BAB III PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

Transkripsi

1 BAB III PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA 3.1 Pengamatan GPS di lapangan Untuk memantau karakteristik sesar Cimandiri, digunakan 17 titik pengamatan yang diukur koordinatnya secara periodik. Pada tugas akhir ini, pengamatan baru dilakukan dalam dua kala dengan selang kala I - kala II selama 9 bulan. Pengamatan GPS kala I dilakukan Kala I dilakukan pada tanggal 1-4 Desember 2006 dengan lama pengamatan sekitar 10 jam dan pengamatan kala II dilakukan tanggal Agustus 2007 dengan lama pengamatan lebih dari 15 jam. Sebaran 17 titik pengamatan dapat dilihat pada Gambar 3.1. Gambar 3.1 Sebaran 17 titik pengamatan sesar Cimandiri Sedangkan foto masing masing titik pada saat pengamatan dapat dilihat pada Gambar 3.2 sampai Gambar 3.18 dibawah. Pada foto terlihat gambaran keadaan titik titik di lapangan beserta obstruksinya. Sebagian titik memiliki obstruksi yang bagus untuk pemantauan aktivitas sesar Cimandiri. 28

2 Gambar 3.2 Foto titik CBBR Gambar 3.5 Foto titik 0263 Gambar 3.3 Foto titik 0262 Gambar 3.6 Foto titik CIBO Gambar 3.4 Foto titik CSAT Gambar 3.7 Foto titik GMAS 29

3 Gambar 3.8 Foto titik KDUA Gambar 3.11 Foto titik 0266 Gambar 3.9 Foto titik PBRT Gambar 3.12 Foto titik CBDK Gambar 3.10 Foto titik SGTN Gambar 3.13 Foto titik PRBY 30

4 Gambar 3.14 Foto titik SKNG Gambar 3.17 Foto titik CICG Gambar 3.15 Foto titik CUGE Gambar 3.18 Foto titik CNJR Gambar 3.16 Foto titik CDDP 31

5 Titik titik pantau tersebut disebar sedemikian rupa disekitar sesar Cimandiri. Lokasi dan distribusi dari titik-titik GPS disebar dekat dengan sesar dan di beberapa tempat yang jauh dari sesar untuk melihat vektor pergeseran di titik yang jauh dari bidang sesar. Deskripsi titik-titik pengamatannya dapat dilihat pada Tabel 3.1 : Tabel 3.1 Deskripsi titik-titik pengamatan sesar Cimandiri Nama titik keterangan 0263 terreal terracota, jln Siliwangi no 2, parung kuda, kab sukabumi CBBR stasiun kereta Cibeber, kab cianjur CNJR depan kantor BPN Cianjur, jln raya cianjur - bandung km 2 CSAT tugu ikan, Cisaat SKNG Sukanegara 0262 lapangan bola SD, sebelah utara Yonif 310, Cilembar, sukabumi 0266 Pasir maning desa neglasari kec. ngalindung CBDK jln siliwangi,cibadak, sukabumi CICG Podium Upacara, depan mesjid Agung Al-Hurriyyah, kec cicurug, kab sukabumi CDDP Mesjid Al-Falahu lasakir, kec cempaka, cidadap kabupaten cianjur KDUA komplek LIPI jln cihaur no 2 desa kentajaya sukabumi. PBRT Pelabuhan ratu SGTN Sagaranten CIBO jln raya Cibodas cimacan-cipanas CUGE cugeneg, depan gerbang perumahan Kota Gordenia, cipanas, Jln raya cianjur GMAS ditengah taman, Kebun Gunung Mas PRBY disisi lapangan basket, Madrasah Aliyah Negri Parabaya Sukabumi km 37 Prosedur pengamatan titik titik GPS dapat dijabarkan sebagai berikut: 1. Melakukan sentring antena. 2. Melakukan pengukuran tinggi antena dengan toleransi perbedaan tinggi dari sisi-sisi antena adalah 3mm. 32

