BAB I PENDAHULUAN I.1.

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Continuously Operating Reference Station (CORS) adalah sistem jaringan kontrol yang beroperasi secara berkelanjutan untuk acuan penentuan posisi Global Navigation Satelite System (GNSS) dan dapat diakses oleh siapapun yang membawa receiver dengan spesifikasi tertentu. Dalam mengakses CORS secara real time, receiver harus dilengkapi dengan sambungan internet agar dapat melakukan komunikasi data dari stasiun CORS ke receiver pengguna. Dalam hal ini data CORS menggunakan streaming NTRIP (Networked Transport RTCM via Internet Protocol). Indonesia sudah memiliki beberapa stasiun CORS, salah satunya adalah CORS GMU1 yang berada di Jurusan Teknik Geodesi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada (FT-UGM) Yogyakarta. CORS GMU1 mulai beroperasi sejak tahun Dalam website layanan CORS GMU1 yaitu informasi cakupan area koreksi yang diberikan masih dalam jarak secara teoritis, yakni diukur sejauh 30 kilometer dari titik dimana stasiun CORS didirikan dan tanpa diberikan informasi provider telekomunikasi apa yang digunakan untuk area tersebut. Sementara itu, jarak maksimum pengamatan Real Time Kinematic (RTK) NTRIP single base untuk mendapatkan koreksi streaming yang baik adalah 20 kilometer dari stasiun CORS yang digunakan (Janssen,dkk 2011). Pengamatan RTK-NTRIP membutuhkan bantuan koneksi internet dari modem yang ada dalam perangkat GPS. Koneksi internet tersebut bergantung pada layanan dari provider. Tiap provider mempunyai kinerja yang berbeda antara satu dengan yang lainnya. Kinerja yang dimaksud terkait ketersediaan jaringan maupun kecepatan data dalam mengirimkan koreksi streaming dari masing-masing provider. Secara umum, dalam pengamatan RTK semakin jauh jarak rover dari base station maka nilai kepresisian yang dihasilkan semakin rendah. Namun demikian, dalam pengamatan RTK NTRIP selain pengaruh jarak dari base station, jaringan dari provider juga mempengaruhi kepresisian yang dihasilkan. Oleh karena itu, dibutuhkan adanya pemetaan terkait informasi tingkat kepresisian hasil pengamatan 1

2 2 RTK NTRIP CORS GMU1 dari tiap provider telekomunikasi hingga jarak 20 km dari stasiun CORS GMU1. I.2. Tujuan Tujuan dari kegiatan aplikatif ini adalah : 1. Membuat perbandingan tingkat kepresisian hasil pengamatan RTK NTRIP dengan lima provider telekomunikasi, yaitu Telkomsel, Indosat, XL, Axis, dan Three. 2. Membuat peta kepresisian hasil pengamatan RTK NTRIP tiap provider dalam radius jarak 20 km dari stasiun CORS GMU1. I.3. Manfaat Hasil kegiatan aplikatif ini memberikan manfaat bagi pengguna layanan CORS dari GMU1 untuk dapat menentukan jenis provider telekomunikasi yang lebih tepat digunakan saat melakukan pengamatan RTK-NTRIP di lokasi yang berada dalam radius 20 km dari stasiun CORS GMU1. I.4. Lingkup Kegiatan Kegiatan aplikatif ini mencakup beberapa hal, yaitu : 1. Metode pengamatan yang digunakan adalah RTK-NTRIP single base dengan mountpoint GMU10 melalui server GFZ 2. Format data koreksi yang digunakan adalah RTCM V Provider telekomunikasi yang digunakan yaitu Telkomsel, Indosat, XL, Three, dan Axis. 4. Pengamatan dilakukan pada delapan arah mata angin dengan jarak kurang lebih 2,5 km; 5 km; 7,5 km; 10 km; 2,5 km; 15 km; 17,5 km; dan 20 km dari stasiun CORS GMU1. 5. Data yang digunakan untuk perhitungan kepresisian adalah hasil pengamatan RTK NTRIP posisi horisontal. 6. Alat yang digunakan adalah receiver GNSS Leica Viva GS08 dengan spesifikasi ketelitian horisontal 1cm + 1ppm.

