TEKNOLOGI LIDAR DALAM PEKERJAAN
EKSPLORASI TAMBANG BATUBARA
TUGAS AKHIR
Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Oleh
A’an Meiza
15105014
Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika
Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir Sarjana
TEKNOLOGI LIDAR DALAM PEKERJAAN EKSPLORASI
TAMBANG BATUBARA
Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di
ITB maupun institusi pendidikan lainnya.
Bandung, 18 Juni 2009
A’an Meiza NIM. 151 05 014
Diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing I,
NIP. 131 521 844
Dr. Ir. Bobby Santoso D., M.Sc.
Pembimbing II,
Sofan Prihadi, ST.
Mengetahui
Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika,
NIP. 132 087 998 Dr. Ir. Eka Djunarsjah, MT.
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, hingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ Aplikasi Teknologi LIDAR Dalam Pekerjaan Eksplorasi Tambang Batubara”. Shalawat dan salam semoga selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan para pengikutnya. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Institut Teknologi Bandung.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, tidak terlepas dari dukungan dan bantuan dari banyak pihak. Untuk itu penulis sangat berterima kasih kepada :
1. Dr. Ir. Bobby Santoso Dipokusumo, M.Sc. atas kesediaannya sebagai pembimbing I, 2. Sofan Prihadi, ST atas kesediaannya sebagai pembimbing II,
3. Ir. Theo Matasak (ahli Geologi) yang bersedia menjadi narasumber dalam hal kegiatan penambangan batubara untuk melengkapi skripsi ini.
4. Dr. Ir. Eka Djunarsjah, MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika,
5. Dwi Wisayantono, Ir., MT., Ishak H. Ismullah, Prof., Dr., Ir., DEA., Agung Budi Harto, Dr., Ir., M.Eng. yang bersedia menjadi penguji pada saat ujian akhir Tugas Akhir saya ini,
6. Dosen-dosen Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika,
7. Staf Tata Usaha dan Perpustakaan Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika. 8. Andi M., ST, atas kesediaan beliau memberikan informasi yang dapat melengkapi
skripsi ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, mengingat keterbatasan waktu, pengetahuan, kemampuan, dan pengalaman yang dimiliki penulis. Dengan segala kebesaran hati, penulis menerima kritik dan saran yang membangun, sebagai masukan untuk perbaikan tugas akhir ini. Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini akan dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Bandung, Juni 2009 Penulis, A’an Meiza
ii
ABSTRAK
Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki cadangan batubara terbesar di dunia. Kalimantan dan Sulawesi merupakan daerah penghasil batubara terbesar di Indonesia. Kegiatan penambangan batubara tidak lepas dari kebutuhan akan peta topografi sebagai peta dasar untuk pembuatan peta lainnya yang diperlukan dalam kegiatan penambangan batubara.
Dalam kegiatan penambangan batubara, sering ditemukan kesalahan-kesalahan dalam perencanaan kegiatan. Salah satu penyebabnya yaitu ketidaktepatan informasi yang diberikan oleh peta topografi yang digunakan. Dalam hal ini yang sangat potensial menimbulkan kesalahan tersebut adalah informasi tinggi dari peta topografi.
Permasalahan ini dapat diatasi dengan menggunakan teknologi LIDAR untuk pemetaan di wilayah penambangan batubara, dimana karakteristik wilayah penambangan batubara dilingkupi oleh hutan. LIDAR merupakan suatu teknologi yang dapat digunakan untuk memperoleh informasi topografi dengan teliti, khususnya informasi ketinggian.
Dalam aplikasi survei dan pemetaan dewasa ini, pemetaan dengan LIDAR diintegrasikan dengan ortofoto untuk memperoleh informasi planimetrik. Tugas Akhir ini lebih membahas pada penggunaan teknologi LIDAR dalam proses penambangan batubara khusunya dalam kegiatan eksplorasi.
iii
ABSTRACT
Indonesia is one of the main countries having the biggest reserves coal in the world. Kalimantan and Sulawesi are the regions of the biggest coal producer island in Indonesia. In the coal mining activities topography maps needed as the basic reference.