6 3. Pastikan kabel terpasang dengan baik, ampelas kutub (+) dan (-) batrai sebelum dihubungkan dengan alat. 4. Nyalakan receiver, lakukan inputing semua informasi yang diperlukan seperti tinggi antena, ID, session, nama titik, nama file, sudut elevasi 15, nomor antena dan interval pengamatan 30 detik. 5. Periksa kapasitas Batrai sebelum memulai pengamatan. Jika diperlukan paralelkan batrai cadangan. 6. Setelah selesai pengamatan, lakukan kembali pengukuran tinggi antena. Receiver yang digunakan untuk pemantauan sesar cimandiri pada kala I terdiri dari tiga jenis receiver yaitu TRIMBLE 4000 SSI, LEICA SR9500, dan ASHTECH Z- XII3. Sedangkan pada kala ke II menggunakan receiver yang sama untuk setiap titik pengamatan. Adapun jenis receiver dan lama pengamatan pada masing masing titik dapat dilihat pada Tabel 3.2 : Tabel 3.2 Receiver yang digunakan dan lama pengamatan no nama titik kala I kala II lama pengamatan kala I (jam) kala II (jam) TRIMBLE 4000 SSI TRIMBLE 4000 SSI CBBR LEICA SR9500 TRIMBLE 4000 SSI CNJR ASHTECH Z-XII3 TRIMBLE 4000 SSI CSAT TRIMBLE 4000 SSI TRIMBLE 4000 SSI SKNG TRIMBLE 4000 SSI TRIMBLE 4000 SSI LEICA SR9500 TRIMBLE 4000 SSI ASHTECH Z-XII3 TRIMBLE 4000 SSI CBDK TRIMBLE 4000 SSI TRIMBLE 4000 SSI CICG TRIMBLE 4000 SSI TRIMBLE 4000 SSI CDDP ASHTECH Z-XII3 TRIMBLE 4000 SSI KDUA LEICA SR9500 TRIMBLE 4000 SSI PBRT TRIMBLE 4000 SSI TRIMBLE 4000 SSI SGTN TRIMBLE 4000 SSI TRIMBLE 4000 SSI CIBO TRIMBLE 4000 SSI TRIMBLE 4000 SSI CUGE ASHTECH Z-XII3 TRIMBLE 4000 SSI GMAS LEICA SR9500 TRIMBLE 4000 SSI PRBY TRIMBLE 4000 SSI TRIMBLE 4000 SSI

7 Titik titik pemantauan ini nantinya diproses dengan mengikatkan beberapa titik IGS yang tersebar di sekitar wilayah Asia dan Australia sebagai titik-titik pengikatan global. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan hasil koordinat yang teliti agar sedekat mungkin ke koordinat real (sebenarnya). Titik IGS yang digunakan dalam pengolahan data sesar cimandiri kala I dan kala II adalah ALIC,BAHR, BAKO, CEDU, COCO, DARW, DGAR, GUAM, IISC, KARR, KIT3, KUNM, LHAZ, MATE, PIMO, TID2, TOW2, TSKB, WUHN, YAR2. Gambar 3.19 dibawah menunjukan titik titik IGS yang digunakan dalam pengolahan data: Gambar 3.19 Sebaran titik titik IGS yang digunakan 3.2 Mekanisme pengolahan data Bernese 5.0 Secara garis besar, pengolahan data GPS untuk keperluan pemantauan karakteristik sesar Cimandiri terbagi dalam beberapa tahap, yaitu: 1. Pengolahan data dengan metode diferensial. 2. Transformasi sistem koordinat hasil pengolahan bernese 5.0 ke dalam sistem koordinat toposentrik, kemudian didapatkan vektor pergeseran. 34

