belakangi keinginan untuk memberikan sumbangsih bagi perkembangan dunia perikanan yang sangat terkendala oleh peralatan untuk mendapatkan data parameter

oseanografi, dimana data ini dapat berdampak kepada tingkat

keberhasilan operasi penangkapan ikan.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terirna kasih kepada Bapak Dr.lr. lndra Jaya, M.Sc, selaku Ketua Komisi Pernbimbing dan Bapak Dr. Ir. Budhi Hascaryo Iskandar, M.Si, selaku Anggota atas bimbingan, petunjuk dan saran yang diberikan kepada penulis dalam menyelesaikan penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc selaku dosen penguji tamu yang banyak memberikan masukkan untuk penyempumaan tesis ini.

Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada seluruh Teman Sejawat di Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan yang telah

memberikan dukungan moril serta Teman-teman teknisi di Stasiun Lapang Kelautan-IPB di Pelabuhanratu yang telah membantu selama penelitian. Semoga amal ibadahnya mendapat ridho dan pahala yang setimpal dari Allah

SWT

amien.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu segala saran dan kritik selalu penulis harapkan demi perbaikan tesis ini. Harapan penulis semoga sumbangsih ini bermanfaat bagi para pembaca umumnya dan dunia perikanan pada khususnya.

Terima Kasih

Bogor, Januari 2007

DAFTAR IS1 Halarnan

...

KATA PENGANTAR

...

DAFTAR IS1

...

DAFTAR GAMBAR

...

DAFTAR TABEL

...

DAFTAR LAMPIRAN

1 PENDAHULUAN

...

...

1

.

1 Latar Belakang

...

1.2 Perumusan Masalah

1.3 Tujuan Penelitian

...

1.4 Manfaat Penelitian

...

2 TINJAUAN PUSTAKA

...

...

2.1 Sistem Buoy Pelacak Data Parameter Laut

2.2 Global Positioning System (GPS)

...

...

2.3 Metode-metode Penentuan Posisi dengan GPS

...

2.3.1 Metode penentuan

secara

absolut

...

2.3.2 Metode penentuan

secara

dirensial

...

2.3.3 Metode penentuan posisi

static

(s&ticpos&oning)

2.3.4 Metode penentuan posisi kinematik

(kinematic

...

posiboning)

...

2.3.5 Metode penentuan posisi

statik

singkat

(tapidstatid

...

2.3.6 Metode penentuan posisi pseudo-kinernatik

2.3.7 Metode penentuan posisi

stop-andgo

...

2.3.8 Metode kombinasi

...

2.4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Ketelitian

...

2.5 Kesalahan-kesalahan dan Bias

...

2.5.1 Kesalahan

ephemenS

(Orbit)

...

2.5.2

Hective

avaihbilw

(SA)

...

2.5.3

Bias

ionosfer

...

2.5.4 Bias trofosfer

...

2.5.5

Multipath

...

2.6 Total Prosentase Kesalahan

GPS

...

2.7 Arus Permukaan

...

3 METODOLOGI PENELlTlAN

...

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

...

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

...

3.3 Desain Penelitian

...

3.4 Metode Pengumpulan Data

...

3.5 Metode Pengolahan dan Analisis Data

...

4.1.1 Rancang bangun alat

...

28

4.1.2 Pengoperasian instrumen

...

28

4.1.3 Data hasil penelitian

...

31

4.1.4 Pengolahan track arus permukaan dan stasiun

...

verifikasi 33 4.1.5 Analisis kecepatan dan arah arus

...

36

4.2 Pembahasan

...

41

5 KESIMPULAN DAN SARAN

...

43

5.1 Kesimpulan

...

43

5.2 Saran

...

43

DAFTAR PUSTAKA

...

45

LAMPIRAN

...

47

DAFTAR GAMBAR

...

Kerangka pikir penelitian

Penentuan posisi dengan rnetode absolute

...

Penentuan posisi dengan rnetode diferensial

...

...

Metode penentuan posisi statik

Metode penentuan posisi kinernatik

...

Metode oenentuan m i s i statii sinakat

.

...

...

Metode penentuan posisi pseudo-kinematic

Metode penentuan posisi stop-and-go

. .

...

Metode komb~nasi

...

...

Kesalahan dan bias pengarnatan GPS

...

Kesalahan orbit

...

Bias ionosfer

Kandungan elektron sepanjang hari

...

Bias trofosfer

...

...

Efek mumath

. .

...

Desain peneltran

...

Pernbagian kuadran perairan Teluk Pelabuhanratu

Diagran alir proses pengolahan data

...

Rancangan GPS buoy

...

...

Pelampung utarna

...

K u ~ a simpangan GPS

Arah tract dan stasiun verifkasi pada kuadran ?

...

Arah tract dan stasiun verifkasi pada kuadran 2

...

...

Arah tract dan stasiun verifkasi oada kuadran 3

Arah tractdan stasiun verifkasi pada kuadran 4

...

Garnbaran pola arus di Teluk Pelabuhanratu

...

Grafik regresi kecepatan arus tanpa dirata-ratakan

...

...

Grafik regresi kecepatan arus dengan perata-rata

Grafik kecepatan dan arah arus pasut pada kuadran 1

...

...

Grafik kecepatan dan arah arus basut pada kuadran 2

...

Grafik'keceoatan dan arah arus oasut oada kuadran 3

...

DAFTAR TABEL

Halaman

Prosentase kesalahan pengukuran GPS

...

21

Daftar peralatan dan bahan rancang bangun buoy pelacak

...

22

Daftar peralatan pengambilan data

...

23

Spesifikasi instrumen GPS buoy pelacak arus

...

28

Uji coba kineja GPS

...

30

Pengukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran 1

...

31

Pengukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran.2

...

32

~engukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran 3

...

32

Penaukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran 4

...

33

~ e c e ~ a t a n arus ' buoy pelacak

pads

posisi yang berdekatan dengan stasiun-stasiun di kuadaran 1

...

36

Kecepatan arus buoy pelacak pada posisi yang berdekatan dengan stasiun-stasiun di kuadaran 2

...

36

Kecepatan arus buoy petacak pada posisi yang berdekatan dengan stasiun-stasiun di kuadaran 3 ... 36

Kecepatan arus buoy pelacak pada posisi yang berdekatan dengan stasiun-stasiun di kuadaran 4

...

36

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Spesifikasi GPS Garmin Pluslll. eTrex. dan current meter

...

47

2 Gambar GPS buoy secara keseluruhan

...

50

3 Foto urutan pengoprasian dan performa alat di laut

...

51

1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara maritim di mana dua pertiga wilayahnya adalah perairan. Karakteristik kondisi perairan yang luas ini sangat penting diketahui secara in situ

guna pengembangan dan optimalisasi usaha perikanan dan kelautan. KaraMeristik suatu wilayah perairan tersebut akan mudah diketahui dengan adanya data yang terbanr secara

terus

menems

(real time series

data). Data tersebut meliputi data oseanografi, baik fisik maupun kimia.

Di Indonesia, penelitian tentang oseanografi telah banyak dilakukan akan tetapi umumnya masih bersiiat diskrit, snap shot, dan tidak sistematis. Padahal laut sangat bersifat dinamis yang setiap saat mudah berubah-ubah. Disadari bahwa penelian tentang oseanografi dengan perolehan data yang akurat memeriukan instrumen mutakhir dan mahal harganya serta biaya operasional tinggi. Sebagai contoh untuk mengukur arah dan kecepatan ans pada strata kedalaman menggunakan insbumen ADCP (Acoustic Doppler Cumnt Profiler), alat ini sangat mahal dan di Indonesia baru beberapa instansi yang mempunyai instrumen seperb' ini.

Penelitian ini diarahkan untuk mengetahui salah satu aspek oseanografi fisik yaitu pola pergerakan ans permukaan. Penelitian tentang pola pergerakan arus menggunakan buoy telah banyak dilakukan, akan tetapi umumnya dilakukan untuk lautan terbuka (samudera), seperti yang dilakukan

oleh

Boston University (19951996) di Samudera Hindia dengan meleps Buoy Dipbyment sebanyak 9 buah. Insburnen ini hanya dapat dipantau dari B o s h (Amerika Serikat) karena insturnen ini dilengkapi sistem transmiter dengan frekuensi tertentu untuk mengirim data melalui setelit.

