Aplikasi RTK GPS menggunakan receiver OEM GPS untuk penentuan posisi lajur perum USV dalam survei batimetri - repository civitas UGM

(1)

AES

2016

"the 6th International Annual Engineering Seminar”

1 - 3 August 2016, Eastparc Hotel

Yogyakarta, Indonesia

In conjunction with

ICME’16 (UTHM) & ISETH’16 (UMS)

Organized by:

Faculty of Engineering Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, Indonesia

Annual Engineering Seminar

PROSIDING

National Symposium on Engineering

(2)

iii iv v vi vii x xiv xvi

TABLE of CONTENT

Partners and Sponsors ... Table of Content ... Welcome Message From Dean of The Faculty of Engineering UGM ... Welcome Message From General Chair ... Floor Plans ... Keynote Speech ... Program at a Glance ... Prosiding ...

(3)

AES

2016

"the 6th International Annual Engineering Seminar”

1 - 3 August 2016, Eastparc Hotel

Yogyakarta, Indonesia

2016 6th Annual Engineering Seminar

AES 2016

National Symposium on Engineering

PROSIDING

(4)

DAFTAR ISI

TS – 01 Analisis Gerakan Stasiun Pemantauan Patahan Opak... 1

Nurrohmat Widjajanti, Parseno, dan Hilmiyati Ulinnuha (Universitas Gadjah Mada)

TS – 02 Analisis Jaring OPK Pada Tahun Pengukuran 2015 Sebagai Jaring Pemantau Sesar Opak, Di Propinsi DIY... 6

T. Aris Sunantyo dan Djawahir (Universitas Gajah Mada)

TS – 03 Analisis Ketelitian Pergeseran Titik Pantau Terhadap Variasi Resolusi Foto Pada Teknik Fotogrametri

Jarak Dekat... 12

Bambang Kun Cahyonodan Ruli Andaru (Universitas Gadjah mada); Nur Ikawati (Departemen Pekerjaan Umum)

TS – 04 Analisis Pergeseran Horizontal dan Kecepatan Jaring Kontrol Mayor Pemantauan Deformasi Patahan Opak.. 18

Dwi Lestari dan Yulaikhah (Universitas Gadjah Mada)

TS – 05 Aplikasi RTK GPS menggunakan receiver OEM GPS untuk penentuan posisi lajur perum USV dalam survei batimetri... 24

Dedi Atunggal, Abdul Basith, dan Catur Aries Rokhmana (Universitas Gadjah Mada)

TS – 06 Evaluasi Distorsi Sudut Dan Jarak Pada Sistem Proyeksi Peta Polieder Dan Sistem Proyeksi Peta Universal Transverse Mercator... 29

Gondang Riyadia dan Sumaryo (Universitas Gadjah Mada)

TS – 07 Kajian karakteristik spasial hujan ekstrim di wilayah lereng Selatan Gunung Merapi... 36

Rachmad Jayadi (Universitas Gadjah Mada)

TS – 08 Kajian Teknologi Aerial Rapid Mapping Untuk Inventarisasi Potensi Kawasan Pesisir ... 44

Harintaka1, Christine Noegroho Kartini, dan Djurdjani (Universitas Gadjah Mada)

TS – 09 Kajian Terhadap Ketelitian Koordinat Jaring Kontrol Menggunakan Titik Ikat Dengan Berbagai Variasi Tinggi... 49

Yulaikhah dan Ruli Andaru (Universitas Gadjah Mada)

TS – 10 Kesiapan Penyelenggara Informasi Geospasial Daerah untuk Membangun Metadata... 55

Diyono dan Subaryono (Universitas Gadjah Mada)

TS – 11 Peta Interaktif untuk Penyajian Data dan Multimedia Geopasial Hasil Indentifikasi dan Validasi Pemetaan Kekumuhan... 60

Trias Aditya, Gondang Riyadi, Atriyon Julzarika, dan Arvy Fachrully (Universitas Gadjah mada)

TS – 12 Otomatisasi Aspek Teknis Hukum Laut Melalui Pembuatan Purwarupa Perangkat Lunak Untuk Menjaga Kedaulatan dan Hak Berdaulat NKRI Sebagai Poros Maritim Dunia... 66

I Made Andi Arsana, Selo, Ivan Busthomi, I Made Sapta Hadi, Ria P. Putri (Universitas Gadjah Mada)

TS – 13 Perancangan Sistem Otomatisasi Perangkat Elektronis Rumah Berbasis Internet of Things Memanfaatkan Framework Souliss... 72

I Wayan Mustika, Widiatmoko, Sarjiya, dan Bimo Sunarfrihantono (Universitas Gadjah Mada); Satriyo Dharmanto (Multikom, Jakarta)

TS – 14 Sistem Tracking Bus Kota Berbasis Wireless Sensor Network Untuk Mendukung Framework Smart