8 3. Plot vektor pergeseran. 4. Analisis karakteristik sesar cimandiri kaitannya dengan objek yang mempuyai potensi kegempaan. Untuk mendapatkan ketelitian dalam fraksi milimeter (mm), digunakan perangkat lunak (software) ilmiah Bernese 5.0 yang dibuat oleh Astronomical Institute University of Bern. Software ilmiah ini mampu mereduksi kesalahan dan bias yang terjadi pada data GPS secara maksimal, sehingga ketelitian hasilnya pun akan semakin baik. Software ini umumnya digunakan untuk aplikasi berketelitian tinggi dan juga sering digunakan untuk kepentingan ilmiah. Dalam pengolahan data GPS di dalam Bernesse, data sudah dalam bentuk format RINEX (Receiver Indenpendent Exchange). Di dalam data format RINEX terdapat RINEX Observation files yang menyimpan data pengamatan fase dan data pseudorange dan RINEX navigation files yang menyimpan datadata orbit satelit, kedua jenis data pengamatan fase dan pseudorange inilah yang akan diolah dalam perangkat lunak Bernesse, data navigation files tidak digunakan, sebagai gantinya digunakan data GPS precise ephemeris. Parameter yang digunakan untuk pengolahan dalam Bernese 5.0. dapat dilihat pada Tabel 3.3 dibawah : Tabel 3.3 Parameter pengolahan data GPS Parameter Bernese 5.0 Sudut Elevasi 15 Interval data pengamatan 30 detik Gelombang yang digunakan L1 dan L2 Informasi orbit Precise Ephemeris Metode pemecahan Ambiguitas Quasi ionosfer Free QIF Penanganan Bias Troposfer saastamoinen 35

9 Untuk mengolah data GPS dengan software bernese, diperlukan beberapa data pendukung yang dapat di-download dari beberapa website yang telah menyediakannya, antara lain : 1. Informasi orbit dan jam teliti Untuk mendapatkan data GPS precise ephemeris dengan format file IGS.PRE (perday), IGS.IEP (perweek) dan IGS.CLK (perday) dapat di-download dari 2. Informasi Diferensial Code Bias (DCB) Satelit Untuk mendapatkan parameter pengolahan data GPS dengan format file P1P2.DCB (permonth) dan P1C1.DCB (permonth) dapat di-download dari ftp://ftp.unibe.ch/aiub/code/200x/. 3. Parameter ionosfer berisi model ionosfer global yang digunakan untuk memecahkan ambiguitas fase menggunakan strategi Quasi Ionosfer Free (QIF). Parameter ionosfer dengan format file COD.ION (perweek) dapat didownload dari website ftp://ftp.unibe.ch/aiub/code/200x/. Pada tugas akhir ini, program-program pengolahan data GPS pada software bernese dijalankan secara otomatis dengan menggunakan Bernese Processing Engine (BPE). Bernese Processing Engine (BPE) dikembangkan untuk automasi proses pengolahan data GPS, sehingga memudahkan pengguna untuk memproses data yang jumlahnya sangat banyak. Untuk menjalakan BPE, program program yang akan dijalankan harus dibuat dalam bentuk script yang diproses secara berurutan. Scrip tersebut disebut Process Control File (PCF). PCF yang digunakan dalam pengolahan data GPS tugas akhir ini adalah BPEDIFOKE.PCF yang tersusun dari berbagai program. Tahapan dari program tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.4: 36

10 Tabel 3.4 Tahapan pengolahan double-differensial no Tahap pemprosesan program pada bernese 1 import data kedalam format bernese RXOBV3 persiapan Earth orientation dan 2 informasi orbit POLUPD, PRETAB, ORBGEN 3 preprocessing data CODSPP, SNGDIF, MAUPRP,GPSEST, RESRMS, SATMRK 4 make a first solution GPSEST 5 Resolve ambiguities GPSEST 6 create normal equation GPSEST 7 NEQ-based multisession solution ADDNEQ2 Secara umum tahapan pengolahan data yang dilakukan hingga diperoleh solusi baseline untuk mendapatkan hasil yang teliti adalah sebagai berikut: 1. Mendefinisikan campaign, yaitu membuat campaign dan mendefinisikan session yang akan diolah (set session) 2. Membuat folder folder untuk keperluan file - file perhitungan. Tahap ini dijalankan dengan program R2S_COP. Dan mengcopy file-file yang dibutuhkan. File tersebut antara lain file COD.ION (kedalam folder ATM), ISG.CLK (kedalam folder OUT), file.sta,.abb,.igs_vel,.igs_crd, dan.igs_fix (ke dalam folder STA), file RINEX (kedalam folder ORX), dan file IGS.PRE, IGS.IEP, IGS.CLK, P1P2.DCB, P1C1.DCB (kedalam folder ORB). Dalam file IGS_FIX terdapat titik titik IGS yang digunakan untuk mengikatkan titik titik pengamatan sesar. Titik IGS yang digunakan dalam pengolahan berjumlah 20 titik. Pengikatan ini dimaksudkan sebagai kontrol kualitas dari pengolahan data dan mengupayakan koordinat yang dihasilkan dari pengolahan data sedekat mungkin dengan koordinat real. 37

