• Tidak ada hasil yang ditemukan

ANALISIS PARAMETER ORIENTASI LUAR PADA KAMERA NON- METRIK DENGAN MEMANFAATKAN SISTEM RTK-GPS

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "ANALISIS PARAMETER ORIENTASI LUAR PADA KAMERA NON- METRIK DENGAN MEMANFAATKAN SISTEM RTK-GPS"

Copied!
6
0
0

Teks penuh

(1)

ANALISIS PARAMETER ORIENTASI LUAR PADA KAMERA

NON-METRIK DENGAN MEMANFAATKAN SISTEM RTK-GPS

(Exterior Orientation Analysis on Non-Metric Camera by using RTK-GPS System)

Budi Heri Nugroho1, Deni Suwardhi2 dan Agung Budi Harto2

1Alumni S1 Teknik Geodesi dan Geomatika ITB 2Teknik Geodesi dan Geomatika ITB

Jl. Ganesha No. 10 Gedung Teknik Geodesi ITB Bandung, Indonesia E-mail: budi.herinugroho@gmail.com

Diterima (received):1 Oktober 2015; Direvisi (revised): 31 Oktober 2015; Disetujui untuk dipublikasikan (accepted):30 November 2015

ABSTRAK

Fotogrametri dalam pengolahannya sangat dibatasi oleh kemampuan perangkat lunak untuk memecahkan parameter yang ada, baik parameter koordinat objek maupun parameter orientasi kamera. Parameter orientasi kamera terdiri dari parameter orientasi dalam dan juga parameter orientasi luar yang terdiri dari posisi dan juga rotasi kamera. Dengan bantuan dari sistem RTK-GPS, parameter posisi bisa dihilangkan dan perhitungan bundle adjustment diharapkan menjadi efisien. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan data posisi kamera dari GPS bisa membantu perhitungan bundle adjustment. Satu hal yang harus diperhatikan adalah adanya offset antara antena GPS dan kamera. Pengolahan dilakukan dengan menggunakan Australis 6.0, namun gagal dalam melakukan proses bundle adjustment, sehingga pengolahan selanjutnya dilakukan dengan menggunakan ERDAS IMAGINE 9.2. Kebenaran hasil pengolahan ERDAS IMAGINE 9.2 dibuktikan dengan membandingkan hasil pengolahan Agisoft PhotoScan 0.8. Hasil dari penelitian ini adalah penambahan RTK GPS tidak menambah akurasi secara signifikan tetapi meningkatkan efisiensi untuk pemetaan bergerak (mobile mapping) karena membutuhkan lebih sedikit titik kontrol di lapangan.

Kata kunci: fotogrametri rentang dekat, bundle adjustment, RTK-GPS

ABSTRACT

Photogrammetry in its processing is very limited by the ability of software to calculate the parameter, whether it’s object coordinates or the camera orientation parameter. The orientation parameter is consisting of inner and exterior orientation parameter in which consisted of camera position and camera rotation. With help from RTK-GPS system, the camera position can be considered as constraint so the bundle adjustment calculation could be more efficient. The purpose of this study was to determine how much the effect of camera positioning data from GPS can help bundle adjustment calculation. However, there is offset between the GPS antenna and the camera that must be concerned. The processing carried out by using Australis 6.0 was fail in bundle adjustment calculation, so the next calculation process was done by ERDAS IMAGINE 9.2. The result of ERDAS IMAGINE 9.2 was then compared to Agisoft PhotoScan 0.8 calculation result. Conclusion of this research is RTK GPS system does not increase the accuracy significantly but increase the mobile mapping efficiency, with the decreasing of control points needed on the object.

Keywords: close range photogrammetry, bundle adjustment, RTK-GPS PENDAHULUAN

Fotogrametri Rentang Dekat (FRD) merupakan suatu metode pengambilan data ukuran lapangan melalui citra foto. Dengan metode ini kita dapat membuat model 3D dari sebuah objek atau untuk kebutuhan pemetaan dan merupakan alternatif yang murah dibandingkan dengan laser scanner karena bisa dilakukan hanya dengan menggunakan kamera non-metrik.