It is quite often found several mistakes in engineering planning of the coal mining activity. One of the main reason is the inappropriate information extracted from the topography map used, in particular is the height information.
This problem can be overcome by using the LIDAR technology for mapping the typical area of coal mining activity where the characteristics of the area usually covered by forest. LIDAR technology able to get the height information very accurately.
Nowadays, the mapping and survey applications using LIDAR technology mostly is combined with orthophoto to get the planimetrik information. This thesis is intended to explore the use of LIDAR technology in coal mining process especially in the exploration stage.
iv
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i ABSTRAK ii ABSTRACT iii DAFTAR ISI ivDAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR TABEL ix DAFTAR DIAGRAM x DAFTAR LAMPIRAN xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Tujuan Penelitian 2
1.3 Ruang Lingkup Kajian 2
1.4 Metodologi Penelitian 2
1.5 Sistematika Penulisan 3
BAB II DASAR TEORI
2.1 KEGIATAN PERTAMBANGAN
2.1.1 Pertambangan Batubara 5
2.1.2 Proses Pertambangan Batubara 7
2.1.2.1 Studi Awal (Prospeksi) 8
2.1.2.2 Eksplorasi
2.1.2.2.1 PemetaanTopografi 8
2.1.2.2.2 Survey Geologi 14
2.1.2.3 Pemboran 15
2.1.2.4 Mine Design dan Studi Kelayakan 17
2.1.2.5 Eksploitasi 17
2.1.2.6 Pengangkutan dan Penjualan Batubara 18
v 2.2 LIDAR
2.2.1 Umum 20
2.2.2 Prinsip Kerja LIDAR 20
2.2.3 Komponen LIDAR 21
2.2.4 Prosedur Pelaksanaan Pengambilan Data LIDAR 24
2.2.5 Data LIDAR 26
2.2.5.1 Pola Scanning LIDAR 28
2.2.5.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Sinar Laser LIDAR 29 2.2.6 Georeferensi Data LIDAR
2.2.6.1 Umum 31
2.2.6.2 Sistem referensi LIDAR 31
2.2.7 Proses Pengolahan Data LIDAR 32
2.2.8 Pengklasifikasian Data LIDAR 35
2.2.9 Proses Georeferensi Data LIDAR 36
2.2.10 Aplikasi LIDAR 37
2.3 Fotogrametri
2.3.1 Definisi Fotogrametri 37
2.3.2 Pemotretan Udara 38
2.3.2.1 Komponen Pemotretan Udara 38
2.3.2.2 Perencanaan Pemotretan Udara 39
2.3.2.3 Pengukuran Titik Kontrol 41
2.3.3 Prinsip Pengolahan Data Foto Udara 43
2.3.3.1 Triangulasi Udara 44
2.3.3.2 Restitusi Foto 44
2.3.3.3 Ortofoto 45
2.3.3.4 Mosaik 46
2.3.3.5 Interpretasi Foto Udara 47
BAB III APLIKASI LIDAR DALAM PEKERJAAN EKSPLORASI TAMBANG BATUBARA
3.1 Kebutuhan Peta dan Informasi Tinggi yang Teliti dalam Pekerjaan Eksplorasi Tambang
Batubara 48
vi
2) Perencanaan Kedalaman Lubang Bor 52
3.2 Aplikasi Teknologi LIDAR dan Fotogrametri dalam Pekerjaan Eksplorasi Tambang
Batubara 55
3.2.1 DTM Foto Udara dan LIDAR 58
3.2.2 Planimetrik Fotogrametri dan LIDAR 60
3.3 Perencanaan Pengambilan Data LIDAR dan Foto Udara 61 3.4 Integrasi LIDAR dan Fotogrametri untuk Kebutuhan Kegiatan Eksplorasi Tambang
Batubara 62
3.5 Sistem Referensi LIDAR dan Fotogrametri 63
BAB IV ANALISIS
1.1 Analisis Data LIDAR dan Fotogrametri 65
1.2 Analisis Aplikasi LIDAR dalam Kegiatan Pertambangan Batubara 66 1.3 Analisis Efektivitas Survey dan Pemetaan dengan Menggunakan Integrasi Teknologi
LIDAR dan Fotogrametri dari Segi Ketelitian 67
BAB V PENUTUP
