penggunaan global positioning system (gps) dan alat ukur theodolite

8/16/2019 Penggunaan Global Positioning System (GPS) Dan Alat Ukur Theodolite

1/30

Consultant EngineeringCivil Engineering-Architecture-Surveying & SoilInvestigation

INVENTORISASI JALAN LINGKUNGAN,

JALAN KOTA DAN JALAN NASIONAL

DI KOTA SIBOLGA

BAB IV

Penggunaan

Global Positioning System

(GPS) dan Alat Ukur Theodolite

4.. Prinsi! "er#a GPS

GPS adalah sistem navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit

yang dikembangkan dan dikelola oleh Departemen Pertahanan Amerika

Serikat. GPS dapat memberikan informasi tentang posisi, kecepatan

dan waktu di mana saja di muka bumi setiap saat, dengan ketelitian

penentuan posisi dalam fraksi milimeter hingga meter. emampuan

jangkauannya mencakup seluruh dunia dan dapat digunakan banyak

orang setiap saat pada waktu yang sama !Abidin,".#, $%%&'. Prinsip

dasar penentuan posisi dengan GPS adalah perpotongan ke belakang

dengan pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit GPS

seperti gambar berikut(

IV - 1

$AP%&A' UTAA


2/30




DI KOTA SIBOLGA

Gambar 4.1. Prinsip dasar penentuan posisi dengan GPS

4.. Sistem GPS

)ntuk dapat melaksanakan prinsip penentuan posisi di atas, GPS

dikelola dalam suatu sistem yang terdiri dari * bagian utama, yaitu

bagian angkasa, bagian pengontrol dan bagian pemakai.

IV - 2

$AP%&A' UTAA


3/30




DI KOTA SIBOLGA

a. Bagian Angkasa

+erdiri dari satelitsatelit GPS yang mengorbit mengelilingi bumi.

-umlah satelit GPS adalah / buah. Satelit GPS mengorbit mengelilingi

bumi dalam 0 bidang orbit dengan tinggi ratarata setiap satelit 1

2.22 m dari permukaan bumi.

IV - 3

$AP%&A' UTAA


4/30




DI KOTA SIBOLGA

Gambar 4.3 Satelit-satelit GPS

Setiap satelit GPS secara kontinyu memancarkan sinyalsinyal

gelombang pada frekuensi 3band !dinamakan 3$ dan 3'. Dengan

mengamati sinyalsinyal dari satelit dalam jumlah dan waktu yang

cukup, kemudian data yang diterima tersebut dapat dihitung untuk

mendapatkan informasi posisi, kecepatan maupun waktu.

IV - 4

$AP%&A' UTAA


5/30




DI KOTA SIBOLGA

b. Bagian Pengontrol

Gambar 4.4 Bagian Pengontrol Satelit GPS

Adalah stasiunstasiun pemonitor dan pengontrol satelit yang berfungsi

untuk memonitor dan mengontrol kelayakan satelitsatelit GPS. Stasiun

kontrol ini tersebar di seluruh dunia, seperti di Pulau Ascension, Diego

Garcia, wajalein, "awai, dan 4olorado Springs. Di samping memonitor

dan mengontrol fungsi seluruh satelit, juga berfungsi menentukan orbit

dari seluruh satelit GPS.

IV - 5

$AP%&A' UTAA


6/30




DI KOTA SIBOLGA

Segmen ini berfungsi untuk mengontrol atau memantau operasional

satelit dan memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya.

5ungsi dari sistem kontrol ini cukup beberapa tugas dan kewajiban

yaitu (

$. 6enjaga agar semua satelit masingmasing tetap berada pada

orbitnya !station keeping'. "al ini dilakukan dengan (

•

6engamati semua satelit secara terus menerus.

• 6emprediksi ephemeris !orbit' satelit serta karakteristik dari

jam satelit.

• Secara periodic memperbaharui navigation massege untuk setiap

satelit !normalnya sehari sekali, kalau diperlukan bias sering'.