3 3 I.5. Landasan Teori I.5.1. GNSS (Global Navigation Satellite System) Menurut Fahrurrazi (2010) Global Navigation Satellite System atau yang biasa disebut GNSS merupakan sistem satelit yang dirancang untuk keperluan navigasi, penentuan posisi, dan waktu. GNSS terdiri dari empat sistem satelit navigasi, yaitu Navstar GPS milik Amerika Serikat, GLONASS milik Rusia, Galileo milik Eropa, dan Compass milik China. Dari keempat sistem satelit tersebut, GPS dan GLONASS yang sudah beroperasi, sedangkan untuk Galileo dan Compass masih dalam tahap pengembangan. I GPS (Global Positioning System). Nama formal dari GPS adalah NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positiong System). GPS merupakan sistem navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit yang dikembangkan dan dikelola oleh Amerika Serikat sejak tahun Sistem satelit ini terdiri dari 24 satelit dengan jarak ketinggian orbit km dari bumi. GPS terdiri dari tiga segmen utama, yaitu segmen satelit, segmen kontrol, dan segmen pemakai (Abidin 2000). Segmen satelit terdiri dari satelit-satelit GPS. Segmen kontrol terdiri dari stasiun-stasiun pemonitor dan pengotrol satelit. Segmen pemakai terdiri dari pemakai GPS termasuk alat-alat penerima dan pengolah sinyal data GPS. Segmen GPS lebih lanjut dijelaskan sebagai berikut (Abidin 2000): 1. Segmen satelit GPS merupakan stasiun radio di luar angkasa yang dilengkapi dengan antena untuk mengirim dan menerima sinyal gelombang. Sinyal dari satelit kemudian akan diterima receiver GPS yang ada di permukaan bumi dan digunakan untuk menentukan posisi, kecepatan, serta waktu. 2. Segmen kontrol merupakan stasiun pengontrol dan pemonitor satelit selain bertugas untuk mengontrol dan memonitor satelit, juga berfungsi untuk menentukan orbit dari seluruh satelit GPS. 3. Segmen pemakai harus memiliki alat penerima sinyal GPS yang berfungsi untuk menerima serta memproses sinyal dari satelit GPS untuk penentuan posisi, kecepatan, serta waktu.

4 4 I GLONASS. Sistem satelit GLONASS dibangun sejak 1970 dan secara resmi diumumkan oleh Rusia pada Februari Satelit GLONASS pertama kali diluncurkan pada 12 Oktober 1982 dan sampai sekarang ada 24 satelit yang telah berstatus operasional. Sama halnya dengan sistem GPS, sistem GLONASS juga didesain untuk dapat memberikan posisi, kecepatan, dan waktu di permukaan bumi. GLONASS terdiri dari tiga segmen utama, yaitu segmen kontrol, segmen angkasa, dan segmen pemakai. Penjelasan lebih lanjut dari ketiga segmen tersebut adalah sebagai berikut (Casiano 2010): 1. Segmen kontrol yang terdiri dari sistem kontrol pusat dan stasiun jaringan yang ada di Rusia. Segmen kontrol GLONASS mirip dengan segmen kontrol GPS, berfungsi untuk memantau status satelit. 2. Segmen angkasa GLONASS merupakan satelit GLONASS yang berada di angkasa. Satelit tersebut akan mengirim dan menerima sinyal gelombang. 3. Segmen pemakai terdiri dari perangkat yang dapat menerima sinyal dari satelit GLONASS. Untuk mendapatkan posisi yang akurat, perangkat penerima sinyal tersebut minimal harus mendapat sinyal dari empat satelit. I GNSS-CORS. Continuously Operating Reference Station (CORS) adalah sistem jaringan kontrol yang beroperasi secara berkelanjutan untuk acuan penentuan posisi Global Navigation Satelite System (GNSS) dan dapat diakses oleh siapapun yang membawa receiver dengan spesifikasi tertentu. Dalam penentuan posisi, CORS dapat digunakan untuk pengukuran secara realtime maupun post-processing. Menurut Fahrurrazi (2010), penentuan posisi dengan CORS dilakukan dengan metode relatif yaitu penentuan posisi titik pengamatan terhadap titik referensi yang telah diketahui koordinatnya. Dalam hal ini stasiun CORS yang berperan sebagai titik referensi. Dua metode yang sering digunakan adalah differential GNSS (DGNSS) dan Real Time Kinematic (RTK). DGNSS melakukan pengukuran jarak antara receiver ke satelit dengan teknik korelasi gelombang kode. RTK melakukan pengukuran jarak dengan pengukuran fase gelombang sinyal pembawa yang dipancarkan satelit. Konsep dari sistem CORS dapat dilihat pada Gambar I.1.

