bab 9 antara 2 garis penentuan kedudukan ... kejuruteraan dan sains geoinformasi universiti...

Dr. Mohd Razali Mahmud UTM 1

Dr. Mohd Razali MahmudFakulti Kejuruteraan dan Sains GeoinformasiUniversiti Teknologi Malaysia

BAB 9PENENTUAN KEDUDUKAN


Tujuan PenentuanKedudukan

Mendapatkankedudukan bot atau

titik di manakedalaman akan

diambil

PenentuanKedudukan

Titik persilanganantara 2 garis

Pengenalan


Beberapa kaedah bagi mendapatkan kedudukan

Kaedah Silang AlikanKaedah Persilangan

Kaedah Dua Jarak Kaedah Jarak & Bearing


Persilangan kedudukan secara bulatan dari 3 stesen

R1

R2

R3

Stn 1 Stn 2

Stn 3


Persilangan menggunakan kaedah ‘Range-Range Pair’


Persilangan menggunakan kaedah ‘Hyperbolic triad’



Hyperbola dengan foci A dan B


Hyperbola dengan foci A dan B


Kesan ‘lane expansion’ dapat dikurangkan denganmenggunakan garisan dasar yang lebih panjang


Persilangan menggunakan kaedah ‘Hyperbolic’ yang diambildari carta Loran


Kaedah Langsung (tali bersenggat)


4 KAEDAH PENENTUDUDUKAN

Kaedah Optik

Kaedah Elektronik (EPS)

Kaedah BezaanGPS (DGPS)

Kaedah Akustik



Menggunakan alat optik bagi dapatkan kedudukan bot.Sesuai untuk kerja penentududukan di sungai, tasik dan kawasanyang berhampiran dengan persisir pantai sehingga 3 km.Contoh: sekstan, teodolit/EDM dan stesen penuh.Antara kaedah penentududukan menggunakan kaedah optik :

a) Secara persilangan (2 teodolit)b) Silang alikan (sekstan)c) Julat julat (EDM)d) Julat bering (stesen penuh)

Kesemua alat optik mesti berada di persisir kecuali sekstan yang boleh berada di atas bot.

Kaedah Optik


Alat mudah alih untuk mengukur sudut antara 2 objek rujukansehingga 140o berjauhan.Dibahagikan kepada 3 jenis :

1) Vernier2) Mikrometer dram3) Digital elektronik

Bacaan sekstan adalah sehingga 0.1 minit.Bagi mengukur sudut mengufuk antara stesen-stesen kawalan.Bagi setiap titik peruman, 2 sudut sekstan dibaca daripada botterhadap 3 titik kawalan.Dengan menggunakan 3 stesen kawalan dan 2 sudut kandung, makakedudukan bot dapat dihitung.

Sekstan


Contoh-contoh sekstan


Penentududukan menggunakan sekstan


Alat yang digunakan untuk mengukur sudut mengufuk dan suduttegak.Perlu didirikan di atas kakitiga dan dilaraskan sebelum digunakan.Terdapat dalam 2 jenis :

1) Teodolit optik (bacaan sehingga 1”, 5”, 10” dan 20”)2) Teodolit digital (bacaan sehingga perpuluhan)

Penentududukan dibuat dengan menggunakan 2 teodolit secaraserentak di 2 stesen kawalan.

Teodolit


Contoh-contoh teodolit digital



Gabungan teodolit, pengukur jarak elektronik (EDM) dan perisiandalam 1 unit.Penyimpan data elektronik samada jenis dalaman (internal) atau luaran (external) digunakan untuk menyimpan segala data yang dicerap.Contoh alat yang digunakan ialah Geodimeter 422.

Geodimeter 422

Stesen Penuh


Dibekalkan dengan sistem pengaras ufuk dwi-paksi elektronik untukmengurangkan pemusingan alat semasa kerja pengarasan dilakukan.Mempunyai perisian dalaman yang dapat memproses dam mempamirkan data yang diterima daripada pengukur sudutelektronik, pengukur jarak elektronik dan pengimbang aras dwi-paksi.Antara komponen utama :

a) Teodolit dan Sistem Pengukur Jarak Elektronikb) Papan Kekuncic) Pemapard) Mikropemproses

Penentududukan Menggunakan Geodimeter 422


Dalam penentududukan hidrografi, Geodimeter 422 berfungsisebagai stesen rujukan.Geodimeter 422 akan menghantar isyarat kepada prisma di atas bot.Oleh itu bering dan jarak bot dari stesen rujukan dapat diperolehidan koordinat bot yang bergerak dapat diketahui.