Pada penelitian ini pergerakan arus permukaan di perairan teluk (semiclose water) dilacak dengan menggunakan instrumen GPS. Saat ini instrumen GPS sudah semakin banyak diaplikasikan untuk berbagai keperluan terutama informasi mengenai posisi di muka bumi, biang kegiatan yang memerlukan informasi posisi tersebut seperti survei pemetaan darat dan laut geodesi, transportasi dan navigasi (Abidin,2995). Pengukuran posisi menggunakan instrumen GPS dapat dilakukan secara terus menenrs tanpa tergantung pada waktu dan cuaca, baik siang maupun malam, juga dalarn kondisi

dan Reksibilitas pelaksanaan pekejaan survei dan pemetaan dengan tingkat ketelian

yang cukup baik.

Selain posisi (lintang dan bujur) data yang diperoleh dari pengopersian inskumen

GPS antara lain adalah: waktu (tanggal dan jam), nomor satelit yang diierima, jumlah

satelit azimut dan ketinggian satelit Horizontal Dilufion of Precision, kecepatan, haluan,

tmck, dan rute.

Penelitian ini memanfaatkan keluaran dari instrumen GPS berupa back dan rute

serta kecepatan. Instrumen GPS dalam satu pelampung yang dirancang khusus kedap air

dan mempunyai semacam kelambu silinder di bawah permukaan air, kemudian

dihanyutkan di perairan dengan jangka waktu tertentu. Data yang diperoleh dan tersimpan

dalam memori GPS kemudian diplotkan menggunakan soilware yang tersedia untuk

mendapatkan pola pergerakan arus permukaan di perairan.

Perairan teluk yang menjadi tempat peneliian adalah Teluk Pelabuhanratu,

karena perairan teluk Pelabuhanratu merup&an salah satu pusat kegiatan perikanan di

selatan Jawa

Barat

Selain itu perairan teluk ini bdum mempunyai data tentang pola pergerakan arus permukaan terkini dan terus menem

.

Peneliian ini terangkum dalam

kerangka pikir seperti ditunjukan pada Gambar 1.

12 Perurnusan Masalah

Masalah yang d i i i pada penelitian ini adalah sejauh mana rancangan alat

pelacak pergerakan m s permukaan ini bekwa sebagai pengembangan dari instrumen

GPS dan sofhvare yang tersedia dan dapat betfungsi secara baik.

Hipotesis yang akan dibuktikan adalah keluaran GPS (rutelback, kecepatan) dapat

memetakan pola pergerakan

arus

(arah dan kecepatan arus) permukaan.

1.3 Tujuan Peneliian

1) Merancang pelampung kedap air yang di dalamnya berisi instrumen GPS.

2) Memplotkan keluaran instrumen berupa

tracklrute

menggunakan software. 3) Mengetahui pola pergerakan arus dalam kurun waMu tertentu pada perairan

1.4 Manfaat Peneliiian

1) Mendapatkan prototipe alat pengukur arus pennukaan sederhana dengan tingkat akurasi tinggi.

2) Pola arus permukaan yang diperoleh dapat digunakan sebagai infoimasi awal untuk pengembangan perikanan dan kelautan di wilayah perairan Teluk

diskrit, snapshot

4

Perlu mengetahui kondisi in

4 Peralatan mutakhir dan mahal

+

Biaya operasional survei tinggi

wba lapangan

1

[image:18.770.54.702.72.476.2]

4 Rancang bangun alat yang

Gambar 1 Kerangka pikir penelitian. 4 Biaya operasional survei

rendah

Pola arus permukaan

4

Studi pustaka _I

situ oseanografi (arus

permukaan) secara terus

menerus

Memanfaatkan fungsi dan keluaran instrumen GPS

Data awal untuk pengembangan perikanan dan kelautan

murah dan terjangkau

2

TlNJAUAN PUSTAKA

2.1 Sitem Buoy Pelacak Data Parameter Laut

Sistem instrumentasi elektronik terdiri dari unit yang secara bersama digunakan

untuk melakukan suatu pengukuran dan penyimpanan hasil pengukuran tersebut.

Telah banyak penelian yang dilakukan untuk mengambil data oseanografi dan berbagai pula cara yang dilakukan, misalnya dengan menggunakan kapal riset atau

dengan melepas atau menempatkan buoy pada lokasi yang menjadi daerah kajian (JAMSTEC, 2000). Akan tetapi yang menjadi permasalahan krusial adalah sistem yang

digunakan memerlukan biaya operasional yang sangat tinggi, sehingga perlu dicari solusi untuk mengatasi permasalahan tersebut.

Pengambilan data pada suatu perairan diperlukan instrumen yang khusus, dengan sistem yang mampu mengintegrasikan data, merekam dan memancarkan ke stasiun penerima. Data yang dapat di kumpulkan b w p a parameter fisika laut dan instrumen ini dinamakan oceanografic buoy system yang dapat mengintegrasikan sistem pengiriman, sistem penerima dan penganaliia (Lindsay, 2002).

Untuk mendisain suatu sistem akuisisi data di laut menurut Borden et al. (1997) perlu diperhatikan beberapa aspek penting seperti:

1) Sistem data dapat dengan mudah dipindahkan ke dalam sistem pengolah dan mudah untuk ditransmisikan melalui sistem telemeti radio atau sistem telemetri satelit.

2) Konstruksi sistem buoy harus stabil, dan sistem catu daya memenuhi kebutuhan alat dan tahan s e h a di bawah air.

3) Buoy hams mempunyai ketahan selama berada di laut aspek biaya pembuatan, material yang digunakan, mudah cara pemasangannya dan dapat dibuat berulang apabila diperlukan.

GPS di dalamnya, tutup bagian atas dan beri bendera tanda. Cara mengoperasikan hanyutkan alat beberapa jam di laut dalam kondisi GPS hidup, kemudian angkat dan bansfer data track dari GPS menggunakan komputer dan software Arcview ( C o b m k Bay Resource Center, 2003).

Burwell (1997) melakukan tes drifter dengan model

trawoy,

tes ini dilakukan di Tampa Bay. Tes dilakukan dengan melepas drifter selama 6 jam diperairan Tampa Bay dan beliau membandingkan track yang dihasilkan oleh

GPS

dalam drifter dan track yang dihasilkan dari pengukuran GPS di atas perahu selama hanyut mengikuti drifter.

Bushnell (1995) rnelakukan penelitian pola a m permukaan di utara Brasil yang diduga sebagai daerah eddy, menggunakan konsbuksi yang dirancang oleh Sybrandy and Niiler (1991) dan dikenal sebagai Global Lagrangian Drifters (GLD), konsbuksi ini dirancang selain mempunyai sistem penyimpanan data setiap satu jam juga dilengkapi dengan sistem pemancar yang dapat memancarkan data setiap 16 jam sekali.

Hickey et a1.(2003) melakukan penelitian tentang pola dan kecepatan anrs permukaan di daerah eddy menggunakan drifter yang dirancang oleh Davis untuk daerah cleawater. Penelitian ini dilakukan di pantai dekat Washington dan utara Oregon dengan tujuan ingin melihat pengaruh eddy terhadap periran pantai barat Amerika Serikat.

2.2 Global Positioning System (GPSJ

Konsep GPS diilhami oleh konsep sistem navigasi ashnomi yaitu suatu sistem penentuan posisi dengan bantuan benda-benda angkasa (matahari, bulan dan bintang). Navigasi Astronorni bukan saja pengamatan dan perhitungan yang hams lebih teli akan tetapi tidak dapat dilakukan setiap saat dan dalam berbagai cuaca (Ackroyd and Lorimer, 1 994).

Siitem GPS mulai direncanakan sejak tahun 1973 oleh Angkatan Udwa Amerika Serikat (Easton, 1980), dan pengembangannya sampai sekarang ini ditangani oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat. Konsep dasar penentuan posisi dengan GPS adalah dengan melakukan pengamatan tettadap beberapa satelit secara simultan, dan tidak hanya terhadap satu satelit saja, seperti halnya menentukan posisi pada bidang datar yaitu membaring beberapa benda acuanlobyek baringan, (Abidin et a/. ,1995).

kependekan dari Navigation Satellite 77ming and Ranging Global Positioning System, dan

sistem yang dimiliki oleh Rusia dengan nama GLONASS kependekan dari Global

Navigation Satellife System. Sistem yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus

dalam segala cuaca didisain untuk memberikan posisi dan kecepatan dalam tiga dimensi

dan juga informasi mengenai waktu secara kontinyu diseluruh dunia. Sampai dengan akhir

November 1994 terdapat 25 satelit navigasi yang mengorbil (Abidin,l995).