Transportation... 78

Aji Resindra Widya, I Wayan Mustika, dan Selo Sulistyo (universitas Gadjah Mada); Satriyo Dharmanto (Multikom, Jakarta)

TS – 15 Uji Laboratorium Kinerja Filter Alami Untuk Mencegah Erosi Dalam Tanah... 84

(5)

2016 6th International Annual Engineering Seminar (InAES), Yogyakarta, Indonesia

24 Aplikasi RTK GPS menggunakan receiver

OEM GPS untuk penentuan posisi lajur

perum USV dalam survei batimetri

Dedi Atunggal, Abdul Basith, Catur Aries Rokhmana

Universitas Gadjah Mada, Departemen Teknik Geodesi, Yogyakarta, 55281, Indonesia

Abstract

Bathymetric survey is commonly carried out by using echosounder equipped with GPS (Global Positioning System). Boat / ship has been conventionally used as a platform for this kind of work. One of the main factors that influence the effectiveness of bathymetric survey using a boat / ship is in the flexibility of doing the survey along and across the survey lanes. In the narrow waters (small dam, settling pond area and so on), this activities are always constrained. Alternative vehicle that has been widely developed is a remotely controlled mini boat called USV (Unmanned Survey Vessel). Based on the result of the previous research, the most suitable type of USV for bathymetric survey in narrow waters is catamaran USV due to the flexibility and stability of the platform. Nevertheless, all the previous works still used SPS (Standard Positioning Services) or DGPS (Differential GPS) for the survey lane positioning, where the accuracy is in meter level. In this research, the application of RTK (Real Time Kinematic) GPS for USV survey lane positioning in bathymetric survey is evaluated. The GPS receiver used in this research is an OEM (Original Equipment Manufacturer) GPS, Ublox LEA-6T series. The RTK GPS positioning is conducted by an application called RTKLib. From the experiments it is known that RTK system is suitable to be used for survey lane positioning in bathymetric survey using USV. This system can provide series of data with better density. It can be concluded that the solution of RTK positioning is better than the built-in GPS positioning systems of the echosounder. The survey lane position given by the GPS of the echosounder generally deviated at 20m from the lane position of the RTK positioning system. Further research is required since most of the RTK solution obtained in this experiment was float solution.

Keywords: USV, RTK GPS, echosounder, bathymetric survey, narrow waters

Pendahuluan

Survei batimetri perairan pada umumnya dilakukan dengan alat pengukur kedalaman (echosounder) yang dilengkapi dengan alat pengukur posisi kapal yaitu GPS (Global Positioning System) [1]. Wahana yang umum digunakan adalah kapal/perahu konvensional. Untuk survei batimetri di wilayah yang sempit (sungai, bendungan, danau dan sebagainya), penggunaan kapal/perahu survei konvensional menjadi tidak efektif dan fleksibel terkait dengan manuver. Wahana alternatif yang telah banyak dikembangkan adalah perahu kecil/model yang dioperasikan dari jauh atau disebut sebagai ROV (Remotely Operated Vehicle) atau sering disebut juga dengan istilah USV (Unmanned Survey Vessel) [2] seperti yang tersaji pada Gambar 1.

(6)

25

dengan akurasi horizontal positioning pada level meter [4]. Teknologi RTK GPS telah diterapkan pada survei batimetri untuk laut lepas menggunakan high-end echosounder [5].

Dalam penelitian ini akan diteliti aplikasi teknologi RTK GPS) (Real Time Kinematic GPS) untuk penentuan posisi titik dan lajur perum dalam survei batimetri menggunakan USV. Aplikasi RTK yang digunakan adalah RTKLib yang dikebangkan oleh Takasu dkk [6]. Tujuan dari penelitian ini adalah terbangunnya sistem RTK GPS untuk penentuan posisi titik dan lajur pemeruman survei hidrografi menggunakan USV dan mengkaji hasil ujicoba penentuan posisi tersebut. Manfaat dari penelitian ini adalah memberikan contoh penentuan posisi teliti pada USV dengam menggunakan teknologi tepat guna yang murah namun dapat memberikan akurasi yang memadai.

