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

Transkripsi

1 ANALISIS PARAMETER ORIENTASI LUAR PADA KAMERA NON-METRIK DENGAN MEMANFAATKAN SISTEM RTK-GPS TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana oleh : Budi Heri Nugroho NIM PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2012

2 LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana ANALISIS PARAMETER ORIENTASI LUAR PADA KAMERA NON- METRIK DENGAN MEMANFAATKAN SISTEM RTK-GPS Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun oleh orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, September 2012 Penulis, Budi Heri Nugroho NIM Pembimbing I, Bandung, September 2012 Pembimbing Pembimbing II Dr. Deni Suwardhi, ST.,MT Dr. Ir. Agung Budi Harto, M.Eng NIP NIP Disahkan oleh Ketua Program Studi Teknik Geodesi Dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Dr.Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc NIP

3 PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan berkahnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak. Karena itu penulis menyatakan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Herman Iswanto dan Sri Rostianingsih, selaku orang tua penulis yang telah mendukung segala kegiatan penulis selama berada di kampus ITB. 2. Bapak Dr. Deni Suwardhi, ST., MT. dan Bapak Dr. Ir. Agung Budi Harto, M.Eng selaku pembimbing yang telah memberikan tuntunan dan juga ilmunya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Ririn Threesiana dan Heriastuti Puteri yang merupakan motivasi utama penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Teman-Teman kontrakan, Egi, Adi, Tondi, Detha, Angga, Indra, dan Daniel, yang telah menemani penulis berkehidupan selama berkuliah di ITB. 5. Para staf pengajar Teknik Geodesi dan Geomatika yang telah memberikan ilmunya kepada penulis. 6. IMG yang telah memberikan wadah berhimpun bagi penulis Bandung, Agustus 2012 Penulis i

4 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. Akan tetapi terdapat offset antara antena GPS dan kamera. Pengukuran offset kamera dilakukan terlebih dahulu dengan menggunakan metode Fotogrametri Rentang Dekat (FRD). Dengan adanya data offset ini, pemotretan dilakukan, dan gedung Teknik Lingkungan merupakan objek penelitian kali ini. Titik kontrol pun diukur pada objek dengan menggunakan Electronic Total Station (ETS), dan digunakan juga sebagai check point hasil bundle adjustment. Pengolahan dilakukan dengan menggunakan Australis 6.0, namum gagal dalam melakukan proses bundle adjustment, sehingga pengolahan selanjutnya dilakukan dengan menggunakan ERDAS IMAGINE 9.2. Kebenaran dari hasil pengolahan ERDAS IMAGINE 9.2 dibuktikan dengan membandingkan dengan hasil pengolahan Agisoft PhotoScan 0.8. Hasil dari penelitian ini adalah lebih efisiennya perhitungan, dengan berkurangnya jumlah titik kontrol yang dibutuhkan di lapangan. Kata kunci: Fotogrametri Rentang Dekat, Bundle Adjustment, RTK-GPS ii

5 ABSTRACT Photogrammetry in its processing is very limited by the ability of software to calculate the parameter, whether it s the object coordinates or the camera orientation parameter. The orientation parameter is consisting of inner and exterior orientation parameter in which is consisting 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 can be more efficient. But with the present of the offset between the GPS antenna and the camera, the measurement of the offset must be done first with Close Range Photogrammetry technique. With the offset data, capturing the Teknik Lingkungan building is done within this research. Some control point is measured on the object by a Total Station, and also used as check point for bundle adjustment result. Processing is done with Australis 6.0, but fail in bundle adjustment calculation, so the next calculation process is done by ERDAS IMAGINE 9.2. The result of ERDAS IMAGINE 9.2 calculation is proofed by compared to Agisoft PhotoScan 0.8 calculation result. Conclution of this research is efficiency of the calculation, with the decreasing of control points needed on the object. Keywords: Close Range Photogrammetry, Bundle Adjustment, RTK-GPS iii

6 DAFTAR ISI PRAKATA... i ABSTRAK... ii ABSTRACT... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... viii DAFTAR LAMPIRAN... ix BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Batasan Masalah Metodologi Penelitian Sistematika Pembahasan... 5 BAB 2 STUDI REFERENSI Geometri Kamera Orientasi Dalam Kamera Orientasi Luar Kamera Bundle Adjustment Global Positioning System Metode Penentuan Posisi dengan GPS Penentuan Posisi dengan Sistem RTK-GPS Aplikasi GPS Untuk Fotogrametri GPS-Kamera Offset BAB 3 PEMBAHASAN Peralatan Simulasi Perhitungan Offset GPS-Kamera Kalibrasi Dengan Menggunakan Frame Datar Kalibrasi Dengan Frame 3D Simulasi Perhitungan Offset GPS-Kamera Simulasi Pengukuran Lapangan dan Pengolahan Data iv