5 5 Gambar I.1. Konsep sistem CORS (Sunantyo 2009) Infrastruktur dari GNSS-CORS terdiri dari dua komponen (Sunantyo 2009) yaitu master station dan rover station. Master station sebagai titik referensi dari GNSS CORS yang bertugas untuk merekam data dari stasiun server, download data dan koreksi untuk semua pengguna. Rover station sebagai pengguna dari GNSS CORS. I.5.2. CORS GMU1 CORS GMU1 berada di Jurusan Teknik Geodesi FT-UGM. CORS GMU1 menyediakan layanan data RINEX dalam beberapa sampling rate dan streaming NTRIP untuk aplikasi RTK dan DGPS. Sampling rate dari data RINEX yang disediakan adalah 1 detik, 5 detik, dan 30 detik dengan format RINEX versi 2.1. Untuk layanan streaming NTRIP, CORS GMU1 memancarkan sinyal koreksi dalam format RTCM (1.x, 2.x, 3.x), CMR, dan CMR+. Untuk menggunakan data dari CORS GMU1, pengguna harus melakukan registrasi terlebih dahulu untuk mendapatkan username dan password. Server CORS GMU1 berfungsi sebagai NTRIP server serta NTRIP caster. Perangkat CORS GMU1 terdiri dari (Sunantyo 2009) : 1. Antena Leica AT504 GG Choke Ring Antenna 2. Receiver GNSS Javad Delta TRE G3T

6 6 3. Kabel Coaxial untuk penghubung receiver ke antena 4. Kabel RS232 dan UTP untuk penghubung receiver ke server 5. IBM X Software GNSS Spider Versi UPS APC Dari hasil penelitian Sunantyo,dkk (2009) posisi stasiun CORS GMU1 yang didefinisikan menggunakan software GAMIT versi dengan data pengamatan statik selama 10 hari, sampling rate 15 detik serta diikatkan dan diratakan dengan enam stasiun IGS ditunjukkan pada Tabel I.1. Tabel I.1. Koordinat posisi stasiun CORS GMU1 Sistem Koordinat Posisi X (m) : Y (m) : Z (m) : Kartesi dalam ITRF , , , σ x (m) : 0,00184 σ y (m) : 0,00407 σ z (m) : 0,00104 Koordinat Geodetik dalam WGS 84 Lintang (φ) : , LS Bujur (λ) : , BT Tinggi Geometrik (h) = 174,274 m Sistem proyeksi peta UTM N (m) : ,18692 E (m) : ,30529 I.5.3. RTK NTRIP Menurut Abidin (2000) sistem Real Time Kinematic (RTK) merupakan suatu akronim yang sudah umum digunakan untuk sistem penentuan posisi realtime secara differensial menggunakan data fase. Karena dituntut untuk menghasilkan posisi secara realtime, stasiun referensi harus mengirimkan data fase dan data pseudorangenya ke pengguna secara realtime menggunakan sistem komunikasi data tertentu. Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (NTRIP) merupakan layanan streaming data differential GPS melalui internet. NTRIP digunakan untuk mengirimkan koreksi data dari stasiun CORS ke receiver GPS pengguna, maupun perangkat yang lain, misal PC, laptop, atau smartphone. NTRIP terdiri dari empat komponen, yaitu NTRIP Source, NTRIP Server, NTRIP Caster, dan NTRIP Client. Skema hubungan antar komponen NTRIP dijelaskan pada gambar I.2.

