TUGAS 3
“SURVEI SISTEM SATELITE NAVIGASI GLOBAL : RESUME BIAS DAN ERROR 4 METODE PENGUKURAN GNSS”
(Dosen : Akbar Kurniawan S.T, M.T)
Oleh:
HUSEIN AHMAD HADDAWI 5016211066
DEPARTEMEN TEKNIK GEOMATIKA
FAKULTAS TEKNIK SIPIL, PERENCANAAN, DAN KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA 2023
Resume bias dan error dalam pengukuran GNSS
Dalam perjalanan sinyal GPS, dari satelit sampai pengamat pasti tidak terlepas dari berbagai kesalahan dan bias. Kesalahan dan bias GPS tersebut dapat terkait dengan
● Satelit seperti kesalahan ephemeris, jam satelit, dan Selective Availability (SA).
● Medium propagasi seperti bias ionosfer dan bias troposfer.
● Receiver GPS seperti kesalahan jam receiver, kesalahan yang terkait dengan antena, dan noise (derau).
● Data pengamatan seperti ambiguitas fase dan cycle slips.
● Lingkungan sekitar GPS receiver seperti multipath dan imaging
Ada beberapa metode dalam pengukuran GNSS, setiap metode memiliki bias dan error yang berbeda-beda, pada kali ini yang akan kita bahas adalah 4 metode yaitu metode pengukuran statik, kinematik, real time kinematik, dan PPP. Sebelum menuju pembahasan lebih lanjut mengenai pengukuran, akan dibahas terlebih dahulu bias dan error pada pengukuran.
A. Kesalahan Yang Bersumber pada Satelit
Kesalahan ephemeris merupakan kesalahan dimana orbit satelit yang dilaporkan oleh ephemeris satelit tidak sama dengan orbit satelit yang sebenarnya sehingga akan mempengaruhi ketelitian koordinat titik-titik yang ditentukan. Efeknya : sebanding dengan besarnya baseline yang diukur. Untuk mereduksi kesalahan :
● Terapkan metode differential positioning
● Perpendek panjang baseline
● Perpanjang interval waktu pengamatan
● Tentukan parameter kesalahan orbit dalam estimasi
● Gunakan ephemeris teliti dari lain sumber (internet).
Selective Availability (SA) merupakan metode yang diaplikasikan oleh DoD Amerika Serikat untuk memproteksi ketelitian posisi yang relatif tinggi dari GPS hanya untuk pihal militer Amerika Serikat dan pihak-pihak yang diizinkan. SA adalah sumber kesalahan terbesar dalam absolute positioning GPS. Efek dari SA dapat direduksi dengan menerapkan teknik differential positioning dengan baseline yang tidak terlalu panjang.
Kesalahan jam satelit dialami oleh setiap satelit GPS yang beroperasi. Setiap GPS pasti membawa beberapa buah jam atom dimana digunakan untuk mendefinisikan sistem waktu satelit. Jam-jam atom yang bersangkutan dengan perjalanan waktu akan mengalami penyimpangan (offset, drift, dan drift-rate) dari sistem waktu GPS.
B. Kesalahan Medium Propagasi.
Perjalanan sinyal satelit yang melalui atmosfir akan dipengaruhi oleh lapisan Ionosfer dan lapisan troposfer. Masing – masing lapisan tersebut menimbulkan bias Ionosfer dan Bias Troposfer.
1. Bias ionosfer
Ion-ion bebas (elektron) dalam lapisan ionosfer akan mempengaruhi propagasi sinyal GPS. Dalam hal ini ionosfer akan mempengaruhi kecepatan, arah, polarisasi, dan kekuatan GPS yang melaluinya. Ionosfer akan memperlambat kecepatan sinyal (ukuran jarak menjadi lebih panjang) dan mempercepat fase (ukuran jarak menjadi lebih pendek), dengan bias jarak (dalam unit panjang) yang sama besarnya. Jadi
secara umum, bias ionosfer dapat mengakibatkan ukuran jarak yang dihasilkan menjadi kurang teliti. Ionosfer yang merupakan bagian atas dari atmosfer (60 – 1.000 km dari permukaan bumi) terdapat sejumlah ion bebas (elektron) yang mempengaruhi perambatan gelombang radio. Efek ionosfer yang terbesar adalah pada kecepatan sinyal, yang berpengaruh langsung terhadap nilai jarak
● akan memperlambat pseudorange (C/A) sehingga ukuran jarak menjadi lebih panjang
● mempercepat fase (L1, L2, L2C, L5) sehingga ukuran menjadi lebih pendek.
