1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Saat ini teknologi survei dan pemetaan dalam penentuan posisi mulai dikembangkan di Indonesia, salah satunya menggunakan GNSS (Global Navigation Satellite System) (Kurniawan, 2019). Penentuan posisi menggunakan GNSS dibangun oleh 3 segmen, salah satunya segmen pengguna yang terdiri dari peralatan penerima sinyal satelit atau receiver (Anjasmara dan Ristanto, 2019).
Kualitas receiver yang digunakan akan mempengaruhi ketelitian data yang dihasilkan (Hadi, 2019), yaitu semakin tinggi performa dari receiver pengguna maka data yang dihasilkan akan semakin teliti (Hadi, 2019).
Pengukuran posisi dengan ketelitian tinggi, receiver yang digunakan adalah GNSS Geodetik (Hadi, 2019). GNSS Geodetik adalah alat survei yang dapat memberikan ketelitian posisi hingga mencapai fraksi milimeter (Perkasa, 2019).
Akan tetapi, untuk mendapatkan salah satu receiver GNSS Geodetik membutuhkan biaya yang cukup mahal yaitu sebesar ± Rp 577.414.000,- (Tata.dkk, 2018).
Permasalahan harga yang terlalu mahal dengan menggunakan GNSS Geodetik, kini telah ada alternatif baru yaitu GNSS dengan biaya rendah yang disebut Low Cost GNSS. Low Cost GNSS merupakan teknologi penentuan posisi seperti halnya GNSS Geodetik yang menghasilkan data posisi di atas permukaan bumi (Hadi, 2019). Mendapatkan salah satu receiver Low Cost GNSS membutuhkan biaya sebesar ± Rp 28.870.700,00 (Tata .dkk, 2018).
Biaya untuk peralatan itu sendiri dinilai masih sangat besar jika untuk digunakan oleh beberapa praktisi dan perguruan tinggi. Saat ini mulai dikembangkan aplikasi Low Cost GNSS dalam sistem operasi mobile Android API (Application Programming Interface), yang memiliki sifat open source (Lengkong, Sinsuw dan Lumenta, 2015). Salah satu aplikasi yang mulai dikembangkan adalah aplikasi Geo ++ RINEX Logger yang dinilai dapat menjadi alat bantu bagi para praktisi atau perguruan tinggi untuk memberikan pengetahuan
2
dan pengalaman yang praktis bagi mahasiswa dalam melakukan suatu penentuan posisi.
Aplikasi Geo ++ RINEX Logger menggunakan layanan API Android terbaru untuk mencatat data posisi GNSS mentah ke dalam format file RINEX (Famisa, 2017). Penentuan posisi menggunakan aplikasi Geo ++ RINEX Logger dapat dilakukan dengan dua metode pengukuran, yaitu metode penentuan posisi statik dan kinematik (Famisa, 2017). Aplikasi Geo ++ RINEX Logger dapat menangkap sinyal satelit GPS / GLONASS / GALILEO / BDS / QZSS untuk L1 / L5 / E1B / E1C / E5A (Famisa, 2017). Namun, untuk performa seperti ketelitian posisi yang dihasilkan dari aplikasi Geo ++ RINEX Logger belum diketahui.
Tugas Akhir ini akan melakukan penelitian menggunakan aplikasi Geo++RINEX Logger untuk mengetahui ketelitian dari data posisi yang dihasilkan. Ketelitian posisi dihasilkan dengan membandingkan hasil pengolahan data pengukuran aplikasi Geo++RINEX Logger dan GNSS Geodetik. Pengukuran dilakukan dengan metode pengamatan, lama pengamatan, lokasi pengamatan dan metode pengolahan data yang sama.
I.2 Rumusan Masalah
Seiring berkembangnya teknologi dalam penentuan posisi, Low Cost GNSS mulai dikembangkan dalam sistem operasi berbasis Android API yaitu, Geo++
RINEX Logger yang dapat diunduh secara gratis. Ketelitian yang dihasilkan dari aplikasi Geo++ RINEX Logger belum diketahui, sehingga perlu adanya pengkajian terkait aplikasi tersebut. Ketelitian posisi diketahui dengan menghitung selisih hasil pengukuran aplikasi Geo ++ RINEX Logger dan GNSS Geodetik. Ketelitian posisi dari suatu pengukuran dipengaruhi oleh strategi pengolahan data yang digunakan. Ketelitian posisi dari strategi pengolahan data diketahui dengan menentukan nilai selisih dari koordinat yang dihasilkan dari sistem pemrosesan data yang berbeda. Sehingga, diketahui ketelitian posisi dari tiap pengolahan data yang telah dilakukan. Berdasarkan selisih hasil pengukuran tersebut, dapat diketahui juga mengenai kemudahan dalam mendapatkan data pengukuran dan proses pengolahan data serta, selisih waktu dan biaya yang digunakan dalam pengambilan data pengukuran.