Posisi yang dinformasikan oleh GPS adalah posisi tiga dimensi (3D) dinyatakan

dalam Lintang, Bujur dan tinggilaffitude, akan tetapi biasanya pernyataan posisi hanya

dalam dua dimensi (20) yaitu lintang dan bujur saja.

Menurut Well et a1.,(1986) sistem penentuan posisi global, GPS terdiri dari tiga

segmen utama yaitu segmen angkasa (space segmenf) yang terdiri atas satelit-satelit

GPS, segmen sistem kontrol (control system segment) terdiri atas stasiun-stasiun

pemonitor dan pengontrol sateli yang pusatnya terdapat di Colorado Springs (USA), dan

segmen pemakai (user segmenf) ternlasuk alat-alat penerima dan pengolah sinyal dan

data GPS.

Pengukuran posisi menggunakan GPS dibantu oleh satell GPS yang bequmlah

relatif banyak, yaitu 25 satelit Oleh karena tingginya orbit satelit GPS yaitu sekiir 20.000

km di atas permukaan bumi, maka GPS dapat meliput wilayah yang cukup luas dan dapat

digunakan oleh banyak orang pada saat yang bersamaan serta tidak bergantung pada

batas-batas geograiis maupun batas-batas alam. Dalam penentuan posisi tidak

terpengaruh oleh kondisi topografis daerah, tidak seperti halnya penentuan posisi dengan

cara konvensional (baringan) yang menuntut saling keterlihatan antara posisi yang

ditentukan dengan benda-benda yang menjadi obyek baringan. GPS mengacu pada suatu

datum global yang dinamakan Wcdd Geodetic System (WGS) 1984, sehingga dimanapun

kita menentukan posisi akan berdasar pada datum yang sama (Krakisky dan Wells, 1971).

Penggunaan sistem GPS sampai dengan saat ini tidak dikenakan biaya, sehingga

investasi yang perlu disediakan hanyalah alat untuk menerima sinyal beserta perangkat

keras dan lunak untuk pemrosesannya. Oleh karena kemajuan teknologi elektronika maka

alat GPS sekarang ini cenderung lebih kecil ukurannya, lebih murah harganya dan lebih

baik kualitas data yang diberikan serta lebih tinggi keandalannya. Pengoperasian alatnya

tenaga dan waktu bila dibandingkan dengan metode konvensional (baringan). Data yang

terkumpul tidak dapat dimanipulasi tidak seperti halnya dengan data yang diperoleh dari

metode konvensional (Abidin,1995).

2.3 Metode-metode Penentuan Posisi dengan GPS

Metode penentuan posisi dengan GPS pada dasamya dapat dikelompokkan

menjadi beberapa rnetode (Abidin,1995) yaitu :

1) Metode penentuan posisi secara absolut

2) Metode penentuan posisi secara diffrensial,

3) Metode penentuan posisi statik (static pos#ioning),

4) Metode penentuan posisi kinematik (kinematic positioning),

5) Metode penentuan posisi statik singkat (@d static), 6) Metode penentuan posisi pseudo-kinematik,

7) Metode penentuan posisi stop-and-go,

8) Metode penentuan posisi kombinasi.

2.3.1 Metode penentuan secara absolut

Metode ini merupakan metode yang paling mendasar dari GPS atau metode yang

paling awal direncanakan oleh pihak miliir Amerika Serikat untuk memberikan pelayanan

navigasi terutama bagi perseorangan. Tingkat keteliian metode karena adanya pengaruh

Seledive Availability (SIA) rnenjadi 100 m horizontal dengan selang kepercayaan 95%,

sedangkan tanpa pengaruh SIA keteliian menjadi 10-20

rn

dengan selang kepercayaan 95%.

Metode ini dalam pengoperasiannya cukup dengan menggundtan satu buah pesawat penerima GPS, penentuan posisi dengan metode absolut seperti diperlihatkan pada Gambar 2.

Aplikasi utama metode ini untuk navigasi dan penentuan posisi untuk tingkat

1

Penerima GPS

-

Gambar 2 Penentuan posisi dengan metode absolut.

2.3.2 Metode penentuan secara diferensial

Kesalahan Se!ective Availability (SIA) dapat diperbaiki dengan beberapa metode seperti metode dilferensial, metode penentuan statik, metode penentuan kinematik, metode penentuan statik singkat, metode penentuan pseudo-kinernatik. Dan sekian banyak metode untuk memperbaiki penentuan posisi dengan GPS, yang paling mudah pengerjaannya adalah metode Dfirential GPS (DGPS). Dalam rnetode ini dikenal dua metode yaitu menggunakan metode koreksi

pseudorange

dan metode koreksi lintang dan bujur (Abidin,1995). Dari kedua Metode DGPS tersebut yang paling baik adalah metode

dengan koreksi pseudorange dengan tingkat kesalahan sebesar 13 rn secara horizontal dengan selang kepercayaan 95%. Akan tetapi sistem ini sangat mahal karena harus tersedia perangkat khusus (SkyFix Reference station) pada stasiun awan di darat untuk mengirimkan nilai-nilai koreksi posisi, juga pada GPS yang digunakan harus terpasang alat penerima nilai-nilai koreksi posisi ,yang dikmmkan atau yang dinamakan 'MultiFix' (multi reference

DGPS)

(Wibisono,l995). Metode DGPS dengan koreksi lintang dan bujur, disamping harganya lebih murah dan hanya memerlukaan dua buah penerirna GPS, lebih mudah cara pengoperasiannya. Metode DGPS koreksi lintang dan bujur mulai digunakan kurang lebih lima tahun setelah GPS mulai diperkenalkan (Ackroyd and Lorimer, 1994).

Penentuan posisi menggunakan metode diferensial yaitu posisi suatu titik ditentukan relatif terhadap titik lain yang telah diketahui kwrdinatnya (titik acuan) dengan

sehingga beberapa kesalahan dan bias dapat dihilangkan yang pada akhimya akan meningkatkan ketelitian. Metode ini juga sangat tergantung pada jarak antara titik acuan dengan titik yang akan ditentukan posisinya, semakin pendek jarak maka pengukuran semakin efektif dan sebaliknya. Metoda DGPS dengan koreksi lintang dan bujur secara garis besar menggunakan nilai koreksi yang diperoleh pada stasiun acuan untuk mengoreksi posisi yang akan ditentukan pxisinya. Tingkat ketelitian metode DGPS dengan koreksi pseudorange adalah sebesar 1,3 m atau kurang dalam bentuk akar kuadrat rataanlRooi Mean Square (RMS), sedangkan dengan DGPS dengan koreksi lintang dan bujur adalah lebih kecil atau sama dengan 20 m dalam bentuk RMS (Takeda et a1.,1998). DGPS lintang dan bujur dengan pengamatan yang lebih lama akan mempertinggi tingkat ketelitiannya (Abidin, 1995). Penentuan posisi menggunakan metode diferensial seperti diperlihatkan pada Gambar 3. A p l i i utama penggunaan metode ini adalah untuk s u ~ e i pemetaan, s u ~ e i geodesi, maupun navigasi berketelitian tinggi.

I

Posisi yang ditentukan Posisi Acuan

I

L

I

Garnbar 3 Penentuan posisi dengan metode diferensial.

2.3.3

Metode penentuan posisi statik (static positioning)

Metode ini adalah menentukan posisi dari titik-titik yang tidak bergerak. Penentuan posisi dengan metode ini dapat dilakukan dengan cara absolut maupun diferensial, dalarn pengamatan umumnya dilakukan baseline per baseline atau jarak titik monitor ke titik-titik

Biasanya memerlukan waktu pengamatan satu sampai dua jam dari titik ke titik atau lebih tergantung keperluan, keandalan dan ketelitian posisi yang dipemleh umumnya tinggi (ode mm sampai cm). Aplikasi adalah untuk penentuan titik-titik kontrol pada s u ~ e i pemetaan maupun suwei geodetik, ilustrasi penggunaan metode penentuan posisi statik seperti diperlihatakan pada Gambar 4 berikut ini.