Besarnya bias jarak ini bergantung pada konsentrasi elektron dan frekuensi yang digunakan. Konsentrasi elektron ini sangat dipengaruhi terutama oleh aktivitas matahari dan medan magnet bumi yang bergantung pada lokasi geografis, musim, dan waktu. Sehingga efek ionosfer akan mempunyai variasi spasial dan temporal. Dilihat Variasi spasialnya :
● Pada daerah ekuator, umumnya bias ionosfer besar dan relatif stabil.
● Di kutub, bernilai kecil tetapi cukup fluktuatif.
● Di daerah lintang menengah, nilai bias dan fluktuasinya bernilai sedang.
Dalam Variasi temporalnya :
● dinamika tinggi (scintillation)
● menengah (variasi harian dan musiman)
● rendah (variasi 11 tahunan)
Skintilasi yaitu variasi temporal berdinamika tinggi pada amplitudo dan fase sinyal akibat ketidakteraturan lapisan ionosfer. Fenomena skintilasi umumnya terjadi di daerah sepanjang ekuator magnetik hingga lintang 300 dan mempunyai efek yang maksimum dari satu jam setelah matahari terbenam hingga tengah malam. (Untuk pengamatan sangat teliti disarankan STOP). Fenomena skintilasi akan meningkatkan cycle slip dan menyulitkan penentuan ambiguitas fase. Untuk variasi ionosfer yang bersifat harian, aktivitas ionosfer sesuai dengan aktivitas matahari sehingga pada tengah hari sekitar jam 2 siang sebaiknya pengamatan dihentikan, kecuali menggunakan receiver 2 frekuensi. Aktivitas matahari ditengarai dengan bintik matahari yang mempunyai siklus 11 tahun. Saat ini (2013) aktivitas ini mencapai maksimum.
2. Bias troposfer
Ketika melalui lapisan troposfer, sinyal GPS akan mengalami refraks, yang menyebabkan perubahan kecepatan dan arah sinyal GPS. Bias troposfer ini akan mempengaruhi kecepatan sehingga akan menghasilkan ukuran jarak yang kurang teliti. Lapisan troposfer ini memperlambat data waktu dan data fase. Tebal lapisan troposfer 9 – 16 km dari permukaan bumi.
Pada lapisan troposfer ini temperatur menurun dengan membesarnya ketinggian tempat. Sinyal akan mengalami refraksi yang menyebabkan perubahan kecepatan dan arah. Karena kecepatan berubah maka hasil ukuran jarak menjadi bias.
Besarnya bias troposfer ini tidak dapat diestimasi dengan pengamatan 2 frekuensi, karena data pseudorange dan data fase diperlambat oleh troposfer. Siasat untuk meredusir efek troposfer
● Lakukan differencing hasil pengamatan
● Perpendek panjang baseline
● Kedua stasiun pengamat pada ketinggian & kondisi meteorologis yang relatif sama
● Gunakan model koreksi standar troposfer
● Gunakan model koreksi lokal troposfer
● Diamat kandungan uap air di udara
● Diestimasi besarnya parameter bias troposfer untuk tiap satelit yang diamat.
Untuk model koreksi standar, bias troposfer dihitung dengan pengamatan terhadap temperatur, tekanan, dan kelembaban udara di permukaan bumi. Selanjutnya digunakan dalam pengolahan data GPS.
C. Kesalahan Yang Bersumber Pada Lingkungan Sekitar.
1. Multipath
Multipath merupakan fenomena dimana sinyal dari satelit tiba di antena GPS melalui dua atau lebih lintasan yang berbeda. Dalam hal ini, satu sinyal merupakan sinyal langsung dari satelit ke antena, sedangkan yang lainnya merupakan sinyal-sinyal tidak langsung yang dipantulkan oleh benda-benda (seperti: gedung, jalan raya, mobi, pepohonan, dll) di sekitar antena sebelum tiba di antena. Perbedaan panjang lintasan menyebabkan sinyal-sinyal tersebut berinteferensi ketika tiba di antena yang mengakibatkan kesalahan pada hasil pengamatan. Kesalahan akibat multipath akan menghasilkan ukuran jarak yang kurang teliti. Multipath akan mempengaruhi hasil ukuran pseudorange dan carrier phase. Efek multipath dapat diestimasi menggunakan kombinasi data pseudorange dan data fase 2 frekuensi L1 & L2.
