LAPORAN KEMAJUAN
PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
DANA BOPTN ITS 2015
PENGADAAN DATA GEOSPASIAL DESA MENGGUNAKAN
WAHANA DRONE-QUADCOPTER (STUDI KASUS : DESA SUGENG,
KEC.TRAWAS, KABUPATEN MOJOKERTO)
Tim Pengabdi :
Ketua : Agung Budi Cahyono, ST, MSc, DEA (T. Geomatika/FTSP) Anggota 1 : Husnul Hidayat, ST, MT (T. Geomatika/FTSP) Anggota 2 : Yanto Budisusanto, ST, M.Eng (T. Geomatika/FTSP) Anggota 3 : Hepi Hapsari Handayani, ST, MSc (T. Geomatika/FTSP)
Anggota 4 : M. Hadi Kunnuha (T. Geomatika/FTSP) Anggota 5 : Rizki Indra Permadi (Mhs T. Geomatika/FTSP)
Anggota 6 : Riski Aziz Zayd (Mhs T. Geomatika/FTSP)
Sesuai Surat Perjanjian Pelaksanaan Pengabdian Masyarakat No: .. /IT2.11/PN.01.00/2015
LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
RINGKASAN
Terminologi baru menggunakan pesawat tanpa awak atau yang biasa disebut UAV (Unmanned Aerial Vehicle) merupakan platform yang mendukung untuk pengukuran fotogrametri. UAV standar ini memungkinkan untuk melakukan pelacakan posisi dan orientasi dari sensor yang diimplementasikan dalam sistem lokal atau koordinat global (Eisenbeiss, 2009). Berkembangnya wahana UAV (Unmanned Aerial Vehicle) yang semakin terjangkau baik harga (low cost) maupun kemudahan pengoperasiannya terutama untuk bidang Fotogrametri. Fotogrametri sebuah proses untuk memperoleh informasi metris mengenai sebuah obyek melalui pengukuran yang dibuat pada hasil foto udara sebuah obyek. Sedangkan interpretasi foto didefinisikan sebagai ekstraksi dari informasi kualitatif mengenai foto udara dari sebuah obyek oleh analisis visual manusia dan evaluasi fotografi (Edward dan James 2004).
Dalam beberapa kasus misalnya terjadinya bencana alam misal bencana longsor, belum tersedianya data geospasial berupa peta desa dengan kondisi terkini dan skala detail/besar akan menyulitkan/memperlambat proses evakuasi. Pada pengabdian ini akan dilakukan pembuatan peta desa berupa peta foto menggunakan teknik pemetaan fotogrametri menggunakan wahana drone-Quadcopter di desa Sugeng, Kecamatan Trawas, Kabupaten Mojokerto. Diharapkan dengan teknologi ini akan dapat membantu masyarakat maupun instansi pemerintah dalam menangani penyediaan data spasial berupa peta desa yang dirasakan sangat tradisional dengan mengupdate dengan media peta foto ter-update dengan skala detail/besar.
SUMMARY
Progress in science and technology is the development of a vehicle Photogrammetry UAV (Unmanned Aerial Vehicle) are both more affordable price (low cost) as well as ease of operation, especially for the field of photogrammetry. Photogrammetry is a process to obtain metric information about an object through measurements made on the results of an aerial photograph of an object. While the photo interpretation was defined as the extraction of qualitative information about the aerial photographs of an object by the human visual analysis and evaluation of photography (Edward and James 2004).
In some cases for example, natural disasters such landslides , the unavailability of geospatial data in the form of a map of the village with current conditions and detailed scale / large will make it difficult / slow the evacuation process . At this devotion will be making a map of the village in the form of photo maps using photogrammetric mapping techniques using a vehicle - Quadcopter drones in the village Sugeng, District Trawas, Mojokerto. This technology is expected to be able to help the community and government agencies in addressing the provision of spatial data in the form of maps that very traditional village with updating the media photo maps are updated with detail scale/large .
