BAB III KARAKTERISTIK DAN PENGOLAHAN DATA GPS GUNUNGAPI PAPANDAYAN

Transkripsi

1 BAB III KARAKTERISTIK DAN PENGOLAHAN DATA GPS GUNUNGAPI PAPANDAYAN 3.1 Karakteristik Gunungapi Papandayan Gunungapi Papandayan terletak di sebelah selatan kota Garut, sekitar 70 km dari kota Bandung, Jawa Barat, pada posisi geografis LS dan BT, dengan ketinggian meter di atas permukaan laut. Pada Gambar 3.1 terlihat lokasi Gunung api Papandayan. Gambar 3.1 Peta Lokasi Gunungapi Papandayan Pada Gambar 3.1, tanda panah menunjukkan lokasi Gunung api Papandayan di daerah Jawa Barat sedangkan yang di insert adalah penampakan dari Gunung api Papandayan. Gunung api Papandayan ini pertama kali meletus pada tahun 1772 yang menyebabkan banyaknya orang meninggal dan melenyapkan banyak perkampungan di sekitaran gunung. Letusan kedua terjadi pada tahun 1923 sampai tahun Setelah letusan terakhir yaitu pada tahun 1925 tercatat hanya dua kali letusan yang terjadi hingga pada bulan Juni

2 Gunungapi Papandayan berbentuk kerucut terpancung yang tidak teratur akibat erupsi yang terjadi sering berpindah pusat. Gunungapi Papandayan termasuk gunungapi strato yang memiliki empat kawah terbesar yaitu Kawah Mas, Kawah Baru, kawah Nangklak dan Kawah Manuk. Komplek Gunungapi Papandayan terbentuk oleh dua buah tubuh gunugapi, yaitu sebelah utara ditempati oleh gunung Puntungtua, dengna bagian baratnya terbentuk kerucut terpancung dan dibentuk oleh aliran lava dengan puncaknya berupa kawah yang relatif datar sampai bergelombang lemah, bekas kegiatan gunung puntang Tua. Di atas kerucut terpancung terbentuk puncak kerucut gunung Puntang dengan bentuk yang masih baik dan dibentuk oleh aliran lava, dibatasi oleh lembah-lembah sungai yang mengelilinginya antara lain hulu sungai Cibeureum Gede dan hulu Cidayeuh. Di sebelah selatan dijumpai tubuh Gunungapi Papandayan berbentuk kerucut terpancung dengan puncak-puncaknya terdiri dari Gunung Papandayan (2640 m), gunung Masigit (2671 m), gunung Malang (2679 m), and satu lagi yaitu Gunung Nangklak (2494 m) dibentuk oleh aliran lava, endapan aliran piroklastik dan jatuhan piroklastik (Gultom, 1999). 3.2 Karakteristik data GPS Gunungapi Papandayan Pada tugas akhir ini, data GPS yang digunakan adalah data pengamatan dengan menggunakan GPS GPS Leica Geosystem 1200 series, GPS Leica Geosystem 1220 series, GPS Trimble 4000SSI dan GPS Topcon. Terdapat 8 titik pengamatan GPS yang akan diolah yaitu BMNG, KAWH, KMAS, ALUN, PARK, DPN5, DP06, NGLK. Titik POS adalah titik yang dianggap stabil dan menjadi referensi pengukuran titik pengamatan lainnya. Untuk persebaran titik pengamatan dapat dilihat pada gambar berikut : 20

3 Gambar 3.2 Persebaran titik-titik pengamatan pada Gunungapi Papandayan Pengamatan yang dilakukan secara periodik sebanyak 6 kala, yaitu pada bulan November 2002, Juni 2003, Agustus 2005, November 2008, Juli 2011, dan Agustus Untuk POS sebagai titik referensi, pengukuran dilakukan dengan selang waktu 3,5 jam-24 jam. Sementara untuk titik-titik pengamatan, pengukuran dilakukan dalam selang waktu 3 jam - 20 jam. Untuk titik pengamatan, waktu pengukuran pendek karena titik pengamatan terletak di sekitar puncak gunung sehingga waktu yang diguanakan dihabiskan untuk menaiki gunung. Ketersedian data GPS yang digunakan dalam tugas akhir ini diperoleh dari Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi (PVMBG) dan pengambilan data lapangan oleh tim KK GD (Kelompok Keilmuan Geodesi dan Geomatika) ITB untuk pengamtan pada bulan Agustus Pengolahan Data GPS Gunungapi Papandayan Pengolahan data GPS gunungapi Papandayan ini menggunakan software Bernese 5.0. Software ini digunakan karena software ini menghasilkan koordinat geosentrik dan geodetik secara teliti beserta standar deviasinya. Software ini digunakan karena kemampuannya dalam mengestimasi dan mereduksi kesalahan dan bias. 21

