PEMBUATAN PETA ORTOFOTO DENGAN UAV UNTUK RENCANA PENYUSUNAN PETA DESA

Transkripsi

1 Pembuatan Peta Ortofoto Dengan UAV Agus Darpono /Jasmani Hery Purwanto PEMBUATAN PETA ORTOFOTO DENGAN UAV UNTUK RENCANA PENYUSUNAN PETA DESA 1) Agus Darpono, 1) Jasmani, 1) Hery Purwanto 1) Dosen Prodi Teknik Geodesi Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan ITN Malang ABSTRAKSI Peta ortofoto adalah Sebuah foto udara atau gabungan beberapa foto udara yang telah dikoreksi geometris (orthorectified) sedemikian rupa sehingga skala foto itu adalah seragam, yang berarti bahwa foto dapat dianggap setara dengan peta, oleh karena itu Peta ortofoto dapat dipergunakan sebagai peta dasar untuk penyusunan peta desa. Dari hasil kegiatan pengabdian pada masyarakat di Kelurahan Tunjungsekar Kecamatan Lowokwaru Kotamadya Malang dapat dihasilkan Peta Orthofoto yang dibuat dengan UAV Untuk Rencana Penyusunan Peta Desa dengan Skala foto 1:46,500 yang dapat menghasilkan peta dengan skala 1:9,300 atau 1:10,000 dengan ketelitian horizontal yang dihasilkan berdasarkan hasil uji ketelitian geometric yang dilakukan diperoleh hasil RMSE r 0,50 m dan nilai ketelitian (Circular Error) CE90 yaitu nilai ketelitian tersebut dengan tingkat kepercayaan 90% adalah meter, maka berdasarkan Peraturan Kepala BIG Nomor 3 Tahun 2016, Peta Orthofoto ini telah memenuhi syarat ketelitian horizontal Peta Desa dengan skala 1 : Kelas 1 dengan kesalahan horizontal tidak melebihi 2 m Kata Kunci : Peta ortofoto, Peta Desa, ketelitian horizontal PENDAHULUAN Salah satu hal penting yang dibutuhkan dalam perencanaan pembangunan desa dan kawasan pedesaan adalah tersedianya informasi geospasial. Penetapan dan penegasan batas desa maupun kelurahan adalah cikal bakal bagi penetapan batas daerah, dan menjadi awal pembangunan Indonesia. Informasi geospasial yang dibutuhkan adalah peta desa. Untuk membuat peta desa diperlukan sebuah peta dasar yang dapat dibuat dengan berbagai metode, salah satunya adalah dengan metode fotogrametri yang dapat menghasilkan peta orthofoto. Peta ortofoto sangatlah diperlukan untuk penyediaan peta dasar untuk penyusunan peta desa karena peta ortofoto sangatlah fleksibel dalam hal penyajiaannya. Peta ortofoto dapat divisualisasikan ke dalam halaman web, ke dalam desktop ataupun ke dalam ponsel, ipad dan bermacam-macam gadget lainnya. 83

2 Spectra Nomor 30 Volume XV Juli-Desember 2017: Peta Desa adalah peta tematik bersifat dasar yang berisi unsur dan informasi batas wilayah, infrastruktur transportasi, toponim, perairan, sarana prasarana, penutup lahan dan penggunaan lahan yang disajikan dalam peta citra, peta sarana dan prasarana, serta penggunaan lahan. Untuk melaksanakan pembuatan peta ortofoto mosaik maka harus dilakukan pengukuran dilapangan yang pastinya akan menyajikan lokasi, topografi serta luasan daerah yang diukur. Maka identifikasi perumusan masalah pada pengabdian ini adalah sebagai berikut : 1. Peninjauan lapangan, guna mengetahui lokasi dan batas-batas daerah yang akan diukur 2. Melakukan pengukuran titik-titik kontrol horisontal dan vertikal di Kelurahan Tunjungsekar Kotamadya Malang. 3. Melakukan pemotretan dengan pesawat UAV di seputar Kelurahan Tunjungsekar Kotamadya Malang. 4. Melakukan pengolahan data perhitungan titik-titik kontrol dan pembuatan mosaik 5. Pembuatan peta ortofoto Kelurahan Tunjungsekar Kotamadya Malang. Pengabdian pada masyarakat ini bertujuan untuk membuat peta ortofoto dengan menggunakan teknologi UAV ( Unmaned Aerial Vechile/ pesawat tak berawak ) untuk penyediaan peta dasar rencana penyusunan peta desa Kelurahan Tunjungsekar Kotamadya Malang. Sehingga nantinya diharapkan peta ortofoto yang dihasilkan dapat membantu semua pihak yang berkepentingan untuk lebih mengoptimalkan kinerja dari unit-unit kerja yang menggunakannya. TINJAUAN PUSTAKA Gambar 1. Bentuk model UAV rotary wing (kiri) dan fixed wing (kanan) 84