Stasiun Monitor

Vektor baseline

[image:25.573.62.490.23.778.2]

.

Gambar 4 Metode penentuan posisi statik.

2.3.4 Metode penentuan posisi kinematik (kinematic positioning)

Gambar 5 Metode penentuan posisi kinematik.

2.3.5 Metode penentuan posisi statik singkat

(rapid

static)

Pada dasamya metode ini adalah sama dengan metode statik, hanya waktu pengamatan yang lebih singkat (520 menit) sehingga dibutuhkan alat penerima GPS yang lebih mutakhir dan piranti lunak pemrosesan data yang lebih andal dan mutakhir. Aplikasi utama adalah untuk survei pemetaan, ilustrasi metcde ini diperlihatkan pada Gambar 6.

Keterangan :

8

Stasiun Monitor

0

Titik yang posisinya

ditentukan

Gambar 6 Metode penentuan posisi statik singkat.

2.3.6 Metode penentuan posisi pseudo-kinernatik

lebih, diharapkan mendapat perubahan geometri yang cukup. Metode ini juga baik untuk dgunakan pada saat kondisi lapangan maupun pengamatan tidak sesuai dengan penerapan metode statik singkat.

Memerlukan sateli geometri yang baik, lingkungan yang relatif tidak menimbulkan

rnukipath, berbasiskan metode diferensial. Tidak semua penerima GPS mempunyai mode

operasional untuk metode pseudo-kinematik dan menuntut penggunaan piranti lunak pengolahan data GPS yang khusus. Karakteristik rnetode pseud*kinematik ini secara umum diperlihatkan pada Gambar 7.

Gambar 7 Metode penentuan posisi pseudo-kinemalik.

2.3.7 Metode penentuan posisi stop-and-go

Metode ini juga diiebut sebagai metode semikinematik karena metodenya hampir sama dengan metode kinematik, hanya pada metode ini titik-titik yang akan ditentukan posisinya tidak bergerak, sedangkan alat penerima GPS bergerak dari titik ke titik dan berhenti sejenak (selama beberapa menit) pada titik-titik tersebut.

Selama pergerakan antara titik f e titik penenma GPS harus selalu rnengamati

stop Keterangan:

gp.

....

0

Stop

0

Q.,

; Statsiun Monitoc

gi

.go

0

Titik yang akan

ditentukan posisinya go \

t

s t o p 0

0

stop

go

'

' go

O . .

...

-a

...

90 ,o,t.$

;>:

stop

d

stop

-

Gambar 8 Metode penentuan posisi sfopand-go.

2.3.8 Metode kombinasi

Metode ini adalah merupakan gabungan dari beberapa rnetode untuk menentukan posisi pada saat kondisi topografi dan lingkungan tidak memungkinkan dilakukan hanya dengan satu metode saja, umumnya alat penerima GPS tipe Geodetic saat ini dapat melakukan metode-metode s e w tersebut sebelumnya. Gambar 9 akan mengilustrasikan kombinasi antara metode pseudo-kinematic dengan skpandqo dan statik singkat dengan stop-andqo.

statik singkat ...-....

Pseudo-kinematik _{dan stopandgo} ,.. _{. --x}

...

dan slopendgo 0'' 0..

?

... .... ..-. 0

/ .>

\ ... " . . .

peu&kInematlk .'

penerima GPS

Stasiun ; bergerak _Monitor

....

Monitor ... _...

... ..I

0

i <'0 ,,..,,

,

....

0

. _... ,..

/

o*

.

D

2.4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Keteliian

Menurut Well (1992) tingkat ketelitian posisi GPS yang didapat secara umum bergantung pada empat faktor yaitu :

1) Metode penentuan yang digunakan; metode penentuan posisi yang digunakan meliputi metode-metode yang telah disebutkan di atas seperti metcde absolut dan diferensial, metode static, rapid static, pseudc-kinematic, stopand-go, kinematik

dan kombinasinya;

2)

Geometri dan dishibusi satelit-satelit yang teramati; Geometri satelit meliputi

jumlah satelit yang teramati, lokasi dan distribusi satelit serta lama pengamatan;

3)

Ketelitian data yang digunakan ; Ketelitian data terdiri dari tipe data yang

digunakan dan perolehan data dari kualitas penerima GPS serta pengaruh dari tingkat kesalahan dan bias;

4) Stategi dan pengolahan data yang diterapkan ; strategi pengolahanlpemrosesan data meliputi data reaCtime atau post process~'ng, strategi eliminasi dan pengkoreksian kesalahan dan bias,

met&

eliminasi yang digunakan.

Dengan mengimplementasikan ke empat faktor di atas, GPS dapat rnemberikan ketelitian dengan spektrum yang luas.

2.5 Kesalahan-kesalahan dan Bias

Dalam pengoperasian GPS terdapat beberapa jenis kesalahan dan bias yang dapat mempengaruhi data pengamatan. Kesalahan dan bias yang erat kaitannya dengan satelit antara lain adalah : (1) Kesalahan ephemeris ;

2)

Selective availability (SIA); dan yang berkaitan dengan medium propogasi diantaranya (3) Bias ionosfer, (4) Bias tmposfer ; sedangkan yang berkaitan dengan lingkungan di sekitar penerima GPS antara lain (5) Multipath.

Satelit GPS Kesalahan olbit (ephemrk)

Kesslahan jam satelit

K&ahan antena

Pengamat

.

k r a u penmima

Gambar 10 Kesalahan dan bias pengamatan GPS.

2.5.1 Kesalahan ephemeris (orbit)

Kesalahan ephemeris (orbit) adalah kesalahan dimana orbit satelit yang diiampaikan oleh ephemeris satelit Mak sama dengan orbit satelit sebenamya, sehingga posisi satelit yang diiampaikan tidak sama dengan posisi satelit sebenarnya, pada akhimya mempengaruhi ketelitian posisi yang ditentukan. Semakin panjang baseline yang teramati, maka efek dari bias ephemieris satelit akan semakin terasa. Kasalahan orbit ini paling dominan diiebabkan oleh kesengajaan pemilik satelit atau yang diibut Selediw! Availabillify. Pereduksian efek dari kesalahan orbit dapat dilakukan beberapa cara diantaranya: terapkan metode differential positioning, perpendek panjang baseline, perpanjang interval waktu pengamatan. Gambar 11 memperfihatkan kesalahan ephemeris

(kesalahan orbit).

Posisi satela

Ketmngan : Efek dan keselahan cdit Psda Pewjamatan jarak (dp) :

d p = p - p '

n

rad = komponen radial

an; kornponen e!mg<rack

0 pewjamat Ut= k o m p e n cms-track

2.5.2 Selective availability(SA)

Salah satu penyebab utama dari kesalahan tersebut adalah Selective Availability (SIA). Selective Availability ini adalah kesalahan-kesalahan yang secara sengaja dilakukan oleh pihak militer Amerika Serikat sebagai pemilik dan pengelola satelit GPS dan me~pakan suatu metode untuk mempmteksi keakuratan posisi absolut yang sangat tinggi dari GPS pada saat pengukuran (real-time). Keakuratan yang tinggi hanya untuk pihak mirier Arnerika Serikat dan pihak-pihak yang diberi izin, tingkat keakuratan posisi yang diberikan kepada para pengguna GPS umumnya hanya mencapai 90-100 m secara horizontal dengan selang kepercayaan 95% (Admyd and Lorimer,l994).

Kesalahan ini adalah kesengajaan pemberian kesalahan pada setiap satelit GPS yang beroperasi, lujuannya adalah untuk mempmteksi ketelitian posisi absolut secara reak

time yang tinggi, dalam ha1 ini kesalahan yang diterapkan yaitu pada waktu satelit dan ephemeris satelit. Percobaan yang dilakukan oleh Georgiadou den

Doucef,

1990 memperlihatkan bahwa ketika SIA tidak diterapkan maka ketelitian posisi absolut yang diperoleh adalah pada tingkat 15 m, sedangkan bila SIA diterapkan maka ketelitian poski absolut pada titik itu menjadi turun pada tingkat 100 m. Untuk mereduksi kesalahah ini dapat diterapkan cara-cara seperti: gunakan metode penentuan posisi diierensial secara

statik, perpendek baseline (jarak antara dua stasiun pengamat).