7 7 Gambar I.2 Skema hubungan komponen NTRIP (Weber,dkk 2005) I NTRIP source. Komponen ini terdiri dari antena GNSS, receiver GNSS dan kabel penghubung. Antena GNSS didirikan diatas monumen atau tugu yang dapat ditempatkan di gedung atau di atas permukaan tanah. Kabel penghubung yang ada adalah kabel coaxial untuk penghubung antara antena dengan receiver serta kabel serial untuk penghubung antara receiver dengan server. NTRIP source berfungsi untuk menerima gelombang yang dipancarkan satelit-satelit GNSS. I NTRIP server. Merupakan bagian dari sistem CORS berupa komputer yang berfungsi untuk transfer data koreksi dari NTRIP source ke NTRIP caster. I NTRIP caster. Komponen ini berperan sebagai pemancar sinyal koreksi dari sistem CORS melalui jaringan internet dengan mengintegrasikan data dari receiver (NTRIP client). I NTRIP client. Merupakan komponen pengguna yang mendapat koreksi data dari sistem CORS. RTK NTRIP merupakan metode RTK yang pemancaran data fase dan data pseudorange menggunakan komunikasi lewat jaringan internet. Metode ini membutuhkan adanya jaringan internet untuk transfer koreksi data. Receiver yang digunakan harus memiliki koneksi internet dengan bantuan dari kartu GSM yang nantinya akan disetting pada receiver tersebut. Faktor yang mempengaruhi ketelitian posisi GPS ketika menggunakan satu base station atau lebih adalah (Bean dan Ferguson 2003):

8 8 1. Frekuensi yang digunakan 2. Jumlah base station 3. Lama pengamatan 4. Jarak dari base station Jarak antara stasiun referensi dengan rover atau variasi kondisi atmosfer antara stasiun referensi dengan rover merupakan salah satu faktor yang menentukan kecepatan dan keberhasilan proses solusi ambiguitas fase dalam RTK. Pada pengamatan RTK-NTRIP dengan satu base station, jarak maksimum untuk mendapat koreksi yang tinggi adalah sejauh 20 km (Janssen,dkk 2011). Selain itu, karena menggunakan koneksi internet dari provider telekomunikasi yang digunakan, pengaruh kekuatan sinyal dari provider juga akan berpengaruh karena koreksi dikirimkan melalui koneksi internet tersebut. Dalam pengamatan dengan sistem RTK, ada tiga jenis solusi yaitu (Hersanto 2010) : 1. Fix Rover telah terhubung ke stasiun referensi, memiliki ketelitian posisi dari 1 cm hingga 5 cm, ambiguitas fase telah terkoreksi, jumlah satelit yang teramati > 4, bias multipath terkoreksi. 2. Float Rover sudah terhubung ke stasiun referensi, memiliki ketelitian posisi dalam interval 5 cm hingga 1 m, ambiguitas fase belum terkoreksi, jumlah satelit yang teramati 4, bias multipath belum terkoreksi. 3. Standalone Rover tidak terhubung ke stasiun referensi, memiliki ketelitian posisi > 1 m, ambiguitas fase belum terkoreksi, jumlah satelit yang teramati 4, bias multipath belum terkoreksi I.5.4. RTCM Versi 3.0 The Radio Technical Commission for Maritime Services (RTCM) merupakan organisasi yang terdiri atas berbagai komite khusus yang bertugas mengembangkan standar radio navigasi dan radio komunikasi maritim. Format data RTCM dalam bentuk biner yang ringkas bagus untuk pemrosesan secara real time. Data RTCM