. 6emantau status dan kesehatan dari semua subsistem !bagian'

satelit.

*. 6emantau panel matahari satelit, level, daya baterai dan propellan

level yang digunakan untuk manuver satelit.

/. menentukan dan menjaga waktu sistem GPS.

Disamping untuk memonitor dan mengontrol kesehatan seluruh satelite

beserta komponennya, segmen kontrol ini juga berfungsi untuk

menentukan orbit dari seluruh satelite GPS yang merupakan informasi

vital untuk penentu posisi dengan satelit.

IV - 6

$AP%&A' UTAA


7/30




DI KOTA SIBOLGA

Secara spesifik, segmen kontrol terdiri dari Ground Antena Station

!GAS', 6onitor Station !6S', Prelaunch 4ompability Station !P4S', dan

6aster 4ontrol Station !64S', 7bagley dan lamons,$%%8.

6onitor Station !6S' bertugas untuk mengamati secara kontinyu satelit

GPS. Dan pada prinsipnya stasiun 6S ini tidak melakukan pengelolaan

data, tetapi hanya mengirimkan data pseudorange serta pesan navigasi

yang dikumpulkan ke 64S untuk diperoses secara realtime guna

mendapatkan parameterparameter dari orbit satelit dan waktu serta

parameterparameter penting lainnya. Selain berfungsi sebagai

pengolah data, 64S juga bertanggung jawab dalam pengontrolan

penggerak satelit dalam orbitnya serta status kesehatannya.

"asil perhitungan tersebut selanjutnya dikirimkan kesalah satu GAS,

kemudian informasiinformsi tersebut beserta datadata lainnya

dikirimkan ke satelitsatelit GPS yang nampak oleh stasiun GAS.

Stasiun Gas ini beroperasi secara otomatis, tidak dijaga oleh orang

dan dioperasikan dengan pengontrolan jarak jauh dari 64S .

c. Bagian Pengguna

Adalah peralatan !9eceiver GPS' yang dipakai pengguna satelit GPS,

baik di darat, laut, udara maupun di angkasa. Alat penerima sinyal GPS

!9eceiver GPS' diperlukan untuk menerima dan memproses sinyal

IV - 7

$AP%&A' UTAA


8/30




DI KOTA SIBOLGA

sinyal dari satelit GPS untuk digunakan dalam penentuan posisi,

kecepatan, maupun waktu.

Secara umum komponen utama dari receiver GPS adalah antena

dengan preamplifer: 9adio fre;uency !95' dengan pengindentifikasian

sinyal dan pemroses sinyal: pemroses mikro untuk pengontrol

reciever, data sampling, dan pemroses data !solusi navigasi': osilitator

presisi, satu daya: unit perintah dan tampilan: dan memori serta

perekam data.

Pada dasarnya receiver GPS dapat dibagi (

a' +ipe navigasi !tipe genggam


9/30




DI KOTA SIBOLGA

receiver tipe ini adalah survey dan pemetaan geologi dan

pertambangan, peremajaan peta, serta pembangunan dan

peremajaan basis data S=G.

c' +ipe geodetik digunakan untuk aplikasiaplikasi yang menuntut

tingkat ketelitian yang relatif tinggi !dari orde mm sampai dm',

seperti untuk pengadaan titik kontrol geodesi, pemantau

deformasi, dan studi geodinamika. +ipe ini paling canggih, paling

mahal dan juga memberikan data yang paling presisi, dibanding

dengan dua tipe yang lain. Antena merupakan komponen dari

alat penerima sinyal GPS yang paling penting. Antena GPS ini

berfungsi untuk mendeteksi dan menerina gelombang

elektromagnetik yang datang dari satelit GPS, dan kemudian

mengubahnya menjadi arus listrik. Arus listrik ini setelah

diperkuat akan dikirimkan ke komponen elektronika dari receiver

untuk diproses lebih lanjut. Antena GPS ini seharusnya memiliki(

• Polarisasi lingkaran yang berfungsi untuk mengamati sinyal

GPS.

