STUDI KINERJA SOFTWARE ON-LINE PPP
(PRECISE POINT POSITIONING) DALAM
PENGOLAHAN DATA SURVEY GPS
TUGAS AKHIR
Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana
Oleh
ADI PUTRA
NIM. 151 07 025
Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika
Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
i
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir
STUDI KINERJA SOFTWARE ON-LINE PPP (
Precise Point
Positioning
) DALAM PENGOLAHAN DATA SURVEY GPS
Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan
sebelumnya baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun oleh orang lain,
baik di ITB maupu n di instansi pendidikan lainnya.
Bandung, Mei 2012
NIM. 151 07 025 Adi Putra
Bandung, Mei 2012
Pembimbing
Pembimbing I
Dr. Ir. Dina Anggreni Sarsito, MT.
Pembimbing II
NIP. 19700512 199512 2 001 NIP. 19780329 201012 1 004 Irwan Gumilar, ST. M.Si
Disahkan Oleh :
Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian
Institut Teknologi Bandung
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkah dan
karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “STUDI
KINERJA SOFTWARE ON-LINE PPP (Precise Point Positioning) DALAM PENGOLAHAN DATA SURVEY GPS” Tak lupa juga penulis memanjatkan shalawat
serta salam kepada Nabi Muhammad SAW, seluruh keluarganya, seluruh sahabatnya,
dan seluruh pengikutnya hingga akhir zaman kelak. Tugas Akhir ini disusun sebagai
salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada Program Studi Teknik Geodesi
dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung. Pada Tugas Akhir ini penulis
memanfaatkan teknologi website-GPS-online processing untuk mendapatkan
perbandingan dari beberapa website terkait parameter yang digunakan serta koordinat
yang dihasilkan. Hasil dari Tugas Akhir ini diharapkan dapat menjadi salah satu
alternatif dari pengolahan data Precise Point Positioning (PPP) data GPS yang cepat dan
presisi.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada :
1. Dr. Ir. Dina Anggreni Sarsito, MT. dan Irwan Gumilar, ST. M.Si. selaku dosen pembimbing. .
2. Dr. Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc. selaku ketua program studi sarjana Teknik
Geodesi dan Geomatika.
3. Seluruh dosen di lingkungan Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika
yang telah memberikan ilmunya dan seluruh karyawan yang telah banyak
membantu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu
kritik dan saran sangat penulis harapkan untuk perbaikan di masa mendatang. Akhir kata
iii
LEMBAR PENGHARGAAN
Penghargaan dan penghormatan penulis sampaikan kepada semua yang telah berjasa dan
menginspirasi, tidak hanya dalam proses pengerjaan Tugas Akhir ini, melainkan dalam
kehidupan penulis sehari-hari:
1. Allah SWT atas segala nikmat, karunia, dan izin-Nya yang telah diberikan dan juga
kepada kekasih-Nya, Rasulullah Muhammad SAW.
2. Kedua orang tuaku dan keluargaku tercinta.; Ayahandaku, Yaumal Ikhlas;
Ibundaku, Ineng Naini akan kupersembahkan yang terbaik. Adikku, Eka Putri;
berikan yang terbaik untuk kedua orang tua kita.
3. Buk Dr. Ir. Dina Anggreni Sarsito, MT, dosen pembimbing I, untuk segala
kesabaran, bimbingan, dan pembelajarannya.
4. Pak Irwan Gumilar, ST. M.Si., dosen pembimbing II, juga untuk segala bimbingan dan pembelajarannya, terutama selama di survey-survey lapangan.
5. Kepada semua akademisi di Prodi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB.
6. Kepada GD 2007, seperjuangan kuliah dan paling dikenang masa-masa ospek.
7. Kepada teman-teman di IMG, yang memdidik saya menjadi dewasa.
8. Keada teman-teman sekontrakan. Hidup susah senang sama-sama selama kuliah.
9. Kepada teman-teman Lab GD, seperjuangan mengerjakan Tugas Akhir ini.
10. Kepada semua yang berpengaruh dan membantu saya dalam pengerjaan Tugas
iv
ABSTRAK
GPS adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit.
Sistem yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus dalam segala cuaca ini,
didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi yang teliti, dan juga
informasi mengenai waktu, secara teliti di seluruh dunia (Abidin, 2007). Banyak
aplikasi dalam navigasi, survei tanah, definisi tanah dan sejumlah pemetaan telah
dibuat lebih sederhana dan lebih tepat karena aksesibilitas data Global Positioning
System (GPS), dan dengan demikian permintaan untuk menggunakan teknik-teknik
canggih GPS di survei aplikasi telah menjadi penting Teknik diferensial adalah
satu-satunya sumber posisi yang akurat selama bertahun-tahun, dan tetap digunakan
meskipun biaya.
Precise point positioning (PPP) adalah teknik alternatif untuk metode penentuan
posisi diferensial yang pengguna dengan penerima tunggal dapat mencapai akurasi
posisi pada skala sentimeter atau decimeter. Belakangan ini banyak website yang
menawarkan pengolahan data PPP secara online dan gratis. Sehubungan dengan itu
maka perlu dilakukan penelitian tentang kinerja dan hasil dari beberapa website yang
memberikan layanan tersebut. Penelitian ini melakukan pencaritahuan tentang parameter
yang digunakan dan koordinat yang dihasikan pada website tersebut. Data CORS dari
stasiun ITB, UPI, Ceremai, Alaska, dan Pago dipotong menjadi data pengamatan yang
bervariasi, yaitu 2 jam, 4 jam, 6 jam, 12 jam, dan 24 jam.
Data pengamatan tersebut dikirimkan dengan cara menggungah data tersebut
pada masing-masing website. Hasil pengiriman data CORS dengan lama pengamatan 2,
4, 6, 12, 24 jam menghasilkan koordinat dan strandar deviasi yang dikirimkan ke-email
pengguna. Koordinat yang dihasilkan ditransformasikan pada bidang proyeksi
(Universal Trasversal Mercator) UTM yang selanjutnya dilihat pengaruh repeatibilitas
pada masing-masing website. Hasil yang didapatkan dari penelitian ini website OPUS
lebih baik digunakan pada titik pengamatan di Indonesia. Koordinat yang dihasilkan dari
v
ABSTRACT
GPS is a system of satellite navigation and positioning using satellites. Systems
that an be used by many people at once in all this weather, is designed to
providethree-dimensional position and velocity of a thorough examination, as well asinformation
on time, be careful around the world (Abidin, 2007). Many applications in navigation,
land surveying, mapping and a number of definitions of land have beenmade simpler
and more precise because of the accessibility of data Global PositioningSystem (GPS),
and thus the demand for the use of advanced techniques in surveying GPS has
become an important application is the differential technique the only sourceof accurate
positions for many years, and remained in use despite the cost.
Precisepoint positioning (PPP) is analternative technique for differential positi
oning method that users with a single receiver can achieve position accuracy at the
centimeter ordecimeter scale. Lately a lot of websites that offer online data processing
and free PPP. In that regard it is necessary to research on performance and results
of several websites that provide such services. This study did pencaritahuan about the
parameters used andthe coordinates of the dihasikan on the website.
Data from the station ITB Cors, UPI,Ceremai, Alaska, and Pago cut into a
variety of observational data, which is 2 hours, 4hours, 6 hours, 12 hours, and 24 hours.
Observational data are transmitted by way of upload data on each website. The results
of the data transmission with a longobservation Cors 2, 4, 6, 12, 24 hours produces the
coordinates and deviationstrander-mail sent to users. The resulting transformed
coordinates of the projection (Universal Trasversal Mercator) UTM is next seen
repeatibilitas influence on eachwebsite. Results obtained from this study OPUS website
are better used at the point of observation in Indonesia. The resulting coordinates of the
vi
Dengan menyebut nama Allah yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang
Terimakasih pada Papa, Mama, Adek Putri
Keluargaku yang tersayang
Semua ini bisa saya selesaikan berkat doa dari orang-orang yang tersayang
Sosok yang saya sangat rindu untuk bertemu.