Metode ini dalam pemrosesannya dibatasi oleh kemampuan perangkat keras dan lunak dalam mengolah parameter-parameter yang ada, baik parameter koordinat objek, ataupun parameter orientasi kamera. Parameter orientasi kamera terdiri dari parameter orientasi dalam yang mendefinisikan data kalibrasi kamera dan

posisi dan orientasi kamera dalam ruang. Penentuan parameter orientasi kamera membutuhkan titik-titik kontrol lapangan yang diketahui koordinatnya.

Sistem RTK (Real-Time Kinematic) adalah suatu akronim yang sudah umum digunakan untuk sistem penentuan posisi real-time secara diferensial menggunakan data fase. Ketelitian tipikal posisi yang diberikan oleh sistem RTK adalah sekitar 1-5 cm, dengan asumsi bahwa ambiguitas fase bisa ditentukan dengan benar (Abidin, 2007). Dengan memanfaatkan teknologi ini posisi dari kamera pada parameter orientasi luar kamera dapat diketahui dengan teliti dan dengan menghilangkan parameter posisi kamera diharapkan proses perhitungan menjadi lebih efisien serta dapat mengurangi jumlah titik, kontrol di lapangan.

(2)

Pada FRD, penggunaan GPS sebagai alat bantu pengukuran belum marak digunakan. Saat ini sudah ada beberapa penelitian yang mengintegrasikan FRD dengan GPS dan membahas bagaimana mendapatkan akurasi yang baik, memangkas waktu pekerjaan dan melakukan georeferensi objek secara simultan saat pengolahan data (Ragab & Ragheb, 2010), (Choi, Ahn, Kim, & Han, 2008), dan (Kubo, Yan, Yonemura, & Watanabe, 2004).

Perlu ditekankan bahwa menurut Mikhail et al. (2001), metode pengukuran GPS yang cukup teliti untuk diterapkan pada proses fotogrametri adalah metode diferensial dengan menggunakan data fase. Hal ini dibuktikan oleh Ragab & Ragheb (2010) yang melakukan penelitian dengan menggunakan receiver GPS tipe navigasi yang terintegrasi dengan kamera, dimana ketelitian posisi yang dihasilkan hampir 89 cm. Ketelitian yang lebih baik dihasilkan oleh Kubo et al. (2004) yang menggunakan sistem RTK-GPS. Ketelitian yang dicapai sekitar 30 cm dengan kamera yang hanya memiliki resolusi 1,3 Megapiksel. Dari dua penelitian di atas dapat disimpulkan bahwa penggunaan RTK-GPS dapat meningkatkan akurasi posisi yang dihasilkan. Tujuan awal dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan data posisi kamera dari GPS bisa membantu perhitungan bundle adjustment.

METODE

Penelitian dimulai dengan melakukan studi pustaka mengenai teknik terbaik untuk menentukan offset antara antena GPS dan pusat proyeksi kamera. Kemudian dilanjutkan dengan simulasi pengukuran dan pengolahan data lapangan. Setelah metode yang digunakan dirasa sudah cukup baik, maka dilakukan pengukuran dan pengolahan data lapangan.

Simulasi Perhitungan Offset GPS-Kamera

Sebelum pengukuran di lapangan dilakukan, vektor offset antara pusat fase antena GPS dan pusat proyeksi kamera dilakukan kalibrasi. Vektor

offset harus ditentukan dalam koordinat kamera (Novak, 1993). Percobaan ini dibagi ke dalam dua bagian, yaitu teknik perhitungan dengan menggunakan frame kalibrasi datar dan frame

kalibrasi 3D. Offset GPS-Kamera dihitung dengan menggunakan teknik FRD dengan alur pekerjaan seperti pada Gambar 1.

DATA KALIBRASI INSTALASI FRAME, ANTENA DAN KAMERA START PENGUKURAN TITIK KONTROL PADA FRAME & KOOR ANTENA DENGAN KAMERA B KOORDINAT TITIK KONTROL & ANTENA RESEKSI KAMERA A DATA ORIENTASI LUAR KAMERA A PERHITUNGAN OFFSET GPS-KAMERA DATA OFFSET GPS-KAMERA FINISH

Gambar 1. Diagram Alir Pengukuran Offsett GPS-Kamera.

Gambar 2. Pengukuran Offset dengan Frame Datar. Pengukuran dengan frame kalibrasi datar dan 3D masing-masing menghasilkan 8 buah foto seperti dapat dilihat pada Gambar 2 dan

(3)

Gambar 3. Pengukuran Offset dengan Frame 3D.