9 9 berupa beberapa jenis pesan yang berisi header dan body. Header berisi jenis pesan, waktu, dan panjang pesan. Body berisi data untuk setiap jenis pesan yang berisi pesan spesifik tertentu. Ada beberapa versi yang telah dikeluarkan, salah satunya adalah RTCM 3.0. RTCM versi 3.0 terbagi menjadi koreksi L1 dan L2 yang terdiri dari komponen koreksi ionosfer data fase dan koreksi geometrik data fase. Dengan mengirimkan koreksi tersebut secara terpisah memungkinkan adanya reduksi banwidth. RTCM versi 3.0 merupakan format data yang bersifat fleksibel. Format data ini adalah format data yang populer saat ini, karena kelebihannya dalam hal ekonomis dan menambah fleksibilitas. Jenis pesan dan isinya dari RTCM versi 3.0 dapat dilihat pada Tabel I.2. Tabel I.2. Jenis pesan dan isi pesan RTCM versi 3.0 (Rizos 2009) Jenis Pesan Isi 1001 Pengamatan RTK GPS L Perpanjangan pengamatan RTK GPS L1 mencakup signal to noise satelit 1003 Pengamatan RTK GPS L1 dan L Perpanjangan pengamatan RTK GPS L1dan L2 mencakup signal to noise satelit 1005 Koordinat stasiun referensi 1006 Koordinat stasiun referensi dengan informasi tinggi antena 1007 Deskripsi antena 1008 Deskripsi antena dan nomor seri antena 1009 Pengamatan RTK GLONASS L Perpanjangan pengamatan RTK GLONASS L1 mencakup signal to noise satelit 1011 Pengamatan RTK GLONASS L1 dan L Perpanjangan pengamatan RTK GLONASS L1dan L2 mencakup signal to noise satelit

10 10 I.5.5. Teknologi Seluler Teknologi seluler dideskripsikan dalam beberapa generasi, yakni (MOXA 2007): 1. 1G 1G merupakan generasi pertama teknologi seluler berbasis data analog. 1G digunakan untuk panggilan suara. Transfer data yang digunakan adalah perpindahan sinyal analog antar telepon. 2. 2G 2G merupakan generasi yang menggunakan data digital, dimana panggilan suara dikonversi menjadi data biner dan ditransmisikan dalam bentuk digital. 2G digunakan untuk panggilan suara dan pesan singkat antar telepon. Kecepatan data dalam generasi ini rendah, yakni 9,6 Kbps. Dalam generasi ini diwakili oleh sistem Global System for Mobile Communication (GSM). GSM menggunakan tiga frekuensi, yakni 900 Mhz, 1800 Mhz, dan 1900 Mhz. 3. 2,5G Dengan kemajuan teknologi, kecepatan data yang tinggi sangatlah dibutuhkan. Oleh karena itu, diitemukan generasi baru sebagai penyempurna dari generasi sebelumnya, yakni generasi 2,5G. 2,5G didesain untuk akses internet dan pertukaran multimedia antar telepon. Kecepatan transfer data generasi ini mencapai 100Kbps. Pada generasi 2,5G ditemukan General Packet Radio Service (GPRS) yang dapat menyediakan koneksi internet secara terus menerus. Untuk menambah kemampuan dalam transfer data, muncul teknologi baru yakni Enhanced Data for GSM Evolution (EDGE) dengan kecepatan transfer data mencapai 384Kbps. 4. 3G Generasi 3G menghasilkan teknologi Universal Mobile Telecomunication System (UMTS) sebagai sistem komunikasi untuk transfer pembicaraan, gambar, dan data dengan kecepatan transfer data maksimum hingga 2Mbps.

11 11 I.5.6. Provider Telekomunikasi di Indonesia Komunikasi merupakan hal yang sangat penting di Indonesia. Semakin berkembangnya teknologi, saat ini untuk berkomunikasi dipermudah dengan menggunakan telepon ataupun telepon genggam, sehingga jarak bukan lagi menjadi suatu masalah untuk dapat berkomunikasi. Dengan telepon genggam proses komunikasi dapat berjalan dengan cepat. Media telepon genggam ini harus terintegrasi dengan layanan dari provider telekomunikasi. Di Indonesia sendiri, menurut Depkominfo (2010) tercatat ada sebelas provider, yaitu : Tabel I.3. Provider telekomunikasi di Indonesia No Provider Produk 1 Natrindo Telepon Seluler (NTS) Axis 2 Indosat (Seluler) IM3, Mentari, Matrix 3 Indosat (StarOne) StarOne 4 Telkom (Flexi) Flexi 5 Telkomsel Telkomsel 6 Exelcomindo Pratama XL 7 Bakrie Telekom Esia 8 Mobile8 Fren 9 Sampoerna Telecom Ceria 10 Smart Telecom Smart 11 Hutchinson CP Telecommunication Three Dari Tabel I.3, dapat dilihat bahwa provider yang ada sangatlah banyak. Hal ini tentunya akan menyebabkan adanya proses persaingan di antara masing-masing provider untuk mendapatkan pelanggan yang banyak. Kualitas dari layanan data dapat ditingkatkan dengan melakukan pembangunan menara Base Transceiver Station (BTS) secara terus menerus untuk memperluas area jangkauan dari jaringan tersebut.