3 Pembuatan Peta Ortofoto Dengan UAV Agus Darpono /Jasmani Hery Purwanto UAV dapat menjadi sarana untuk melakukan pemetaan secara fotogrametri. Fotogrametri UAV digunakan sebagai alat pengukuran baru untuk fotogrametri. Fotogrametri UAV dapat dijabarkan sabagai platform pengukuran fotogrametri yang dikendalikan dari jarak jauh, secara semiotomatis atau otomatis, tanpa ada pilot duduk di dalam wahana uadara tersebut (Eisenbei, 2009). UAV yang digunakan untuk keperluan fotogrametri adalah UAV yang memiliki ruang kosong didalamnya, yang digunakan untuk menyimpan peralatan seperti kamera, sistem autopilot, dan GPS. Dalam pekerjaan pemotretan udara dipengaruhi oleh foto yang mempunyai kualitas baik. Pemotretan udara dengan tujuan tertentu dapat direncanakan, yaitu desain jalur terbang pemotretan. Proses pengambilan jalur terbang biasanya diambil jarak yang terpanjang untuk melakukan perekaman, hal ini untuk memperoleh kestabilan pesawat di saat pemotretan. Terminologi fotogrametri UAV berkembang seiring dengan maraknya pemanfaatan UAV di bidang pemetaan. Fotogrametri UAV dijabarkan sebagai platform pengukuran fotogrametri, yang dikendalikan dari jarak jauh, secara semi.otomatis atau otomatis, tanpa ada pilot yang duduk di dalam wahana udara tersebut (Eisenbei, 2009). Platform ini dilengkapi dengan sistem pengukuran fotogrametri yang biasanya berupa kamera digital ukuran kecil ataupun sedang, kamera thermal atau inframerah, sistem LiDAR atau kombinasi dari keseluruhan sistem tersebut. Fotogrametri UAV dapat dikatakan sebagai teknik pengukuran terbaru dalam fotogrametri dan bisa dipertimbangkan untuk menjadi alternatif yang rendah biaya dari teknik fotogrametri klasik dengan pesawat berawak. Desain Jalur Terbang Keberhasilan dari pelaksanaan pemotretan udara sangat bergantung padatahap perencanaan ini, dengan perencanaan yang baik maka akan memberikan hasil yang baik.untuk mendesain jalur terbang, terdapat beberapa parameter dan formula hitungan yang diperlukan. Formula hitungan tersebut dijelaskan dibawah ini dan dapat ditemukan di berbagai literatur yang berkaitan dengan fotogrametri. Skala Foto : dimana : f = merupakan panjang fokus dari kamera H = merupakan tinggi terbang pesawat. 85