> Sensitivitas tinggi untuk dapat mendeteksi sinyal yang

relatif lemah.

IV - 9

$AP%&A' UTAA


10/30




DI KOTA SIBOLGA

• arakteristik sedemikian rupa sehingga dapat mengamati

sinyal yang datang dari semua arah dan ketinggian dengan

baik.

• Stabilitas pusat fase !phase center' yang tinggi dan memiliki

daya tolak terhadap multipath, hal ini khusus untuk

keperluan survey dan pemetaan.

Metode-metode Penentuan Posisi dengan GPS

Pada dasarnya konsep dasar penentuan posisi dengan satelit GPS

adalah pengikatan ke belakang dengan jarak, yaitu mengukur jarak ke

beberapa satelit GPS yang koordinatnya telah diketahui.

IV - 10

$AP%&A' UTAA


11/30




DI KOTA SIBOLGA

Gambar 4.5 Metode Penentuan Posisi dengan GPS

Penentuan posisi dengan GPS dapat dikelompokan atas beberapa

metode, di antaranya(

a. 6etode absolut.

b. 6etode relatif !differensial'.

a. Metode Absolut

Penentuan posisi dengan GPS metode absolut adalah penentuan posisi

yang hanya menggunakan s ebuah alat receiver GPS.

arakteristik penentuan posisi dengan cara absolut ini adalah sebagai

berikut(

> Posisi ditentukan dalam sistem ?GS @/ !terhadap pusat bumi'.

> Prinsip penentuan posisi adalah perpotongan ke belakang dengan

jarak ke beberapa satelit sekaligus.

> "anya memerlukan satu receiver GPS.

• +itik yang ditentukan posisinya, bisa diam !statik' atau bergerak

!kinematik'.

> etelitian posisi berkisar antara & sampai dengan $2 meter.

Aplikasi utama metode ini untuk keperluan navigasi. 6etode penentuan

posisi absolut ini umumnya menggunakan data pseudorange . amun

IV - 11

$AP%&A' UTAA


12/30




DI KOTA SIBOLGA

metode ini tidak dimaksudkan untuk aplikasiaplikasi yang menuntut

ketelitian posisi yang tinggi.

b. Metode Relati !"ierensial#

Bang dimaksud dengan penentuan posisi relatif atau metode

differensial adalah menentukan posisi suatu titik relatif terhadap titik

lain yang telah diketahui koordinatnya. Pengukuran dilakukan secara

bersamaan pada dua titik dalam selang waktu tertentu. Selanjutnya,

data hasil pengamatan diproses dan di hitung sehingga akan didapat

perbedaan koordinat kartesian * dimensi !dC, dy, d' atau disebut juga

dengan baseline antar titik yang diukur. arakteristik umum dari

metode penentuan posisi ini adalah sebagai

berikut(

• 6emerlukan minimal dua receiver, satu ditempatkan pada titik

yang telah diketahui koordinatnya.

> Posisi titik ditentukan relatif terhadap titik yang diketahui.

• onsep dasar adalah differencing process, dapat mengeliminir

atau mereduksi pengaruh dari beberapa kesalahan dan bias.

> Eisa menggunakan data pseudorange atau fase.

> etelitian posisi yang diperoleh bervariasi dari tingkat mm sampai

dengan dm.

• Aplikasi utama( survei pemetaan, survei penegasan batas, survei

geodesi dan navigasi dengan ketelitian tinggi.

IV - 12

$AP%&A' UTAA


13/30




DI KOTA SIBOLGA

$etelitian Penentuan Posisi dengan GPS .