Dalam menghadapi multipath ada 2 metode :
● metode mitigasi spasial
● metode pemrosesan dalam receiver.
Metode mitigasi spasial bersifat preventif dalam penanggulangan multipath :
● Hindari lingkungan pengamatan yang reflektif
● Gunakan antena yang relatif tahan multipath
● Jangan mengamat satelit berelevasi rendah
● Gunakan bidang dasar antena yang bersifat mengabsorbsi sinyal, untuk menahan sinyal
● pantulan dari bawah horison antena
● Waktu pengamatan yang panjang.
Metode pemrosesan dalam receiver terhadap penanggulangan multipath secara real time.
2. Imaging
Imaging merupakan suatu fenomena yang melibatkan suatu benda konduktif (konduktor) yang berada dekat dengan antena GPS, seperti reflektor berukuran besar maupun groundplane dari antena itu sendiri. Efek dari imaging ini adalah akan memunculkan antena ‘bayangan’ (image) atau dengan kata lain fenomena imaging ini akan mendistorsi pola fase antena yang seharusnya. Hal ini mengakibatkan perubahan titik pusat fase antena sehingga akan menyebabkan terjadinya kesalahan pada ukuran jarak.
D. Kesalahan Yang Bersumber Pada Receiver
1. Ambiguitas fase (cycle ambiguity)
Ambiguitas fase dari pengamatan fase sinyal GPS merupakan jumlah gelombang penuh yang tidak terukur oleh receiver GPS. Jumlah gelombang penuh berupa bilangan bulat yang tidak mudah ditentukan atau diselesaikan. Dalam merekonstruksi jarak ukuran antara satelit sampai receiver dengan metode pengukuran jarak fase jumlah gelombang penuh ini jika tepat dalam penentuan bilangan ambiguitas fase, akan sangat membantu memperoleh data ukuran jarak yang sangat teliti. Untuk dapat merekonstruksi jarak ukuran antara satelit dengan antena maka harga ambiguitas fase tersebut harus ditentukan terlebih dahulu.
Secara umum ada 3 aspek yang harus diperhitungkan dalam proses resolusi ambiguitas :
● Eliminasi kesalahan dan bias dari data pengamatan.
● Geometri satelit.
● Teknik resolusi ambiguitas.
Hal ini diperlukan pada saat pengubahan data fase menjadi hasil ukuran jarak sehingga dihasilkan ketelitian yang sangat presisi. Nilai ambiguitas fase akan selalu tetap selama pengamatan tidak terjadi cycle slip. Penentuan ambiguitas fase ini dilakukan dengan cara pemberian koreksi terhadap nilai ambiguitas fase yang mengembang (float) sehingga diperoleh nilai ambiguitas fase yang integer.
2. Cycle slips
Cycle slips merupakan ketidak-kontinuan dalam jumlah gelombang penuh dari fase gelombang pembawa yang diamati, karena sinyal ke receiver terputus pada saat pengamatan sinyal. Jika dilakukan plotting data pengamatan fase terhadap waktu, maka cycle slip dapat dideteksi dari terdapatnya loncatan mendadak kurva grafik.
Dalam proses pengolahan data untuk perhitungan posis, pengkoreksian cycle slips bisa 19 dilakukan sebagai suatu proses tersendiri sebelum proses estimasi posisi, ataupun secara terpadu dengan proses pengestimasian posisi. Penyebab cycle slips :
● memati-hidupkan receiver
● kerusakan komponen receiver.
● adanya obstruksi di lingkungan sekitar pengamatan.
● rendahnya rasio signal to noise akibat faktor : dinamika receiver yang tinggi, aktivitas atmosfer atau multipath.
Pengoreksiannya dengan algoritma sewaktu prosesing data.
3. Kesalahan jam
Kesalahan jam ini dapat berupa kesalahan jam satelit maupun kesalahan jam receiver.
Bentuk kesalahannya dapat berupa bentuk offset waktu, offset frekuensi, maupun frequency drift. Kesalahan jam ini akan langsung mempengaruhi ukuran jarak, baik pseudorange maupun jarak fase.