3
I.3 Tujuan Penelitian
Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mengkaji performa dari aplikasi Geo ++ RINEX Logger dan GNSS Geodetik. Adapun tujuan khusus atau spesifik dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. untuk menentukan nilai koordinat dan nilai simpangan baku hasil penentuan posisi menggunakan aplikasi Geo++ RINEX Logger dan GNSS Geodetik, 2. untuk menentukan nilai perbandingan koordinat dari hasil penentuan posisi
menggunakan Geo++ RINEX Logger dan GNSS Geodetik pada tiap sistem pengolahan data berdasarkan lama pengamatan yang dilakukan
I.4 Manfaat Penelitian
Manfaat utama dari tugas akhir dengan topik ini adalah:
I.4.1 Akademik
Dalam bidang akademik, diharapkan penelitian ini dapat dijadikan sebagai:
1. sumber pengetahuan mengenai performa dari GEO++ RINEX Logger dan GNSS Geodetik, dan
2. referensi untuk penelitian-penelitian selanjutnya yang berhubungan dengan Geo ++ RINEX Logger dan GNSS Geodetik.
1.4.2 Praktisi
Dalam bidang praktisi, diharapkan penelitian ini dapat menambah pengetahuan dan referensi dalam melakukan kegiatan survei dan pemetaan menggunakan GNSS Geodetik dan teknologi Low Cost GNSS yaitu aplikasi Geo++ RINEX Logger.
I.5 Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup pada penelitian ini dijelaskan pada hal-hal berikut:
1. lokasi penelitian ini terletak di area kampus ITERA (Institut Teknologi Sumatera),
2. akuisisi data pada penelitian ini menggunakan benchmark ITR-2 sebagai titik ikat pada sistem koordinat toposentrik dengan koordinat Easting (E), Northing (N), Height (H) berturut-turut 534940,234 m, 9407886,691 m, 106,467 m dan benchmark ITR-0 sebagai titik rover,
4
3. metode penentuan posisi menggunakan metode relatif statik dengan lama pengamatan selama 5 menit, 15 menit, 30 menit, 45 menit, dan 60 menit di setiap alat yang digunakan, yaitu Geo ++ RINEX Logger dan GNSS Geodetik,
4. penelitian ini melakukan pengolahan data secara offline menggunakan software Leica Infinity dan secara online pada layanan nrtk.big.go.id dari Badan Informasi Geospasial (BIG) dengan pengkajian yang diteliti lebih difokuskan pada ketelitian titik-titik horizontal,
5. hasil pengolahan dalam pembahasan menggunakan sistem koordinat toposentrik 3 dimensi yaitu Easting (E), Northing (N), Height (H) dan simpangan baku Easting (
σ
E), simpangan baku Northing (σ
N), simpangan baku Height (σ
H), dan6. analisis dilakukan dengan menghitung selisih nilai koordinat, hasil penelitian menggunakan Geo ++ RINEX Logger dan GNSS Geodetik.
I.6 Tinjauan Pustaka
Penelitian mengenai ketelitian pengamatan GNSS Geodetik metode relatif statik pernah dilakukan dan dipublikasikan oleh Arjiansah,dkk (2018) dengan judul “Analisis Ketelitian Pengamatan GPS Menggunakan Single Frekuensi dan Dual Frekuensi Untuk Kerangka Kontrol Horizontal”. Proses pengolahan data pada penelitian ini dilakukan dengan variasi baseline titik ikat yang masing- masing akan diikatkan pada stasiun CORS (Continuously Operating Reference Stations). Penelitian tersebut dihasilkan bahwa ketelitian pengamatan yang dihasilkan GPS single frequensi dan dual frequensi pada jarak baseline titik ikat
<10 Km mempunyai ketelitian pada rentang nilai yang relatif sama yaitu 0,003 m – 0,030 m dan 0,008 m – 0,070 m, namun pada jarak baseline titik ikat > 50 Km dihasilkan nilai ketelitian pada rentang nilai 0,030 m – 0,400 m dan 0,100 m – 0,700 m yang masih belum cukup memenuhi ketelitian yang didapatkan.