PRAKATA
Puji syukur peneliti kepada Allah SWT karena atas rahmat dan hidayah-Nya peneliti dapat menyelesaikan paket Pengabdian Kepada Masyarakat ini yang berjudul : “PENGADAAN DATA GEOSPASIAL DESA MENGGUNAKAN WAHANA DRONE-QUADCOPTER (STUDI KASUS : DESA SUGENG, KEC.TRAWAS, KABUPATEN MOJOKERTO)”.
Pada kesempatan ini, peneliti merasa perlu menyampaikan terimakasih yang mendalam kepada semua pihak yang telah membantu dalam penelitian sehingga perlu diperlukan adanya penyempurnaan. Akhirnya peneliti berharap, pengabdian ini, sejak tahap persiapan, pemrosesan data, uji sistem dan laporan akhir.
Peneliti menyadari banyak kekurangan dalam pengabdian ini, ini dapat terus diupdate, baik secara kuantitas data maupun secara aplikasi teknologi yang harus terus diperbaharui mengikuti perkembangan data dan teknologi terkini.
Semoga berbagai pihak yang terkait dapat mengambil manfaat dari keberadaan sistem ini serta menjadi inspirasi dalam penelitian penelitan lebih lanjut.
Surabaya, Oktober 2015
DAFTAR ISI Lembar Pengesahan 1 Ringkasan 2 Summary 3 Prakata 4 Daftar Tabel 6 Daftar Gambar 7 Bab I Pendahuluan 8 1.1 Latar Belakang 11
1.2 Perumusan Konsep Dan Strategi Kegiatan 11 1.3 Tujuan, Manfaat, Dan Dampak Kegiatan Yang Diharapkan 10
1.4 Target Luaran 10
Bab II Strategi Dan Perencanaan Kegiatan, 11
Bab III Capaian Sementara 12
3.1 Kemajuan Pelaksanaan Pengabdian 14 3.2 Hasil Pengabdian Dan Luaran Yang Telah Diperoleh 14 3.3 Tahap Yang Masih Harus Diselesaikan 15 3.4 Kendala Yang Dihadapi Dan Solusinya 16 Bab IV Kesimpulan Sementara Dan Rencana Selanjutnya 20
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Foto, Panjang Fokus, aperture, ISO dan ShutterSpeed Tabel 2. Hasil Kalibrasi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 . Lokasi Penelitian Gambar 3.2 Foto mal Grid
Gambar 3.3 Gambar Grafik Kalibrasi Radial dan Distorsi Kamera Gambar 3.4 Peralatan Survei
Gambar 3.5 Peta Rencana Terbang Gambar 3.6 Kegiatan Pemotretan
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia terletak pada pertemuan tiga lempeng dunia yaitu lempeng Eurasia, lempeng pasifik, ada lempeng Australia yang bergerak saling menumbuk. Akibat tumbukan antar lempeng itu maka terbentuk daerah penunjaman memanjang di sebelah barat pulau Sumatra, sebelah selatan Pulau Jawa hingga Bali dan Kepulauan Nusa Tenggara, sebelah utara Kepulauan Maluku dan sebelah utara Papua. Selain itu, Jenis tanah yang dimiliki oleh indonesia rawan akan pelapukan, pelapukan yang sering dijumpai di Indonesia adalah hasil letusan gunung api. Tanah ini memilki komposisi sebagian besar lempung dengan sedikit pasir dan bersifat subur. Tanah pelapukan yang berada diatas batuan kedap air pada perbukitan/punggungan dengan kemiringan sedang hingga terjal berpotensi mengakibatkan tanah longsor pada musim hujan dengan curah hujan berkuantitas tinggi. Jika perbukitan tersebut tidak ada tanaman keras berakar kuat dan dalam, maka kawasan tersebut rawan bencana tanah longsor.
Dalam beberapa bulan yang lalu, curah hujan yang tinggi membuat kondisi tanah menjadi labil dan mudah longsor. Begitu juga yang terjadi di Jombang, Jawa Timur. Sebanyak 14 warga Dusun Kopen, Desa Ngrimbi, Kabupaten Jombang, Jawa Timur, yang diperkirakan sedang terlelap tidur menjadi korban tertimbun tanah longsor. Tebing yang berada tepat di belakang rumah warga tiba-tiba longsor dan langsung menimbun rumah mereka.Saat kejadian, warga sedang istirahat di dalam rumah, sehingga tidak sempat menyelamatkan diri.Di lokasi itu, terdapat lima rumah yang berdekatan dengan tebing. Empat rumah hancur akibat tertimbun tanah longsor tersebut (Saeno, 2014) akibat dari kejadian tersebut, keilmuan goedesi khususnya fotogrametri dapat membantu dalam memetakan dampak longsoran bencana tanah longsor.