2.5.3 Bias ionosfer

lonosfer adalah bagian dari lapisan atmosfer yang didalamnya terdapat elektron dan ion bebas yang mempengamhi perambatan gelombang radii. Jumlah elektmn dan ion bebas ini tergantung pada besarnya intensitas radiasi serta densitas gas pada lapiisan tersebut (Davies, 1990). Lapisan ionosfer berada pada ketinggian antara 60 sampai 1000

krn dari permukaan bumi, sedangkan satelit

GPS

memancarkan sinyal dari ketinggian kurang lebih 20.000 km sehingga sinyal hams melaluilmenerobos lapisan ionosfer untuk sampai ke permukaan bumi seperti diperlihatkan pada Garnbar 12. Ion-ion bebas dalam lapisan ionosfer mempengaruhi sinyal GPS, dalam ha1 ini yang dipengamhi adalah kecepatan, arah dan kekuatan sinyalnya. Efek dari ionosfer yang terbesar adalah pada

ini sebaiknya lakukan pengamatan pada pagi atau malam hari, perpendek panjang baseline dan lakukan metode penentuan posisi diferensial.

Mempenga~hi : Kecepatan

Polarisasi

kekuatan sinyal GPS

pengamat

Gambar 12 Bias ionosfer.

Tgc

mG3ntent

i

j

-

-*

matahari 14.00 matahari

Terbit terbenam WaMu lokal

I I

Gambar 13 Kandungan elektron sepanjang hari.

2.5.4 Bias

trofosfer

Mempengaruht :

Kecepatan

.

arah

dari slnyal GPS

Pengamat

Gambar 14 Bias trofosfer.

2.5.5 Multipath

Kesalahan mutipath disebabkan oleh adanya sinyal yang masuk pada antena penerima

GPS

berasal dari dua atau lebih lintasan yang berbeda, maksudnya satu sinyal berasal langsung dari satelit sedangkan sinyal yang lain berasal dari pantulan-pantulan benda-benda yang berada di sekeliling antena. Benda-benda tersebut seperti : jalan raya ; gedung; danau; laut; dan kendaraan, bentuk bidangnya dapat b e ~ p a bidang horizontal, vertikal, maupun miring. Oleh karena perbedaan lintasan menyebabkan sinyal-sinyal tersebut berinterferensi ketika diterima antena mengkibatkan kesalahan pada hasil

pengamatan. Tranquilla dan Carr (1991) mengelompokkan multipath menjadi 3 kelompok yaitu :

1) Refleksi yang terkumpul dalam suatu daerah yang luas akan menyebabkan kesalahan kurang lebih 10 m;

2)

Refleksi yang bersifat spekuler dari benda serta pemlukaan reflektif disekitar

antena akan menyebabkan kesalahan aitara 2 sampai 6

m:'

[image:33.570.67.467.38.740.2]

-

Efek mutipath = resultan(L+P)-L

Gambar 15 Efek multipath.

Untuk menghindari efek ini ada beberapa pendekatan yang dapat dilakukan antara lain :

1) Stasiun pengamatan dan penempatan antena harus diauhkan dari benda-benda yang diperkirakan akan memantulkan sinyal;

2) Gunakan antena GPS yang baik dan tepat atau antena yang lebih tahan terhadap

mottipath;

3)

Di bawah antena pasang suatu bidang yang dapat mengabsorsi sinyal yang

datang dari bawah horizontal antena;

4) Jangan gunakan satelit yang berelevasi rendah, karena pada dasamya satelit

yang berelevesi rendah sangat mudah mengalami

proses

pemantulan;

5) Lakukan pengamatan yang relatif panjang, diharapkan dengan panjangnya pengamatan didapatkan satelit-satelit dengan elevasi tinggi.

2.6 Total Prosentase Kesalahan

GPS

Kesalahan-kesalahan yang diterangkan di atas memberikan konbibusi pada tingkat akurasi kinerja GPS. Pada .awalnya kesalahan terbesar disumbangkan oleh kesalahan Selective Availability (SIA) rnencapai 30-100 m, akan tetapi sejak tanggal 1 Mei 2000 kesalahan ini sudah ditiadakan sehingga tingkat akurasi pengukuran posisi menggunakan GPS menjadi lebih tinggi. Pada Tabel 1 disajiian prosentase kesalahan

[image:34.570.77.453.44.277.2]

Tabel I Prosentase kesalahan pengukuran GPS

2.7 ANS Permukaan

Arus merupakan perpindahan massa air dari suatu tempat ke tempat lain. Perpindahan massa air ini d i i a b k a n oleh berbagai faktor seperti gradien tekanan, hembusan angin, perbedaan densitas, dan pasang surut (pasut). Sebagian besar perairan terutarna kawasan perairan pulau-pulau kecil faktor utama yang dapat rnenimbulkan arus yang relaff dominan adalah angin dan pasut.

Anrs yang disebabkan oleh angin pada umumnya bersifat musiman, dimana pada satu musim arus mengalir ke satu arah dengan tetap, dan pada musirn berikutnya akan berubah arah sesuai dengan perubahan arah angin yang terjadi. Pada perairan terbuka

(exposed) arus umumnya disebabkan oleh angin dan ombak. Besaran kecepatan arus angin tersebut bervariasi menurut musim dan posisi geografi setempat Pada umumnya rata-rata kecepatan arus pennukaan pada suatu diperairan oleh adanya hernbusan angin besamya sekitar

2%

dari kecepatan angin itu sendiri (Hutabarat and Evans,1985).

S i arus yang ditirnbulkan oleh pasang surut adalah harian sesuai dengan kondisi pasang surut di perairan yang diamati. Arus pasang surut merupakan jenis arus yang dominan terutama pada wilayah dengan dataran pasut yang luas dan pada perairan teluk dan selat. Kecepatan dan arah arus yang ditimbulkan oleh pasang surut berdasarkan pefhitungan rarnalan dengan metda Admiratfy tergantung pada letak geografis stasiun pengamatannya. Sebagai contoh di perairan Selat Sunda merupakan salah satu dari 19 stasiun pengamatan arus, pada bulan April dan Mei 2006 rnernpunyai kecepatan berkiiar antara 0,l-2 mil lauqam atau 0,05

-

1,03 mldet. Begitu pula dengan arahnya bergantung kepada pasang surutnya, ketika akan pasang rnaka arus menuju arah 214odan sebaliknya pada saat s u ~ t arahnya menuju arah 340. (di dalarn tabel arah 340 dituliskan dengan

tanda positip (+) dan arah 214O dengan tanda negatip (-), (Dishiim, 2006). Jenis Kesalahan ionosphere Trofosphere Ephemeris (orbit) Jam Satelit Multipath

Letak Goernetri Satelit Total

Prosentase Kesalahan 5,O

m

(0,4) 0,5 m (0,2) 2,5 rn (0) 1,5 m (0) 0,6 m (0,6) 0,3 m (0,3)

3 METODOLOGI PENELlTlAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Nopember Tahun 2005 sampai dengan bulan Mei 2006, dimana pada bulan Nopember 2005 sampai dengan Maret 2006 adalah waktu yang digunakan untuk perancangan alat dan ujiiiba laboratorium sedangkan ujiwba lapangan serta pengambilan data di lapangan dilakukan pada bulan April-Mei 2006. Lokasi tempat pengambilan data adalah di Perairan Teluk Pelabuhanratu.

3.2 Alat dan Bahan Peneliiian

Peralatan dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini terbagi menjadi dua bagian yaitu: peralatan dan bahan yang digunakan untuk rancang bangun alat buoy pelacak dan peralatan yang digunakan saat pengambilan data. Peralatan dan bahan yang digunakan untuk rancang bangun alat buoy pelacak seperti disajikan pada Tabel 2 berikut ini :

Tabel 2 Daftar peralatan dan bahan rancang bangun buoy pelacak

Adapun peralatan bantu yang digunakan saat pengambilan data disajikan pada Tabel 3 di bawah ini :

Tabel 3 Daftar peralatan pengambilan data

I

No.

1

Alat

1

Jumlah

1

Kegunaan

Data spesifikasi instrumen GPS Gamin Tipe Plus Ill, GPS Gamin Tipe Etrex dan Current meter Tipe CM9P disajikan pada Lampiran 1.