Penentuan posisi dengan GPS dipengaruhi oleh faktorfaktor sebagai

berikut(

a' etelitian data terkait dengan tipe data yang digunakan, kualitas

receiver GPS, level dari kesalahan dan bias.

b' Geometri satelit, terkait dengan jumlah satelit yang diamati,

lokasi dan distribusi satelit dan lama pengamatan.

c' 6etode penentuan posisi, terkait dengan metoda penentuan

posisi GPS yang digunakan, apakah absolut, relatif, DGPS, 9+

dan lainlain.

d' Strategi pemrosesan data, terkait dengan realtime atau post

processing, strategi eliminasi dan pengoreksian kesalahan dan

bias, pemrosesan baseline dan perataan jaringan serta kontrol

koalitas.

Aplikasi-aplikasi GPS

Eeberapa aplikasi dari GPS di antaranya adalah sebagai berikut(

Survei dan pemetaan.

Survei penegasan batas wilayah administrasi, pertambangan dan

lainlain.

IV - 13

$AP%&A' UTAA


14/30




DI KOTA SIBOLGA

Geodesi, Geodinamika dan Deformasi.

avigasi dan transportasi.

+elekomunikasi.

Studi troposfir dan ionosfir.

Pendaftaran tanah, Pertanian.

Photogrametri F 9emote Sensing.

G=S !Geographic =nformation System'.

Studi kelautan !arus, gelombang, pasang surut'.

Aplikasi olahraga dan rekreasi.

Alat GPS ini dipergunakan untuk verivikasi data lapangan dimulai

dengan survey penentuan A=, akuisisi data sekunder berupa data

administrasi !Eatas ecamatan, batas elurahan' dan ground check

survey, termasuk pemet aan penggunaan lahan dengan GPS.

Alat ini didesain untuk memberikan informasi mengenai posisi,

kecepatan dan waktu secara cepat, teliti, dan murah. Dengan

karakteristik yang dimiliki alat ini maka pengguna GPS dapat

meningkatkan efisiensi dan fleksibilitas dari pelaksanaan survey dan

pemetaan, sehingga diharap dapat memperpendek waktu pelaksanaan

survey dan menekan biaya operasional.

IV - 14

$AP%&A' UTAA


15/30




DI KOTA SIBOLGA

Gambar

4.% GPS &ang bisa dipakai dari produk Garmin

4.*. Pengukuran Batas +esa dengan GPS

Pengukuran dengan GPS ini dipandang sebagai pengukuran batas

administrasi dengan hasil yang paling akurat dibandingkan dengan

metodemetode lain seperti pengukuran dengan teknik fotogrametris

karena (

a. 5ormat isian memiliki posisi kartografis yang memungkinkan offset

dan tergantung tingkat skala.

b. 6etode ini memiliki posisi geografis yang sesungguhnya.

IV - 15

$AP%&A' UTAA


16/30




DI KOTA SIBOLGA

c. Akurasi sumber daya dengan metode pengukuran survey lapangan.

Survey lapangan untuk plotting batas administrasi desa dilakukan

dengan menggunakan GPS. Dalam melakukan pengukuran

batas


17/30




DI KOTA SIBOLGA

I sudut tersebut berperan dalam penentuan jarak mendatar dan jarak

tegak diantara dua buah titik lapangan.=nstrument theodolite ini secara

mendasar dibagi menjadi * bagian, lihat gambar /.H di bawah ini (

Gambar 4.' Bagian dari ()eodolite

IV - 17

$AP%&A' UTAA


18/30




DI KOTA SIBOLGA

$. Eagian Eawah, terdiri dari pelat dasar dengan tiga sekrup

penyetel yang menyanggah suatu tabung sumbu dan pelat

mendatar berbentuk lingkaran. Pada tepi lingkaran ini dibuat

pengunci limbus.

. Eagian +engah, terdiri dari suatu sumbu yang dimasukkan ke

dalam tabung dan diletakkan pada bagian bawah. Sumbu ini

adalah sumbu tegak lurus kesatu. Diatas sumbu kesatu

diletakkan lagi suatu plat yang berbentuk lingkaran yang

berbentuk lingkaran yang mempunyai jari I jari plat pada bagian

bawah. Pada dua tempat di tepi lingkaran dibuat alat pembaca

nonius. Di atas plat nonius ini ditempatkan kaki yang menjadi

penyanggah sumbu mendatar atau sumbu kedua dan sutu nivo

tabung diletakkan untuk membuat sumbu kesatu tegak lurus.