Fotogrametri adalah sebuah proses untuk memperoleh informasi metris mengenai sebuah obyek melalui pengukuran yang dibuat pada hasil foto udara sebuah obyek. Sedangkan interpretasi foto didefinisikan sebagai ekstraksi dari informasi kualitatif mengenai foto udara dari sebuah obyek oleh analisis visual manusia dan evaluasi fotografi (Edward dan James 2004). Pada umumnya sensor dibawa oleh wahana baik berupa pesawat, balon udara, satelit maupun jenis wahana yang lainnya (Sutanto,1987). Terminologi baru menggunakan pesawat tanpa awak atau yang biasa disebut UAV (Unmanned Aerial Vehicle) merupakan platform yang mendukung untuk pengukuran fotogrametri. UAV standar ini memungkinkan untuk
melakukan pelacakan posisi dan orientasi dari sensor yang diimplementasikan dalam sistem lokal atau koordinat global (Eisenbeiss, 2009).
Pada pengabdian ini akan dilakukan pemotretan foto udara dari kamera non-metrik menggunakan wahana Quadcopter dengan metode UAV-Photogrammetry. Kegiatan ini merupakan rangkaian kegiatan pengabdian masyarakat oleh Jurusan Teknik Geomatika – FTSP ITS bekerjasama dengan instansi pemerintah Kecamatan/Desa setempat. Dimana pada tahun 2015 ini diuji-cobakan teknik UAV-Fotogrametri untuk melakukan pemetaan sebagai media informasi berupa peta foto di Desa Sugeng, Kec. Trawas, Kab. Mojokerto.
1.2 Perumusan Konsep dan Strategi Kegiatan
Perumusan permasalahan dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana memanfatkan teknologi UAV-Photogrammetry agar hasilnya dapat digunakan oleh instansi yang berwenang/pemerintah khususnya desa, dimana di daerah desa pada umumnya minim data geospasial.
2. Menganalisis hasil berupa peta desa dimana akan di evaluasi sejauh mana efisiensi dan efektivitas metode UAV-Photogrammetry ini.
Adapun strategi kegiatan yang diajukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Melakukan kajian wahana UAV Quadcopter dan memodifikasi wahana tsb untuk
dipersiapkan dapat melakukan pemetaan Fotogrametri.
2. Melakukan pemotretan dan pemrosesan hasil citra foto pada wilayah studi. Proses dan hitungan untuk mendapatkan peta Foto Udara.
3. Menghasilkan peta topografi skala 1 : 2000, melakukan plotting POI (Point of Interest) dan menghitung Digital Surface Model (DSM).
4. Melakukan analisis ditinjau dari hasil ketelitian Ground Sampling Distance (GSD) peta foto.
1.3 Tujuan, Manfaat, dan Dampak Kegiatan yang Diharapkan
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk :
1. Memetakan desa Desa Sugeng, Kec. Trawas, Kab. Mojokerto dengan metode
UAV-Photogrammetry.
2. Menganalisa peta foto serta efektifitas pemetaan desa dengan
Manfaat dan dampak penelitian ini adalah :
Diharapkan hasil yang diperoleh dari penelitian ini dapat memberikan kontribusi kepada instansi pemerintah yang berwenang bahwa dengan menggunakan metode
UAV-Photogrammetry akan didapatkan peta desa (dalam hitungan jam dari
persiapan, pelaksanaan hingga hasil), disamping menghemat waktu tentu biaya serta jumlah tim.
1.4 Target Luaran
Target luaran dari penelitian ini adalah:
Peta foto udara desa Desa Sugeng, Kec. Trawas, Kab. Mojokerto Pembuatan kartografi peta foto desa.