Nabi Muhammad saw
Beliau berkata:
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i
KATA PENGANTAR ... ii
LEMBAR PENGHARGAAN ...iii
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan ... 2
1.4 Kemanfaatan Tugas Akhir ... 4
1.5 Metodologi Penelitian ... 5
BAB 2 DASAR TEORI ... 8
2.1 GPS (Global Positioning System) ... 8
2.2 Metode Penentuan Posisi dengan GPS ... 9
2.2.1 Metode Penentuan Posisi Absolut ... 10
BAB 3 PEMBAHASAN ... 25
3.1 Data Pengamatan ... 25
3.2 Pemotongan Data ... 25
3.3 Pengiriman Data ... 28
3.4 Penerimaan Hasil Pengolahan Data ... 31
BAB 4 ANALISIS ... 38
4.1 Hasil Pengolahan dan Analisis ... 38
4.2 Perbandingan Antar Website ... 38
4.3 Perbandingan Parameter yang Digunakan ... 39
4.4 Perbandingan Hasil Pengolahan Data ... 41
4.4.1 Perbandingan Repeatibilitas ... 41
viii
4.4.3 Perbandingan Hasil Koordinat ... 57
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 61
5.1 Kesimpulan... 61
5.2 Saran ... 62
DAFTAR REFERENSI ... 63
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Halaman website GAPS, http://gaps.gge.unb.ca/ ... 3
Gambar 1.2 Halaman website OPUS, http://www.ngs.noaa.gov/OPUS/opus.jsp ... 3
Gambar 1.3 Halaman website APPS, http://apps.gdgps.net/apps_file_upload.php ... 4
Gambar 2.1 Prinsip dasar penentuan posisi dengan GPS (Abidin, 2007)... 8
Gambar 2.2 Metode penentuan posisi absolut ... 10
Gambar 2.3 Hasil dari GPS Precise Point Positioning (PPP), [El-Rabbany,2003] ... 14
Gambar 2.4 Ilustrasi Geometri Satelit Terhadap Kualitas DOP (http://lazarus.elte.hu/tajfutas/magyar/archiv/dg/3.htm)... 15
Gambar 3.1 Tampilan dari software SKI-pro ... 26
Gambar 3.2 Pemilihan data yang akan dipotong ... 26
Gambar 3.3 Menyimpan data sesuai pilihan jam ... 27
Gambar 3.4 Pilihan strategi pengolahan data GAPS ... 29
Gambar 3.5 Tampilan halaman pengunggahan pada website OPUS... 30
Gambar 3.6 Tampilan halaman website APPS ... 31
Gambar 3.7 Contoh informasi pengolahan data pada website GAPS ... 32
Gambar 3.8 Contoh koordinat yang dihasilkan ... 33
Gambar 3.9 Contoh grafik yang diberikan oleh website GAPS ... 34
Gambar 3.10 Hasil dari OPUS ... 35
Gambar 3.11 Contoh hasil pengolahan dari website APPS ... 37
Gambar 4.1 Penyimpangan koordinat hasil website GAPS pada CORS ITB ... 41
Gambar 4.2 Penyimpangan koodinat hasil website GAPS pada CORS UPI ... 42
Gambar 4.3 Penyimpangan koodinat hasil website GAPS pada CORS Ceremai ... 43
Gambar 4.4 Penyimpangan koodinat hasil website GAPS pada CORS Alaska ... 44
Gambar 4.5 Penyimpangan koodinat hasil website GAPS pada CORS Pago ... 45
Gambar 4.6 Penyimpangan koodinat hasil website OPUS pada CORS ITB ... 46
Gambar 4.7 Penyimpangan koodinat hasil website OPUS pada CORS UPI ... 47
Gambar 4.8 Penyimpangan koodinat hasil website OPUS pada CORS Ceremai ... 48
Gambar 4.9 Penyimpangan koodinat hasil website OPUS pada CORS Alaska ... 49
x
Gambar 4.11 Penyimpangan koodinat hasil website APPS pada CORS ITB... 51
Gambar 4.12 Penyimpangan koodinat hasil website APPS pada CORS UPI ... 52
Gambar 4.13 Website APPS tidak dapat memberikan hasil dari data yang dikirimkan. 52 Gambar 4.14 Persebaran koodinat hasil website APPS pada CORS Ceremai ... 53
Gambar 4.15 Persebaran koodinat hasil website APPS pada CORS Alaska ... 53
Gambar 4.16 Persebaran koodinat hasil website APPS pada CORS Pago ... 54
Gambar 4.17 Pebedaan nilai tinggi yang dihasilkan pada CORS ITB ... 55
Gambar 4.18 Pebedaan nilai tinggi yang dihasilkan pada CORS UPI ... 55
Gambar 4.19 Pebedaan nilai tinggi yang dihasilkan pada CORS Ceremai ... 56
Gambar 4.20 Perbedaan nilai tinggi yang dihasilkan pada CORS Ceremai ... 56
Gambar 4.21 Pebedaan nilai tinggi yang dihasilkan pada CORS Pago ... 57
Gambar 4.22 Perbandingan persebaran ketiga website pada CORS ITB ... 57
Gambar 4.23 Perbandingan persebaran ketiga website pada CORS UPI ... 58
Gambar 4.24 Perbandingan persebaran ketiga website pada CORS Ceremai ... 58
Gambar 4.25 Perbandingan persebaran ketiga website pada CORS Alaska... 59
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Faktor dan parameter yang mempengaruhi ketelitian penentuan posisi dengan
GPS (Abidin, 2007)... 9
Tabel 2.2 Metode-metode penentuan posisi dengan GPS (Abidin, 2007) ... 10
Tabel 2.3 Faktor –faktor yang mempengaruhi kesalahan data GPS (Abidin, 2007) ... 15
Tabel 2.4 Karakteristik Komponen Kering dan Komponen Basah dari Bias Troposfer (El-Arini, 2008) ... 20
Tabel 2.5 Formula Matematis Model Hopfield (Abidin, 2006). ... 22
Tabel 2.6 Nilai Tipikal Kesalahan Orbit GPS [IGS 2008]... 24
Tabel 3.1 Data yang Digunakan ... 25
Tabel 3.2 Pembagian Data Berdasarkan Lama Pengamatan ... 28
Tabel 4.1 Perbandingan pilihan yang tersedia ... 38
Tabel 4.2 Parameter yang di gunakana pada setiap website ... 40
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
GPS adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi menggunakan wahana
satelit. Sistem yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus dalam segala cuaca
ini, didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi yang teliti, dan juga
informasi mengenai waktu, secara teliti di seluruh dunia (Abidin, 2007).
Pada dasarnya konsep dasar penentuan posisi dengan GPS adalah reseksi jarak,
yaitu pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit yang koordinatnya diketahui
(Abidin, 2007). Posisi dalam GPS diberikan dalam datum WGS 84 yang didefinisikan
dan dipelihara oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat. Ketelitian posisi yang
didapat dengan pengamatan GPS secara umum akan tergantung pada empat faktor yaitu:
metode penentuan posisi yang digunakan, geometri dan distribusi dari satelit-satelit yang
diamati, ketelitian data yang digunakan, dan strategi/metode pengolahan data yang
diterapkan. Masing-masing faktor tersebut mempunyai beberapa parameter yang
berpengaruh pada ketelitian posisi yang akan diperoleh dari GPS (Abidin, 2007).
Pada aspek strategi/metode pengolahan data, ada beberapa perangkat lunak
(software) pengolahan data GPS yang beredar di pasaran pada saat ini. Secara umum
perangkat lunak GPS dapat dikelompokkan atas dua jenis, yaitu perangkat lunak
komersil dan perangkat lunak ilmiah. Perangkat lunak komersil umumnya berhubungan
dengan suatu merek receiver GPS tertentu, sedangkan perangkat lunak ilmiah umumnya
dibangun oleh suatu lembaga atau institusi ilmiah. Perangkat lunak komersial umumnya
ditunjukkan untuk melayani pengolahan data survei GPS untuk keperluan pengadaan
titik-titik kontrol pemetaan, serta relatif mudah untuk di operasikan dan juga tidak terlalu
banyak menawarkan pilihan-pilihan dalam strategi pemodelan dan pengestimasian
kesalahan dan bias. Sedangkan perangkat lunak ilmiah umumnya lebih canggih, baik
dalam strategi pengolahan data maupun dalam strategi penanganan kesalahan dan bias.
Perangkat lunak ilmiah umumnya digunakan untuk mengolah data survei geodesi yang
menuntut ketelitian relatif lebih tinggi, dan memiliki cakupan jaringan yang umumnya
2
Semakin meningkatnya kebutuhan akan penentuan posisi, maka banyak instansi
yang membutuhkan pengolahan data yang cepat dan efisien. Sekarang sudah ada
beberapa situs-situs yang menyediakan pengolahan data GPS on-line. Pengolahan data
GPS secara on-line dianggap solusi tepat, karena dapat diakeses oleh semua pengguna.
Permasalahan yang timbul akhir-akhir ini adalah ketelitian dan kepresisian dari hasil
pengolahan dari web-base GPS data processing service tersebut. Maka pada Tugas
Akhir ini akan meneliti selisih koordinat yang dihasilkan dari pengolahan data beberapa
web-base GPS data processing service yang mengunakan metode Precise Point
Positioning. Membandingkan paremeter dan pilihan yang diberikan oleh beberapa
web-baseGPSdata processing service yang tersedia.