4 Spectra Nomor 30 Volume XV Juli-Desember 2017: Rumus ini dapat pula digunakan untuk menghitung tinggi terbang pesawat yang diinginkan jika kita mengetahui skala foto yang diinginkan dan panjang fokus kamera yang digunakan. Resolusi Foto : Dimana: H = merupakan tinggi terbang pesawat, f = panjang fokus dari kamera dan pixel size y y = ukuran pixel dari sensor pada kamera yang digunakan pada sumbu y. Lebar footprint : Dimana: CMOS Width = panjang ukuran sensor pada kamera yang digunakan, f = panjang fokus kamera H = tinggi terbang pesawat. Tinggi footprint : Dimana: CMOS Height = lebar ukuran sensor pada kamera yang digunakan f = panjang fokus kamera H = tinggi terbang pesawat. Area Overlap : Area sidelap : Dimana: % overlap = besar overlap yang diiginkan misalnya 60 % atau 80 %. Dimana : % sidelap = besar sidelap yang diiginkan misalnya 60 % atau 80 % 86

5 Pembuatan Peta Ortofoto Dengan UAV Agus Darpono /Jasmani Hery Purwanto Jarak antara dua jalur terbang : Basis Udara R R Gambar 2. Pola Pemotretan Titik Kontrol untuk Foto Udara Kontrol fotogrametri terdiri dari beberapa titik yang posisinya ruang objeknya diketahui dalam suatu sistem koordinat referensi dan gambarnya dapat diidentifikasi pada foto. Dalam fotogrametri, ruang objek adalah permukaan tanah. Adanya titik kontrol pada foto udara memberikan cara untuk melakukan orientasi atau menemukan hubungan geometri antara foto udara dengan permukaan tanah. Tingka akurasi dari produk fotogrametri tidak dapat lebih baik diaripada akurasi titik kontrol yang digunakan, sehingga akurasi titik kontrol yang digunakan sangat penting. Kualitas titik kontrol yang buruk akan menghasilkan produk fotogrametri yang buruk. Biaya yang dikeluarkan untuk pengadaan titik kontrol dalam proyek pekerjaan fotogrametri pun cukup besar, dapat mencapai 10%.50% dari total anggaran proyek. (Satya, 2013) Ilustrasi sebaran titik kontrol horisontal dan vertikal dapat dilihat pada Gambar 3. Jumlah dari titik kontrol yang diperluan untuk melakukan triangulasi udara sangat beragam, tergantung pada bentuk dan ukuran dari area yang dipetakan, tingkat akurasi yang diinginkan dan peralatan serta personel yang dimiliki. Semakin banyak titik kontrol dan semakin padat jaringan titik kontrol yang digunakan akan menghasilkan akurasi titik kontrol minor yang lebih baik. 87

6 Spectra Nomor 30 Volume XV Juli-Desember 2017: Gambar 3 Desain sebaran titik kontrol pada area pemetaan Pembuatan titik kontrol untuk fotogrametri pada umunya dilakukan dengan dua cara yakni, photopoint dan pre.marking. Padaphotopoint, survey pengukuran koordinat titik kontrol dilakukan setelah pemotretan udara dan telah didapatkan hasil foto udara. Pemilihan titik kontrol yang akan digunakan, dilakukan dengan mengamati foto udara hasil pemotretan, gambar objek yang akan digunakan untuk photopoint harus memenuhi beberapa persyaratan seperti tajam, jelas, dapat diidentifikasi pada foto lainnya dan terletak pada lokasi sebaran titik kontrol yang diinginkan. Gambar 4.Desain tanda buatan untuk pre-marking Triangulasi Udara Triangulasi udara adalah penentuan posisi dengan media foto udara, lebih lanjut lagi dikatakan sebagai proses penentuan koordinat tanah dari titik. titik di lapangan dan di foto berdasarkan pengukuran pada unit 88