Simulasi Pengukuran Lapangan dan

Pengolahan Data

Pada simulasi ini posisi kamera A ditempatkan di tiga posisi berbeda terhadap

frame 3D di depannya. Kamera B digunakan

untuk menentukan koordinat titik-titik pada frame

dan juga koordinat antena di tiga posisinya. Ilustrasi simulasi ini dapat dilihat pada Gambar

4. Foto-foto saat dilakukan simulasi ini dapat

dilihat pada Gambar 5.

Gambar 4. Simulasi Pengukuran.

Gambar 5. Tiga Posisi Kamera A.

Setelah pengambilan data dilakukan, data diolah dengan beberapa skenario, yaitu pengolahan dengan prosedur standar pada perangkat lunak Australis dan penambahan koordinat kamera.

Pengukuran dan Pengolahan Data

Lapangan

Pengukuran lapangan dilakukan dengan asumsi bahwa metode kalibrasi dan juga pengukuran offset yang dilakukan di laboratorium sudah baik. Pengukuran dilakukan di daerah sekitar gedung Teknik Lingkungan dengan target berupa tembok yang memanjang. Alur pengukuran dan pengolahan data dapat dilihat pada Gambar 6. DATA KALIBRASI PEMOTRETAN DATA FOTO TANPA GPS BUNDLE AJDUSTMENT BERHASIL? TIDAK DATA FOTO DENGAN GPS BUNDLE AJDUSTMENT BERHASIL? TIDAK HASIL BUNDLE ADJUSTME NT YA YA BUNDLE AJDUSTMENT HASIL BUNDLE ADJUSTME NT PENGUKURAN OFFSET GPS-KAMERA DATA OFFSET GPS-KAMERA START FINISH

Gambar 6. Diagram Alir Pemrosesan Data.

Semua pengolahan dilakukan menggunakan perangkat lunak Australis 6. Australis digunakan karena bersifat ilmiah dan memberikan hasil yang stabil (Murtiyoso, 2011). Namun perangkat lunak tersebut gagal dalam melakukan bundle

adjustment dengan penambahan data koordinat

kamera. Oleh karena itu pada pengolahan selanjutnya digunakanlah perangkat lunak ERDAS IMAGINE Leica Photogrammetry Suite 9.2 dan Agisoft Photoscan Professional Edition 0.8 Beta sebagai perbandingan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil offset yang didapat pada tahap simulasi memberikan nilai dan ketelitian yang relatif sama untuk frame datar dan 3D (Tabel 1). Hasil ini membuat hipotesa awal bahwa frame 3D akan meningkatkan ketelitian tidak terbukti. Frame 3D akhirnya tetap dipakai pada pengukuran lapangan, karena kemungkinan adanya kesalahan

(4)

manusia, terutama pada saat melakukan dijitasi dari posisi antena.

Tabel 1. Offset GPS-Kamera dalam Sistem Koordinat Kamera.

Frame Datar Frame 3D

dx (mm) 67.241,88 91.103,85 dy (mm) -63.260,10 -64.7497 dz (mm) 112.516,40 93.609,18 sdx 0,205971 0,32085 sdy 0,044998 0,066997 sdz 0,093609 0,090936 ds (mm) 145.544.652,60 145.791.352 Melalui simulasi pengukuran dan pengolahan lapangan, hasil akhir yang diharapkan adalah adanya kesimpulan mengenai bagaimana pengaruh dari penambahan ukuran posisi ke hasil akhir bundle ajdustment dan bagaimana pengaruhnya terhadap jumlah titik kontrol di lapangan. Akan tetapi perangkat lunak Australis memiliki kendala dalam melakukan proses bundle adjustment apabila harga parameter orientasi luar kamera tidak didekati dengan sangat baik. Karena itu perangkat lunak Australis pada akhirnya dinilai kurang baik dalam melakukan penelitian ini. Namun melihat hasil pada simulasi 1 (prosedur standar), maka dapat disimpulkan bahwa proses pengukuran dan pengambilan foto pada simulasi ini sudah baik, terbukti dengan koordinat hasil

bundle adjustment yang hanya berbeda sekitar 8

mikron dengan koordinat proses acuan.