4. Pergerakan dari pusat antenna
Pada umumnya pusat fase antena GPS akan berubah-ubah tergantung pada elevasi dan azimuth satelit, serta intensitas sinyal, dan lokasinya akan berbeda untuk sinyal L1 dan L2. Hal ini disebabkan oleh sulitnya merealisasikan sumber radiasi yang ideal pada antena GPS. Karena perbedaan tersebut bersifat variatif terhadap waktu, maka
besar efek kesalahan karena adanya pergerakan pusat fase antena pada ukuran jarak juga akan bervariasi secara temporal.
E. Kesalahan Yang Bersumber Pada Kebijakan Pemilik Satelit 1. Selective Availability
Selective Availability (SA) merupakan metode yang pernah diaplikasikan untuk memproteksi ketelitian posisi absolut secara real-time yang tinggi dari GPS hanya untuk pihak militer Amerika Serikat dan pihak-pihak yang berwenang. Tetapi sejak 2 Mei 2000, kebijakan SA sudah dinonaktifkan.
2. Anti Spoofing
Anti Spoofing (AS) merupakan suatu kebijakan dari Departemen Pertahanan Amerika Serikat, dimana kode-P dari sinyal GPS diubah menjadi kode Y yang bersifat rahasia, yang strukturnya hanya diketahui oleh pihak militer Amerika Serikat dan pihak-pihak yang berwenang.
Setelah membahas secara umum bias dan error yang terjadi pada pengukuran menggunakan GNSS, sekarang kita akan membahas mengenai kesalahan pada metode pengukurannya ada 4 yang akan dibahas yakni statik, kinematik, real time kinematik, dan PPP.
1. Metode Pengukuran Static
Pada metode pengukuran static, titik yang akan ditentukan posisinya tidak bergerak, pengamatan yang dilakukan bisa secara absolute maupun diferensial, data pengamatan bisa menggunakan pseudorange dan/atau phase yang selanjutnya dilakukan pengolahan data setelah pengamatan (post process), keandalan dan ketelitian yang diperoleh cukup tinggi yaitu di orde milimeter sampai centimeter, dan biasanya digunakan untuk penentuan titik-titik kontrol survey pemetaan maupun survey geodetik.
Metode pengukuran statik singkat ini dilakukan dengan sesi pengamatan yang lebih singkat (5-20 menit), prosedur pengumpulan data di lapangan sama dengan pengukuran statik, lama pengamatan tergantung pada panjang baseline, jumlah satelit, serta geometri satelit pengamatan ini berbasiskan metode pengamatan diferensial dengan menggunakan data phase. Persyaratan mendasar adalah penentuan ambiguitas phase secara cepat sehingga menuntut penggunaan piranti lunak pemroses data GNSS yang andal dan canggih. Pada saat melakukan pengukuran di lapangan memerlukan kondisi satelit geometri yang baik, tingkat bias dan kesalahan data yang relatif rendah, serta lingkungan yang relatif tidak menimbulkan multipath, selain itu alat GNSS yang digunakan diharapkan mempunyai data dual frekuensi. Ketelitian relatif posisi titik yang diperoleh adalah dalam orde centimeter, pengukuran statik singkat ini
diantaranya digunakan untuk survey pemetaan dengan orde tidak terlalu tinggi, perapatan titik dan survey rekayasa.
Pada pengukuran GNSS (Global Navigation Satellite System) statik yang merupakan metode pengukuran posisi yang menggunakan sinyal dari satelit-satelit GPS (Global Positioning System) atau sistem satelit navigasi lainnya untuk menentukan koordinat suatu titik dengan tingkat akurasi yang tinggi. Namun, seperti halnya dalam pengukuran lainnya, ada potensi untuk adanya bias dan error dalam pengukuran GNSS statik. Berikut adalah beberapa bias dan error umum yang mungkin terjadi dalam pengukuran GNSS statik
● Multipath Error (Error Multipath): Bias ini terjadi ketika sinyal satelit dipantulkan oleh permukaan lain sebelum mencapai antena penerima.
Hasilnya, penerima menerima sinyal asli serta sinyal-sinyal pantulan tersebut, yang dapat mengakibatkan kesalahan dalam perhitungan posisi.