11 3. Membuat file koordinat pendekatan (file apriori). Dan penentuan titik ikat fix dan Mereferensikan epoch pengamatan ke epoch referensi IGS_00 dengan program COOVEL. 4. Mengkonversi format data pengamatan bentuk standar (RINEX) ke phase dan code dalam format bernese. Program yang digunakan adalah RXOBV3. 5. Menyiapkan file-file precise orbit file (SP3), earth rotation pole (IEP), dan koreksi jam satelit. Untuk mencegah ketidak konsistenan pergerakan kutup, maka terlebih dahulu harus didefinisikan terhadap sistem yang sama yaitu IERS2000 (subdaily model) dan IAU2000 (nutation model). Informasi kutub dalam IERS (.IEP) dirubah kedalam format bernese (.ERP) dengan menggunakan program POLUPD. Informasi kutub ini diperlukan untuk menjaga konsistensi kerangka koordinat. Precise Orbit File dari IGS (.PRE) dikonversi menjadi table bernese orbital file (.TAB) dengan program PRETAB. Pada program PRETAB ini koreksi jam satelit di ekstrak juga dari precise file dan disimpan dalam format bernese (.CLK) Selanjutnya Program ORGEN membuat standar orbit file (.STD) dari file TAB. 6. Karena jam yang digunakan satelit berbeda dengan jam yang ada pada receiver maka perlu dilakukan singkronisasi. Proses Singkronisasi Jam Satelit dengan jam Receiver dalam level sub microsecond menggunakan program CODSPP. Setelah jam disingkronisasi didapatkan koordinat absolut (koordinat pendekatan) dengan zero difference. Tahap ini Juga mendeteksi Outlier yang terjadi. Model troposfer yang digunakan adalah Saastamoinen. Besarnya bas yang dihitung pada model ini adalah tekanan atmosfer, kandungan uap air, emperatur dan sudut zenit ke satelit yang diamati. 38

12 7. Kemudian pembuatan baseline dengan strategi OBS-MAX. Secara umum pilihan OBS-MAX menjamin kinerja terbaik untuk pemrosesan jaring. Strategi OBS-MAX membuat baseline antara titik referensi (fix) dengan titik pengamatan secara otomatis dengan mempertimbangkan jarak kedua titik dan jenis receiver yang digunakan kedua titik tersebut. Secara otomatis baseline yang terbentuk merupakan baseline yang terbaik. Pembuatan baseline dilakukan pada program SNGDIF. 8. Tahap selanjutnya adalah preprocessing single difference. Pada tahap ini cycle-slip data phase dideteksi dan dikoreksi dengan menjalankan program MAUPRP. Jika jumlah cycle-slip tidak dapat ditentukan, maka dibangun ambiguitas baru. Untuk mendeteksi cycle-slip digunakan kombinasi frekuensi L1 dan L2 (ionosphere-free linear combination) karena panjang baselinenya lebih dari 10 km. Kemudian dengan program GPSEST didapatkan koordinat single difference. Program RESRMS menyediakan informasi statistik residu baseline atau stasiun untuk menyaring outlier dari hasil program GPSEST. Residual ini selanjutnya ditandai, dan kemudian dimanipulasi dengan menggunakan program SATMRK. Setelah outlier ditandai maka dihitung koordinat single difference yang baru. 9. Kemudian penentuan posisi doble difference dengan fase setelah menyaring outlier, solusi ionosphere-free (L3) didapatkan, namun ambiguitas belum terpecahkan. Pembuatan normal equation (.NQO) menggunakan program ADDNEQ2. Ambiguitas fase dipecahkan, namun masih float. Baseline dipilih untuk perataan jaring. Panjang baseline maksimum adalah 2000 km yang dipilih secara otomatis oleh program BASLST. Program BASLST baseline yang bagus akan diterima, sedangkan baseline yang tidak bagus akan di tolak. 39