1.1 Kesimpulan 68
1.2 Saran 68
DAFTAR PUSTAKA 70
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1Open Pit Mining dan Batubara 5
Gambar 2.2 Konstruksi Pilar Beton Titik Kerangka Utama 10 Gambar 2.3 Kerangka Dasar Utama dan Kerangka Dasar Cabang 13
Gambar 2.4 Kemiringan Lapisan Batubara 16
Gambar 2.5 Contoh Desain Lokasi Titik Bor Untuk mengetahui arah seam 16 Gambar 2. 6 Arah Seam yang Layak dan Tidak Layak untuk Ditambang 17 Gambar 2.7 Stock pile batubara di tepi sungai sedang dimuat batubara 18 Gambar 2.8 Alat Transportasi dalam Kegiatan Tambang Batubara 19
Gambar 2. 9 Prinsip Kerja LIDAR Secara Umum 20
Gambar 2.10 Laser Scanner 21
Gambar 2.12 Inertial Measuring Unit 23
Gambar 2.13 Global Positioning Sistem (Differensial) 23 Gambar 2.14 Parameter dalam Perencanaan Pengambilan Data LIDAR 25
Gambar 2.15 Kepadatan Data LIDAR 26
Gambar 2.16 Point Cloud yang Dihasilkan LIDAR 27
Gambar 2.17 Contoh Data LIDAR 28
Gambar 2.18 Pola Zig-Zag 28
Gambar 2.19 Pola Paralel 29
Gambar 2.20 Pola Ellips 29
Gambar 2.21 Earth Tangensial Referensi 32
Gambar 2.22 Posisi Sinar Laser 34
Gambar 2.23 Klasifikasi Data LIDAR 35
Gambar 2.24 Sistem Referensi LIDAR 37
Gambar 2.25 Kegiatan Pemotretan Udara dan Foto Udara 38
Gambar 2.26 Overlap dan Sidelap pada Fotogrametri 40
Gambar 2.27 Pola Pemotretan dan Premark 42
Gambar 3.1 Peta Topografi Tidak Menggambarkan Kondisi Topografi Di Lapangan 49 Gambar 3.2 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Benar 50 Gambar 3.3 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Salah ( Lebih Tinggi dari
viii Gambar 3.4 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Salah ( Lebih Rendah dari
Ketinggian Topografi yang Sebenarnya) 51
Gambar 3.5 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Benar 52 Gambar 3.6 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Salah ( Lebih Tinggi dari
Ketinggian Topografi yang Sebenarnya) 53
Gambar 3.7 Kedalaman Lubang Bor Rencana Menjadi Berlebihan 53 Gambar 3.8 Batas Atas yang digunakan dalam Pemodelan Salah ( Lebih Rendah dari
Ketinggian Topografi yang Sebenarnya) 54
Gambar 3.9 Kedalaman Lubang Bor Rencana Tidak Menembus Seam Batubara 54 Gambar 3.10 Kemampuan LIDAR dalam Pengukuran Multiple Retur 55 Gambar 3.11 Metode Fotogrametri Efektif Untuk Wilayah yang tidak Tertutup Pepoho
Nan 57
Gambar 3.12 Tinggi yang Diperoleh dari Fotogrametri Bukan Tinggi Topografi yang
Sebenarnya 57
Gambar 3.13 Metode LIDAR Sangat Efektif Untuk Wilayah yang Tertutup Pepohonan 58
Gambar 3.14 DTM LIDAR dan Fotogrametri 60
Gambar 3.15 Ploting LIDAR dan Ortofoto 61
Gambar 3.16 Angle Field of View dari Kamera Sama Besar atau Lebih Besar dari Angle
Field of View sensor LIDAR 62
Gambar 3.17 Jalur Penerbangan untuk Pengambilan Data LIDAR dan Foto Udara 62 Gambar 3.18 Hubungan antara Permukaan Bumi, Geoid (MSL), dan Ellipsoid 64 Gambar 4.1 Kemampuan LIDAR dalam Memisahkan Topografi Tanah dan Objek yang Ada
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karaketeristik Sensor LIDAR 22
Tabel 2.2 Perhitungan dalam Perencanaan Pengambilan Data LIDAR 26 Tabel 3.1 Perbandingan pemetaan Terestrial, Fotogrametri dan LIDAR 57
x
DAFTAR DIAGRAM