● Bias Zenith Tropospheric Delay (Bias Keterlambatan Troposfer Zenit): Sinyal GNSS dapat melambat ketika melewati atmosfer bumi, terutama bagian troposfer. Keterlambatan ini bervariasi seiring dengan kondisi atmosfer, seperti kelembaban dan suhu. Keterlambatan troposfer dapat mengakibatkan perubahan dalam perhitungan posisi yang dapat menjadi bias.
● Bias Ionospheric Delay (Bias Keterlambatan Ionosfer): Sinyal GNSS juga dapat dipengaruhi oleh ionosfer, yang dapat menyebabkan keterlambatan pada sinyal-sinyal satelit. Keterlambatan ini dapat bervariasi seiring dengan aktivitas matahari dan waktu hari. Pengukuran GNSS yang tidak memperhitungkan keterlambatan ionosfer dapat menghasilkan kesalahan posisi.
● Multipath Error (Error Multipath):Bias ini terjadi ketika sinyal satelit dipantulkan oleh objek seperti bangunan atau pohon sebelum mencapai antena penerima. Ini dapat menghasilkan variasi dalam sinyal yang diterima, yang pada gilirannya dapat mengakibatkan perhitungan posisi yang tidak akurat.
● Penggunaan Pusat Kontrol yang Tidak Tepat:Menggunakan pusat kontrol yang tidak memiliki koordinat yang tepat atau tidak diperbarui secara berkala dapat mengakibatkan bias dalam pengukuran GNSS.
● Satelit Terbatas:Kesalahan dalam jumlah dan posisi satelit yang digunakan dalam pengukuran GNSS dapat memengaruhi akurasi pengukuran. Dalam kondisi tertentu, jumlah satelit yang terlihat oleh penerima GNSS dapat terbatas, yang dapat mengakibatkan kesalahan.
● Kesalahan Konfigurasi Peralatan: Kesalahan dalam pengaturan dan konfigurasi peralatan GNSS, seperti kelalaian dalam kalibrasi antena atau pengaturan tingkat sinyal, dapat menyebabkan bias dalam pengukuran.
Penting untuk memahami bahwa beberapa dari bias dan error ini dapat dikompensasi atau dikurangi melalui pemrosesan data GNSS yang tepat, seperti diferensiasi GNSS (DGPS) atau penggunaan model atmosfer. Selain itu, penggunaan stasiun referensi GNSS dapat membantu mengurangi bias dan error dalam pengukuran GNSS statik.
Pemahaman yang baik tentang potensi bias dan error ini penting dalam menjalankan pengukuran GNSS yang akurat.
2. Metode Pengukuran Kinematic
Pada metode pengukuran kinematik ini titik-titik yang akan ditentukan posisinya bergerak (kinematik), selain untuk posisi, GNSS juga bisa digunakan untuk menentukan kecepatan, percepatan dan altitude. Pengamatan ini bisa dilakukan secara absolute maupun diferensial dengan menggunakan data pseudorange dan/atau phase.
Hasil penentuan posisi nya bisa diperlukan saat pengamatan (real-time) ataupun sesudah pengamatan (post-processing), untuk pengamatan diferensial secara realtime diperlukan komunikasi data antara stasiun referensi dengan receiver yang bergerak.
Penentuan posisi kinematik secara teliti memerlukan penggunaan data phase dengan penentuan ambiguitas phase secara on-the-fly. Penggunaan metode kinematik biasanya dilakukan untuk navigasi, pemantauan (surveilance), guidance, fotogrametri, airborne gravimetry, survei hidrografi dan lain-lain.
Dalam pengukuran GNSS kinematik, di mana penerima GNSS bergerak (misalnya, kendaraan atau pesawat terbang), bias dan error yang terjadi mungkin berbeda dari pengukuran GNSS statik. Berikut adalah beberapa bias dan error yang dapat terjadi dalam pengukuran GNSS kinematik:
● Multipath Error (Error Multipath): Seperti dalam pengukuran GNSS statik, multipath error juga dapat terjadi dalam pengukuran GNSS kinematik. Ketika penerima bergerak, peluang untuk multipath meningkat, karena sinyal GNSS dapat dipantulkan oleh berbagai objek yang berubah secara dinamis di sekitar penerima.