13 10. Dengan program GPSEST ambiguitas fase L1 dan L2 dipecahkan secara simultan dengan menggunakan strategi QIF (Quasi-ionosphere-free) sehingga nilai ambiguitas menjadi integer. 11. Pada tahapan selanjutnya adalah penentuan posisi doble difference. Pada tahap ini akan dihitung solusi dari nilai ambiguitas yang fix dan hasilnya disimpan di Bernese dan format SINEX (troposfer) dengan menggunakan program GPSEST. Parameter yang diestimasi meliputi koordinat titik ikat, zenith path delay dan gradient troposfer horizontal. Koordinat dari titik masih belum fix. Koordinat tersebut tidak akan terdapat pada NQO dan akan hilang pada tahapan manipulasi selanjutnya dengan ADDNEQ Program ADDNEQ2 merupakan analisis final dari data pengamatan dimana semua korelasi antara baseline yang berbeda diperhitungkan dengan tepat. Oleh karena itu proses data dilakukan secara bersama. Pada tahap ini dilakukan perataan jaring. Solusi final dihitung berdasarkan NQO dari program GPSEST sebelumnya. Pendefinisian datum didapatkan dari 3 no-net-translation berdasarkan titik ikat IGS. Pada tahap ini troposfer sinex terdiri dari nilai zenit path delay dan informasi no troposphere gradient. 13. Dengan program HELMR estimasi koordinat dari semua titik ikat diuji berdasarkan rata-rata dari 3 parameter transformasi helmert. Jika tidak sesuai maka program ADDNEQ2 akan mereduksi beberapa titik ikat. Hasil dari program ini berisi ringkasan pengolahan data dan dapat membantu mengidentifikasi masalah yang meliputi titik ikat dan pendefinisian datum. NQO yang telah direduksi, dihasilkan dari praeliminasi parameter troposfer dan gradient horisontal dari sistem. Hanya parameter koordinat yang tersisa pada file hasil normal equation. Koordinat final dan troposfer dihitung dengan program ADDNEQ2. Titik ikat akan mengalami proses looping (ADDNEQ2, 40

14 GPSXTR, COMPAR dan HELMRT1) sampai setiap titik ikat diterima atau sampai tersisa hanya satu titik ikat. Didapatkan Solusi final yang dapat dilihat pada file F1.SNX pada folder SOL. 3.3 Hasil pengolahan data. Dari pengolahan data bernese 5.0 yang diikatkan ke titik IGS didapatkan koordinat geosentrik. Berikut hasil koordinat geosentrik dari pengolahan Bernese v 5.0 beserta standar deviasinya (lihat Tabel 3.5 dan 3.6): Tabel 3.5 Hasil Koordinat geosentrik pengukuran kala I (dalam meter) titik X Y Z STD X STD Y STD Z CBBR CNJR CSAT SKNG CBDK CICG CDDP KDUA PBRT SGTN CIBO CUGE GMAS PRBY Tabel 3.6 Hasil Koordinat geosentrik pengukuran kala II (dalam meter) 41

15 titik X Y Z STD X STD Y STD Z CBBR CNJR CSAT SKNG CBDK CICG CDDP KDUA PBRT SGTN CIBO CUGE GMAS PRBY Menghitung vektor pergeseran Untuk mempermudah pemahaman fisis, maka koordinat geosentrik hasil pengolahan masing masing titik pengamatan kala I dan kala II di transformasi ke koordinat toposentrik. Koordinat toposentrik (n, e, u) titik CSAT dianggap (0,0,0). Hasil transformasi titik titik pengamatan kala I dan kala II dapat dilihat pada Tabel 3.7 dan 3.8. sedangkan grafik standar deviasi titik titik pengamatan kala I dan kala II dapat dilihat pada Gambar 3.20 dan Gambar

16 standar deviasi komponen n, e, u kala I CNJR SKNG 0266 CICG KDUA SGTN CUGE PRBY nilai (m) northing easting up (height) titik Gambar 3.20 standar deviasi pengukuran kala I Tabel 3.7 Koordinat toposentrik kala II (dalam meter) TITIK n e u STD n STD e STD u CBBR CNJR CSAT SKNG CBDK CICG CDDP KDUA PBRT SGTN CIBO CUGE GMAS PRBY BAKO

