INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Transkripsi

1 PENGGUNAAN TEKNOLOGI LASER SCANNER DALAM PENYEDIAAN DATA PEMANTAUAN LONGSORAN TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat memperoleh gelar sarjana Oleh Ilman Hizbullah Hasibuan NIM: PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2012

2 Pernyataan Selesai Penulisan Tugas Akhir Yang bertanda tangan dibawah ini: Nama : Ilman Hizbullah Hasibuan NIM : Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir saya yang berjudul: PENGGUNAAN TEKNOLOGI LASER SCANNER DALAM PENYEDIAAN DATA PEMANTAUAN LONGSORAN Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun di institusi pendidikan lainnya. Bandung, Juni 2012 Penulis, Ilman Hizbullah Hasibuan NIM Pembimbing 1 Pembimbing 2 Prof. Dr. Ir. Hasanudin Z. Abidin, M.Sc. Dr. Ir. Vera Sadarviana MT NIP NIP i

3 LEMBAR PENGESAHAN Diperiksa dan disetujui oleh: Pembimbing 1 Pembimbing 2 Prof. Dr. Ir. Hasanudin Z. Abidin, M.Sc. Dr. Ir. Vera Sadarviana MT NIP NIP Mengetahui: Ketua Program Studi Geodesi dan Geomatika Dr. Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc. NIP ii

4 ABSTRAK Negara Indonesia memiliki daerah pegunungan yang luas dan tingkat curah hujan yang relatif tinggi pada area pegunungan mengakibatkan banyaknya terjadi bencana tanah longsor atau longsoran atau landslides. Tindakan pencegahan perlu dilakukan untuk mencegah terjadinya korban jiwa dan materi. Salah satu metode pencegahan bencana longsoran adalah dengan melakukan pemantauan daerah longsoran untuk mengidentifikasi potensi bencana yang ada. Pemantauan daerah longsoran yang dilakukan dengan menggunakan teknologi Terestrial Laser Scanner (TLS) dapat menyediakan data pemantauan longsor yang cepat dan akurat. Pada Tugas Akhir ini daerah studi kasus bertempat di Ciloto di Jawa Barat. Pemantauan daerah longsoran dengan TLS cukup mudah untuk dilakukan karena dapat menghasilkan model 3D yang memiliki kerapatan tinggi dan akurasi dalam fraksi milimeter dalam waktu yang relatif cepat. Untuk menghasilkan data yang bergeoreferensi, dapat digunakan pengukuran gps pada titik-titik referensi yang digunakan. Ketelitian TLS masih dipengaruhi faktor suhu dan tekanan udara, kondisi cuaca, serta getaran dari lingkungan sekitar yang akan menurunkan ketelitian dan menimbulkan noise pada data ukuran. Faktor kecerahan dan warna objek juga berpengaruh pada efektifitas penggunaan TLS karena mempengaruhi jarak maksimal dari objek yang akan dipetakan. Ketelitian dari hasil akhir pengukuran harus memperhitungkan ketelitian pengukuran, titik referensi, dan model sebelum digunakan lebih lanjut. 1 1 Kata kunci : Laser Scanner, Longsoran, 3D, Points Cloud iii

5 ABSTRACT Republic Of Indonesia is a country had a lot of mountainous area with relatively high precipitation level in mountainous that resulting in many case of landslides disaster. In order to avoid loss of material and people, prevention action are needed. One of the prevention method for landslides is to do monitoring for landslides potential in landslides zone to identificate disaster potential that might happen in the future. Landslides monitoring done with Terestrial Laser Scanner (TLS) technology would produce quick and accurate monitoring data. In this research the study case area will be in Ciloto, Jawa Barat. Monitoring of landslide areas with TLS is fairly easy to do and produce 3D models that have high density and accuracy in a fraction of milimeters that can be done relatively quick. In order to produce georeferenced data, GPS measurements on reference points can be used. Object brightness and color also affect the effectiveness of TLS usage because it affects the maximun distance of the object to be mapped from scanner. The total accuracy of the measurement must take into account the following factor, global result of measurement accuracy, reference point accuracy, and model accuracy. Beside that result, TLS can produce intensity map which gives information about vegetation variety. 2 2 Keyword: Laser Scanner, landslides, 3D iv

6 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Penggunaan Teknologi Laser Scanner Untuk Penyediaan Data Pemantauan Longsoran. Tugas Akhir ini disusun sebagai bukti pelaksanaan Tugas Akhir yang menjadi salah satu syarat untuk menyelesaikan tahap pendidikan sarjana di program studi teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung. Pada tugas akhir ini penulis melaksanakan studi tentang alat ukur yang dinamakan Terestrial Laser Scanner meliputi sistem kerja dan penggunaannya untuk penyediaan data pemantauan longsoran. Penulis juga melakukan pengambilan dan pengolahan data sampai menghasilkan model 3D dari daerah longsoran yang dipantau. Penulis berharap melalui tugas akhir ini, penulis dapat memberikan kontribusi positif terhadap disiplin ilmu Geodesi dan Geomatika pada khususnya, dan dapat bermanfaat pada siapa saja yang membutuhkan pada umumnya. Saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan untuk perbaikan dan penyempurnaan Tugas Akhir ini. Bandung, Mei 2012 Penulis Ilman Hizbullah Hasibuan v