12 12 Tabel I.4. Jumlah menara BTS masing-masing provider (Depkominfo 2010) No Provider Jumlah menara BTS (unit) Tahun 2007 Tahun Natrindo Telepon Seluler (NTS) Indosat Telkom Telkomsel Exelcomindo Pratama Bakrie Telekom Mobile Sampoerna Telecom 270 *** 9 Smart Telecom *** Hutchinson CP Telecommunication *** *** = tidak ada data Jumlah menara BTS tiap provider berbeda, jumlah keseluruhan dari masingmasing provider dapat dilihat pada Tabel I.4. Dari Tabel I.4 dapat disimpulkan bahwa provider Telkomsel memiliki jumlah menara yang paling banyak di antara provider yang lainnya yakni sejumlah unit pada tahun 2007 dan unit pada tahun 2008 diikuti Exelcomindo Pratama dan Indosat pada peringkat kedua dan ketiga. I.5.7. Kepresisian Menurut Mikhail (1981) presisi merupakan derajat atau tingkat kedekatan dari pengukuran yang diulang terhadap pengukuran lain. Presisi diindikasikan dari pola penyebaran data. Penyebaran data yang sempit, maka semakin tinggi kepresisian dari pengukuran tersebut, dan sebaliknya. Kaitannya dengan simpangan baku, semakin tinggi kepresisiannya maka nilai simpangan baku akan semakin kecil. Tingkat kepresisian ditunjukkan dengan nilai simpangan baku, dirumuskan pada persamaan (I.1). Dalam hal ini, : nilai ukuran ke-i...(i.1)

13 13 : nilai rata-rata hasil ukuran : jumlah ukuran Rumus (I.1) digunakan data berupa populasi, apabila data berupa sampel maka dirumuskan sebagai persamaan (I.2)....(I.2) Dalam hal ini, : nilai ukuran ke-i : nilai rata-rata hasil ukuran : jumlah ukuran Simpangan baku posisi horisontal dihitung menggunakan persamaan (I.3)....(I.3) Dalam hal ini, = simpangan baku posisi horisontal σ E σ N = simpangan baku Easting = simpangan baku Northing I.5.8. Sistem Koordinat UTM (Universal Transverse Mercator) Sistem koordinat UTM merupakan rangkaian proyeksi Transverse Mercator untuk global. Bumi dibagi menjadi 60 bagian zona. Setiap zona mencangkup 6 bujur dan memiliki meridian tengah tersendiri. Berbeda dengan koordinat geografis yang satuan unitnya adalah derajat, koordinat UTM menggunakan satuan unit meter. Setiap zona memiliki panjang x sebesar meter dan panjang y sebesar meter. Ciri-ciri sistem koordinat UTM adalah (Prihandito,2010): 1. Silinder, transversal, secant, conform Silinder : semua titik di permukaan bumi diproyeksikan pada bidang silinder kemudian didatarkan Transversal : bidang silinder menyinggung bumi Secant : bidang silinder memotong bumi Conform : mempertahankan bentuk permukaan bumi 2. Memotong bola bumi di dua meridian standar, k=1

14 14 3. Lebar tiap zona 6, sehingga bumi dibagi menjadi 60 zona 4. Meridian tengah tiap zona k=0, Absis semu (T/E) = meter 6. Ordinat semu (U/N) = meter