Pengolahan data lapangan sendiri mengalami kendala saat diolah dengan menggunakan perangkat lunak ERDAS. Pengolahan dengan perangkat lunak ini memberikan hasil yang tidak stabil seiring dengan pengurangan titik kontrol yang digunakan. Hal ini dapat dilihat pada

Gambar 7 dengan contoh pada parameter phi.

Tabel 2. Rata-Rata Deviasi terhadap Referensi. Rata-rata Deviasi

mdX mdY mdZ

-0,189 0,610 0,130

Hal ini mungkin terjadi karena perangkat lunak ERDAS merupakan perangkat lunak untuk mengolah citra udara, dimana nilai phi dan omega dari kamera mendekati nol. Karena itu perangkat lunak ini kemungkinan tidak memberikan perataan yang baik untuk perhitungan parameter phi dan omega. Karena itu data hasil pengolahan ERDAS dibandingkan dengan data hasil pengolahan Agisoft. Hasil yang stabil pada pengolahan Agisoft membuat hasil dari Agisoft dijadikan sebagai acuan utama. Perbandingan antara hasil pengolahan Agisoft, ERDAS dan Australis dapat dilihat pada Tabel 3.

Terlihat pada Tabel 3 bahwa nilai antara Agisoft dan Australis menghasilkan nilai yang relatif sama. Namun hasil dari ERDAS memberikan nilai yang sama sekali berbeda dari kedua hasil lainnya. Hal ini mungkin terjadi karena perilaku ERDAS yang merupakan perangkat lunak untuk fotogrametri udara. Sedangkan dua perangkat lunak lainnya merupakan perangkat lunak untuk FRD. Perlu diingat bahwa sistem rotasi antara Australis dan Agisoft berbeda pada arah perputaran dan sistem kuadrannya.

Lewat penelitian ini, hal tersebut dibuktikan dengan berkurangnya jumlah titik kontrol yang dibutuhkan di lapangan saat dilakukan pemrosesan data, dimana jumlah titik kontrol yang dibutuhkan bisa dikurangi sampai berjumlah dua buah saja pada perangkat lunak ERDAS. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian (Ragab dan Ragheb, 2010) bahwa jumlah titik kontrol dapat dikurangi hingga berjumlah 2 buah.

Gambar 7. Grafik Parameter Phi dari ERDAS.

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 2 4 6 8 10 12 citra 1 citra 2 citra 3 citra 4

(5)

Tabel 3. Tabel Perbandingan Hasil Pengolahan.

Hasil Agisoft

PhotoID, X, Y, Z, Omega, Phi, Kappa,

1 788.613,0280 9.237.510,0310 788,6840 -90,0340 -12,9010 179,2340 2 788.609,1840 9.237.509,7220 788,6820 -92,3110 -11,4330 -179,8310 3 788.605,1610 9.237.509,5530 788,6450 -88,9080 -9,6000 179,6670 4 788.603,7570 9.237.509,8060 788,6420 -89,5970 -11,5910 -179,6480

Hasil ERDAS

image Xs Ys Zs Omega Phi Kappa

1 788.615,8971 9.237.775,0560 488,7359 115,3970 -1,7206 -175,0238 2 788.612,0190 9.237.774,8390 488,2380 112,9277 -0,7904 185,9959 3 788.608,0635 9.237.774,4020 487,4852 116,6622 1,4374 184,8564 4 788.606,7106 9.237.773,9700 487,0725 116,3853 -0,6133 185,6783

Hasil Australis

image X Y Z EL (omega) ROLL (phi) AZ (kappa)

1 788.613,5607 9.237.510,0320 788,6328 -0,0259 -0,6455 -169,3479 2 788.609,6702 9.237.509,7780 788,6039 2,3433 0,8278 -170,6515 3 788.605,5455 9.237.509,7660 788,6292 -1,1577 -0,2683 -172,2026 4 788.604,0701 9.237.510,0600 788,6683 -0,6105 0,5336 -170,0011 KESIMPULAN