3ingkaran dibuat dari kaca dengan garis I garis pembagian skala

dan angka digoreskan di permukaannya. Garis I garis tersebut

sangat tipis dan lebih jelas tajam bila dibandingkan hasil goresan

pada logam. 3ingkaran dibagi dalam derajat seCagesimal yaitu

suatu lingkaran penuh dibagi dalam *02J atau dalam grades

senticimal yaitu satu lingkaran penuh dibagi dalam /22 g.

*. Eagian Atas, terdiri dari sumbu kedua yang diletakkan diatas kaki

penyanggah sumbu kedua. Pada sumbu kedua diletakkan suatu

teropong yang mempunyai diafragma dan dengan demikian

IV - 18

$AP%&A' UTAA


19/30




DI KOTA SIBOLGA

mempunyai garis bidik. Pada sumbu ini pula diletakkan plat yang

berbentuk lingkaran tegak sama seperti plat lingkaran mendatar.

4.,. System Sumbu Poros !ada Theodolite

Gambar 4.* Sumbu Poros

4.-. Syarat syarat Theodolite

IV - 19

$AP%&A' UTAA


20/30




DI KOTA SIBOLGA

Syarat I syarat utama yang harus dipenuhi alat theodolite sehingga

siap dipergunakan untuk pengukuran yang benar adalah sbb (

$. Sumbu kesatu benar I benar tegak < vertical.

. Sumbu edua haarus benar I benar mendatar.

*. Garis bidik harus tegak lurus sumbu kedua < mendatar.

/. +idak adanya salah indeks pada lingkaran kesatu.

4./. a0am 1 ma0am Theodolite

Dari konstruksi dan cara pengukuran, dikenal * macam theodolite (

$.+heodolite 9eiterasi

Pada theodolite reiterasi, plat lingkaran skala !horiontal' menjadi satu

dengan plat lingkaran nonius dan tabung sumbu pada kiap. Sehingga

lingkaran mendatar bersifat tetap. Pada jenis ini terdapat sekrup

pengunci plat nonius.

IV - 20

$AP%&A' UTAA


21/30


22/30




DI KOTA SIBOLGA

penghitungan secara otomatis akan ditampilkan pada layer !34D'

dalam angka decimal.

Gambar 4.11 ()eodolite lektro ptis

4.2. Pengo!erasian Theodolite

$' Penyiapan Alat +heodolite

4ara kerja penyiapan alat theodolita antara lain (

$. endurkan sekrup pengunci perpanjangan

. +inggikan setinggi dada

IV - 22

$AP%&A' UTAA


23/30




DI KOTA SIBOLGA

*. encangkan sekrup pengunci perpanjangan

/. Euat kaki statif berbentuk segitiga sama sisi

&. uatkan !injak' pedal kaki statif

0. Atur kembali ketinggian statif sehingga tribar plat mendatar

H. 3etakkan theodolite di tribar plat

@. encangkan sekrup pengunci centering ke theodolite

%. Atur !levelkan' nivo kotak sehingga sumbu kesatu benarbenar

tegak < vertical dengan menggerakkan secara beraturan sekrup

pendatar < kiap di tiga sisi alat ukur tersebut.

$2. Atur !levelkan' nivo tabung sehingga sumbu kedua benarbenar

mendatar dengan menggerakkan secara beraturan sekrup

pendatar < kiap di tiga sisi alat ukur tersebut.

$$. Posisikan theodolite dengan mengendurkan sekrup pengunci

centering kemudian geser kekiri atau kekanan sehingga tepat

pada tengahtengah titi ikat !E6', dilihat dari centering optic.

$. 3akukan pengujian kedudukan garis bidik dengan bantuan tanda

+ pada dinding.