Penelitian serupa juga pernah dilakukan dan dipublikasikan oleh Yuwono dan Apsandi (2018) dengan judul “Analisis Pengukuran GNSS Metode Statik dengan Variasi Sampling Rate”. Data pada penelitian ini diperoleh dari pengukuran GNSS di 20 titik di Kota Semarang menggunakan metode statik
5
dengan beberapa sampling rate. Titik kontrol yang digunakan dalam penelitian ini adalah GRAV11, stasiun CORS CSEM (CORS BIG di Kota Semarang) dan stasiun CORS Universitas Diponegoro. Penelitian ini dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran static dengan lama pengamatan satu jam pada sampling rate satu detik, lima detik, 15 detik, dan 30 detik. Pengolahan dilakukan secara post–processing. Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi sampling rate menghasilkan nilai simpangan baku paling kecil yaitu pada sampling rate 1 detik yaitu <0,010 m. Sedangkan, sampling rate 30 detik memiliki nilai simpangan baku yang paling besar diantara sampling rate yang lain. Nilai simpangan baku pada sampling rate 15 detik dan 30 detik memiliki nilai korelasi yang paling tinggi.
Penelitian mengenai ketelitian Geo++ RINEX Logger antena eksternal dengan metode relatif statik dilakukan oleh Realini.dkk (2017), dengan judul
“Precise GNSS positioning using smart devices”. Penelitian posisi dilakukan dengan metode statik selama rentang waktu 1,5 jam. Penelitian ini menggunakan tablet HTC Nexus 9 dengan antena eksternal yaitu u-blox EVK-6T, dengan standar ANN-Antena patch MS tanpa komponen eksternal di lokasi penelitian (menggunakan stasiun CORS terdekat sebagai titik ikat). Pengolahan data menggunakan software goGPS, dengan hasil penelitian menunjukan bahwa ketelitian dari Nexus 9 melalui aplikasi "Geo ++ RINEX Logger" menghasilkan akurasi tingkat desimeter dengan simpangan baku sekitar 10 sentimeter.
Penelitian mengenai selisih ketelitian pengukuran menggunakan Low Cost GNSS dan GNSS Geodetik pernah dilakukan oleh Hadi (2019) dengan judul
“Kajian Ketelitian Hasil Pengukuran Menggunakan Low Cost GNSS dan GPS Geodetik Menggunakan Metode PPP Online”. Low Cost GNSS yang digunakan adalah Low Cost GNSS dengan seri e-GNSS dengan menggunakan layanan PPP online dari CSRS-PPP (Canadian Spatial Reference System – Precise point positioning). Data rinex hasil pengukuran dibagi dengan interval 5 menit selama pengukuran 3 jam. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini yaitu, pengukuran menggunakan GPS Geodetik di titik orde 0 N0005 mendapatkan rentang kepresisian antara 0,081 m hingga 0,789 m dari titik definitif N0005. Sedangkan untuk Low Cost GNSS mendapatkan rentang kepresisian 0,109 m sampai 1,135 m
6
dari titik definitif. Untuk pengamatan di titik orde-1 menggunakan GPS Geodetik mendapatkan rentang kepresisian antara 0,076 m sampai 0,600 m dari titik definitif orde-1 N1.0261, sedangkan pada pengamatan menggunakan Low Cost GNSS mendapatkan rentang kepresisian 0,154 m sampai 0,560 m dari titik definitif. Data hasil pengukuran kedua GPS tersebut menunjukkan tidak ada perbedaan yang signifikan tingkat ketelitian data GPS Geodetik sama dengan Low Cost GNSS apabila diolah menggunakan metode PPP online.
Penelitian serupa mengenai akurasi posisi menggunakan Low Cost dan GPS HP dilakukan oleh Hamza, dkk (2020) dengan judul “Testing Multi-Frequency Low-Cost GNSS Receivers for Geodetic Monitoring Purposes” dan Oklilas, dkk (2019) dengan judul “Akurasi Pembacaan GPS pada Android untuk Location Based Service (Studi Kasus: Informasi Lokasi SMA di Palembang)”. Hamza, dkk (2020) melakukan penelitian mengenai evaluasi ketepatan posisi Low Cost multi frekuensi, yaitu ZED-F9P dengan antena u-blox ANN-MB-00. Penelitian dilakukan menggunakan metode relatif statik, dengan lama pengamatan 30 menit.
Hasil analisis dari penelitian ini yaitu, akurasi Low Cost GNSS memiliki kinerja yang lebih buruk sedangkan dalam hal presisi memiliki kinerja yang lebih baik.