Diagram 1.1 Metodologi Penelitian 3
Diagram 2.1 Kegiatan Penambangan Batubara 7
Diagram 2.2 Pemetaan Topografi 9
Diagram 2.3 Prinsip Pengolahan Data LIDAR 33
Diagram 2.4 Struktur Proses pembuatan peta foto dan peta garis 43 Diagram 3.1 Pengintegrasian Data LIDAR dan Foto Udara 63
xi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A Cadangan batu bara dunia pada akhir 2005 (dalam juta ton) 72
LAMPIRAN B Contoh Perencanaan Pengambilan Data LIDAR dan Contoh Data LIDAR (format .LAS / ASCII) Berupa Koordinat Posisi (X, Y, Z) 75
DAFTAR ISTILAH
Angle field of view : besarnya sudut scanning
Base Station : titik kontrol yang digunakan untuk melakukan kontrol terhadap data hasil survey.
Crab : penyimpangan orientasi kamera terhadap arah tertentu. Hal ini timbul karena adanya angin samping yang menyebabkan arah badan pesawat tidak sama dengan arah jelajah.
Dip : kemiringan batubara
Drif : terjadi bila arah badan pesawat dan arah jelajah dari pesawat menyimpang dari rencana strip/jalur.
DSM : gambaran dari suatu permukaan oleh suatu model yang didasarkan atas : a) simpanan data digit dari titik diskrit (x,y,z) pada permukaan tersebut, b) suatu kumpulan ilmu hitung dan atau rumus-rumus interpolasi yang dapat menghasilkan informasi dari titik-titik yang disimpan tadi (untuk menghitung volume, profil, interpolasi di antara titik-titik)
DTM : suatu susunan nomor-nomor yang menggambarkan dsitribusi ruang dan karakteristik dari terrain.
EGM96 : model geopotensial gaya berat global dalam yang digunakan dalam perhitungan penentuan undulasi geoid.
Electronic Total station (ETS) : alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran sudut dan jarak suatu objek terhadap titik kontrol atau titik lainnya dalam pemetaan terestris.
Fasa : gelombang elektromagnetik
Foto : Penginderaan suatu objek melalui lensa kamera dan merekam datanya pada suatu lapisan selulosa peka cahaya
Fotogrametri : suatu seni, pengetahuan dan teknologi untuk memperoleh informasi yang terpercaya tentang objek fisik dan lingkungan melalui proses perekaman, pengukuran, dan interpretasi gambaran fotografik dan pola radiasi tenaga elektromagnetik yang terekam
GPS : Global Positioning System
Klinometer : alat yang digunakan untuk mengukur kemiringan permukaan bumi. klinometer merupakan bagian dari kompas.
. Sistem Penentuan Posisi Global, yang terdiri dari ruas angkasa (satelit NAVSTAR), ruas darat (stasiun pengendali bumi) dan ruas pengguna (penerima sinyal).
Kompas Suunto : alat yang digunakan untuk menunjukkan arah mata angin, yaitu utara, selatan, barat dan timur.
Kontur : garis yang menghubungkan titik-titik dipermukaan bumi yang memiliki ketinggian yang sama.
Landing : wahana (pesawat) melakukan pendaratan
LASER : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
LIDAR :
. Upaya yang dilakukan untuk meningkatkan intensitas pancaran cahaya pada spectrum tertentu sehingga mampu mencapai jarak yang jauh dan terarah dengan tepat dengan suatu perangkat
Light Detection and Ranging
Mine Design : desain penambangan (batubara) dalam hal metode dan alat yang digunakan, biaya, tenaga dan waktu yang diperlukan dalam kegiatan penambangan selanjutnya.