Penentududukan Menggunakan Geodimeter 422 (samb.)


Menggunakan gelombang radio untuk mengukur jarak antara 2 titik.Jarak yang dapat diukur bergantung kepada frekuensi yang digunakan.Biasanya mempunyai satu induk (master) di atas bot.Beberapa penurut (slave) pula diletakkan di stesen kawalan pesisir.Induk di atas bot akan memancarkan gelombang radio dan akanditerima oleh penurut.Penurut akan memancarkan balik gelombang radio tetapi denganfrekuensi yang berlainan.

Kaedah Elektronik (EPS)


Antara peralatan sistem EPS


Penentududukan menggunakan EPS



Unit PengukuranJarak Digital (DDMU)

TransponderInduk

TransponderPenurut

Sistem Trisponder

Trasponder induk dan DDMU ditempatkan di atas bot.Transponder penurut akan ditempatkan di atas bot.Menggunakan gelombang mikro (gelombang elektromagnetik) yang sangat pendek.Mempunyai frekuensi antara 3-10 GHz.

Penentududukan Menggunakan Trisponder


Bagi menentukan jarak ;

denganv = halaju gelombangt = jangka masa pergerakan gelombang

d = jarak yang dilalui oleh gelombang dalam masa tBagi jarak dalam satu arah, perlu mengambil kira faktor masadisebabkan oleh kelengahan pusingan balik (TAD) ;

dengan, v = halaju gelombangt = jangka masa pergerakan gelombang

d = jarak yang dilalui oleh gelombang dalam masa tTAD = masa kelengahan pusingan balik

)(21 TADtvd −=

vtd =


Gelombang akan dipancarkan oleh transponder induk. Pada masa ini1 pembilang akan menghitung setiap detik.(1 detik = 2.5 m)Isyarat ini sampai ke penurut dalam masa t1.Setelah penurut menerima isyarat daripada induk, ia akanmemancarkan satu isyarat balik kepada induk.Jangka masa antara isyarat diterima dan dihantar balik dikenali sebagai masa kelengahan pusingan balik.Apabila induk menerima balik isyarat daripada penurut dalam jangkamasa t2, pembilang akan berhenti menghitung masa.Dengan menggunakan masa kelengahan pusingan balik (TAD), jarakantara induk dan penurut akan diukur.

Penentududukan Menggunakan Trisponder (samb.)


Kedua-dua induk dan penurut menggunakan kod denyut berlainanantara satu sama lain.Ini adalah supaya induk dapat mengenalpasti jarak dari stesenpenurut yang diukur.Penurut pula hanya memberikan reaksi terhadap isyarat yang telahditetapkan untuknya sahaja.Oleh itu, lebih dari satu sistem dapat beroperasi dalam kawasan yang sama.

Penentududukan Menggunakan Trisponder (samb.)


Keadaan di mana kedudukan tidak dapat diperolehi kerana isyarattidak diterima daripada stesen rujukan.Punca :

a) inteferens terhadap isyarat yang dipancarkan ke alat penerimab) Isyarat yang dihantar mengalami pantulan daripada

permukaan air ataupun objek lainBiasanya merujuk kepada ‘multipath’ ataupun gangguan berbilanglaluan.Namun punca utama terjadinya ‘range hole’ ialah permukaan air.

Range Holes


Oleh itu, jarak ialah

DenganH1 dan H2 = ketinggian di atas permukaan laut

n = integerλ = panjang gelombangD = jarak dari stesen rujukan

(nota : )λfv =

λnHHD 212

=

Range Holes (samb.)



GPS (Global Positioning System) - Sistem penentududukan yang berfungsi 24 jam sehari, semua tempat, dalam semua keadaan cuaca, yang menggunakan satelit GPS milik Department of Defend (DoD), Amerika Syarikat.Konsep DGPS (Differential Global Positioning System)

Menganggap bahawa sebarang selisih yang mengurangkanketepatan sesuatu sistem adalah sama bagi semua pengguna(dalam jarak yang diberi).Sekiranya selisih ini dapat dihitung pada sesuatu titik dan diberikan pembetulan pada data yang diperolehi, makaselisih-selisih ini dapat dihapuskan atau dikurangkan.