Sebuah judul penelitian untuk PKM mahasiswa. Publikasi Nasional
BAB II
STRATEGI DAN PERENCANAAN KEGIATAN 3.1 Strategi
Lokasi penelitian ini dilakukan didesa ngrimbi yang terletak pada Desa Sugeng, Kec. Trawas, Kab. Mojokerto.
Gambar 3.1 . Lokasi Penelitian terletak pada Desa Sugeng, Kec. Trawas, Kab. Mojokerto (Google Maps, 2013)
3.2 Rencana Kegiatan 3.2.1 Data
Data yang diperlukan dalam penelitian ini adalah :
1. Foto udara yang diperoleh dari pemotretan menggunakan kamera non metrik Canon SX 260HS.
2. Data Ground Control Point
3. Peta RBI Kabupaten Mojokerto 1 : 25.000 tahun 2001
3.2.2. Peralatan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Hardware
a. Personal komputer atau laptop b. Quadcopter DJI Phantom v.2
c. Kamera Pocket Canon PowerShot SX 260 HS d. GPS Geodetik HyperPro
2. Aplikasi pendukung
a. Aplikasi Fotogrametri b. Microsoft office 2013
3.3 Tahap Penelitian
3.4 Diagram Alir Pengolahan Data Untuk Pemetaan
Gambar 3.2 Diagram Alir Pengolahan Data
Penjelasan dari diagram alir pengolahan data adalah sebagai berikut :
1. Dimulainya penelitian ini berawal dengan dibagi dua pekerjaan yaitu pembuatan peta berdasarkan peta RBI kabupaten Mojokerto dan pengambilan data dilapangan foto dan gcp
2. Pada pengambilan data menggunaka foto, dilakukan kalibrasi kamera terlebih dahulu agar kamera dapat digunakan untuk mengambil data akurat. Setelah itu kita mengambil gambar objek dilapangan
Start PERSIAPAN PENGAMBILAN DATA GCP (GROUND CONTROL POINT) PERANCANG AN GCP PENGAMBILAN DATA GCP FOTO METODE UAV - PHOTOGRAMETRY RENCANA TERBANG PROSES PEMOTRETAN UDARA DOWNLOAD DATA EVALUASI FOTO (TINGKAT BLUR DAN
KEMIRINGAN ) POINT CLOUD DENGAN SFM PETA ORTOFOTO DSM KONTUR VOLUME
PETA RBI KABUPATEN JOMBANG 1 : 25000 RUBBER SHEET PERSIAPAN DIGITASI DSM PERHITUNGAN VOLUME PERBANDINGAN VOLUME ANALISA PEMBUATAN LAPORAN SELESAI KOREKSI GEOMETRIK (RMS ERROR PIXEL ≤ 1) YA TIDAK TIDAK ya
3. Pengambilan data GCP dilakukan menggunakan GPS Geodetik Topcon HyperPro. 4. Pembuatan DSM dari data foto yang telah terkoreksi geometrik.
5. Data yang terkumpul seperti data GCP, foto, dan volume yang terkumpul. Kemudian diajdikan peta foto desa Sugeng, Kecamatan Trawas, Kabupaten Mojokerto.
6. Peta RBI kabupaten Mojokerto skala 1 : 25000 digunakan sebagai pembanding. Peta RBI ini akan dilakukan digitasi kemudian dilakukan pembuatan DSM dari hasil pendigitan kontur peta RBI.
7. Setelah itu analisa dapat dilakukan, efektifitas metode ini sebagai salah satu metode pemetaan terutama untuk pengadaan data geospasial.
BAB III
CAPAIAN SEMENTARA
3.1 Kemajuan Pelaksanaan Pengabdian 1. Tahapan Kalibrasi Kamera
Kamera fotogrametri tidak mempunyai lensa yang sempurna, sehingga proses perekaman yang dilakukan akan memiliki kesalahan. Oleh karena itu perlu dilakukan pengkalibrasian kamera untuk dapat menentukan besarnya penyimpangan-penyimpangan yang terjadi. Kalibrasi kamera adalah proses untuk mendapatkan parameter intrinsik dan ekstrinsik kamera. Parameter intrinsik meliputi geometri internal kamera dan parameter optik seperti focal length, koefisien distorsi lensa, faktor-faktor skala yang tidak dapat diestimasikan dan koordinat origin gambar pada komputer. Parameter ekstrinsik meliputi orientasi posisi kamera terhadap sistem koordinat dunia. Hal ini meliputi tiga sudut Euler dan tiga parameter translasi. Alat dan Bahan pada tahapan ini adalah Kamera Canon PowerShot SX 260 HS, tripod kamera, selotip dan mal Grid.