7 Pembuatan Peta Ortofoto Dengan UAV Agus Darpono /Jasmani Hery Purwanto dasar fotogrametrik melalui proses transformasi koordinat secara simultan dari sistem koordinat fotografik ke sistem koordinat tanah sehingga titik. titik yang sekawan akan memiliki koordinat yang sama. Unit dasar fotogrametrik yang digunakan dalam triangulasi udara adalah berkas, model dan strip. Dalam kegiatan pemetaan dengan metode fotogrametri, triangulasi udara merupakan suatu tahapan kegiatan yang sangat krusial, karena merupakan langkah awal dalam kegiatan pengolahan foto udara. Triangulasi udara dilakukan untuk memperbanyak titik kontrol tanah yang diperlukan dalam proses pengolahan fotogrametrik. Karena jumlah titik kontrol tanah yang dihasilkan dari pengukuran lapangan (survey GPS) terbatas dan hanya terdapat pada beberapa foto udara, sementara untuk melakukan restitusi foto stereo diperlukan minimal empat titik kontrol tanah (X,Y,Z) pada setiap foto udara. Triangulasi udara dilakukan untuk memenuhi kebutuhan titik kontrol tanah tersebut sehingga mampu menghemat biaya dan waktu jika dibandingkan dengan pengadaan titik kontrol tanah melalui survey terestris. Dimana O adalah pusat titik proyeksi, P' adalah titik pada foto dan P adalah titik pada tanah. Fungsi dari persamaan kesegarisan (collinearity equation) sebagai berikut Pada persamaan kesegarisan koordinat foto (xa,ya) sebagai fungsi orientasi dalam (f,x0,y0) dan orientasi luar (,,,XL,YL,ZL) dan koordinat ruang objek (XA,YA,ZA). Istilah perataan blok berkas berdasarkan fakta bahwa sinar dari pusat proyeksi ke titik foto membangun/membentuk berkas. berkas sinar yang merupakan informasi original yang digunakan pada fotogrametri. Perataan blok berkas dilakukan dengan menggunakan koordinat foto dan memberikan hasil yang lebih akurat dibandingkan metode block adjusment yang lain (Jacobsen, Block Adjusment). Beberapa koreksi tambahan dapat diberikan untuk meningkatkan hasil perataan seperti self calibration dan posisi koordinat dari pusat proyeksi. Orthophoto berbeda dengan foto yang diretifikasi, karena dalam rektifikasi hanya kesalahan oleh kemiringan pesawat saja yang dikoreksi. Dalam rektifikasi diferensial dilakukan pemotretan kembali atas foto aslinya. Pada Orthophoto tidak terdapat lagi pergeseran letak oleh relief. Pada Orthophoto tidak ada paralaks sehingga tidak mungkin dilakukan pengamatan stereoskopik. 89

8 Spectra Nomor 30 Volume XV Juli-Desember 2017: Gambar 5 Orthophoto Spesifikasi teknis peta desa berdasarkan KA BIG No 3/2016 Datum kontrol horizontal baik untuk darat maupun laut yang digunakan di dalam peta desa adalah SRGI 2013, dengan parameter sferoid berikut: a = ,0 m f = 1/ 298, dalam hal ini, a : setengah sumbu panjang elips, dan f : flattening penggepengan) elips Proyeksi dan grid peta Proyeksi peta yang digunakan dalam peta desa adalah Universal Transverse Mercator (UTM). Proyeksi dan pembagian zona grid mengacu pada sferoid yang telah dispesifikasikan dalam SRGI Ketelitian Peta Persyaratan yang harus dipenuhi dalam proses pembuatan peta desa antara lain : Memenuhi standar ketelitian Peta Desa sesuai dengan Tabel 1. 90