1.2 Maksud dan Tujuan
Maksud dari Tugas Akhir ini adalah melakukan perbandingan dari hasil pengolahan
data GPS on-line dari beberapa web-baseGPSdata processing service yang terdapat di
dunia internet. Penelitian ini bertujuan mendapatkan perbedaan antara hasil on-linedata
processing dari beberapa web-base GPS data processing service yang menngunakan
metode Precise Point Positioning. Koordinat yang dihasilkan pada masing-masing
stasiun CORS yang sama dengan lama pengamatan yang berbeda-beda juga turut
dibandingkan kepresisiannya. Perbandingan juga dilakukan terhadap hasil dari on-line
data processing dari beberapa web-base GPS data processing service yang berupa
koordinat dan kepresisian yang dikirim melalui email yang dimiliki pengguna layanan
web-baseGPSdata processing service.
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan
Ruang lingkup dan batasan masalah dalam penelitian ini, adalah :
1. Data hasil pengamatan GPS CORS ITB, UPI, Gn. Ceremai, Alaska, dan Pago selama
1 hari.
2. Data yang digunakan dengan lama pengamatan 2, 4, 6, 12, dan 24 jam.
3. Solusi GPS precise point positioning ( PPP) eksternal yang digunakan berasal dari
web-based GPS dan data processing service di situs situs internet yang diberikan
3
a) Canada (GPS Analysis and Positioning Software (GAPS)) dari University of New
Brunswick Canada..
Gambar 1.1 Halaman website GAPS,
b) Amerika Serikat, National Geodetic Survey (OPUS)
4
c) Auto-Gipsy (The NASA Global Differential GPS (APPS)
Gambar 1.3 Halaman website APPS,
4. Membahas dan menganalisa parameter yang digunkan, kecepatan pengolahan,
pilihan yang diberikan, kepresisian solusi dan posisi pada semua web-based GPS
data processing service.
5. Pada penelitian ini tidak membahas algoritma dari proses pengolahan data pada
masing-masing website.
6. Menyimpulkan dari analisa tersebut sesuai tujuan penelitian.
1.4 Kemanfaatan Tugas Akhir
a. Secara ilmiah, mengetahui tingkat kepresisian dan keakurasian solusi dari ke 3
web-based GPSdata processing service di atas
b. Secara rekayasa, memudahkan pengguna yang membutuhkan penentuan posisi
5
1.5 Metodologi Penelitian
Metodologi yang akan dilakukan dala Tugas Akhir ini adalah:
a. Studi literatur, meliputi kajian mengenai website pengolahan data GPS secara online
dan kajian jurnal metode Precise Point Positioning
b. Pengumpulan data hasil pengamatan CORS ITB, UPI, Ceremai, Alaska dan Pago.
c. Melakukan pemotongan data CORS menjadi 2, 4, 6, 12, dan 24 jam dengan
perangkat lunak Skipro.
d. Mengunggah setiap data ke tiga web-based GPS data processing service dan
mengunduh hasil pengolahan data GPS tersebut dari email pengguna.
e. Melakukan transformasi koodinat hasil pengolahan pada koordinat proyeksi UTM
dengan datum WGS84.
f. Menganalisa parameter yang digunakan pada setiap webseite tersebut.
g. Proese algoritma pengolahan data nya tidak di bahas pada penelitian ini, di
karenakan setiap website tidak memberikan informasi pemrosesan data tersebut.
h. Membandingkan paremeter yang digunakan oleh setiap web-based GPS data
processing service pada pengolahan data PPP (Precise Point Positioning), koordinat
hasil pengolahan pada masing-masing web-based GPS data processing service
dengan berbagai lama pengamatan data GPS yang diunggah dan menentukan
6
APPS GAPS-PPP
Skema dari metodologi dapat dilihat pada Gambar 1.4.
Ket: Tidak dibahas
Gambar 1.4. Alur kerja penelitian
Pemotongan data GPS CORS dengan perangkat lunak Skipro menjadi 2,4,6,12,24
Submit ke Web-based GPS data processing
Hasil Koordinat dan kepresisian Algoritma
Mentranformasi koordinat hasil ke sistem koordinat UTM ,
Membandingkan presisi dalam sistem koordinat UTM
Repeatabilitas 3 software/potongan jam
software terbaik Analisis
OPUS
Parameter
Kesimpulan
7
1 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Pada bab ini akan menjelaskan latar belakang penelitian, maksud dan tujuan
penelitian, ruang lingkup penelitian, metodologi penelitian, dan sistematika
penulisan.
BAB 2DASAR TEORI
Pada bab ini akan dibahas definisi GPS, serta kajian tentang Precise Point
Positioning, dan web-based GPS processing service
BAB 3 PEMBAHASAN
Bab ini akan membahas proses kegiatan yang dilakukan dalam penelitian yang
mencakup tahapan penelitian dan penjelasan proses yang dilakukan pada tiap
tahapan kegiatan tersebut beserta hasil yang diperoleh pada setiap tahapan
kegiatan tersebut.
BAB 4 ANALISIS
Pada bab ini akan dipaparkan mengenai analisis dari data yang diperoleh dari
hasil pengolahan data. Analisis ini menyangkut analisis terhadap hasil
pengolahan data web-based GPS processing service membandingkan dan
menampilkan dalam bentuk grafik.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian ini berdasarkan hasil pengolahan dan
analisis yang telah didapatkan dan saran-saran yang berkaitan dengan
pelaksanaan penelitian yang dapat dijadikan pertimbangan untuk penelitian
8
BAB 2
DASAR TEORI
Bab ini berisi rangkuman referensi dari studi literatur untuk pengerjaan
penelitian ini. Menjelaskan tentang GPS, metode penetuan posisi, Precise Point
Positioning, koreksi-koreksi yang berpengaruh dalam pengolahan data GPS.
2.1 GPS (Global Positioning System)
GPS adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi menggunakan
satelit.Sistem yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus dalam segala cuaca ini,
didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi yang teliti, dan juga
informasi mengenai waktu, secara teliti di seluruh dunia (Abidin, 2007).
Pada dasarnya konsep dasar penentuan posisi dengan GPS adalah reseksi jarak,
yaitu pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit yang koordinatnya diketahui
(Abidin, 2007).Ilustrasi dari prinsip penentuan posisi dengan GPS dapat dilihat pada
Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Prinsip dasar penentuan posisi dengan GPS (Abidin, 2007)
Ketelitian posisi yang didapat dengan pengamatan GPS secara umum akan
tergantung pada empat faktor yaitu: metode penentuan posisi yang digunakan, geometri
dan distribusi dari satelit-satelit yang diamati, ketelitian data yang digunakan, dan
strategi/ metode pengolahan data yang diterapkan. Masing-masing faktor tersebut
9
diperoleh dari GPS (Abidin, 2007). Contoh beberapa parameter tersebut diberikan pada
Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Faktor dan parameter yang mempengaruhi ketelitian penentuan posisi dengan GPS (Abidin, 2007)
Faktor Parameter
Ketelitian data • Tipe data yang digunakan (pseudorange, fase)
• Kualitas receiver GPS
• Level dari kesalahan dan bias
Geometri satelit • Jumlah satelit
• Lokasi dan distribusi satelit
• Lama pengamatan
Metode penentuan posisi
• Absolut & differential positioning
• Static, rapid static, pseudo-kinematic, stop-and-go,
kinematic
• One & multi station referensis
Strategi pemrosesan data
• Real time & post processing
• Strategi eliminasi dan pengkoreksian kesalahan dan bias
• Metode estimasi yang digunakan
• Pemrosesan baseline dan perataan jaringan
• Kontrol kualitas
2.2 Metode Penentuan Posisi dengan GPS
Pada dasarnya tergantung pada mekanisme pengaplikasiannya metode penentuan
posisi dengan GPS dapat dikelompokkan atas beberapa metode yaitu: absolute,
differential, static, rapid static, pseudo-kinematic, dan stop-and-go, seperti ditunjukkan
10
Tabel 2.2 Metode-metode penentuan posisi dengan GPS (Abidin, 2007)
Metode ABSOLUT DIFFERENSIAL Titik Receiver
STATIC Diam Diam
KINEMATIK Bergerak Bergerak
RAPID STATIC Diam Diam (singkat)
PSEUDO-KINEMATIC
Diam Diam dan
bergerak
STOP-AND-GO diam Diam dan
bergerak
2.2.1 Metode Penentuan Posisi Absolut
Penentuan posisi secara absolut adalah metode penentuan posisi yang paling
mendasar dari GPS.Bahkan dapat dikatakan bahwa metode ini adalah metode penentuan
posisi dengan GPS yang direncanakan pada awalnya oleh pihak militer Amerika untuk
memberikan pelayanan navigasi terutama bagi personil dan wahana militer mereka.
Metode enentuan posisi ini, dalam moda statik dan kinemati, diiliustrasikan pada gambar
berikut:
11
Berkaitan dengan penentuan posisi secara absolut, ada beberapa catatan yang perlu
diperhatikan yaitu (Abidin, 2007):
• Metode ini kadang dinamakan juga metode point positioning, karena penentuan posisi dapat dilakukan per titik tanpa tergantung pada titik lainnya.
• Posisi ditentukan dalam sistem WGS-84 terhadap pusat massa bumi.