3.3 Desain Penelian

Penelitian ini menggunakan metode pengamatan langsung di lapangan, penelitian ini akan dilakukan di perairan Teluk Pelabuhanratu. Kegiatan penelitian ini melalui tahapan sebagai berikut :

1) Tahap rancang bangun pelampung pelacak; 2) Tahap uji coba laboratorium;

3) Tahap pelepasan instrumen di lapangan;

4)

Tahap verifikasi;

:nl!eL ewejn ue!6eq enp jedepdal !u! deqel eped 'ue~esed!p jedep!p qepnw 6ueA leuajew

ueyeun66uau1 ue6uap

h11

'dag) uelnelan !blouyal uep null uawapedaa uQne1ay

1) bagian di atas air berupa pelampunglbuoy plastik (0 30 cm) yang dipotong bagian atasnya dan sambung kembali menggunakan mur baut akan tetapi tetap kedap

air, bagian atas pelapunglbuoy disambung dengan tiang antena berupa pipa PVC

%" setinggi 50 cm.

2) bagian bawah air berupa kelambu selinder 0 60 cm setinggi 220 cm, rangka selinder terbuat dari besi beton 0 6 mm, kelambunya terbuat dari bahan waring

dan pernixrat batu seberat 2,150 kg.

Tahap uji coba di laboratorium selain uji coba penampilan buoy di atas air juga

dilakukan penghitungan extra bouyancy alat serta uji keja GPS setelah terpasang di

dalam buoy, tahap ini dilakukan pada laboratorium instrumen dan akustik kelautan Dep.

ITK.

Tahap penglepasan instrumen didahului dengan uji coba lapangan sekaligus

pengambilan data. Pada tahap ini dilihat penampilan buoy pada kondisi sebenamya dan

selanjutnya dilakukan pengambilan data serta verifikasi.

Pada tahap pengolahan data melakukan pengolahan data dari buoy dan data

hasil verifikasi selanjutnya dilakukan penggabungan hasil olah dari kedua data tersebut.

3.4 Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan da!a utama dilakukan dengan pengamatan langsung di

lapangan yaitu berupa data kineja buoy pelacak dan data verifikasi. Perairan Teluk

Pelabuhanratu mempunyai luas area sekitar 124 mil persegi, dengan luas area yang

begitu luas, maka untuk mempermudah pengamatan, dan pengumpulan data maka

perairan Teluk Pelabuhanratu dibagi menjadi 4 kuadran (I, 11, Ill, IV) seperti diperlihatkan

pada Gambar 17.

Pada setiap kuadran dilakukan penglepasan instrumen Buoy pelacak arus

penukaan dengan instrumen GPS selama 6 jam, pada waktu bersamaan dilakukan juga

pengukuran arus permukaan di beberapa titik yang telah ditentukan menggunakan current

meter untuk keperluan verifikasi data.

Metoda pengoperasian yang digunakan pada buoy pelacak ini adalah salah satu

metode pengoperasian instrumen GPS yaitu metode kinematik, dimana instrumen

Pada penelitian ini yang dimaksud dengan perrnukaan adalah kedalaman air hingga mencapai 2,5 meter, kondiii ini disesuaikan dengan tinggi kelambu silinder buoy pelacak.

1) Penglepasan buoy diperairan

Penglepasan Instrumen GPS buoy dilakukan sehari pada setiap kuadran dengan lama penghanyutan 6 jam, hat ini dilakukan karena buoy pelacak yang dibuat

hanya satu. Lama penghanyutan

6

jam karena selama itu diharapkan mendapat pengaruh waktu pasang dan surut. Penglepasan buoy menggunakan metoda kinematik salah satu metoda pengoperasian instrumen GPS.

2) Kegiatan verifikasi

Kegiatan ini dilakukan dari atas perahu mengikuti hanyutnya buoy pelacak, untuk mengambil data kecepatan dan arah arus permukaan menggunakan cumnt meter pada posisi-posisi yang terdekat dengan hanyutnya buoy.

3.5

Metode Pengolahan

dan Analisls Data

Gambar 18 menampilkan bagan alir proses pengolahan data buoy pelacak m s penukaan menggunakan insbumen GPS :

GPS

1 menyimpan _{GPS 2 mencatat}

posisi, verifikasi

pemukaan _{dgn current}

I

Ploting data pada peta

I

Penggabungan data olahan GPS 1 dan 2

Gambar 18 Diagram alir proses pengolahan data.

GPS1 adalah GPS yang diiempa~an di dalam buoy pelacak dan berfungsi sebagai alat untuk merekam pergerakan arus, sedangkan GPS2 adatah GPS yang berada di atas perahu sebagai alat untuk menentukan posisi saat melakukan verifikasi menggunakan cumnt meter. Posisi-posisi verifikasi berdekatan dengan posisi hanyutnya buoy pelacak.

Pengolahan data pergerahan arus

berupa

data

track

dari GPSl dan data posisi verifikasi dari GPS2 dengan cara mentransfer masing-masing data tersebut

menggunakan komputer dan bantuan sofhvare Mapsource, selanjutnya untuk menggabungkan hasil olahan dari GPSl dan GPS2 menggunakan sofhvare A r c V h untuk menampilkan pola arus, posisi verifikasi dan arah arus.

Kecepatan dan anrs diilah menggunakan perhitungan regresi sederhana dengan rumus : y = ax + b dari masing-masing data GPS Buoy dan hasil pengukuran verifkasi

';V

Gambar 20 Pelampung utama.

6

7

1 _* &,,U ""I

Gambar 19 Rancangan GPS buoy.

Tali sambung

Pemberat

Kuralon

Semen cor

$ 4 mm, panjang 1 m

Berat 2,150 kg

Tali kuralon untuk menyambungkan antara pelampung utama dan kelambu, tali ini diberi kili-kili agar tidak melilit

Pemberat berfungsi sebagai penyeimbang tegaknya

Dalam uji coba laboratorium menghasilkan performa alat dan kineja insbumen GPS sebagai beriktut:

1) Performa GPS buoy

lnsbumen GPS buoy dengan pelampung utamanya mempunyai daya apung sebesar 14,5 kgf dan daya tenggelam yang diperoleh dari berat insbumen GPS (0,255 kg) ditambah berat kelambu silinder (1,250 kg)dan pemberatnya sebesar 2,150 kg. Dari data tersebut dapat dihitung daya apung sisa (Extra bouyancy) yaitu sebesar:

Extra bouyancy =

Daya apung pelampung utama - GPS

-

kelambu silinder

-

pemberat =

14,5kgf

-

(O,255+1,250+2,150)kgf

=

10,845 kgf. 2) Kineja GPS

Kineja GPS dilakukan untuk mendapatkan simpangan kesalahan yang dibuat oleh instrumen GPS dan uji coba dilakukan pada jam 12.30 dimana pada jam-jam tersebut perkiraan dilakukannya penglepasan GPS buoy, kesalahan tersebut nantinya digunakan sebagai acuan dalam pengopersaian GPS buoy. Uji wba kesalahan GPS dibuat dalam bentuk Root Mean Square (RMS) seperb diperlihatkan pada Tabel 5 berikut ini:

Tabel 5 Uji coba kinerja GPS

Waktu detik Kesalahan RMS

0,528 0.498

40

Tabel di atas memberikan gambaran bahwa pada posisi statis sekalipun instrumen GPS melakukan pergwakanlsimpangan selama detik ke-10 sampai detik ke-50 mempunyai simpangan rata-rata se,besar 0,5 m (RMS) atau sekitar 0,05 mldetik. Bentuk kurva simpangan dari instrumen GPS seperti diperlihatkan pada Gambar 21

4.1.2 Pengoperasian instrumen

Langkah-langkah dalam mengoperasikan instrumen ini adalah sebagai berikut:

1) Rangkai semua bagian instrumen ini mulai dari kelambu dan pelampung utama,

pastikan semua terikat sempurna;

2) Buka bagian atas pelampung utama, GPS dalam keadaan "on' dan hubungkan

antena nya, pastikan fungsi frack log pada GPS "on" dan bekerja dengan baik

tempatkan dalam kotak kemudian masukan kedalam pelampung utama, tutup pelampung utama dan kencangkan semua baut agar kedap air;

3)

Turunkan ke laut berturut-tu~t kelambu diukuti pelampung utama, biarkan hanyut;

4) Setelah beberapa jam hanyut, angkat pelampung utama kemudian buka, pastikan

GPS masih dalam keadaan 'on' dan lihat track tergambar pada GPS selanjutnya dimatikan ('Of?)