17 standar deviasi komponen n, e, u kala II nilai (m) 0,010 0,009 0,008 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0,000 northing easthing up (height) 0263 CBBR CNJR CSAT SKNG CBDK CICG CDDP KDUA PBRT SGTN CIBO CUGE GMAS PRBY BAKO* titik Gambar 3.21 standar deviasi pengukuran kala II Tabel 3.8 Koordinat toposentrik kala II (dalam meter) No Nama titik n e u STD n STD e STD u CBBR CNJR CSAT SKNG CBDK CICG CDDP KDUA PBRT SGTN CIBO CUGE GMAS PRBY BAKO

18 Vektor pergeseran horizontal titik titik pengamatan didapatkan dengan mengurangkan koordinat toposentrik kala II dengan kala I. Delta n = n kala II n kala I (5) Delta e = e kala II e kala I (6) Delta u = u kala II u kala I (7) Hasil pergeseran horizontal (R) didapatkan dengan menghitung resultan dari vektor easting dan vektor northing 2 2 R= e + n (8) Hasil pergeseran sesar cimandiri dalam arah horizontal dapat dilihat pada Tabel 3.9 dibawah : Tabel 3.9 Nilai pergeseran horizontal (dalam meter) No Nama titik Delta n Delta e std n std e Pergeseran CBBR CNJR CSAT SKNG CBDK CICG CDDP KDUA PBRT SGTN CIBO CUGE GMAS PRBY BAKO

19 Sedangkan besarnya vektor pergeseran vertikal titik titik pengamatan adalah (Tabel 3.10 dan Gambar 3.22). Dari grafik standar deviasi kompnen vertikal (lihat Gambar 3.23) terlihat tingkat kepresisian pengolahan kala II lebih baik dari kala I. Tabel 3.10 Nilai pergeseran vertikal (dalam meter) No Nama titik DELTA U std u CBBR CNJR CSAT SKNG CBDK CICG CDDP KDUA PBRT SGTN CIBO CUGE GMAS PRBY pergeseran vertikal kala I dan kala II nilai (m) CBBR CNJR CSAT SKNG CBDK CICG CDDP KDUA PBRT SGTN CIBO CUGE GMAS PRBY BAKO* nilai (m) titik Gambar 3.22 Grafik Pergeseran vetrikal 46

20 standar deviasi komponen vertikal kala I dan kala II CBBR CNJR CSAT SKNG CBDK CICG CDDP nilai (m) KDUA PBRT SGTN CIBO CUGE GMAS PRBY BAKO* kala I kala II titik Gambar 3.23 Grafik standar deviasi komponen vetrikal Dari pengolaha data GPS static differensial, didapatkan koordinat titik pengamatan kala I dan kala II. Dari koordinat ini kita dapatkan vektor pergeseran vertikal dan horizontal dari selisih koordinat kala I kala II. Vektor pergeseran yang didapat dari pengolahan data ini masih dipengaruhi oleh pergerakan sunda blok. Sesar Cimandiri sendiri merupakan bagian dari sunda blok. Selanjutnya untuk mendapatkan nilai pergeseran titik yang menggambarkan aktifitas sesar, maka efek dari pergerakan blok sunda (sunda block motion) harus dihilangkan. Prinsipnya adalah vektor pergeseran masing masing titik dikurangkan dengan vektor pergerakan sunda blok pada titik tersebut. Dengan menggunakan program eulerpole dari model [Bock, 2003] vektor pergeseran blok sunda dapat dihitung. Besarnya vektor pergerakan blok sunda pada masingmasing titik pengamatan GPS dengan selang waktu pengamatan 9 (sembilan) bulan dapat dilihat pada Table 3.11 berikut: 47

21 Tabel 3.11 Nilai pergeseran horizontal setelah sunda blok motion dihilangkan (dalam meter) No Nama vektor e vektor n vektor e vektor n titik sunda blok sunda blok sesar sesar CBBR CNJR CSAT SKNG CBDK CICG CDDP KDUA PBRT SGTN CIBO CUGE GMAS PRBY BAKO