Metode

Prosedur penelitian meliputi langkah-langkah persiapan, pelaksanaan dan penyelesaian seperti tersaji pada diagram alir penelitian (Gambar 2). Penelitian ini dimulai dengan persiapan yang meliputi studi literatur terkait desain sistem RTK yang dipasang pada USV serta persiapan alat dan bahan. Peralatan yang digunakan dalam peneiltian ini adalah sebagai berikut:

a) Satu unit alat Echo Sounder GARMIN MapSounder 178C,

b) Dua unit GPS OEM Ublox seri LEA-6T,

c) Satu unit tablet computer,

d) Satu unit sistem autonomous: micro-controller, modem, mini GPS, servo. e) Catu daya (aki) dan batere,

f) Motor untuk propeller dan servo, g) Kapal sebagai wahana apung dalam

pemeruman.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Citra Satelit Bing Aerial kawasan Embung Tambak Bayan Sleman Yogyakarta untuk pembuatan rencana lajur pemeruman. Perangkat lunak yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

a) Hydropro, untuk akusisi, perencanaan dan pengolahan data pemeruman, b) RTK+, untuk mengakses koreksi RTK, c) Ucenter, untuk setting receiver GPS

Ublox

d) Open source Real time monitor software untuk memantau pergerakan USV saat digunakan untuk survei. Tahap selanjutnya adalah perencanaan sistem RTK meliputi pemilihan receiver atau board GPS yang akan digunakan untuk data loging, tablet computer yang akan digunakan untuk menyediakan

koreksi RTK, cek sistem RTK secara keseluruhan dan pembuatan desain memasang pada USV.

Setelah direncanakan dengan baik kemudian kegiatan penelitian dilanjutkan dengan pembuatan sistem RTK yang meliputi merangkai seluruh bagian alat dan dan mengecek fungsionalitasnya. Penelitian dilanjutkan dengan melakukan ujicoba lab maupun tes lapangan untuk mempelajari tentang kinerja sistem secara umum. Salah satu metodologi untuk mengecek kinerja sekaligus akurasi sistem RTK adalah dengan melakukan pengamatan RTK pada titik kontrol yang diketahui koordinat pastinya. Pada penelitian ini titik kontrol yang digunakan adalah titik kontrol Orde Nol nasional N0005 yang berlokasi di kampus Universitas Gadjah Mada. Tahap selanjutnya dari penelitian ini adalah memasang sistem RTK yang telah dibuat pada USV. Dalam hal ini posisi antena sistem RTK yang dibuat diposisikan pada transducer dari alat echosounder sedangkan antena GPS bawaan echo sounder dipasang dengan offset 30cm dari posisi antena sistem RTK.

(7)

26

Gambar 2. Diagram alir penelitian

Hasil dan Pembahasan

1. Hasil rangkaian sistem RTK.

Hasil rangkaian prototip sistem RTK untuk USV disajikan pada Gambar 3. Modul Receiver Ublox LEI-6T terhubung dengan perangkat computer tablet menggunakan ekstensi kabel mini to micro USB. Antena Ublox LEI-6T tersambung ke modul receiver dengan menggunakan kabel mini coaxial dengan konektor antena mini. Dari rangkaian tersebut dapat dilihat bahwa ke depan perlu didesain case untuk melindungi modul receiver, mengingat modul tersebut terangkai dalam sebuah printed circuit board (PCB) kecil yang rawan rusak karena terbentur atau jatuh.

Gambar 3. Rangkaian prototip sistem RTK 2. Hasil ujicoba sistem RTK

Sistem RTK yang diintegrasikan ke USV telah digunakan dalam ujicoba pada titik kontrol Orde Nol Nasional N0005 yang terletak di Universitas Gadjah Mada. Pelaksanaan ujicoba tersaji pada Gambar 4. Sistem RTK bekerja dengan baik dan dapat menghasilkan solusi pengukuran RTK float.

Gambar 4. Pelaksanaan uji coba sistem RTK pada

titik kontrol Orde Nol Nasional N0005 Hasil ujicoba secara grafis tersaji pada Gambar 5. Dari distribusi data dengan sampling rate 1 detik selama 60 menit

Perencanaan sistem RTK Persiapan

Pembuatan sistem RTK

Tes Lapangan

Mulai

Selesai Sistem RTK

bekerja?

Pemasangan sistem RTK pada USV

Perbaikan dan modifikasi

ya

tidak

Evaluasi hasil tes lapangan

(8)

27

seluruh solusi pengukuran yang didapat adalah RTK float. Solusi float yang dihasilkan sistem ini masih sangat konvergen dengan drift posisi berkisar pada level sentimeter hingga desimeter. Namun demikian nilai rata-rata koordinat hasil pengukuran float tersebut hanya berselisih 20cm dari koordinat titik tetap N0005 dari Sistem Referensi Geopasial Indonesia tahun 2013 (SRGI 2013).

Gambar 5. Hasil uji coba sistem RTK pada titik kontrol Orde Nol Nasional N0005 3. Hasil tes lapangan sistem RTK pada USV

Sistem RTK yang diintegrasikan ke USV telah digunakan dalam tes lapangan di Embung Tambak Bayan, Sleman Yogyakarta (Gambar 6). Dari hasil tes lapangan diketahui bahwa penggunaan Real time monitor untuk memantau pergerakan USV cukup fungsional. Namun demikian masih terdapat kendala komunikasi antara perangkat pengendali yang dioperasikan surveyor di darat dengan sistem RTK yang ada pada USV.