Gambar tentang urut-urutan pengoperasian alat dan performa alat disajikan pada Lampiran 3.

4.1.3 Data hasil penelitian

Data tra& a ~ s yang terekam dalam instrumen GPSl dari ke empat kuadran kernudian ditransfer ke komputer menggunakan program Mapsource. Hasil transfer dari instrumen GPSl ke komputer menggunakan program MapSource (Lampiran 2).

Pada saat yang bersamaan

dengan

penghanyutan instrumen GPS Buoy, dilakukan pengukuran arus menggunakan current mefer pada Nk-titik stasiun yang ditentukan sebagai verifikasi dan penenluan posisiposisi stasiun dilakukan menggunakan instrumen GPS2. Hasil pengukuran kecepatan dan arah arus verifikasi menggunakan cunent meter pada masingmasing kuadran ditampilkan pada Tabel 6 sampai dengan Tabel 9 berikut ini :

Tabel 6 Pengukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran I

Kuadran 1

Stasiun 1

Stasiun 2

Stasiun 3

Ulangan 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Kwepatan (mldet)

0,070 0,069 0,079 0,087 0,073 0.159 0,164 0,169 0,200 Rataan 0.073 0,106 0,170

Arah

.

850

W

Tabel 7 Pengukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran 2

Stasiun 16

Stasiun 17

1 2

3

1 2 3

0,147 0.143 0,145 0,156 0,147 0,141

0,145

0,148

70

Tabel 9 Pengukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran 4

4.1.4 Pengolahan track a m permukaan dan stasiun veritikasi

Track arus yang dihasilkan oleh Buoy pelacak dan stasiun-stasiun verifikasi dapat diplotkan secara bersamaan serta tampilan track arus Buoy pelacak dapat ditambahkan

arahnya, maka kedua data tersebut diilah menggunakan program Arcview. Hasil

pengolahan menggunakan program tersebut pada setiap kuadran ditampilkan bertu~t-

turut pada gambar berikut ini :

C _ .

TELUX PAIILIWHIHRAIV

s- 6- "x.0

-

I:

. ..

. I

TELUK PIUABUHAYRdTU

" c l r m

r M u " S.nw1ng l*u. "..,, O l b P.ntd Sunp.1

w. Kuxl."

0 Rnrn

0 D r h n

6-

-

s m

Gambar 25 Arah trackdan stasiun verifikasi pada kuadran 4.

Ke-4 kuadran bila ditampilkan secara bersamaan akan lebih memperjelas gambaran pola arus di Teluk Pelabuhanratu seperti ditampilkan pada gambar berikut ini :

4.1.5 Analisis kecepatan dan arah a m

1) Kecepatan dan arah a m bedasarkan pwisi yang berdekatan dengan posY pengukuran rnenggunakan current meter.

Kecepatan arus yang dihasilkan oleh Buoy pelacak rnernpunyai perbedaan bila dibandingkan dengan hasil pengukum rnenggunahn current meter sebapai alat standr

(Tabel 5 sarnpai dengan Tabel

8).

Pengukuran dilakuka pada stasiun-stawn yang bedekatan dengan

track

_{buoy pelacak. Kecepatan pada track buoy yang berdekatan}

dengan posisi pengukuran current meter disajikan pada tabel berikut:

Tabel 10 Kecepatan arus buoy pelacak pada paisi yang berdekatm dengan

g berdekatan dengan

Kecepatan arus buoy pelacak pada posisi yang berdekatan

Kecepatan arus buoy pelacak pada posisi yang berdekatan

dengan

Kecepatan arus yang diperoleh baik dari buoy pelacak maupun pengukuran langsung menggunakan current meter terdapat perbedaan, sehingga untuk mendapatkan kecepatan arus yang lebih rnendekati dan sesuai alat standar dapat dilakukan dengan meregresikan kedua nilai kecepatan tersebut. Hasil regresi sederhana kedua kecepatan tersebut diperlihat pada gambar berikut ini.

0.000 0.050 OlOO 0.150 0.200 0.250 0 3 W 0.350 0.400 0.450 0500

k c e p a u n OPS Buoy fwdat)

Gambar 27 Grafik Regresi kecepatan arus tanpa dirata-ratakan.

Perbandingan arah dan kecepatan arus Instrumen Buoy pelacak dengan hasil pengukuran current meter konvensional tetutama mengenai arah tidak banyak mengalami perbedaan, sedangkan kecepatannya sesuai dengan hasil regresinya yaihr : y =0,1423 x +

0,0907, dimana R2 = 0,2515 ini berarti persamaan ini hanya dapat mewakili model ini

sebesar 25%, sedangkan "r" = 0.501498 ini berarti kedua kecepatan arus baik GPS buoy maupun current meter konvensional yang digunakan mempunyai keeratan hubungan yang cukup erat. Hasil regresi ini juga menggarnbarkan tingkat akurasi yang cukup tinggi dengan tingkat toleransi rnencapai 9%, nilai ini rnasih diatas nilai tingkat akurasi pengukuran arus menggunakan GPS dengan tingkat toleransi kesalahan sekitar 10% (Manual Owner book GPS Model Garmin Pluslll), cumnt meter yang digunakan sebagai alat verifikasi mempunyai toleransi kesalahan sekiitar 3% (Manual

book,

Model CM-2P).

[image:52.559.18.458.28.744.2]

Tabel 14 Hasil pengukuran kecepatan arus berdarsarkan lama drift dan panjang tract

Hasil ini bila diregresikan dengan hail verifikasi didapat grafik sebagai berikut :

0.400

Gambar 28 Grafik Regresi kecepatan arus dengan perata-rata.

Perhitungan regresinya didapatkan persamaan y =0,5882 x + 0,0414, dimana R2

=

0,5656, ini berarti persamaan ini dapat mewakili model ini sebesar 56%, sedangkan "I"

=

0.752064 ini berarti kedua kecepatan arus baik GPS buoy maupun current meter konvensional yang digunakan mempunyai keeratan hubungan yang erat sekali. Hasil regresi ini juga menggambarkan tingkat akurasi yang cukup tinggi dengan tingkat toleransi mencapai 4%, nilai ini jauh diatas nilai tingkat akurasi pengukuran arus menggunakan GPS yang disyaratkan dengan tingkat toleransi kesalahan sekitar 10%.

3) Kecepatan dan arah arus pasang surut (pasut) berdasarkan prediksi Dishidms TNI-AL

[image:53.550.34.437.5.770.2]

Gambar 29 adalah kecepatan dan arah aius pasut pada hari yang sama dilakukan penghanyutan GPS buoy pada kuadran 1. Area jam

10

sampai dengan jam

16

adalah lama penghanyutan, adap. arah a m w i t i f (+) mengarah ke 340 dengan rata-rata

kecepatan

0,5

-

1 dmldet atau

0,05

-

0,l

mldet.

340 . .

t'"

2140 Jam

Gambar 29 Grafik kecepatan dan arah arus pasut pada kuadran 1

Gambar

30

adalah kecepatan dan sah arus pasut pada hari y w sama dil&ukm penghanyutan GPS buoy pada kuadran 2. Area jam 11 sampai dengan jam 17 adalah

penghanyutan, arah atus w i t i f (+) mengarah ke 340, dengan rata-rata kecepatan

0,05

-

0.1

mldet.

2i40 Jam

Gambar 31 adalah kecepatan dan arah arus pasut pada hari yang sama dilakukan

penghanyutan GPS buoy pada kuadran 3. Area jam 11 sampai dengan jam 17 adalah

lama penghanyutan, arah arus pasitif (t) rnengarah ke 340, dengan ratafata kecepatan

0,05

-

O,1 mldet.

340

*25 -

20 --

I

15 --

-

z 10 --

e

E

e 5 - -

Jam

[image:54.588.67.477.53.723.2]

2140

Gambar 31 Gram kecepatan dan arah arus pasut pada kuadran 3.