● Bias Pemantauan Satelit (Satellite Observation Bias): Penerima GNSS memiliki kecenderungan untuk menghasilkan bias pada pemantauan satelit tertentu. Bias ini dapat bervariasi tergantung pada merek dan model penerima.
Bias ini harus dikompensasi atau dikoreksi agar pengukuran lebih akurat.
● Keterlambatan Troposfer (Tropospheric Delay): Pergerakan penerima GNSS dapat menyebabkan perubahan dalam keterlambatan troposfer yang memengaruhi sinyal GNSS. Kondisi atmosfer yang berubah selama perjalanan juga dapat memengaruhi akurasi pengukuran.
● Keterlambatan Ionosfer (Ionospheric Delay): Seperti dalam pengukuran GNSS statik, perubahan dalam kondisi ionosferik di atas rute perjalanan dapat memengaruhi akurasi pengukuran kinematik.
● Doppler Shift Error: Pergerakan penerima GNSS dapat menyebabkan perubahan dalam frekuensi Doppler dari sinyal yang diterima. Jika tidak dikompensasi dengan benar, ini dapat mengakibatkan kesalahan dalam pengukuran kecepatan dan pergerakan.
● Kesalahan Kondisi Atmosferik (Atmospheric Conditions Error): Faktor seperti hujan, salju, kabut, atau awan tebal dapat mempengaruhi kualitas sinyal GNSS, terutama dalam kondisi yang buruk. Ini dapat menyebabkan pengukuran yang tidak akurat.
● Kesalahan Perjalanan (Travel Path Error): Ketika penerima bergerak, terutama dalam lingkungan urban atau berawan, perjalanan yang berputar-putar atau melalui area yang tidak memiliki visibilitas langsung ke banyak satelit dapat menghasilkan pengukuran yang tidak konsisten.
● Interferensi Elektromagnetik (Electromagnetic Interference): Gangguan elektromagnetik dari peralatan elektronik lainnya dalam kendaraan atau pesawat dapat memengaruhi kualitas sinyal GNSS dan mengakibatkan error.
● Multipath Kinematik (Kinematic Multipath): Ini adalah jenis multipath yang lebih spesifik untuk pengukuran GNSS kinematik. Pergerakan penerima dapat mengakibatkan perubahan dalam sinyal multipath yang diterima, yang dapat mengganggu perhitungan posisi.
Pengukuran GNSS kinematik sering memerlukan pemrosesan data yang lebih canggih dan teknik koreksi seperti Real-Time Kinematic (RTK) atau Precise Point Positioning (PPP) untuk mengurangi dampak dari bias dan error ini. Selain itu, pemilihan rute dan kondisi pengukuran yang hati-hati juga dapat membantu mengurangi kesalahan dalam pengukuran GNSS kinematik.
3. Metode Pengukuran Real Time Kinematic
Prinsip penentuan posisi secara relative yang memanfaatkan data fase (RTK) atau pseudo-range (DGPS secara real time atau paska pengukuran). Metode RTK dapat dijelaskan sebagai berikut.
Survei metode RTK terdiri atas base dan rover station, dengan receiver yang ada base station tidak berubah posisi antenanya selama melakukan pengukuran sedang receiver yang berfungsi sebagai rover dipindah-pindahkan sesuai untuk positioning yang direncanakan. Receiver yang ada di base dan rover station harus selalu memperoleh signal GPS selama melakukan pengukuran, korekasi diferensial dipancarkan dari base station ke rover station menggunakan fasilitas RTCM.
Persoalan utama yang dihadapi pada survei GPS dengan metode RTK adalah kualitas dan kemampuan penerimaan koreksi diferensial dan jarak dari base station ke rover station. Rizos dan Cranenbroeck (2006) menyatakan bahwa semakin jauh jarak antara base ke rover station (kurang dari 20 Km) maka kualitas penerimaan koreksi diferensial semakin berkurang (less precision). Kualitas koreksi diferensial dipengaruhi oleh orbit error, ionospheric dan tropospheric signal refraction Roberts dkk (2004).
Sistem RTK (Real-Time Kinematic) adalah sistem penentuan posisi real-time secara diferensial menggunakan data fase. Dapat digunakan untuk penentuan posisi obyekobyek yang diam maupun bergerak. Untuk merealisasikan tuntutan real-time nya, monitor station harus mengirimkan data fase dan pseudorange ke pengguna secara real-time menggunakan sistem komunikasi data tertentu. Ketelitian tipikal posisi : 1 - 5 cm. Aplikasi utama : staking out, survai kadaster, survai pertambangan, navigasi berketelitian tinggi.