4 Kesalahan dan bias yang dapat diestimasi menggunakan software Bernese 5.0 adalah: Kesalahan orbit direduksi menggunakan informasi orbit yang teliti (precise ephimeris). Bias troposfer dan bias ionosfer. Mereduksi bias troposfer menggunakan model Saastomoinen, Niell, Hofield and Frome, dan Marini-Murray dan mereduksi bias ionosfer menggunakan model ionosfer global dan regional. Kesalahan jam receiver dan antenna receiver. Kesalahan pada jam receiver direduksi menggunakan model zero difference dengan menggunakan data fase dan kesalahan pada antenna receiver, model terkait variansi pusat antenna dapat digunakan unutuk mereduksi kesalahan. Ambiguitas fase. Pemecahan ambiguitas fase dalam pengolahan data fase dapat dilakukan dengan menggunakan metode, diantaranya Round, Sigma, Search, dan Quasi Ionosphere Free (QIF) Persiapan Pengolahan Data GPS Sebelum mengolah data GPS di Bernese 5.0, terlebih dahulu dilakukan pengolahan di software Trimble Total Control (TTC) dan TEQC. TTC berguna untuk melihat jaring kerangka dasar pengukuran. TEQC berguna untuk memisahkan (split) data RINEX GPS menjadi data Rinex per hari. Setelah data observasi dengan format XXXXDOY0.0nO tersedia, maka perlu dipersiapkan yang lain seperti: Rapikan header dari data pengamatan berbentuk rinex tersebut. Pastikan spasi dan tab yang ada sejalur dan semua data header terisi seperti Marker Name, Marker Number, Tipe antena, tipe receiver, dan lain-lain. Kesesuaian header diperlukan untuk kelancaran pembuatan file.sta di Bernese. 22

5 Gambar 3.3 Contoh header data observasi Rinex Mendownload data-data informasi dan parameter dari ftp://ftp.unibe.ch/aiub/code. Data dapat diambil dari folder tahun yang diinginkan. Data-data yang perlu didownload adalah: o Koreksi jam satelit harian berformat CODwwwwd.CLK. o Informasi orbit satelit Precise Ephemeris harian berformat CODwwwwd.EPH dan mingguan berformat CODwwww7.ERP o Parameter troposfer harian berformat CODwwwwd.TRO o Parameter ionosfer harian berformat CODwwwwd.ION o Parameter Differensial Code Bias (DCB) pada satelit yang ada setiap bulan dengan format P1P2yymm.DCB dan P1C1yymm.DCB. Mendownload parameter GEN dimana didalamnya terdapat File Cost, Datum, receiver, phase_cos.rel, satellite.101 di Data koordinat ITRF, yaitu file ITRF2005.FIX dan ITRF2005_R.FIX yang berisi koordinat pendekatan semua titik-titik pengamatan, termasuk tititk referensi dan ITRF2005.VEL dan ITRF2005_R.VEL yang berisi pergerakannya. Koordinat pendekatan dapat dilihat di header file observasi. File.ABB yang berisi nama-nama titik pengamatan File.BLQ yang berisi Ocean Leading Displacement di berbagai belahan dunia. File.BSL sebagai bagian dari strategi pengolahan data manual yang berisikan baseline yang diamati. Berikut adalah baseline yang dibuat: 23

6 Table 3.1 Baseline yang diamati TITIK IKAT TITIK PENGAMATAN POS ALUN POS DP06 POS DPN5 POS KAWH POS KMAS POS NGLK POS BMNG POS PARK Proses Pengolahan Data di Bernese 5.0 Setelah semua parameter pendukung dalam pengolahan Bernese 5.0 telah disiapkan, maka masuklah pada tahap pengolahan data GPS. Berikut adalah tampilan awal Bernese 5.0 seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.4 : Gambar 3.4 Bernese