• Prinsip penentuan posisi adalah reseksi jarak ke beberapa satelit secara simultan.
• Untuk penentuan posisi hanya memerlukan satu recceiver GPS, dan tipe receiver
yang umum digunakan untuk keperluan ini adalah tipe navigasi atau kadang
dinamakan tipe genggam (hand held).
• Titik yang ditentukan posisi bisa dalam keadaan diam (moda statik) maupun
dalam keadaan bergerak (moda kinematik) seperti ditunjukan pada gambar 1.2.
• Biasanya menggunakan data psudeorange. Perlu juga dicatat bahwa dalam moda
statik, meskipun jarang sekali digunakan, data fase sebenarrnya juga bisa
digunakan yaitu dengan mengestimasi ambiguitas fase bersama-sama dengan
posisi.
• Ketelitian posisi yang diperoleh sangat tergatung pada tingkat ketelitian data
serta geometri satelit.
• Metode ini tidak dimaksudkan untuk penentuan posisi yang teliti.
• Aplikasi utama dari metode ini adalahuntuk keperluan navigasi atau
aplikasi-aplikasi lain yang memerlukan informasi posisi yang tidak perlu terlalu teliti tapi
tersedia secara instan (real-time), seperti untuk keperluan reconnaissance dan
12
2.2.1.1 Metode Penentuan Posisi Absolut Teliti (Precise Point Positioning)
Metode penentuan posisi Precise Point Positioning adalah metode penentuan posisi
yang berkembang belakangan ini. Metode ini pada dasarnya adalah metode penentuan
posisi absolut yang menggunakan data one-way fase dan psedorange dalam bentuk
kombinasi bebas ionosfer. Metode ini umumnya dioperasionalkan dalam metode stastik
dan memerlukan data GPS dua frekuensi yang diamati menggunakan reciver GPS tipe
geodetik.
Dalam penentuan posisi absolute suatu stasiun pengamatan, persaman pengamataan
dari one-way fase dan pseudorange bebas ionosfer yang umumnya digunakan pada
metode PPP dapat difomulasikan sebagai berikut [Gao and Shen, 2002, 2004; Kouba
and Heroux, 2001]:
Pif = k1.P1 - k2.P2
= ρ + dtrop + dt + MPif + ϑPif (2.1)
Lif = k1.L1 - k2.L2
= ρ + dtrop + dt + MCif – ( k1. λ1.N1 – k2.λ2.N2 ) + ϑCif (2.2)
Keterangan:
Pif = Pseudorange bebas ionosfer
Lif = Fase bebas ionosfer
P = Pseudorange pada frekuensi fi (m)
L = Jarak fase pada frekuensi fi (m)
ρ = Jarak geometris antara pengamat (x,y,z) dengan satelit (m)
dtrop = Bias yang disebabkan oleh refraksi troposfer(m)
dt = Kesalahan dan offset dari jam receiver dan jam satelit(m)
MP, MC = Efek multipath pada hasil pengamatan (m)
13
Dimana faktor k1 dan k2 adalah fungsi dari frekuensi sinyal-sinyal GPS f1 dan f2 sebagai
berikut:
Pada persamaan (2.1) dan (2.2) di atas, parameter kesalahan orbit serta kesalahan
dan offset jam setelit tidak muncul dalam persamaan, dengan asumsi bahwa orbit teliti
(Precise orbit) serta informasi jam satelit dari IGS akan digunakan [IGS, 2005]. Oleh
sebab itu parameter yang ditentukan dalam pengolahan data metode PPP adalah: tiga
komponen koordinat, offset jam reciver, bias troposfer basah di arah zenith, dua
parameter gradient troposfer serta nilai real sejumlah ambiguitas fase dari data fase
bebas ionosfer yang terlibat [Gao and Shen, 2004]. Kesalahan multipath harus direduksi
dengan menggunakan antena GPS yang baik seta pemilihan lokasi yang memadai.
Disamping itu menurut [Kouba and Heroux, 2001], untuk penentuan posisi absolute
menggunakan data fase, beberapa parameter koreksi tambahan harus diperhitungkan
dalam pengolahan data, yaitu antara lain: efek pergerakan satelit (satellite attitude
effects), efek pergerakan lokasi pengamatan (site displacement effects), serta
pertimbangan kompatibilitas (compatibility considerations). Efek pergerakan satelit
mencakup offset antenna satelit dan koreksi phase wind-up. Sedangkan efek pergeseran
lokasi pengamat mencakup pasang surut Bumi (solid earth tides), pasang surut laut serta
Earth Rotation Parameters (ERP) yang terdiri dri presisi, nutasi, pergerakan kutub dan
perubahan panjang hari. Sedangkan pertimbangan kompatibilias mancakup pembobotan
yang konsisten dari kesalahan orbit dan jam satelit serta model dan konvensi yang
diimplementasikan dalam pengolahan data.
Metoda PPP sangat cocok bagi peneliti karena tidak membutuhkan dua atau lebih
receiver GPS yang simultan. Hal ini tidak terbatas untuk keberhasilan solusi guna
14
peneliti telah menggunakan metoda ini untuk penentuan posisi orbit rendah [Bisnath dan
Langley, 2002].
2.2.1.2 Komponen-komponen PPP (Precise Point Positioning)
Tidak seperti halnya pada penentuan posisi secara relative, beberapa bentuk
kesalahan atau bias tidak dapat dihilangkan pada penentuan posisi absolute teliti atau
Precise Point Positioning (PPP). Pergerakan stasiun atau receiver yang merupakan hasil
dari fenomena geofisik seperti pergerakan lempeng tektonik, pasang surut bumi dan
pembebanan samudera. Pendekatan ini dikenal dengan nama Precise Point Positioning.
Gambar 2.3 Hasil dari GPS Precise Point Positioning (PPP), [El-Rabbany,2003]
Untuk mendapatkan posisi yang teliti dari pengamatan GPS, maka dilakukan
penghilangan dan perudiksaan dari beberapa bentuk kesalahan yang mempengaruhinya..
Penentuan posisi secara Precise Point Positioning lebih teliti daripada penetuan posisi
geodetik secara absolut.
Dengan melakukan penentuan posisi secara Precise Point Positioning, maka dapat
dilakukan pengeliminasian dan pereduksian bias dan kesalahan sehingga akan
meningkatkan akurasi dan presisi data, dan selanjutnya akan meningkatkan tingkat
akurasi dan presisi posisi yang diperoleh. Dalam penentuan posisi secara Precise Point
Positioning ini terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi ketelitian posisi yang
dihasilkan. Berikut faktor-faktor penentu dalam penentuan posisi secara Precise Point
15
Tabel 2.3 Faktor –faktor yang mempengaruhi kesalahan data GPS (Abidin, 2007)
Kesalahan dan Bias Dapat dieliminasi
Geometri satelit dilihat dari aspek kekuatan geometri satelit yang dapat dilihat dari
distribusi satelit selama pengamatan. Distribusi satelit yang baik adalah
terdistribusi merata pada empat kuadran di titik pengamatan. Untuk merefleksikan
kekuatan geometri dari konstelasi satelit, digunakan suatu bilangan yang disebut
dengan Dilution of Precision (DOP). Nilai DOP yang kecil akan menunjukkan
geometri satelit yang baik dan begitu sebaliknya. Ilustrasi dari geometri satelit
terhadap nilai DOP dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut.
Gambar 2.4 Ilustrasi Geometri Satelit Terhadap Kualitas DOP (http://lazarus.elte.hu/tajfutas/magyar/archiv/dg/3.htm)
Karena satelit GPS selalu bergerak, maka konstelasi geometri satelit akan berubah
yang mengakibatkan nilai DOP akan bervariasi secara spasial maupun temporal.
16
a. GDOP = Geometrical DOP (posisi 3D dan waktu)
b. PDOP = Positional DOP (posisi 3D)
c. HDOP = Horizontal DOP (posisi horizontal)
d. VDOP = Vertical DOP (posisi vertikal)
e. TDOP = Time DOP (waktu)
f. RDOP = Relative DOP (posisi 3D secara diferensial)
Pada penelitian ini dilakukan pengamatan GPS secara diferensial, maka DOP yang
perlu diperhatikan adalah RDOP. Pengamatan GPS secara diferensial akan
mengeliminasi kesalahan jam sehingga pada RDOP tidak terdapat DOP untuk
komponen waktu. Nilai dari RDOP dapat diestimasi sebelum pengukuran
dilaksanakan. Nilai RDOP dihitung berdasarkan matrik ko-faktor dari parameter
yang diestimasi melalui matriks desain pengamatan (A). Komponen dari matriks A
dihitung menggunakan koordinat pendekatan dari pengamat serta koordinat
pendekatan satelit yang umumnya dihitung menggunakan data almanak satelit. Jika
matriks A telah dibentuk, maka dapat dihitung matriks ko-faktor (Qxx)
menggunakan persamaan 2.8 berikut.