Untuk Komunikasi data : Base Station (stasiun Referensi) dilengkapi perangkat pemancar, sedangkan Rover (Stasiun pengguna) dilengkapi perangkat penerima data. Komunikasi data menggunakan pita frequensi VHF/UHF, untuk itu dituntut adanya visibilitas langsung (line of sight) antara base dan rover.
Bias dan error yang mungkin terjadi dalam pengukuran RTK mencakup:
● Bias Baseline (Jarak Basis Bias): Bias ini terjadi karena perbedaan jarak antara dua stasiun GNSS yang digunakan dalam sistem RTK. Semakin jauh jarak antara dua stasiun, semakin besar biasnya. Bias baseline perlu dihitung dan dikoreksi agar akurasi posisi tetap tinggi.
● Bias Pemantauan Satelit (Satellite Observation Bias): Seperti yang disebutkan sebelumnya, penerima GNSS memiliki kecenderungan untuk menghasilkan bias pada pemantauan satelit tertentu. Bias ini dapat bervariasi tergantung pada jenis penerima. Bias ini perlu dikoreksi agar akurasi RTK tetap tinggi.
● Keterlambatan Troposfer (Tropospheric Delay): Keterlambatan troposfer dapat berubah seiring dengan perubahan kondisi atmosfer, terutama kelembaban dan suhu. Dalam RTK, keterlambatan troposfer perlu dihitung dan dikoreksi secara real-time.
● Keterlambatan Ionosfer (Ionospheric Delay): Kondisi ionosferik di atas lokasi pengukuran dapat berubah seiring dengan waktu. Ini dapat menyebabkan bias dalam perhitungan RTK jika tidak dikoreksi secara real-time.
● Multipath Error (Error Multipath): Seperti dalam pengukuran GNSS lainnya, multipath error dapat terjadi dalam RTK, terutama jika ada pantulan sinyal dari objek di sekitar stasiun atau penerima GNSS.
● Kesalahan Jarak Baseline (Baseline Length Error): Kesalahan dalam mengukur jarak antara dua stasiun RTK juga dapat memengaruhi akurasi posisi. Pengukuran jarak yang tidak akurat dapat menghasilkan perhitungan yang tidak tepat.
● Gangguan Sinyal (Signal Interference): Gangguan elektromagnetik atau interferensi sinyal dapat terjadi dalam lingkungan tertentu, seperti perkotaan atau area dengan banyak peralatan elektronik. Gangguan semacam ini dapat memengaruhi kualitas sinyal GNSS dan akurasi RTK.
● Kualitas Sinyal GNSS (GNSS Signal Quality): Kualitas sinyal dari satelit GNSS dapat berubah seiring dengan waktu dan posisi. Penerima RTK perlu memilih satelit-satelit dengan sinyal yang berkualitas untuk perhitungan yang akurat.
Penting untuk dicatat bahwa dalam RTK, bias dan error ini perlu dikoreksi secara real-time untuk memastikan akurasi posisi yang tinggi. Ini biasanya dilakukan dengan menggunakan sinyal dari stasiun referensi yang terletak di lokasi yang diketahui dengan baik dan memiliki posisi yang tepat. Data dari stasiun referensi digunakan untuk menghitung koreksi yang diperlukan dan mengirimkannya ke penerima RTK secara real-time untuk mengoreksi pengukuran posisi yang sedang dilakukan.
4. Metode Pengukuran PPP
Pada metode pengukuran ini menggunakan teknologi terbaru dengan menggunakan satu alat receiver yang mempunyai kemampuan menerima data koreksi secara realtime dari satelit komunikasi L-Band, pengamatan secara statik dilakukan dengan initialisasi awal sekitar 30 menit di tempat yang relatif terbuka, dan selanjutnya ketelitian akan berada pada titik temu (konvergensi) atau tetap sekitar dibawah 10 centimeter, kemudian selanjutnya bisa dilakukan metode pengukuran kinematik
Teknologi terbaru untuk metode pengamatan data phase Precise Point Positioning secara realtime bisa dilakukan, yaitu dengan menggunakan informasi satelit yang presisi dari orbit satelit, jam satelit, bias satelit dan informasi tambahan lainnya yang diperoleh dari stasiun referensi secara global dan dikirim ke server pusat untuk dilakukan pengolahan data yang kemudian dikirimkan kembali melalui satelit komunikasi L-Band dalam format koreksi realtime cmrxe kepada pengguna.