Kaedah Bezaan GPS (DGPS)


Sistem GPS


Penentududukan menggunakan kaedah DGPS


Proses Lepas(Pro-processing)

Masa Hakiki(Real-time)

Penentuan KedudukanMelalui GPS

Proses lepas – memberikan kedudukan sesuatu titik selepaspengukuran selesai dibuat dan setelah semua data diproses.Masa hakiki - memberikan kedudukan sesuatu titik pada masapengukuran dibuat (masa sebenar)Kaedah bezaan masa hakiki

perlukan sekurang-kurangnya 2 penerimaSatu penerima (induk) didirikan pada kedudukan yang diketahui (stesen rujukan)Satu lagi penerima (penurut) didirikan pada titik yang hendakdiketahui kedudukannya.

Kaedah Bezaan GPS (DGPS) (samb.)


Penerima induk dan penerima penurut pada titik yang hendakdiketahui kedudukannya perlulah menggunakan sistemkoordinat yang sama – WGS 84Penerima penurut boleh diletakkan dalam keadaan statik (takbergerak) ataupun dinamik (bergerak)

DGPSHitungan pembetulan jarak antara satelit dan penerima induk.Maklumat mengenai koordinat kedudukan yang telah diketahuidimasukkan ke penerima induk.Penerima induk akan menentukan pembetulan jarak denganmembezakan jarak yang diukur dengan jarak sebenar.Jarak sebenar dihitung berdasarkan kepada kedudukanpenerima induk yang diketahui dengan kedudukan satelit.Pembetulan jarak dihitung dan dihantar ke penerima penurutmelalui perhubungan radio (pada sela jarak tertentu)


Dua kaedah bagi pembetulan kedudukan pada cerapan DGPS : Kaedah pembetulan kedudukanKaedah pembetulan julat semu

Pembetulan Kedudukan• Penerima induk didirikan di atas titik yang telah diketahui

kedudukannya.• Kombinasi satelit tertentu akan menghitung semula titik

tersebut.• Kedudukan yang dihitung oleh penerima GPS

dibandingkan dengan kedudukan sebenar bagi mendapatkan pembetulan dalam bentuk ΔX, ΔY dan ΔZ




Pembetulan Julat Semu• Penerima induk menghitung jarak sebenar ke setiap

satelit berdasarkan kepada kedudukan yang sudahdiketahui.

• Dapat diperolehi daripada koordinat Cartesan induk dan koordinat Cartesan setiap satelit.

• Jarak yang dihitung akan dibandingkan dengan jarakyang diukur bagi mendapatkan pembetulan.



Kelebihan kaedah pembetulan julat semuPengguna yang bergerak bebas memilih satelit bagi menghitungkedudukannya. (dengan menganggap penerima indukmenghantar pembetulan bagi satelit dalam pemandangan)Lebih sesuai digunakan jika jarak antara kedua-dua penerimaGPS adalah jauh.Dapat memberikan pembetulan dengan kejituan lebih tinggisekiranya peralatan dan perisian yang sama digunakan dalammembuat cerapan.



Sesuai untuk kerja penentududukan di luar pesisir dan laut dalam.Konsep: kedudukan diperolehi dengan menghitung jarak iaitudengan merekodkan denyut pisitan daripada isyarat dipancarkan dan dibalikkan semula. Memerlukan ketepatan penentuan halaju bunyidalam air.Antara komponen yang terlibat ;

a) Unit pemprosesan – sebagai unit untuk pemprosesan segalamaklumat pengukuran

b) Transduser – memancar isyarat pada satu frekuensi dan menerima balik isyarat pada frekuensi yang lain

c) Berup – tanda di dalam air bagi sistem akustik, sama adapasif atau aktif atau kedua-duanya sekali.

Kaedah Akustik


Jenis-jenis berupPinger – berup aktif memancarkan isyarat secara berterusanTransponder – berup yang diletakkan dalam mod bersediasehingga dipisit oleh denyut yang sama frekuensinya. Akanmembalas dengan pancaran sendiri sebaik saja dipisit.Berup gerak balas – Fungsi sama dengan transponder tetapimenggunakan bekalan elektrik melalui kabel yang sambungkankepada bot.Berup relay – transponder yang mempunyai frekuensi pisitanberbeza daripada yang lain dalam jaringan yang sama.Transponder bijak – transponder yang menerima arahan daripadaunit pemprosesan melalui hubungan telemetri dan kemudiannyamemisit satu atau lebih transponder dan memancarkannya ke unit pemprosesan.

Kaedah Akustik (samb.)


Penentududukan menggunakan kaedah akustik

bab 9 antara 2 garis penentuan kedudukan ... kejuruteraan dan sains geoinformasi universiti...

Documents