Analisis tersebut menunjukan bahwa instrument GNSS Geodetik memiliki kinerja yang lebih baik daripada instrumen Low Cost GNSS. Oklilas, dkk (2019) melakukan analisis akurasi menggunakan GPS komersil (GPS Garmin) dengan GPS pada Hp (Handphone) android pada lokasi titik yang sama. Analisis dari penelitian ini menunjukkan selisih yang diperoleh sebesar 10,9489 meter.
Penelitian mengenai analisis akurasi pengolahan data online sudah dilakukan oleh Masykur (2020). Masykur (2020) melakukan analisis akurasi pengolahan data menggunakan layanan post-processing online Ina-CORS BIG dan software komersial LGO 8.4 (default setting) dengan panjang baseline yang digunakan antara 500 dan 3500 m. Selisih koordinat yang paling besar dihasilkan pada arah utara (N) = 0,028 m ke timur (E) = 0,060 m, dan elevasi (H) = 0,084 m.
Nilai selisih simpangan baku antar kedua sistem pengolahan data hanya beberapa milimeter (mm) atau sentimeter (cm).
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, belum ada yang melakukan penelitian menggunakan aplikasi Geo++ RINEX Logger tanpa antena
7
eksternal dengan Benchmark dan stasiun CORS sebagai titik ikat. Pengolahan data dilakukan secara post-processing online Ina-CORS BIG dan software komersial Leica Infinity. Ketelitian posisi diketahui dengan dilakukannya penelitian tentang selisih dari hasil pengukuran GNSS Geodetik dan Geo++
RINEX Logger metode relatif statik dengan koordinat hasil penentuan posisi menggunakan GNSS Geodetik dijadikan sebagai data acuan (nilai yang sebenarnya). Penelitian ini membandingkan hasil pengolahan data untuk mengetahui selisih koordinat GNSS Geodetik dan Geo++ RINEX pengolahan offline dan pengolahan online.
I.7 Hipotesis
Berdasarkan sumber masalah penelitian, rumusan masalah penelitian, dan literatur yang didapatkan yaitu koordinat posisi menggunakan GNSS Geodetik dengan lama pengamatan ± 4-8 jam untuk panjang baseline <10 km diketahui dapat memberikan ketelitian posisi hingga milimeter (Arjiansah, 2018), sedangkan aplikasi GEO++ RINEX Logger memberikan ketelitian posisi hingga desimeter pada lama pengamatan 1,5 jam (Realini .dkk, 2017). Sehingga didapatkan suatu hipotesis 1 bahwa ketelitian koordinat posisi menggunakan GNSS Geodetik akan lebih teliti dibandingkan koordinat posisi menggunakan aplikasi GEO++ RINEX Logger.
Penentuan posisi menggunakan GNSS Geodetik memiliki kinerja yang lebih baik dibandingkan menggunakan Low Cost GNSS (Hamza dkk., 2020), dengan simpangan baku yang dihasilkan dengan lama pengamatan ± 4-8 Jam untuk panjang baseline <10 km sebesar 0,003 m (Arjiansah, 2018). Sedangkan, penentuan posisi menggunakan aplikasi "Geo ++ RINEX Logger" menghasilkan simpangan baku sekitar 10 sentimeter (Realini .dkk, 2017). Perbandingan koordinat menggunakan GPS dalam perangkat android terhadap GPS komersial (GPS Garmin) diperoleh sebesar 10,9489 meter (Fali Oklilas, Siswanti dan Dieka Rachman, 2019). Pengolahan data GNSS Geodetik secara post-processing pada laman web nrtk.big.go.id (online) dan pengolahan data relatif statik menggunakan software komersial LGO 8.4 (default setting) memperoleh perbandingan koordinat yang paling besar pada arah utara (N) = 0,028 m ke timur (E) = 0,060
8
m, dan elevasi (H) = 0,084 m dengan nilai selisih simpangan baku antar kedua sistem pengolahan data hanya beberapa milimeter (mm) atau sentimeter (cm) (Masykur, 2020). Berdasarkan uraian diatas dihasilkan hipotesis 2 bahwa nilai perbandingan koordinat menggunakan GNSS Geodetik dan aplikasi GEO++
RINEX Logger akan menghasilkan nilai perbandingan koordinat posisi sebesar 10,949 meter (m). Sedangkan, perbandingan koordinat yang dihasilkan dari pengolahan data secara online akan menghasilkan perbandingan nilai koordinat yang paling besar pada arah utara (N) = 0,028 m ke timur (E) = 0,060 m, dan elevasi (H) = 0,084 m dan perbandingan nilai simpangan baku pada rentang milimeter (mm) atau sentimeter (cm).