Menggunakan prinsip penentuan posisi secara Absolut. Data penentuan posisi jarak one way fase dan Pseudorange dalam bentuk kombinasi bebas atmosfir.
Dioperasionalkan dalam metode statik. Memerlukan data GPS dua frequensi dengan receiver tipe Geodetik. Proses pengolahan data menggunakan soft ware ilmiah untuk mendapatkan ketelitian yang tinggi. Soft ware pengolahan data PPP ada juga yang dapat diakses dengan gratis di internet. Contoh : CSRS – PPP Service (buatan Kanada) dan 51 AUTO Gypsy PPP Service (buatan USA). Ketelitian yang diperoleh : 2 – 3 cm untuk komponen Planimetris dan 2 dm untuk komponen tinggi Meskipun metode PPP memiliki potensi untuk memberikan akurasi yang sangat tinggi, ada beberapa bias dan error yang mungkin memengaruhi hasil pengukuran PPP:
● Keterlambatan Ionosferik (Ionospheric Delay): Seperti dalam pengukuran GNSS lainnya, kondisi ionosferik di atas lokasi pengukuran dapat berubah seiring dengan waktu. Keterlambatan ionosferik dapat menyebabkan bias dalam perhitungan PPP jika tidak dikoreksi. Untuk mengatasi ini, model ionosferik yang tepat digunakan untuk memperkirakan keterlambatan ionosferik dan mengoreksi hasil PPP.
● Keterlambatan Troposferik (Tropospheric Delay): Keterlambatan troposferik juga dapat berubah seiring dengan perubahan kondisi atmosfer, terutama
kelembaban dan suhu. Model troposferik digunakan untuk memperkirakan keterlambatan troposferik dan mengoreksi hasil PPP.
● Bias Antena (Antenna Phase Center Bias): Setiap antena GNSS memiliki titik pusat fasa (antenna phase center), yang mungkin tidak tepat di titik fisik antena. Bias antena adalah perbedaan antara titik pusat fasa sebenarnya dan yang digunakan dalam perhitungan PPP. Bias ini harus diketahui dan dikoreksi.
● Bias Jam (Clock Bias): Jam penerima GNSS mungkin memiliki bias dalam perhitungannya sendiri. Bias jam ini harus dikoreksi agar waktu yang digunakan dalam perhitungan PPP akurat.
● Bias Satelit (Satellite Bias): Masing-masing satelit GNSS memiliki karakteristiknya sendiri, dan bias tertentu mungkin ada dalam pemancarannya.
Bias ini perlu diperhitungkan dalam PPP untuk memperoleh hasil yang akurat.
● Multipath Error (Error Multipath): Seperti dalam pengukuran GNSS lainnya, multipath error juga dapat memengaruhi hasil PPP, terutama jika ada pantulan sinyal dari objek di sekitar antena GNSS.
● Dinamika Posisi Bumi (Earth's Position Dynamics): Pergerakan lempeng tektonik dan dinamika Bumi dapat menyebabkan perubahan posisi koordinat bumi seiring waktu. Ini perlu diperhitungkan dalam PPP agar hasilnya akurat.
● Gangguan Satelit (Satellite Anomalies): Satelit GNSS dapat mengalami masalah teknis atau gangguan yang menyebabkan sinyal mereka tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Data dari satelit yang bermasalah harus diidentifikasi dan dihilangkan dari perhitungan PPP.
● Penggunaan Data GNSS yang Tidak Berkualitas (Poor Quality GNSS Data):
Data GNSS yang buruk atau tidak berkualitas dapat mengakibatkan hasil PPP yang tidak akurat. Oleh karena itu, pemilihan penerima GNSS yang baik dan kondisi pengukuran yang baik sangat penting.
● Kualitas Data Pengukuran (Measurement Data Quality): Akurasi PPP juga bergantung pada kualitas data pengukuran GNSS yang digunakan. Pemrosesan data GNSS yang berkualitas tinggi sangat penting.