Dalam penelitian ini efektifitas dari penambahan sistem RTK-GPS dirasakan kurang efektif untuk pekerjaan-pekerjaan umum FRD seperti pembuatan model dan pemetaan dengan sistem koordinat lokal. Karena diperlukan peralatan khusus untuk memasang kamera pada

pool GPS dan juga waktu pemasangan dan pengukuran offset antara GPS dan kamera yang memakan waktu kurang lebih satu jam. Kecepatan pemrosesan dengan atau tanpa data GPS pun tidak ada perbedaan secara signifikan. Namun sistem ini potensial untuk keperluan

mobile mapping. Karena cukup dengan membawa

seperangkat alat ke lapangan dan beberapa titik kontrol, pengukuran dan pengolahan bisa langsung mendapatkan koordinat global dari objek yang difoto di lapangan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada dosen pembimbing di Jurusan Teknik Geodesi ITB yang telah memberikan arahan serta masukan sehingga penelitian ini bisa selesai dengan baik. Penulis juga mengucapkan terima

kasih kepada rekan-rekan Geodesi yang sudah membantu proses pengumpulan data di lapangan.

DAFTAR PUSTAKA

Abidin, H. Z. (2007). Penentuan Posisi dengan GPS dan Aplikasinya. Jakarta: PT Pradnya Paramita. Choi, H., Ahn, C.-H., Kim, J.-S., & Han, H.-W. (2008).

Development Of Positioning Information Realized Digital Close-Range Photogrammetric System. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXVII. Part B5. Beijing 2008 , 773-778. Kubo, S., Yan, W., Yonemura, M., & Watanabe, N.

(2004). Development of a Photo-Realistic Digital Photogrammetry System.

Mikhail, E. M., Bethel, J. S., & McGlone, J. C. (2001). Introduction to Modern Photogrammetry. New York: John Wiley & Sons, Inc.

Murtiyoso, A. D. (2011). Pemanfaatan Fotogrametri Rentang Dekat Untuk Membantu Rekonstruksi Objek Arkeologi (Studi Kasus: Candi Perwara Nomor 72 Komplek Candi Sewu). Bandung. Novak, K. (1993). Application of Digital Camera and

GPS for Aerial Photogrammetric Mapping. International Archives of Photogrammetric and Remote Sensing .

Ragab, A. F., & Ragheb, A. E. (2010). Efficiency Evaluation of Processed Photogrammetric Data Captured by GPS Digital Camera. World Applied

(6)

Gambar

Gambar 2. Pengukuran  Offset  dengan Frame Datar.
Ilustrasi  simulasi  ini  dapat  dilihat  pada  Gambar  4.  Foto-foto  saat  dilakukan  simulasi  ini  dapat  dilihat pada Gambar 5
Gambar 7. Grafik Parameter Phi dari ERDAS.
Tabel 3. Tabel Perbandingan Hasil Pengolahan.

Referensi

Dokumen terkait

Tahapan mendesain perangkat keras sistem ada dua: pertama desain rangkaian elektronika yang terdiri dari beberapa blok rangkaian, seperti rangkaian motor DC, sensor

No. Jabatan Eselon Surat Keputusan Pejabat yang menetapkan Nomor Tanggal.. Pengalaman )e/agai penyaji SeminarLkakaryai)ku)i tingkat na)inal mengenai +a+a)an

• Majikan perlu menyediakan identiti pengenalan kepada kontak rapat tersebut sekiranya tidak dipakaikan gelang pengawasan oleh PKD atau klinik swasta. • Pekerja yang kuarantin

Dari hasil analisa perhitungan terhadap struktur kekuatan rangka box HML maka dapat diketahui besarnya gaya short circuit yang terjadi di dalam box panel adalah sebesar 929,8

Dapat dilihat bahwa hasil perhitungan rata-rata skor jawaban responden pada dimensi information sebesar 518 termasuk dalam kategori “Baik” karena nilai tersebut berada

Gambaran umum dari setiap model pembelajaran pada Guru Pembelajar moda daring sebagai berikut. Guru Pembelajar Moda Daring.. Melalui moda ini, peserta memiliki keleluasaan

94 14 Juli 2012 Pusdiklat Setjend Kementerian PU PAlembang 100 Terselenggara. 95 14 Juli 2012 Setda Pemkab Simalungun Simalungun

(1) Pembinaan Jabatan Fungsional PEH yang dilakukan oleh Direktorat Jenderal yang membidangi pengendalian ekosistem hutan sebagaimana dimaksud dalam Pasal 6 ayat (1)