Qxx = (ATA)−1 (2.8)
Q𝑥𝑥𝑥𝑥 =�
qxx qxy qxh qxy qyy qyh qxh qyh qhh
� (2.9)
Keterangan:
Qxx = Matriks ko-faktor
A = Matrik desain
Dari matriks Qxx diatas dapat dihitung nilai RDOP menggunakan
17
RDOP =�qxx + qyy + qhh (2.10)
Penentuan nilai RDOP sangat bergantung dari hasil perhitungan matriks Qxx.
Kualitas dari matriks Qxx dapat dilihat dari nilai condition number dari matriks
tersebut. Nilai dari condition number dari sebuah matriks akan mengindikasikan
kualitas dari pemecahan persamaan linear. Jika nilai condition number dari sebuah
matriks bernilai besar, maka matriks tersebut badly conditioned dan jika nilainya
kecil (mendekati satu) maka matriks tersebut well conditioned. Nilai condition
number ini akan terkait dengan nilai RDOP. Nilai RDOP akan bernilai kecil jika
nilai condition number-nya juga bernilai kecil dan sebaliknya. Nilai RDOP yang
bernilai besar mengindikasikan bahwa matriks Qxx yang dihasilkan close to
singular akibat dari geometri satelit yang tidak baik. Geometri satelit yang
direpresentasikan dalam RDOP untuk penentuan posisi GPS diferensial akan
mempengaruhi kualitas dari perataan dalam melakukan estimasi parameter.
2. Multipath
Permukaan yang dapat memantulkan sinyal GPS dapat mengakibatkan sinyal GPS
mencapai antena dimana sinyal tersebut tidak berada pada jalur langsung antara
satelit dan antena. Hal ini mengakibatkan jarak pengamatan antara satelit ke antena
menjadi lebih panjang dari seharusnya. Adanya kesalahan data pengamatan akan
mempengaruhi kualitas parameter posisi horizontal maupun vertikal. Efek dari
multipath dapat mencapai level desimeter secara bidang 3 dimensi [Higgins,1999].
Sampai saat ini belum ada suatu model matematis umum yang dapat memodelkan
efek multipath. Beberapa investigasi menunjukkan bahwa kesalahan pada
komponen tinggi yang disebabkan oleh multipath, dapat mencapai besar sekitar 15
cm [Geordiadou & Kleusberg, 1988,1990; Seber, 1992, pada Abidin 2006]. Efek
multipath pada data pengamatan bersifat periodik mengikuti pola sinusoidal,
sehingga efek multipath ini dapat direduksi dengan menggunakan data yang
18
metoda pengamatan survey statik dengan lama pengamatan yang panjang dapat
dilakukan untuk meminimalkan efek multipath pada hasil estimasi posisi. Selain
itu penggunaan antena GPS yang memiliki stabilitas pusat fase (phase center)
yang tinggi serta “daya tolak” terhadap multipath juga dapat digunakan. Ada
beberapa jenis antena GPS yang dikenal, yaitu [Seeber, 1993 pada Abidin, 2006]:
monopole atau dipole, quadrifilar helix, spiral helix, microstrip, dan choke ring.
3. Bias Atmosfer
Bias yang disebabkan oleh lapisan atmosfer terjadi pada lapisan ionosfer dan
troposfer. Bias ini mempengaruhi jarak ukuran dimana bias ini dapat
memanjang-mendekkan jarak ukuran dari satelit ke stasiun pengamat. Bias dari lapisan ionosfer
akan memperlambat pseudorange dan mempercepat fase, sedangkan bias pada
lapisan troposfer akan memperlambat pseudorange dan fase. Jika dikaitkan dengan
frekuensi sinyal, bias karena refraksi ionosfer akan bergantung pada frekuensi
sinyal sedangkan bias karena refraksi troposfer tidak bergantung pada frekuensi
sinyal. Dengan sifat ini, penggunaan dual frekuensi akan dapat digunakan untuk
mereduksi bias ionosfer. Penggunaan data dari dual frekuensi (L1 dan L2) dapat
dikombinasikan untuk memperoleh suatu kombinasi bebas ionosfer. Sedangkan
untuk bias karena refraksi troposfer tidak dapat direduksi dengan menggunakan
kombinasi data dari dual frekuensi karena bias troposfer tidak tergantung terhadap
frekuensi sinyal.
a. Bias Ionosfer
Ionosfer adalah bagian dari atmosfer yang berada pada ketinggian 50km hingga
1000km diatas permukaan bumi (Langley, 1998). Pada lapisan ini terdapat
sejumlah elektron dan ion bebas yang dapat mempengaruhi perambatan gelombang
radio. Satelit GPS berada kira-kira 20.000 km, sehingga sinyal dari satelit GPS
harus melewati lapisan ionosfir untuk dapat mencapai permukaan bumi. Propagasi
dari sinyal GPS akan terpengaruhi oleh elektron bebas yang ada di lapisan ionosfir
yang mengakibatkan berubahnya kecepatan, arah, polarisasi, dan kekuatan dari
19
Besarnya efek ionosfer pada perambatan sinyal GPS tergantung dari jumlah
elektron sepanjang lintasan sinyal. Jumlah elektron ini dinamakan Total Electron
Content (TEC) yang dinyatakan dalam unit elekton/m2 dan frekuensi dalam unit
Hertz. Efek dari ionosfir bervariasi secara spasial dan temporal. Pada daerah
ekuator, bias ionosfir umumnya mempunyai nilai yang relatif besar tetapi relatif
stabil [Abidin, 2006]. Efek ionosfer yang bersifat harian, secara empirik
didapatkan sesuai dengan aktifitas matahari yang direpresentasikan dari nilai TEC.
Nilai TEC terbesar biasanya terjadi pada tengah hari, dan nilai TEC relatif kecil
pada pagi hari dan malam hari. Dalam kasus penentuan posisi dan survei dengan
GPS ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mereduksi efek bias ionosfer,
yaitu [Abidn,2006]:
a. Gunakan data GPS dari dua frekuensi, L1 dan L2.
b. Lakukan pengurangan (differencing) data pengamatan.
c. Perpendek panjang baseline pengamatan
d. Lakukan pengamatan pada pagi atau malam hari.
e. Gunakan model prediksi global ionosfer (untuk data GPS satu frekuensi)
f. Gunakan parameter koreksi yang dikirimkan oleh sistem Wide Area
Differential GPS (WADGPS)
b. Bias troposfer
Lapisan troposfer adalah lapisan atmosfer terendah yang bersinggungan dengan
permukaan bumi dan memiliki ketebalan 9-16 km diatas permukaan bumi.
Lapisan troposfer dapat mengganggu perambatan sinyal GPS yang
mengakibatkan berubahnya kecepatan (pseudorange dan fase diperlambat) dan
arah dari sinyal GPS, sehingga mempengaruhi jarak ukuran. Akibatnya,
komponen yang paling terpengaruh dalam penentuan posisi menggunakan GPS
adalah komponen tinggi geodetik. Ketebalan troposfer yang paling tinggi
terdapat di daerah katulistiwa, yaitu sebesar 16 km dan ketebalan paling kecil
terjadi di daerah kutub yaitu 9 km [Prawirowardoyo, 1996 pada Soetriyono,
20
troposfer yang ada di Indonesia menjadi lebih besar dari bias troposfer di lintang
menengah atau di daerah kutub.
Bias troposfer pada pengamatan GPS merupakan fungsi dari ketinggian lokasi
titik dan ketinggian zenith dari satelit, serta bergantung dari beberapa faktor,
seperti tekanan atmosfer, suhu, dan kelembaban [Satirapod, 2004]. Bias troposfer
umumnya dipisahkan menjadi komponen kering dan komponen basah, dimana
komponen kering memberikan kontribusi bias sekitar 90% dari bias total dan
komponen basah memberikan kontribusi sekitar 10% dari bias total. Komponen
basah memang memberikan kontribusi bias yang kecil dari total bias
dibandingkan komponen kering, akan tetapi magnitude dari komponen basah
umumnya lebih sulit diestimasi dari komponen kering. Komponen basah dari
bias troposfir bergantung dari jumlah kandungan uap air sepanjang lintasan
diatas stasiun pengamatan. Untuk dapat mengestimasi komponen basah secara
baik, dapat digunakan peralatan WVR (Water Vapour Radiometer) yang dapat
mengukur kandungan uap air diatas stasiun pengamat. Berikut karakteristik dari
komponen kering dan basah dalam bias toposfer pada Tabel 2.4
.
Tabel 2.4 Karakteristik Komponen Kering dan Komponen Basah dari Bias Troposfer (El-Arini, 2008)
Keterangan Komponen Kering Komponen Basah
Total bias (dari total bias) 90% 10%
ketelitian estimasi ≈ ± 1%
dalam beberapa jam
21
Tidak seperti halnya bias ionosfer, bias troposfer tidak dapat dieliminasi
menggunakan kombinasi linear L1 dan L2 karena magnitude dari bias troposfer
tidak tergantung pada frekuensi sinyal GPS. Akibatnya, penggunaan dual
frekuensi tidak dapat mengestimasi besarnya magnitude dari bias troposfer. Bias
troposfer dapat direduksi dengan melakukan diferensial, tetapi akan masih
terdapat bias troposfer untuk baseline yang panjang karena proses diferensial
tidak dapat mereduksi bias troposfer secara optimal untuk baseline yang panjang.