. Sistem ini berbasis pengukuran jarak dengan perangkat LASER. Biasanya dimanfaatkan untuk pemetaan kontur topografis dan batimetris (laut dangkal)
MSL (Mean Sea Level) : muka laut rata-rata yang digunakan sebagai pendekatan geoid praktis. Biasanya didapat dengan melakukan pengamatan pasut minimal 15 hari. Untuk mendapatkan MSL sejati, perlu melakukan pengamatan pasut selama 18,6 tahun.
Nonrenewable : tidak dapat diperbarui
Open Pit Mining : suatu metode penambangan batu bara yang dilakukan dipermukaan tanah. Outcrop/Singkapan : bagian dari batubara yang tersingkap dipermukaan tanah karena adanya erosi/pengikisan oleh aliran sungai atau air larian lainnya.
Ortorektifikasi : Upaya rektifikasi untuk memperbaiki pergeseran relief (relief displacement). Upaya ini memerlukan data DEM (digital elevation model
Overburden : material penutup seam batubara.
). Ortorektifikasi tidak dibutuhkan pada daerah yang relative datar
Overlap : pertampalan foto kea rah strip
Premark : tanda lapangan pada titik-titik kontrol untuk triangulasi udara dalam fotogrametri. Reklamasi : suatu pekerjaan/usaha memanfaatkan kawasan atau lahan yang relatif tidak berguna, masih kosong atau berair menjadi lahan berguna dengan cara dikeringkan
Remote sensing : Pengumpulan dan pencatatan informasi tanpa kontak langsung pada julat elektromagnetik ultraviolet, tampak, inframerah dan mikro dengan mempergunakan peralatan
seperti penyiam (scanner) dan kamera yang ditempatkan pada wahana bergerak seperti pesawat udara atau pesawat angkasa dan menganalisis informasi yang diterima dengan teknik interpretasi foto, citra dan pengolahan citra (Fussel, Rundquist dan Harrington, 1986). Istilah ini juga memiliki pengertian yang sama untuk Remote Sensing (Inggris), Teledetection (Perancis) dan Sensoriamento Remoto (Spanyol)
Raw data : data mentah yang belum dilakukan pengolahan data Scanner : alat yang digunakan untuk melakukan scanning
Scanning : penyiaman, pemayaran, pemindaian, penyapuan. Seam batubara : lapisan batubara
Selling Point : tempat untuk melakukan transaksi jual beli batubara Sidelap : pertampalan foto antar dua strip
Software : Disebut juga dengan perangkat lunak, merupakan kumpulan beberapa perintah yang dieksekusi oleh mesin komputer dalam menjalankan pekerjaannya. perangkat lunak ini merupakan catatan bagi mesin komputer untuk menyimpan perintah, maupun dokumen serta arsip lainnya.
Spirit Levelling : metode yang digunakan dalam pemetaan terestris untuk menentukan beda tinggi antar dua titik di permukaan bumi. alat yang digunakan adalah waterpass.
Stock Pile : tempat penimbunan batubara sementara. Strike : arah jurus batubara
Strip : Jalur Penerbangan
Stripping Ratio : perbandingan antara volume batubara dan material penutup di atasnya. Take-Off : wahana (pesawat) mulai melakukan penerbangan
Thickness : ketebalan batubara
Triangulasi udara : Proses triangulasi yang dilakukan untuk mendapatkan kontrol horizontal dan vertical pada foto udara
Wahana : Benda buatan manusia yang berpijak pada perangkat (menara, kran, pohon, tangga, bukit dll.), yang melayang, yang terbang di atas permukaan bumi (wahana dirgantara) atau mengorbit bumi (wahana angkasa) yang dipergunakan sebagai landasan perangkat pengindera. Benda yang melayang biasanya berupa balon udara. Benda yang terbang dapat berupa pesawat terbang atau pesawat layang baik berawak maupun tidak. Benda yang mengorbit dapat berupa satelit, pesawat ruang angkasa maupun stasiun ruang angkasa. Benda yang mengorbit tersebut
dirancang untuk penginderaan bumi (sumberdaya alam, cuaca, militer), penginderaan angkasa, komunikasi, penentuan posisi (GPS), dll.