IV - 23

$AP%&A' UTAA


24/30




DI KOTA SIBOLGA

$*. Periksa kembali ketepatan nilai indeC pada system skala

lingkaran dengan melakukan pembacaan sudut biasa dan sudut

luar biasa untuk mengetahui nilai kesalahan indeC tersebut.

Gambar 4.1/ ()eodolite pandangan belakang

K+K9AGA (

$. +ombol 6ikrometer

. Sekrup penggerak halus vertical

*. Sekrup pengunci penggerak vertical

/. Sekrup pengunci penggerak horiontal

&. Sekrup penggerak halus horiontal

0. Sekrup pendatar ivo

IV - 24

$AP%&A' UTAA


25/30




DI KOTA SIBOLGA

H. Plat dasar

@. Pengunci limbus

%. Sekrup pengunci nonius

$2. Sekrup penggerak halus nonius

$$. 9ing pengatur posisi horiontal

$. ivo tabung

$*. Sekrup koreksi ivo tabung

$/. 9eflektor cahaya

$&. +anda ketinggian alat

$0. Slot penjepit

$H. Sekrup pengunci ivo +abung +elescop

$@. ivo +abung +elescop

$%. Pemantul cahaya penglihatan ivo

2. Lisir 4ollimator

$. 3ensa micrometer

. 9ing focus benang diafragma

IV - 25

$AP%&A' UTAA


26/30




DI KOTA SIBOLGA

*. 3ensa okuler

/. 9ing focus okuler

Gambar 4.13 ()eodolite pandangan samping kanan

K+K9AGA (

$. 9ing focus objektif

. 9ing bantalan lensa okuler

*. 3ensa okuler

IV - 26

$AP%&A' UTAA


27/30




DI KOTA SIBOLGA

/. Penutup oreksi reticle

&. Sekrup pengunci penggerak vertical

0. Sekrup Pengatur bacaan "oriontal dan vertical

H. Sekrup penggerak halus vertikal

@. Pengunci limbus

%. +anda ketinggian alat

$2. Slot Penjepit

$$. Pengunci limbus

$. 9eflektor cahaya

$*. ivo tabung

$/. Sekrup koreksi ivo tabung

$&. ivo kotak

$0. Sekrup pendatar ivo

$H. Plat dasar

IV - 27

$AP%&A' UTAA


28/30




DI KOTA SIBOLGA

IV - 28

$AP%&A' UTAA


29/30




DI KOTA SIBOLGA

Gambar 4.14 ()eodolite pandangan samping kiri

K+K9AGA (

$. Lisir 4ollimator

. 3ensa objektif

*. Sekrup pengatur bacaan horiontal dan vertical

/. ivo tabung

&. Sekrup koreksi ivo tabung

0. Sekrup pengunci penggerak horiontal

H. ivo kotak

@. Sekrup pendatar ivo

%. Plat dasar

$2. 9ing focus objektif

$$. Penutup oreksi reticle

$. 9ing bantalan lensa okuler

$*. 9ing focus benang diafragma

$/. 3ensa okuler

$&. 3ensa micrometer

IV - 29

$AP%&A' UTAA


30/30




DI KOTA SIBOLGA

$0. 9ing focus micrometer

$H. Sekrup pengunci penggerak vertical

$@. +ombol micrometer

$%. Sekrup penggerak halus vertical

2. Sekrup penggerak halus horiontal

Peta adalah gambaran dari bumi yang direpretasikan dengan

sistem proyeksi dengan skala tertentu. emudian merangkai

titiktitik dilapangan dan mengetahui elevasi, maka dapat dibuat

garis kontur suatu lokasi. Gambar situasi adalah sesungguhnya

ini merupakan petapeta yang secara langsung sangat penting

bagi suatu wilayah, apakah selaku petunjuk lokasi dan lainnya.

GPS dan Alat )kur +heodolite sangat berperan penting dalam

pembuatan peta suatu wilayah dan daerah.

penggunaan global positioning system (gps) dan alat ukur theodolite

Documents