Untuk melakukan koreksi terhadap bias troposfer tersebut, umumnya digunakan
beberapa model koreksi standar troposfer dalam melakukan pengolahan data
GPS seperti model Niell, Saastamoinen, Hopfield, dan lain sebagainya. Dari
beberapa model tersebut yang cukup banyak digunakan dalam pengolahan data
GPS adalah model Hopfield dan Saastamoinen [Abidin,2006]. Pada penelitian ini
digunakan model troposfer global Niell, Saastamoinen, dan Hopfield. Pada
umumnya, model koreksi standar troposfer diperoleh secara empirik dari
ketersediaan data radiosone yang kebanyakan diambil di daerah Eropa dan
Amerika Utara [Satirapod, 2004].
Pada persamaan diatas, mf (e) merupakan mapping function dengan sudut elevasi
e. Koefisien a, b, dan c dianggap cukup dalam memetakan zenith delays dibawah
elevasi 3°. Koefisien ini ditentukan dari raytracing dimana parameter yang
dimasukkan adalah berupa nilai sudut elevasi, nilai tinggi stasiun diatas geoid,
suhu, tekanan, dan tekanan uap air. Untuk menghitung bias troposfer
menggunakan model Saastamoinen dapat menggunakan persamaan 2.11 berikut
22
B dan δR = Koreksi dari fungsi ketinggian pengamat (tabel koreksi)
Z = sudut zenit
E = sudut elevasi
D = 0.0026 cos (2z) + 0.00028 h, dimana h = ketinggian pengamat
Untuk formula matematis dari model Hopfield dapat dilihat pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5 Formula Matematis Model Hopfield (Abidin, 2006).
Bias Troposfer: dtrop = ddry + dwet
Komponen Kering Komponen Basah
ddry = mfd. ddryz
Ndry,0 dan Nwet,0 = refraktivitas kering dan basah di permukaan bumi
Bias troposfer sangat mempengaruhi perjalanan sinyal sehingga akan
23
penentuan posisi, terutama komponen tingginya. Dalam konteks penentuan
posisi atau survey dengan GPS, ada beberapa cara yang dapat diterapkan untuk
mereduksi besarnya efek troposfer, yaitu [Abidin, 2006]:
a. Lakukan differencing hasil pengamatan.
b. Perpendek panjang baseline.
c. Usahakan kedua stasiun pengamat berada pada ketinggian serta
kondisi meteorologis yang relatif sama.
d. Gunakan model koreksi standar troposfer seperti model Hopfield
dan Saastamoinen.
e. Gunakan model koreksi lokal troposfer.
f. Gunakan pengamatan Water Vapour Radiometer (WVR) untuk
mengestimasi besarnya komponen basah.
g. Estimasi besarnya parameter bias troposfer, biasanya dalam bentuk
zenith scale factor untuk setiap lintasan satelit.
h. Gunakan parameter koreksi yang dikirimkan oleh sistem Wide Area
Differential GPS (WADGPS).
4. Kesalahan ephemeris (orbit)
Kesalahan orbit mengakibatkan adanya kesalahan dalam pelaporan posisi satelit
GPS dan berakibat pada hasil pengolahan data GPS. Kesalahan ini akan
mempengaruhi ketelitian dari koordinat yang ditentukan. Dalam penentuan posisi
secara relatif, semakin panjang baseline yang diamati maka efek bias ephemeris
satelit akan semakin besar. Efek kesalahan orbit pada panjang vektor baseline
dapat dilakukan dengan rumus pendekatan (rule-of-thumb) berikut
[Abidin,2006]:
db =�b
r�. dr (2.12)
24
db = besarnya efek kesalahan orbit pada panjang baseline
b = panjang vektor baseline
r = jarak rata-rata pengamat ke satelit (≈20.000km).
Besarnya kesalahan orbit akan tergantung dari jenis orbit yang digunakan.
Berikut beberapa jenis informasi serta nilai tipikal kesalahan orbit, Tabel 2.6.
Tabel 2.6 Nilai Tipikal Kesalahan Orbit GPS [IGS 2008]
Ephemeris Ketelitian Latency Update
Almanak beberapa km Real time -
Broadcast (SA off) ≈160 cm Real time -
Ultra Rapid (predicted half) ≈10 cm Real time empat kali sehari Ultra Rapid (observed half) <5cm 3 jam empat kali sehari
Rapid <5cm 17 jam harian
Precise <5cm ≈13 hari mingguan
5. Tinggi antena GPS
Adanya kesalahan pada pengukuran tinggi antena GPS akan mempengaruhi nilai
koordinat dalam pengolahan data GPS, terutama dalam hal nilai tinggi. Adanya
kesalahan dalam melakukan input tinggi antena akan mengakibatkan adanya
offset (pergeseran vertikal) antara tinggi geodetik titik sebenarnya terhadap tinggi
geodetik titik yang didapatkan. Akibatnya nilai tinggi geodetik yang dihasilkan
tidak sesuai dengan nilai tinggi geodetik titik yang sebenarnya. Kesalahan ini ini
dapat dihindari dengan melakukan pengukuran tinggi antena yang teliti oleh
surveyor sewaktu pengatamatan GPS dilakukan dan melakukan pemotretan
ketika pengukuran tinggi dilakukan sebagai dokumentasi agar tidak terjadi
25
BAB 3
PEMBAHASAN
3.1 Data Pengamatan
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data hasil rekaman CORS
(Continuously Operating Reference Station) diperoleh dari Kelompok Keahlian Geodesi
Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB dan mengunduh dari situs on-line
yang menyediakan data CORS. Keterangan data yang digunakan pada penelitian ini
dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut.
Tabel 3.1 Data yang Digunakan
Nama Titik Lokasi Waktu Pengamatan
ITB1 ITB 29 Juni 2010
UPI1 UPI 29 Juni 2010
POSC Gn. Ceremai 29 Juni 2010
BRW1 Alaska , USA 16 Januari 2011 ASPA Pago Pago, USA 16 Januari 2012
Data pengamatan CORS GPS yang digunakan berlokasi di Institut Teknologi
Bandung (ITB1), Universitas Pendidikan Indonesia (UPI1), dan Gn. Ceremai (POSC)
didapat dari data yang telah tersedia di Kelompok Keahlian Geodesi Progam Studi
Teknik Geodesi dan Geomatika, ITB. Data CORS GPS yang berlokasi Alaska (BRW1)
dan Pago Pago, USA (ASPA) didapat dengan cara mengunduh dari situs on-line yang
menyediakan secara gratis pada
3.2 Pemotongan Data
Data CORS berformat RINEX durasi lama pengamatan 24 jam dilakukan
pemotongan data menjadi 2, 4, 6, 12, dan 24 jam untuk melihat repeatibilitas data demi
mendapatkan koordinat yang baik. Pemotongan data dilakukan dengan mengunakan
perangkat lunak SKI-Pro. Langkah pengerjaannya seperti bertikut:
26
Gambar 3.1 Tampilan dari software SKI-pro
Langkah awal dari pemotongan data dengan menggunakan software Skipro,
dengan membuat project di program SKI-pro dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Pada pembuatan awal dari project tersebut pengguna diminta memilih zona
waktu lokasi pengamatan dan datum yang digunakan.
b. Pemilihan data yang akan dilakukan pemotongan
Gambar 3.2 Pemilihan data yang akan dipotong
Setelah membuat project, pengguna dapat memilih data yang akan dilakukan
27
pemotongan dapat berformat RINEX, terlihat pada Gambar 3.2. Hal yang
dilakukan selanjutnya adalah pemotongan menjadi data pengamatan 2, 4, 6, 12,
dan 24 jam
c. Menyimpan data sesuai potongan jam yang di inginkan.
Gambar 3.3 Menyimpan data sesuai pilihan jam
Pemotongan data pengamatan dapat dilakukan secara otomatis yang disediakan
oleh software SKI-pro,terlihat pada Gambar 3.3. Hasil dari pemotongan di
simpan kembali dalam format RINEX sesuai lama pengamatan yang dihasilkan.
Pemotongan data terpendek adalah dua jam dikarenakan minimal data yang di
submit pada situs tersebut untuk data static adalah dua jam pengamatan.
Pembagian data berdasarkan lama pengamatan dapat dilihat pada Tabel 3.2
28
Tabel 3.2 Pembagian Data Berdasarkan Lama Pengamatan
Nama Titik CORS
Jumlah Data Lama Pengamatan 2 jam 4 jam 6 jam 12 jam 24 jam
ITB1 12 6 4 2 1
UPI 12 6 4 2 1
POSC 12 6 4 2 1
BRW1 12 6 4 2 1
ASPA 12 6 4 2 1
3.3 Pengiriman Data
Pengiriman data pada web-base GPSdata processing service dilakukan dengan cara
mengunggah data pada tombol pengunggahan yang disediakan oleh situs tersebut.