7 Sebelumnya telah ditetapkan parameter pengolahan data GPS seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.2 : Tabel 3.2 Parameter Pengolahan GPS Berikut tahap pengolahan data menggunakan Bernese 5.0 : 1. Membuat Campaign. - Proses pembuatan campaign : Menu>Campaign>Edit List of Campaign>Save - Mengaktifkan campaign : Menu>campaign>Select active campaign>pilih campaign>ok - Menambah dan mengurangi sub-direktori adalah : Menu>Campaign>Create New Campaign>RUN Campaign digunakan untuk membuat projek pengolahan data dan sebagai direktori penyimpanan pengolahan data yang dilakukan. Setelah di Run pada campaign akan terbentuk folder-folder yang terdiri dari ATM, BPE, OBS, ORB, ORX, OUT, RAW, SOL, dan STA. Setiap sub-direktori campaign memiliki folder pengguna masingmasing. 2. Mengatur session Tahap ini berfungsi untuk mengatur waktu serta sesi pengamatan data yang akan diolah agar sesuai dengan maksud pengolahan. Proses dalam membuat session : Menu>Configure>Set Session>Tentukan doy pengolahan data 25

8 3. Pembuatan file STA File STA bisa dibuat dengan mengklik menu RINEX. Pilih RINEX Utilities, dan klik Extract Station Information. Pada Original RINEX observation file, pilih semua file observasi. Tentukan nama STA pada Station Information from Rinex File. Untuk menjalankan program, klik Run. File yang terbentuk berada di folder STA dan berisi informasi stasiun atau titk pengamatan yang digunakan. Edit file tersebut agar rapi dan sesuai. 4. Melakukan input file-file ke dalam beberapa sub-direktori campaign, misalnya: - CODxxxxx.ION, CODxxxxx.TRO ke dalam folder ATM. - CODxxxxx.EPH, CODxxxxx.ERP, CODxxxxx.CLK, P1C1yymm.DCB, P1P2yymm.DCB ke dalam folder ORB. - Data-data pengamatan Rinex Observation serta data titik referensi ke dalam folder ORX dan RAW. - SUNDA.ABB, SUNDA.BLQ, ITRF2005.CRD, ITRF2005_R.CRD, ITRF2005.VEL, ITRF2005_R.VEL, ITRF2005.FIX, BSLdoy0.BSL ke dalam folder STA. 5. Processing Pengolahan data GPS ini menggunakan tools BPE (Bernesse Processing Engine) agar seluruh data pengamatan dapat diolah secara sekaligus. Pada dasarnya BPE hanya bekerja pada komponen PCF (Processing Control File) saja. PCF atau Process Control File adalah script yang digunakan untuk menjalankan BPE. Pilih Menu BPE, pilih Edit PCF Program Input File, untuk memilih PCF yang diinginkan. Untuk strategi pengolahan data, ditentukan secara manual. Caranya dengan mengklik script 601. Pada Processing strategi pilih Defined. Pemilihan strategi pengolahan data ini penting untuk ditentukan, karena strategi yang berbeda akan menghasilkan hasil yang berbeda pula. Klik Next hingga sampai pada tampilan SNGDIF 2: Filenames, tentukan file.bsl pada Predefined baselines yang terhubung pada folder STA. Klik Save untuk menyimpan. Langkah selanjutnya adalah menjalankan BPE dengan mengklik menu BPE, dan Run. BPE akan mulai menjalankan script. 26

9 3.3.3 Hasil Pengolahan Dara GPS dengan Bernese 5.0 Setelah BPE dijalankan,jika tidak ada kesalahan dalam proses pengolahan, maka akan didapat hasil pengolahan berupa koordinat geosentrik, koordinat geodetik serta ketelitian (standar deviasi) titik-titik pengamatan GPS. Untuk melihat koordinat geosentrik yang berhasil diolah dapat dilihat dari folder STA dengan format file FIN_yydoy0.CRD, Apabila pada kolom flag terdapat simbol A, menandakan bahwa baseline berhasil diolah. Apabila terdapat simbol W, menandakan titik itu adalah titik referensinya. Berikut contoh tamiplan filenya : Gambar 3.5 Contoh file FINyy.CRD pada folder STA Koordinat geodetik dapat diperoleh dari folder OUT dengan format file EST_yydoy0.OUT, berikut contoh tampilan fielnya : 27

10 Gambar 3.6 Contoh file ESTyyDOY0.OUT sedangkan untuk standar deviasinya terbentuk dalam folder SOL dengan format file RED_yydoy0.SNX, berikut contoh tampil filenya : Gambar 3.7 Contoh file REDyyDOY0.SNX 28