Pada tahap ini telah dilakukan proses kalibrasi kamera sbb :
Gambar 3.2 Foto mal Grid
Tabel 1. Foto, Panjang Fokus, aperture, ISO dan ShutterSpeed
Langkah berikutnya adalah :
1. Siapkan grid dengan menempelkan grid pada lantai menggunakan selotip;
2. Lakukan pengambilan grid menggunakan kamera secara berurutan dengan sudut pengambilan horizontal masing-masing sisi, dilanjutkan dengan posisi kamera 900 ke kanan masing-masing sisi, dan dilanjutkan dengan posisi 900 ke kiri masing-masing sisi;
3. Lakukan kalibrasi foto dengan menggunakan perangkat lunak Agisoft Lens.
Hasil Kalibrasi dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Hasil akhir dari kegiatan kalibrasi ini adalah mengetahui parameter kalibrasi kamera seperti dibawah ini.
Tabel 2. Tabel hasil kalibrasi
2. Persiapan Alat
Pada tahap ini alat dan bahan yang disiapkan adalah GPS Navigasi, UAV
Photogrammetry/QuadCopter dan perlengkapannya serta kamera.
QuadCopter
Kamera Poket GPS Navigasi
a. Pengukuran Ground Control Point
Pengukuran GCP dilakukan dengan mempertimbangkan distribusi dan jumlah titik kontrol. Dimana titik-titik ini nantinya yang akan dipergunakan sebagai titik ikat saat pemrosesn foto agar dapat dimosaik dan diproses orthofotonya.
b. Pembuatan Rencana Terbang dan Pemotretan
Selanjutnya tahap berikutnya adalah membuta perencanaan terbang, hal ini diharapkan agar proses perekaman yang dilakukan akan sesuai dengan areal studi. Oleh karena itu perlu dilakukan perencanaan diatas citra satelit yang diambil dari Google Earth agar bisa direncanakan jalur terbangnya. Adapun hasil perencanaan dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 3.5. Peta Rencana Terbang
Selanjutnya tahap berikutnya adalah melakukan pemotretan. Pada tahap ini akan terlebih dahulu hal ini diamati cuaca terutama arah dan kecepatan angin. Hal ini karena akan
sangat berpengaruh kepada wahana/QuadCopter yang diharapkan agar proses perekaman yang dilakukan akan sesuai dengan areal studi.
Persiapan Pemotretan Saat Pemotretan Gambar 3.6. Kegiatan Pemotretan
3.2 Hasil Pengabdian dan Luaran yang telah diperoleh
Hasil yang diperoleh pada pemotretan ini berupa perekaman foto berformat JPEG format dengan dimensi 4 : 3. Fokus digunakan 3.5 s/d 6. Pada pemotretan ini didapatkan sebanyak 32 foto.
Gambar 3.7. Hasil Pemotretan
Dalam kegiatan ini pula dilakukan pengukuran Ground Control Point (GCP) sebanyak 5 buah BM yang diikatkan pada BM Referensi. Dari pengukuran didapatkan : BM 001 x=9153191,402;y=648123,283 125,996, BM 002 x=9153201,676; y=648128,231 z=126,966, BM 003 x=9153094,941 y= 648138,961 z=125,433, BM 004
x=9153121,707 y=648049,012 dan z=122,514; dan BM 005 x=9153129,14; y=648018,297 serta z=121,787.
Tabel 2. Tabel hasil kalibrasi
3.3 Tahap yang masih harus diselesaikan
Pada pemotretan ini didapatkan sebanyak 32 foto yang selanjutnya akan dilakukan proses untuk mendapatkan peta orthofoto dan perhitungan volume.