Dalam proses pengunggah data tersebut di berikan banyak pilihan dalam strategi
pengolahan data. Pilihan-pilihan strategi pengolahan yaitu:
1. GAPS ,
koordinat yang dilakukan pengamatan, Neutral Atmosphere Delay yang bisa di
tentukan sendiri, serta disediakan juga untuk pengunggahan Ocean Tidal
Loading dari Site Displacement Effects tempat pengamatan. Jika pengguna tidak
mengetahui dan tidak memiliki referensi tentang tempat pengamatan maka situs
ini setting secara standar. Tampilan strategi pengolahan data dengan situs ini
secara standar bisa dilihat pada Gambar 3.4. Situs ini juga akan menayakan
alamat email pengguna untuk mengirimkan hasil dari pengolahan dari data yang
telah dikirimkan. Pengguna bisa menuliskan alamat email pada kolom yang
telah disediakan. Pada webite ini juga menyediakan pilihan data yang di akan
diproses berdasarkan lama pengamatannya, disediakan kolom pilihann mulai
pengamatan dan akhir pengamatan untuk RINEX yang didikirimkan. Pengguna
29
Gambar 3.4 Pilihan strategi pengolahan data GAPS
2. OPUS, memberikan pilihan frame
yang digunakan yaitu frame baru dan lama. Frame lama menggunakan ITRF00
Epoch 1997.00 serta NAD 83 (CORS96), NAD 83 (MARP00), dan NAD 83
(PACP00) masing-masing Epoch 2002.00. Frame baru menggunakan IGS08
Epoch 2005.00 serta NAD 83 (2011), NAD (MA11), dan NAD 83 (PA11)
masing-masing Epoch 2010.00. Berbeda dengan GAPS, situs ini tidak
memberikan pilihan stategi pengolahan data seperti yang ada di GAPS, hanya
menanyakan kelengkapan file yang dikirimkan, seperti jenis dan tinggi antenna
yang digunakan dalam pengamatan titik tersebut. Pengiriman hasil dari
pengolahan data terhadap file yang diunggah akan dikiriman melalui email yang
dituliskan oleh pengguna pada pada kolom email address, terlihat pada Gambar
30
.
Gambar 3.5 Tampilan halaman pengunggahan pada website OPUS
Pada situs ini juga memberikan pilihan pada pengguna untuk pengolahan data
rapid-static, pengamatan dibawah 2 jam. Pada kesempatan ini, pengolahan data
pada penelitian ini hanya melakukan static, pengamatan lebih dari dua jam.
3. APPS, memberikan kepraktisan
pada pengguna dalam mengunggah data yang akan dilakukan perhitungan.
Pilihan dalam pengolahan datas sudah di atur secara standar seperti, processing
mode hanya static, measurement type menggunakan dual frequency, orbit
menggunakan data JPL Final tanggaal 31 Maret 2012. Penggungahan data pada
situs ini membatasi besar size dari file yang dikirim tidak lebih dari
5Mb(MegaByte). Tampilan layar penggungahan pada situs APPS ini dapat
31
Gambar 3.6 Tampilan halaman website APPS
3.4 Penerimaan Hasil Pengolahan Data
Hasil pengolahan data dari GAPS dan OPUS dikirimkan pada email pengguna
yang telah di tuliskan pada kolom ketika penggungahan data tersebut. Hasil yang
dikirimkan kepada pengguna adalah semua keterangan dari proses pengolahan data
solusinya berupa koordinat goedetik, kartesian, dan juga proyeksi. GAPS mengirimkan
link dari alamat .html yang berisikan hasil dari pengolahan data dan .zip format utunk
dapat mengunduh hasil dari tersebut. Berbeda dengan dua situs tadi, APPS menampilkan
hasil pengolahanan data disitus tersebut, dan menyediakan dalam format .zip untuk
mengunduh keterangan dari pengolahan data tersebut.
1. GAPS
Situs website ini memberikan hasil dari pengolahan data yang telah di diunggah
pada alamat email pengguna sesuai yang dituliskan pada kolom yang disediakan saat
pengunggahan data. Pada email pengguna akan dikirimkan berupa alamat .html yang
berisi hasil dari pengolahan data tersebut, dan juga file berupa .zip yang dapat diunduh.
Informasi yang diberikan pada pengguna berupa nama file yang telah diproses, lama
pengamatan yang terbaca oleh software website tersebut yang ada pada Header RINEX.
32
satelit yang digunakan, kalibrasi antena, model Neutral Atmosphere Delay, A-priori
NAD, estimasi gradient, gelombang pasut, tipe receiver, dan jenis data yang diproses.
Gambar 3.7 Contoh informasi pengolahan data pada website GAPS
Koordinat yang diberikan kepada pengguna berupa koordinat kartesian (XYZ),
beserta standart deviasinya, dan juga koordinat geodetik (LBH). Selain itu juga
dicantumkan apriori yang digunakan dalam pengolahan data tersebut, serta residu dari
data fase dan pseudorange. Contoh koordinat yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar
3.7. Hasil tersebut juga ditampilkan dalam bentuk grafik yang melihatkan intensitas dan
ketabilan dari data yang diproses. Grafik yang yang ditampikan berupa ketasbilan
koordinat, Neutral Atmosphere Zenith delay, Vertical Ionospheric delay, dan residu dari
33
Gambar 3.8 Contoh koordinat yang dihasilkan
Hasil tersebut juga ditampilkan dalam bentuk grafik yang melihatkan intensitas dan
ketabilan dari data yang diproses. Grafik yang yang ditampikan berupa ketasbilan
koordinat, Neutral Atmosphere Zenith delay, Vertical Ionospheric delay, dan residu dari
34
Gambar 3.9 Contoh grafik yang diberikan oleh website GAPS
2. OPUS
Website ini mengirimkan hasil yang begitu beragam. Situs ini mengirimkan
35
pada pengguna dapat dilihat pada Gambar 3.11.. OPUS juga mengirimkan Base yang
digunakan dalam pengolahan data tersebut.
OPUS solution : ITB11809.10o OP1333022016300
Hide Details
FROM:
opus
TO:
Message flagged Thursday, March 29, 2012 6:54 PM
FILE: ITB11809.10o OP1333022016300
1008 NOTE: Antenna offsets supplied by the user were zero. Coordinates
1008 returned will be for the antenna reference point (ARP).
NGS OPUS SOLUTION REPORT
========================
All computed coordinate accuracies are listed as peak-to-peak values.
For additional information: http://www.ngs.noaa.gov/OPUS/about.jsp#accuracy
USER: [email protected] DATE: March 29, 2012
RINEX FILE: itb1180s.10o TIME: 11:54:28 UTC
SOFTWARE: page5 1108.09 master85.pl 082511 START: 2010/06/29 18:00:00
EPHEMERIS: igs15902.eph [precise] STOP: 2010/06/29 19:59:00
NAV FILE: brdc1800.10n OBS USED: 5303 / 5376 : 99%
ANT NAME: LEIAX1202GG NONE # FIXED AMB: 23 / 30 : 77%
ARP HEIGHT: 0.0 OVERALL RMS: 0.010(m)
REF FRAME: IGS08 (EPOCH:2010.4926)
X: -1916225.416(m) 0.062(m)
Y: 6036318.403(m) 0.241(m)
Z: -760324.252(m) 0.154(m)
36
LAT: -6 53 29.50059 0.124(m)
E LON: 107 36 43.22708 0.040(m)
W LON: 252 23 16.77292 0.040(m)
EL HGT: 816.537(m) 0.264(m)
UTM COORDINATES
UTM (Zone 48)
Northing (Y) [meters] 9237452.393
Easting (X) [meters] 788662.799
Convergence [degrees] -0.31363335
Point Scale 1.00063145
Combined Factor 0.00000000
BASE STATIONS USED
PID DESIGNATION LATITUDE LONGITUDE DISTANCE(m)
XMIS 446812.7
COCO 1317678.6
KARR 1857476.1
This position and the above vector components were computed without any
knowledge by the National Geodetic Survey regarding the equipment or
field operating procedures used.
Gambar 3.10 Hasil dari OPUS (Lanjutan)
Sama seperti website GAPS, pada OPUS juga diberi informasi kepada pengguna
software yang digunakan, nama file, satelit orbit yang digunakan, lama pengamatan data
yang dilakukan proses penghitungan. Selain itu, OPUS memiliki kelebihan dari yang
lain yaitu, memberikan koordinat dalam bentuk proyeksi yaitu UTM, beserta keterangan
37
digunakannya. Maksud dari base yang digunakan adalah website ini melakukan
penghitungan dan meningkatkan keakurasian datanya dengan meninjau data 3 CORS
terdekat dari titik pengamatan dan melakuakn pengkoreksian gelombang fase nya dari 3
base tersebut, cara tersebut dinamakan as peak-to-peak.