11 Berikut adalah koordinat geodetik dari titik-titik pengukuran dari tahun : Tabel 3.3 Koordinat Geodetik titik Pengamatan dari tahun Titik Tahun DOY θ ( ) λ ( ) H (m) ALUN CSRN DALU DP06 DPN5 KMAS NGLK BMNG KAWH

12 Tabel 3.4 Koordinat Geodetik titik Pengamatan dari tahun (lanjutan) Titik Tahun DOY θ ( ) λ ( ) H PARK POS

13 Berikut adalah koordinat geosentrik beserta standar deviasinya dari titik-titik pengukuran dari tahun : Tabel 3.5 Koordinat Geosentrik titik Pengamatan dari tahun Koordinat Geosentrik Titik Tahun DOY X (m) Y (m) Z (m) dx (m) dy (m)dz(m) ALUN CSRN DALU DP DPN KMAS NGLK

14 Tabel 3.6 Koordinat Geosentrik titik Pengamatan dari tahun (lanjutan) Koordinat Geosentrik Titik Tahun DOY X (m) Y (m) Z (m) dx (m) dy (m)dz(m) BMNG KAWH PARK Berikut bagan yang menggambarkan proses pengolahan data menggunakan Bernese secara keseluruhan : 32

15 Bagan 3.1 Pengolahan Data GPS dengan Bernese 5.0 (dikutip dalam Yunazwardi, 2010) 33

16 3.4 Transformasi Koordinat Langkah selanjutnya yang dilakukan setelah melakukan proses pengolahan data GPS menggunakan Bernese 5.0 adalah mengubah koordinat kartesian (X, Y, Z) dan geodetik (L, B, h) yang didapat dari tahap sebelumnya ke sistem koordinat toposentrik (n, e, u). Tujuan dari transformasi koordinat ini adalah memudahkan analisis karena koordinat kartesian (X,Y,Z) dan kooordinat geodetik (L,B,h) pusat salib sumbunya berimpit dengan pusat massa bumi sedangkan dalam analisis deformasi gunung api objek yang diamati adalah permukaan tanah sekitar gunung api. Oleh karena itu dilakukan transformasi koordinat dari sistem koordinat kartesian (X,Y,Z) dan sistem kooordinat geodetik (L,B,h) ke sistem koordinat toposentrik (e,n,u) yang pusat salib sumbu diletakan ditempatkan pada titik pengamatan. Hubungan kedua sistem koordinat ini sebagai berikut : Sistem koordinat Toposentrik Q : (0, 0, 0) P : (np, ep, up) Sistem koordinat Geosentrik Q : (XQ, YQ, ZQ) P : (Xp, Yp, Zp) Gambar 3.8 Hubungan Sistem koordinat Geosentrik dengan Toposentrik Berikut adalah persamaan matematis transformasi koordinat : n sinθcosλ sinθsinλ cosθ X e = sinλ cosλ 0 Y (3.1) u cosθcosλ cosθsinλ sinθ Z 34

17 Untuk matriks variansi dan kovariansi koordinat geosentrik : ΣGG = σ σ σ σ σ σ σ (3.2) σ σ matriks variansi dan kovariansi koordinat toposentrik sebagai berikut : ΣTT = σ σ σ σ σ σ σ (3.3) σ σ Matriks variansi dan kovariansi koordinat toposentrik dapat dihitung dengan persamaan : ΣTT = A ΣGG sinθcosλ sinθsinλ cosθ A = sinλ cosλ 0 (3.4) cosθcosλ cosθsinλ sinθ Keterangan : X, Y, dan Z adalah selisih antara koordinat titik pengamatan dengan titik ikat sistem koordinat tiga dimensi θ dan λ adalah koordinat geodetik titik ikat n, e, dan u adalah koordinat toposentrik ΣGG adalah matriks variansi dan kovariansi koordinat geosentrik ΣTT adalah matriks variansi dan kovariansi koordinat toposentrik A adalah matriks Jacobi. Berikut adalah koordinat toposentrik beserta standar deviasinya dari titik-titik pengukuran dari tahun : 35

18 Tabel 3.7 Koordinat Toposentrik titik Pengamatan dari tahun Titik Tahun DOY e(m) n(m) u(m) Standar Deviasi σe(m) σn(m) σu(m) ALUN CSRN DALU DP DPN KMAS NGLK BMNG KAWH

19 Tabel 3.8 Koordinat Toposentrik titik Pengamatan dari tahun (lanjutan) Titik Tahun DOY e(m) n(m) u(m) Standar Deviasi σe(m) σn(m) σu(m) PARK