7 Pengolahan Data Dengan Menginput Parameter Orientasi Luar Kamera Secara Penuh Pengolahan Data Dengan Menginput Parameter Posisi Kamera dan Titik Kontrol Pengukuran Lapangan Kalibrasi Kamera Perhitungan Offset Kamera Pengambilan Data Citra Lapangan Pengukuran Titik Kontrol Lapangan Pengolahan Data Lapangan Pengolahan Data Referensi Utama Pengolahan Data Dengan Menginput Data Koordinat Kamera dan Pengurangan Titik Kontrol Pengolahan Data Dengan Perangkat Lunak ERDAS IMAGINE Leica Photogrammetry Suite Pengolahan Data Dengan Perangkat Lunak Agisoft Photoscan Professional Edition 0.8 Beta BAB 4 ANALISIS Analisis Simulasi Pengukuran Offset Analisis Simulasi Pengukuran Lapangan dan Pengolahan Data Lapangan Analisis Pengukuran dan Pengolahan Data Lapangan BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR REFERENSI LAMPIRAN v

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Diagram Alir Metodologi Penelitian... 3 Gambar 2.1 proyeksi perspektif (Atkinson, 1996)... 6 Gambar 2.2 distorsi lensa (Atkinson, 1996)... 7 Gambar 2.3 kondisi kesegarisan (Wolf & Dewitt, 2000) Gambar 2.4 prinsip dasar penentuan posisi dengan GPS (Abidin, 2007) Gambar 2.5 Sistem RTK (Abidin, 2007) Gambar 2.6 Kamera yang dilengkapi dengan receiver GPS (Ragab & Ragheb, 2010) Gambar 3.1 Diagram Alir Pemrosesan Data Gambar 3.2 Nikon D Gambar 3.3 Canon EOS 450D Gambar 3.4 Topcon GR Gambar 3.5 SOKKIA Set1030R Gambar 3.6 Frame Kalibrasi Datar Gambar 3.7 Posisi Kamera yang konvergen Gambar 3.8 Foto Kalibrasi Canon EOS 450D Gambar 3.9 Foto Kalibrasi Nikon D Gambar 3.10 Frame Kalibrasi 3D Gambar 3.11 Foto Kalibrasi Canon EOS 450D Gambar 3.12 Foto Kalibrasi Nikon D Gambar 3.13 Pengukuran Offset GPS-Kamera Gambar 3.14 Diagram Alir Pengukuran Offset GPS-Kamera Gambar 3.15 Pemasangan Frame dan Antena Gambar 3.16 Pengukuran Offset dengan Frame Datar Gambar 3.17 Pengukuran Offset dengan Frame 3D Gambar 3.18 Simulasi Pengukuran Gambar 3.19 Tiga Posisi Kamera A Gambar 3.20 Parameter Orientasi Luar Dimasukkan Penuh Gambar 3.21 Foto Kalibrasi Kamera Nikon D Gambar 3.22 Foto Kalibrasi Kamera Canon EOS 450D Gambar 3.23 Pengukuran Offset GPS-Kamera vi

9 Gambar 3.24 Pengukuran Offset GPS-Kamera Gambar 3.25 Posisi Titik Ukuran Antena Gambar 3.26 Pengambilan Data Lapangan Gambar 3.27 Foto Target Gedung Teknik Lingkungan Gambar 3.28 Sketsa Persebaran Titik Kontrol Lapangan Gambar 3.29 Posisi Titik Kontrol Pada Software Australis Gambar 4.1 Dijitasi Posisi Antena Pada Frame Datar Gambar 4.2 Dijitasi Posisi Antena Pada Frame 3D Gambar 4.3 Posisi Titik Ukuran Antena Gambar 4.4 Grafik Parameter Omega dari Agisoft Gambar 4.5 Grafik Parameter Phi dari ERDAS vii

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 faktor dan parameter yang mempengaruhi ketelitian penentuan posisi dengan GPS (Abidin, 2007) Tabel 2.2 Metode-metode penentuan posisi dengan GPS (Abidin, 2007) Tabel 3.1 Tabel Spesifikasi Kamera Tabel 3.2 Tabel Spesifikasi Topcon GR Tabel 3.3 Spesifikasi SOKKIA Set1030R Tabel 3.4 Parameter Kalibrasi Kamera dengan Frame Datar Tabel 3.5 Parameter Kalibrasi Kamera dengan Frame 3D Tabel 3.6 Koordinat Antena dalam Sistem Koordinat Global Tabel 3.7 Parameter Orientasi Luar Kamera A Tabel 3.8 Offset GPS-Kamera dalam Sistem Koordinat Kamera Tabel 3.9 Parameter Kalibrasi Kamera Tabel 3.10 Offset GPS-Kamera Tabel 3.11 Koordinat GPS Masing-Masing Kamera Tabel 3.12 Koordinat ITB Tabel 3.13 Koordinat ITB Tabel 3.14 Koordinat Titik Kontrol Lapangan Tabel 3.15 Harga Orientasi Luar Hasil Bundle Tabel 4.1 Offset GPS-Kamera dalam Sistem Koordinat Kamera Tabel 4.2 Koordinat Antena dalam Sistem Koordinat Global Tabel 4.3 Parameter Orientasi Luar Kamera A Tabel 4.4 Rata-Rata Deviasi Terhadap Referensi Tabel 4.5 Tabel Perbandingan Hasil Pengolahan viii

11 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Hasil Pengolahan Simulasi Lampiran B Report Simulasi Lampiran C Report Pengolahan Data Lapangan Dengan Australis Lampiran D Hasil Pengolahan ERDAS IMAGINE Lampiran E Hasil Pengolahan Agisoft ix