3. APPS
Berbeda dengan kedua situs di atas, situs ini menampilkan hasil pengilahan pada
situs itu sendiri, dan kita dapat menyalin hasil pengolahan tserbut. Hasil yang dikirimkan
dari situs ini berupa koordinat geodetik yang dimana keterangan dalam pengolahan data
nya di simpan dalam format .zip dan bisa diunduh oleh pengguna. Situs ini cukup praktis
dan cepat dalam penyajian hasil dari data yang olah. Hasil dari pengolahan dari situs ini
dapat dilihat di Gambar 3.11. Walaupun website ini cukup cepat dalam melakukan
pengolahan data tetapi, terkadang website ini tidak bisa melakukan pengolahan data
yang dikirimkan. Website tersebut akan mebarikan layar error pada pengguna, dan
mengatakan harap menghubungi admin dari website tersebut. Koordinat yang dihasilkan
oleh website ini sering kali sama setiap pengunggahan data. Data dengan lama
pengamatan 2 jam diberikan terkadang sama dengan data yang lama pengamatannya 6
jam, dan begitu juga dengan yang lain.
38
BAB 4
ANALISIS
4.1 Hasil Pengolahan dan Analisis
Ada beberapa aspek-aspek umum yang harus dipertimbangkan dalam penilaian
setiap layanan seperti pendekatan pengiriman dan penerimaan data, waktu tunda dalam
hasil menerima, pilihan diakses dan layanan keterbatasan. Selain itu aspek khusus yang
harus juga di pertimbangkan adalah koreksi yang digunakan pada masing-masing
website yang berdampak pada hasil koordianat dan kepresisiannya.
4.2 Perbandingan Antar Website
Pebandingan secara umum dapat dilhat dari setiap website adalah pilihan yang
diberikan kepada pengguna dan karakteristik data yang dapat diolah serta berapa lama
penerimaan hasil dari pengolahan data tersebut. Ketiga website tersebut memiliki
kesamaan pada proses pengiriman data yaitu dengan cara mengunggah data.
Masing-masing website memberikan pilihan yang berbeda-beda kepada pengguna.
Tabel 4.1 Perbandingan pilihan yang tersedia
Nama
GAPS Unggah Koordinat A-priori Dan pasut
<5 menit Minimum 2 jam
Dual frekuensi UNB, Canada
Meninjau dari pilihan yang diberikan dan lama waktu untuk mendapatkan hasil
pengolahan, OPUS cukup praktis dan cepat dalam mengeluarkan hasil di bandingkan
39
mengunggahan adalah 5 MB, hal tersebut membuat pengguna harus memperhitungkan
data rekam dari reciever. Terlihat ada Tabel.4.1, website GAPS banyak memberikan
pilihan kepada penggunna dalam stategi pengolahan data yang diunggah.
4.3 Perbandingan Parameter yang Digunakan
Pada masing-masing website menggunakan software yang berbeda-beda untuk
melakukan pengolahan data. Parameter yang digunakan pada setiap software juga
berbeda-beda, sesuai terlihat pada Tabel 4.2. Data pengamatan yang dapat diolah oleh
website OPUS lebih banyak yang menyebabkan solusi yang dihasilkan akan lebih baik.
OPUS menggunakan koreksi dari base solution terdekat dari titik pengamatan, yang
menjadikan koordinat yang dihasilakan cukup baik. Pada website OPUS software yang
digunakan juga dapat berubah-ubah. Hal tersebut dapat dilihat pada data contoh yang
ditampilkan pada halaman website tersebut tidak sama dengan software untuk
pengolahan data yang diunggah pada penelitian ini.
Datum yang digunakan oleh setiap website berbeda-beda. Hal ini menyebabkan,
pengguna harus cermat dan cerdas untuk mengguanakan website sesuai kebutuhan.
Kesamaan dari ketiga website tersebut adalah bisa mengolah dengan metode statik dan
hanya bisa mengolah data pengamatan GPS. Datum yang digunakan oleh website GAPS
hingga sekarang ini belum diketahui. Skema dari pengolahan data pada masing-masing
40
Tabel 4.2 Parameter yang digunakan pada setiap website
GAPS OPUS APPS
Nama Perangkat
lunak
GAPSv5.0 Belum diketahui JPL's GIPSY-OASIS V.5
Metode
Jika menjadi anggota dapat memilih L1 yang digunakan = C/A code atau P code
Datum WGS84 International Terrestrial Reference Frame (ITRF) dan
The North American Datum of 1983 (NAD83)
ITRF08
Zenith Zenith delay: ECMWF aprioi penundaan jika tersedia UNB3m (Leandro dk
k, 2008.)
Pengolahan statis menyediakan
peak to peak kesalahan untuk setiap koordinat (X, Y, Z, Φ,λ,
h, danH).
Ini menggambarkan berbagai kesala han, perselisihan antara 3 Base
Solution
Penundaan zenith basah sebagai random walk dengan variansi 3mm2 per jam
Troposfer VMF1 (Boehm et al, (. 2006) untuk komponen kering
dan basah bila tersedia. NMF lain
Keterlambatan basah gradien sebagai random walk dengan varians dari 0,3 mm2per jam (untuk
penerima tanah)
Orbit products Produk IGS final jikaada, dengan interval 15 menit
precise atau rapid > 90% observations used
> 50%ambiguitas fix
1. Produk final JPL (juga dikenal sebagai FlinnR), tersedia sekitar 10 hari setelah data
dikumpulkan, dan User Range Error (URE) sekitar 3 cm RMS ..
2. Produk Cepat JPL (juga dikenal sebagai
QuickLookR), tersedia kira-kira 1 hari setelah data dikumpulkan
3. Produk Real Time JPL itu, tersedia 1 menit setelah data dikumpulkan,
Clock products IGS akhir produk bila tersedia interval, 5 menit, 30
clks kedua untuk kinematik
41
4.4 Perbandingan Hasil Pengolahan Data
Setiap website dikirimkan data masing-masing CORS dengan lama pengamatan
yang sama. Hasil dari pengelohan website tersebut di klasifikasikan sesuai lama
pengamatannya. Maka koordinat yang dihasilkan ada 12 koordinat untuk data 2 jam, 6
koordinat untuk data 4 jam, 4 koordinat untuk data 6 jam, 2 koordinat untuk 12 jam, dan
1 koordinat untuk data 24 jam.
4.4.1 Perbandingan Repeatibilitas
Data stasiun CORS yang sama dengan lama pengamatan yang beragam
dikirimkan pada masing-masing website dan menghasilkan koordinat yang
berbeda-beda. Dilakukan perhitungan dari simpangan setiap koordinat yang dihasilkan ke
koordinat hasil dari pengamatan 24 jam. Simpangan yang dihasilkan ditampilkan dalam
bentuk grafik penyimpangan koordinat.
1. GAPS
a. CORS ITB
Gambar 4.1 Penyimpangan koordinat hasil website GAPS pada CORS ITB
Terlihat pada gambar di atas, bahwa pengamatan yang 2 jam mengalami
penyimpangan cukup jauh di banding 4, 6, dan 12 jam. Data pengamatan dua jam
42
memberikan hasil yang paling tidak presisi. Jarak terjauh yang dihasilkan website ini
pada CORS ITB pada data pengamatan 2 jam terhadap data pengamatan 24 jam adalah
0.0381 m. Jarak terjauh yang dihasilkan website ini pada CORS ITB pada data pengamatan 4 jam terhadap data pengamatan 24 jam adalah 0.0217 m. . Jarak terjauh yang dihasilkan website ini pada CORS ITB pada data pengamatan 6 jam terhadap data
pengamatan 24 jam adalah 0.0116 m. Jarak terjauh yang dihasilkan website ini pada
CORS ITB pada data pengamatan 12 jam terhadap data pengamatan 24 jam adalah
0.0028 m.
b. CORS UPI
Gambar 4.2 Penyimpangan koodinat hasil website GAPS pada CORS UPI
Terlihat pada gambar di atas, bahwa pengamatan yang 2 jam mengalami
penyimpangan cukup jauh di banding 4, 6, dan 12 jam. Data pengamatan dua jam
memberikan hasil yang paling tidak presisi. Jarak terjauh yang dihasilkan website ini
pada CORS UPI pada data pengamatan 2 jam terhadap data pengamatan 24 jam adalah
3.737 m. Jarak terjauh yang dihasilkan website ini pada CORS ITB pada data pengamatan 4 jam terhadap data pengamatan 24 jam adalah2.185 m. Jarak terjauh yang
dihasilkan website ini pada CORS ITB pada data pengamatan 6 jam terhadap data
pengamatan 24 jam adalah 2.016 m. Jarak terjauh yang dihasilkan website ini pada