3.4 Kendala yang dihadapi dan solusinya
Kendala yang dihadapi ada 2 hal : a. Faktor cuaca pada saat pemotretan
b. Kendala baterai wahana versi ini hanya 8 menit setiap flight. c. Pemrosesan data memerlukan spesifikasi komputer yang tinggi.
BAB V
KESIMPULAN SEMENTARA DAN RENCANA SELANJUTNYA
Penggunaan alat Quadcopter sebagai wahana UAV-Photogrammetry dan kamera poket/amatir dalam kegiatan ini telah dapat dilakukan. Untuk QuadCopter pada jenis ini salah satu kelemahan adalah daya baterai litium yang digunakan selama 8 menit/baterai. Untuk kegiatan ini digunakan 4 baterai sehingga total terbang 1 x untuk flight test sedangkan total pemotretan menggunakan 3 baterai atau sepanjang 8 x 3 = 24 menit dengan menghasilkan sekitar 104 foto. Dari 104 foto tersebut telah dipilih dengan pertimbangan tingkat ketajaman, blur dan ketinggian terpilih 54 foto.
Dalam kegiatan ini pula dilakukan pengukuran Ground Control Point (GCP) sebanyak 5 buah BM yang diikatkan pada BM referensi x =9153136,352 m UTM dan y = 648068,402 m UTM.
Rencana selanjutnya adalah pemrosesan foto untuk mendapatkan peta foto Desa Sugeng, Kec.Trawas, kabupaten Mojokerto.
DAFTAR PUSTAKA
Andersen, Richard A, David C. Bradley 1998. Perception of three-dimensional structure from motion. Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
Canon.Februari,2014.http://www.usa.canon.com/cusa/consumer/products/cameras/digital_ca meras/powershot_sx260_hs#Specifications
Eisenbeiss, H. 2009. UAV Photogrammetry. Zürich. ETH Zürich.
Hanifa, N. R. 2007. Studi Penggunaan Kamera Digital Low-Cost Non-Metric Auto-Focus
Untuk Pemantauan Deformasi. Bandung: Program Studi Teknik Geodesi dan
Geomatika FTSL ITB.
Harintaka, Subaryono, Tanjung, A. M., 2008. Evaluasi Penerapan Mini Bundle Block
Adjustment Pada Foto Udara Format Kecil. No.3 Tahun XXX Edisi Agustus 2008
Hobby Terbang. Februari, 2014. http://hobbyterbang.com/terbang-fpv/264.
Kardono, AK. Rushianto E., Fatoni A., 2012, Perancangan dan Implementasi Sistem Pengaturan Optimal LQR untuk Menjaga Kestabilan Hover pada Quadcopter, Jurnal Teknik ITS, Vol.1, No.1, Tahun 2012, (ISSN : 2301-9271)
Kavzoglu, T., dan Karsli, F. 2008. Calibraton of A Digital Single Lens Reflex (SLR) Camera
Using Artificial Neural Networks. The International Archives of the Photogrammetry,
Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXVII. Part B5. Beijing. Paimin, Sukresno, Irfan Budi Pramono 2009 TEKNIK MITIGASI Banjir dan Tanah Longsor.
Balikpapan : Tropenbos International Indonesia Programme
Purwadhi, S. H., 2001. Interpretasi Citra Digital. Jakarta: PT Gramedia Widiasarana Indonesia Saeno. (2014, 1 28). SEDANG TIDUR, 14 Warga Tertimbun Tanah Longsor. Retrieved from www.kabar24.com, http://www.kabar24.com/nasional/read/20140128/65/209681 /sedang-tidur-14-warga-tertimbun-tanah-longsor
Sutanto., 1986. Penginderaan Jauh, Jilid I dan II. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
U. Niethammer , S. Rothmund , M. R. James , J. Travelletti , M. Joswig. (2010). UAV-BASED
REMOTE SENSING OF LANDSLIDES. commission V Symposium. Newcastle: International
Archives of Photogrammetry.
Wolf, P. R., 1993. Elemen Fotogrametri Dengan Interpretasi Foto Udara dan Penginderaan