9 Pembuatan Peta Ortofoto Dengan UAV Agus Darpono /Jasmani Hery Purwanto Skala Tabel 1 Ketelitian horizontal Peta Desa Ketelitian horizontal (m) Kelas 1 Kelas 2 Kelas 3 1 : : ,5 2,5 1 : ,5 0,75 1,25 Nilai ketelitian Peta Desa adalah nilai (Circular Error) CE90 untuk ketelitian horizontal, yang berarti bahwa kesalahan posisi Peta Desa tidak melebihi nilai ketelitian tersebut dengan tingkat kepercayaan 90%. Nilai CE90 diperoleh dengan rumus sebagai berikut: CE90 = 1,5175 x RMSE R Keterangan = Root Mean Square Error pada posisi x dan y (horizontal) Ketelitian geometri peta harus dituliskan dalam bentuk pernyataan pada metadata dan sajian kartografis peta desa tersebut. Pernyataan tersebut berupa: Peta ini memiliki ketelitian horizontal sebesar xx,xx m. Kelas ketelitian peta ini adalah ketelitian horizontal kelas x (*isikan 1/2/3). Uji Ketelitian posisi horizontal Uji ketelitian posisi horizontal dilaksanakan pada peta yang dihasilkan menggunakan sumber selain Peta Rupabumi Indonesia (RBI) dan Peta Rencana Detil Tata Ruang (RDTR). Tata cara uji ketelitian posisi horizontal sesuai dengan SNI 8202 Ketelitian peta dasar. METODE PENELITIAN Peta ortofoto mosaik hanya dapat diperoleh melalui pemotretan udara. Foto-foto dijital yang didapatkan diolah lebih lanjut untuk mendapatkan mosaik foto. Mosaik ini bersifat 2 dimensi karena informasi tentang ketinggian (elevasi) tidak dapat dihitung hanya dari proses penggabungan foto. Informasi tentang elevasi dan sistem koordinat serta datum diperoleh dari pengukuran titik-titik kontrol di lapangan. Mosaik yang didapat dikoreksikan terhadap unsur elevasi serta ditransformasikan 91

10 Spectra Nomor 30 Volume XV Juli-Desember 2017: terhadap titik-titik kontrol horisintal untuk menghasilkan peta ortofoto Kelurahan Tunjungsekar Penyelesaian kegiatan pengabdian untuk pembuatan peta ortofoto dengan UAV untuk rencana penyusunan peta desa Kelurahan Tunjungsekar ada pada flowchart dibawah ini Mulai Persiapan Pengukuran Survey GPS Penentuan Jalur Terbang Penyebaran Titik GCP dan Premark Pemotretan Foto Udara Pemilihan Foto Terbaik Pengolahan Data Menggunakan Software Agisoft, Global Mapper, ArcGIS Mozaik foto Report DEM Mozaik Orthophoto Proses Export Menggunakan Global Mapper Peta Foto Proses DigitasiPeta Menggunakan ArcGIS Proses Export Menggunakan Global Mapper Peta Orthofoto Selesai Gambar 6 Metodologi Pembuatan Orthofoto 92

11 Pembuatan Peta Ortofoto Dengan UAV Agus Darpono /Jasmani Hery Purwanto HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengukuran GCP ( Ground Control Point ) Dalam pengukuran titik control udara atau biasa disebut Ground Control Point(GCP), metode pengukuran yang digunakan adalah Real Time Kinematic (RTK). Pengukuran ini mengikat pada referensi BM02 dan BM04 yang sebelumnya telah diukur dengan metode statik Kesalahan RMSE dari foto udara, pada kegiatan ini dihasilkan total error sebesar 0.24 m dan pix. Kesalahan ini dapat dipengaruhi oleh akurasi pengambilan data GPS pada Premark atau GCP, pembuatan Premark yang tidak standart, sehingga menghasilkan kualitas gambar yang tidak jelas pada foto udara vertikal, dan kesalahan RMSE yang besar dapat juga disebabkan kesalahan manusia (human error) pada saat post processing di software agisoft photoscan B. Hasil Foto Udara UAV 1. Skala Foto Rata. Rata Dimana, f H rata rata = 10.4 mm = m Jadi skala foto yang didapatkan adalah = 1: atau digenapkan menjadi 1 : 46,500 untuk mempermudah proses perhitungan. Pembesaran skala foto terhadap skala peta menurut ASPRS (American Society for Photogrammetry and Remote Sensing) adalah 5 kali. Skala Peta yang dihasilkan adalah 1:9,300 atau 1:10,000 sehingga masih memenuhi standart ketelitian Peta Desa dari Peraturan Kepala BIG Nomor 3 Tahun 2016 tentang Spesifikasi Teknis Penyajian Peta Desa 2. Uji Ketelitian Geometrik Berdasarkan hasil uji ketelitian geometric yang dilakukan dengan menggunakan GPS Navigasi Garmin 76 CSX dengan 47 titik uji diperoleh hasil RMSE r adalah 0,50075 m 93