Gambar 32 adalah kecepatan dan arah arus pasut pada hari yang sama dilakukan penghanyutan GPS buoy pada kuadran 4. Area jam 11 sampai dengan jam 17 adalah lama penghanyutan, arah arus pasitif (+) mengarah ke

340,

dengan ratafata kecepatan

0,05

-

0,l mldet.

4.2 Pembahasan

Perhitungan extra bouyancy GPS buoy didapat sebesar 10,845 kgf, ini berarli hanya

K

bagian dari pelampung utama GPS buoy yang teremdam air. Pada kondisi seperti ini, dapat dipastikan bahwa GPS buoy juga mendapat pengaruh angin yang berliup di area tersebut.

GPS buoy yang dirancang dalam pengopersiannya sebelum dihanyutkan masih membutuhkan waktu yang agak lama, karena selain pengecekan kondiii instrumen GPSnya juga saat mengencangkan mur baut untuk memastikan buoy kedap air. Pengoperarian GPS buoy selain membutuhkan pemantauan yang terus menerus juga kemampuan menjangkau kolom air yang terbatas hanya sekitar 2,5 meter sesuai dengan rancangan.

Kecepatan arus perrnukaan yang diperoleh sepanjang track mempunyai kecepatan yang berbeda-beda dan beiubah sangat cepat, keadaan ini terjadi karena instnrmen GPS mempunyai simpangan-simpangan posisi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4 yaitu rata-rata simpangan sebesar 0,5 m (RMS) atau sekitar 0,05 mldetik Kondisi seperti ini, posisi-posisi tertentu pada track yang berdekatan dengan titik-titik posisi verifikasilpengukuran dengan current mefer bila diambil sebagai kecepatan yang mewakili kecepatan pada

track

akan memberikan nilai korelasi yang rendah seperti yang diperlihatkan pada Gambar 27. Pada kasus ini &an lebih memberikan nilai korelasi yang tinggi bila kecepetan

track

diwakili oleh kecepatan rata-ratanya seperti yang diperlihatkan pada Gambar 28.

Pada kuadran 1 arus yang terjadi cenderung lebih lambat dibandingkan dengan kuadran lainya (lihat Tabel 13), sehingga kondisi buoy pelacak saat hanyut lebih tegak dan pada kondisi tersebut sinyal satelit lebih baik diterima oleh GPS kemungkinan lebih bear

untuk GPS memberikan data posisi lebih baik. Menurut Abidin, 1995 untuk membuat posisi lebih baiklakurat disarankan GPS dalam kodisi diam beberapa saat.

Arah dan Kecepatan Arus instrumen GPS Buoy bila dibandingkan dengan arus hasil prediksi Dishidros TNI-AL pada tanggal dan bulan saat dilakukannya penelitian temyata tidak mempunyai kesamaan baik arah maupun kecepatannya, seperki yang

Dishidms arah arus mengarah ke 340, sedangkan track GPS buoy rata-rata mengarah ke

1650. Pada kuadran 3 (Gambar 31) hasil prediksi Dishdms pada awal diopersikannya GPS

buoy pada jam 10 arah arus mengarah ke 2140, sedangkan track GPS buoy pada jam yang sama rata-rata mengarah ke 800 dan setelah jam 10.30 hasil prediksi Dishidros arah arus mengarah ke 340 sedangkan arah arus track GPS buoy rata-rata ke arah 800. Pada kuadran 4 (Gambar 32) hasil prediksi Dishidros seperti halnya pada kuadran 3 arah arus mengarah ke 2140 sedangkan arah back GPS buoy rata-rata ke

2300

akan tetapi setelah jam 11 arah

a m

_{hasil prediksi mengarah ke 340, sedangkan}

track

_{GPS buoy tetap rata-}

rata mengarah ke 2300.

Hasil pembandingan di atas temyata arah dan kecepatan arus yang dihasilkan oleh GPS buoy pelacak tidak mempunyai kesamaan baik arah maupun kecepatan

,

kondiii tersebut sangat memungkinkan karena

arus

permukaan baik arah maupun kecepatanya tidak dapat diramalkan

secara

parsial

(pengatuh

angin, pasut atau gelombang saja)

akan

5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

GPS buoy pelacak a s yang dibuat sudah dapat berfungsi sesuai dengan rancangannya dan dapat melacak serta mernetakan pola arus permukaan di Teluk

Pelabuhanratu dengan baik.

Pengoperasian mudah, akan tetapi masih rnembutuhkan waktu yang cukup lama

untuk men-setting alat sebelum penglepasan, terutama saat mengencangkan mur baut agar buoy kedap air.

Kapasitas catu daya dan m e m y yang terbatas, sehingga alat ini belum dapat dioperasikan untuk jangka waktu yang lama serta diperlukan pemantauan langsung ydng terus menerus dan daya jangkau hanya terbatas pada strata air hingga kedalaman 2,5

meter.

GPS buoy rnemberikan kecepatan arus yang lebih laju dibandingkan dengan hasil pengukuran dengan current meter ( sebagai verifikasilkontrol).

5.2 Saran,

Pada penelitian ini hanya menggunakan satu GPS buoy pelacak, sehingga untuk mendapatkan pola arus permukaan yang baik dibuat beberapa unit dan diopemikan

secara

simultan.

Diperlukan cara pengencangan pelampung utama GPS buoy yang praktis dan tidak rnakan waktu lama, agar penghanyutanlpenglepasan lebih cepat.

Agar GPS buoy dapat dioperasikan dalam jangka waktu yang lama, maka perlu dirancang sistern catu daya yang lebih besar dan sistem penyimpanan data dengan kapasiatas memori yang lebih besar atau dapat mengkombinasikan rnetoda telemetri Radio-GPS dengan menerapkan sistem GSMMMS yang dapat rnengirimkan data in- sWdirecf mesurement.

Untuk sistem pemantauan jarak jauh yang sederhana dapat dilakukan dengan memasang radar reflektor pada GPS buoy, agar dapat dipantau dari darat menggunakan radar.

GPS

buoy dapat dikembangkan kearah mufi-obse~ation system atau multi-

DAFTAR PUSTAKA

,

Error Source, Defferential Correction, Accuration level, Terrasync Setting that effect accuration of GPS.

h t t ~ : / / w . m o n t a n a . e d u / i r e s 3 5 7 ~ ~ a c e h ~ s / s ~ i d e / ~ ~ s a m r a ~ . ~ ~ t

Abiin, H. Z. 1995. Penentuan posisi dengan GPS dan aplikasinya. Pradnya Paramita, Jakarta. 110 hal.

Abidin, H.

Z.,

A. Jones dan J. Kahar. 1995. Suivai dengan GPS. Cetakan I Pradnya Paramita. Jakarta. 154 hal.

Ackroyd, N, and Robert Lorimer. 1994. Global Navigation A GPS Use'r Guide. Second Edition Uoyd's of London P r e ~ Ltd. 197 pp.

Borden J., Shaumeyer J., Paul W., Irish J., Mollo-Christenseb E,. Provost D. 1997. Development of an Advanced Data Buoy Supporting MTPE Program. Presented at Technology 2000 : Enviromental Technologies Session IV, Boston, ast, 23 September 1997. htt~://bearcastel.com~~aviclpubs/~ubs.~h~ pp 121-132

Burwell D., 1997. Drifter Test of a Preliminary Version of the Trajectory Model.Tampa Bay,1997. htt~:llwww.on~l.marine.usf.edulPORTSldriier.html pp 5 7

Bushnell M. 1995. Preliminary Result From Global Lagrangian Drifters Using GPS Receivers

.

NOAAIAOML-Global Drifter Center.

htt~://q~sdriflers/~reliminarv results/l-30-97.htm pp 6-9

Cobscook Bay Resource Center, 2003. Drift Study. htt~:llw.cobscook.orq pp 4-8

Davies, K. 1990. Ionospheric Radio. IEE Electromagnetic Waves Series 31. Peter Peregrinus. London. pp 156-158

Dinas Hidro-Oseanografi (Dishidros) TNI AL, 2006. Daftar Arm Pasang Surut dan Daftar Pasang Surut

-

Kepulauan Indonesia. Jakarta. halaman 261-267

Easton, R.L. 1980. " The Navigation Technology Program

'.

In Global Positioning System. Papers published in Navigation, Volume I. Reprinted by the Institute of Navigation, Washington, D.C. p