Gambar 6. Pelaksanaan tes lapangan sistem RTK yang terintegrasi pada USV

Dari hasil survei batimetri menggunakan USV dengan sistem RTK yang telah dilakukan diketaui bahwa penentuan posisi titik-titik pemeruman dapat dilakukan dengan lebih rapat dan lebih akurat. Pada Gambar 7 dapat dilihat bahwa jalur perum yang menghubungkan titik-titik pemeruman dari metode absolute positioning melenceng 15-21 meter ke arah selatan (pada komponen northing) dan 4-10 meter ke arah timur (pada komponen easting). Namun demikian solusi RTK yang dihasilkan dari sistem RTK ini masih dominan float. Hal ini diakibatkan karena patch antena modul GPS sangat rentan terhadap multipath. Ke depan perlu dikaji lebih lanjut mengenai penggunaan antena yang lebih tahan terhadap multipath.

Gambar 7. Hasil pengukuran titik-titik perum USV dengan menggunakan metode RTK dan metode

(9)

28

Berdasarkan hasil yang didapat dari tes lapangan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa:

a) Sistem RTK yang dibuat telah dapat digunakan untuk menentukan posisi titik-titik pemeruman pada survei batimetri dengan USV, dan mampu memberikan data dengan kerapatan yang lebih baik jika dibanding data posisi dari echo sounder GARMIN MapSounder 178C

b) Dari hasil uji coba pada titik N0005 dapat disimpulkan bahwa solusi penentuan posisi dari sistem RTK yang dibuat jauh lebih baik dibanding sistem penentuan posisi GPS bawaan alat echo sounder tersebut. Namun demikian, pada pengukuran titik-titik pemeruman pada area studi belum bisa didapat analisis yang konklusif mengenai akurasi yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan tidak adanya posisi jalur perum yang fiks yang dapat dijadikan sebagai sebagai acuan. c) Kualitas penentuan posisi yang

dihasikan perlu diteliti lebih lanjut. Hal ini dikarenakan sebagian besar dari solusi RTK yang didapat adalah float. Solusi tersebut mungkin disebabkan dari lemahnya daya tahan antena GPS bawaan OEM Ublox seri LEA-6T terhadap multipath (sinyal GPS yang terpantul dari obyek refelktif di sekitar lokasi pengamatan)

d) Mengingat solusi pengukuran yang dihasilkan masih dominan float dan sumber utama dari hal tersebut adalah rawannya patch antena U-Blox dari efek multipath maka diperlukan penelitian lebih lanjut menggunakan antena tipe geodetik atau antena lain yang lebih baik.

Kesimpulan

Berdasarkan tahapan-tahapan penelitian yang telah dilakukan dan hasil-hasil yang telah dipaparkan dapat disimpulkan bahwa sistem RTK yang dibuat telah dapat digunakan untuk menentukan posisi titik-titik pemeruman pada survei batimetri dengan USV, dan mampu memberikan data dengan kerapatan yang lebih baik dibanding data posisi dari echo sounder GARMIN MapSounder 178C.

Hasil penentuan posisi dari sistem RTK yang dibuat masih dikompilasi dengan data echo sounder secara manual dengan menggabungkan kedua file berdasar time-tag data pengukuran. Kedepan perlu dilaksanakan penelitian untuk menggabungkan data tersebut secara otomatis.

Ucapan Terima Kasih

Makalah ini adalah hasil penelitian Integrasi Teknologi RTK GPS untuk Penentuan Posisi Horisontal pada Survei Batimetri menggunakan USV. Penulis menyampaikan terima kasih kepada Departemen Teknik Geodesi Fakultas Teknik UGM yang telah mendanai kegiatan penelitian tersebut.

Daftar Pustaka

[1] Jong, C.D., Lachapelle, G., Skone, S., Elema, I.A., 2001, Hydrography, VSSD,

Leeghwaterstraat 42, 2628 CA Delft, Belanda.

[2] Brown, H. C., Jenkins, L. K., Meadows, G. A. dan Shuchman, R. A., 2010, BathyBoat: An Autonomous Surface Vessel for Stand-alone Survey and Underwater Vehicle Network Supervision. Marine Technology Society Journal 44(4).

[3] Aklima, N., Othman, R., 2011, Hydrographic Survey Using Real Time Kinematic Method For River Deepening. Geoinformation Science Journal, Vol. 11, No. 1, 2011, pp: 1-14

[4] Norden, M.F., Arroyo-Suarez, E. N., Najjar, A. S., 2004, Hydrographic Surveys To IHO Standards Without Shore Stations Using The Real-Time Gipsy (RTG) Global Positioning System (GPS)

[5] Erener, A., Gokalp, E., 2004, Mapping the Sea Bottom Using RTK GPS and Lead-Line in Trabzon Harbor. FIG Working Week 2004