12 Spectra Nomor 30 Volume XV Juli-Desember 2017: NO Tabel 2 Koordinat hasil cek lapangan dan koordinat foto KOORDINAT LAPANGAN Koordinat Citra Selisih Koordinat E N E N de dn

13 Pembuatan Peta Ortofoto Dengan UAV Agus Darpono /Jasmani Hery Purwanto Nilai ketelitian Peta Desa adalah nilai (Circular Error) CE90 untuk ketelitian horizontal, yang berarti bahwa kesalahan posisi Peta Desa tidak melebihi nilai ketelitian tersebut dengan tingkat kepercayaan 90%. Nilai CE90 diperoleh dengan rumus sebagai berikut: CE90 = 1,5175 x RMSE r = 1,5175 x 0,50075 = meter Berdasarkan perhitungan RMSE r dan CE90 maka peta ini masih memenuhi standart ketelituian peta Desa Standart 1 dengan kesalahan maksimum tidak melebihi kesalahan sebesar 2 meter KESIMPULAN Dari hasil kegiatan pengabdian pada masyarakat di Kelurahan Tunjungsekar Kecamatan Lowokwaru Kotamadya Malang dapat dihasilkan Peta Orthofoto yang dibuat dengan UAV Untuk Rencana Penyusunan Peta Desa dengan Skala foto 1:46,500 yang dapat menghasilkan peta dengan skala 1:9,300 atau 1:10,000 dengan ketelitian horizontal yang dihasilkan berdasarkan hasil uji ketelitian geometric RMSE r adalah 0,320 m dan nilai ketelitian (Circular Error) CE90 yaitu nilai ketelitian tersebut dengan tingkat kepercayaan 90% adalah meter, maka berdasarkan Peraturan Kepala 95

14 Spectra Nomor 30 Volume XV Juli-Desember 2017: BIG Nomor 3 Tahun 2016, Peta Orthofoto ini telah memenuhi syarat ketelitian horizontal Peta Desa dengan skala 1 : Kelas 1 dengan kesalahan horizontal tidak melebihi 2 m DAFTAR PUSTAKA Ackermann, F., Digital Image Correlation: Performance and Potential Application in Photogrammetry. Photogrammetric Record, 11, pp Badan Informasi Geospasial, Peraturan Kepala BIG Nomor 3 Tahun 2016 Spesifikasi Teknis Penyajian Peta Desa Cibinong. Bogor Bradski, G., and Kaehler, A., Learning OpenCV. O Reilly Media. USA. Gruen, A.W., Adaptive Least Square Correlation: A Powerful Image Matching Technique. South African Journal of Photogrammetry, Remote Sensing and Cartography, 14(3): Maleika, Wojciech Moving average optimization in digital terrain model generationbased on test multibeam echosounder data. Springerlink Mikhail, E. M., Bethel, J. S., dan McGlone, J. C., Introduction to Modern Photogrammetry, John Wiley and Sons Inc., NewYork, USA, 479 halaman. Mitchell, H.L., and Pilgrim, L.J., Selection of an Image Matching Algorithm,Technical Report, Department of Civil Engineering and Surveying. University of Newcastle. Nurdiansyah, Mochamad Perancangan dan Implementasi Kontroler PIDuntuk Tracking Waypoint pada Sistem Navigasi UAV(Unmanned Aerial Vehicle) Berbasis GPS(Global Positioning System). Proceeding Seminar Tugas Akhir : ITS Surabaya Potuckova, M., Image Matching and Its Application in Photogrammetry, Technical Report, Department of Development Planning Aalborg University, Aalborg, Denmark. Satya, Dillan Fotogrametri Berbasis Wahana Udara Tanpa Awak (Unmanned Aerial Vehicle) Untuk Pembuatan Dtm Lanskap Sekitar Sungai Ciliwung Wilayah Ciawi  Jawa Barat. Bandung : ITB Schenk, T., Digital Photogrammetry, TerraScience, Ohio, USA 96