7 LEMBAR PENGHARGAAN Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, bimbingan, serta dukungan baik moral maupun material sehingga Tugas Akhir ini dapat berjalan dengan lancar. Secara khusus, saya sampaikan kepada : Kedua orang tua tercinta, ayah dan ibu. Terima kasih untuk dukungan dan kepercayaan yang diberikan. Kedua adikku, Aprilia Annisa Hasibuan dan Imom Abdullah Hasibuan, terima kasih untuk dukungan dan kesabarannya kepada abangmu ini. Bapak Hasanudin Z. Abidin, Prof. Dr. Ir. M.Sc. dan Ibu Vera Sadarviana, Dr. Ir. MT, selaku dosen pembimbing, terima kasih atas arahan, dukungan, perhatian, dan bantuan yang telah diberikan selama proses pengerjaan dan penyelesaian Tugas Akhir ini. Bapak Irwan Gumilar, ST. M.Si, terima kasih atas arahan, dukungan, perhatian, pengalaman dan bantuan yang telah diberikan tidak hanya dalam Tugas Akhir ini tapi juga dalam perkuliahan dan survey yang saya jalani berbagai tempat. Bapak Mipi A. Kusuma, Ibu Dina A. Sarsito, dan Bapak Heri Andreas selaku penguji. Bapak Heri Andreas, ST, MSc., Teguh Purnama Sidiq, ST, Mohamad Gamal, BE, Dhota Pradipta, Teh Tanti atas perhatian, dukungan, dan pengalaman yang diberikan selama ini. Bapak Made dari PT. Geoindo dan tim teknis dari Leica, terima kasih atas bimbingan dan kesempatan berbagi pengalaman tentang Laser Scanner yang diberikan. Mochtar Sulaiman sebagai partner dalam pengerjaan Tugas Akhir ini atas bantuan, diskusi, dan perhatiaannya. Para anggota abaddon.labs.itb.ac.id atas dukungan dan persaudaraan yang diberikan. Icefrog dan blizzard atas Warcraft III dan DoTA yang sudah menemani harihari penulis selama lebih dari 7 tahun dikala susah dan senang. Seluruh Kamerad CG 06: Renny Putriyani, Dini Puspita Sari, Rachma Nilamsuri, Nadifa Rizkita, Dinda Faridha, Chusnul Fauziah, Mutiara Yunazwardi, Nurul Nurfarida, Dormatua Rosalina Sianturi, Sarah Leila Hanief, Rr. Atika Retnaningtyas, Sisilia Metasari dan Meiline Harliana Siahaan. Terima kasih atas dukungan dan kasih sayang yang diberikan selama ini. Seluruh Kamerad Pria 06: Chast, Sanni, Wira, Bapiz, Ciko, Rino, Dhira, BIP, Fadhil, Mirli, Jombi, Botak, Egi, Marta, Bedu, Bella, Herdy, Andre, Aconk, Bagus, Victor, Brago, A Im, Boy, Catur, WahyuBali, Lukman, Bang Her, vi

8 Riki, Fajra, Irsyad, Umar, Alan, Agung, Dani, Aduy, Aji, Dito, Irez, Sahat, Sidiq, Ichony, Adit, Kristo, dan Novel. Terima kasih atas dukungan dan semangat yang diberikan selama ini. Seluruh penghuni Lab Geodesi Lt.1. Dito, Leha, Momo, Adi, Boas, Indra, Jamel, Hanna, Frezy, Ditha Gaol, Ditha Daratama, Ossy, Angga, Oma, Riko, Akbar, Herman, dan para tamunya, Mamih, Egi, Budi, Detha, Odi. Seluruh Kamerad IMG, atas semangat dan persaudaraan yang selalu dibagi. Arfa, Ahen, Sugi, Elmo, Dejul, Heru, Tukul, Zae, Zahril yang mengingatkan untuk mengerjakan Tugas Akhir. Seluruh staf Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika yang telah membantu proses pelaksanaan kerja praktik hingga selesai. Seluruh staf Tata Usaha Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB yang telah membantu dalam penyelesaian administrasi Tugas Akhir, khususnya pak Dudung terima kasih banyak atas bantuannya. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala bantuannya selama ini. Bandung, Mei 2012 Penulis Ilman Hizbullah Hasibuan vii

9 DAFTAR ISI Pernyataan selesai penulisan tugas akhir... i Lembar pengesahan... ii Abstrak... iii Abstract... iv Kata pengantar... v Lembar penghargaan... vi Daftar isi... viii Daftar gambar... xii Daftar tabel... xv Daftar lampiran... xvi BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Pemilihan Lokasi Studi Ruang Lingkup Tujuan Metodologi Ringkasan isi... 7 BAB 2 DASAR TEORI Landslides Pemantauan Longsoran Dengan Pengukuran Terestris Pemantauan Longsoran Dengan GPS Longsoran di Ciloto, Jawa Barat Konsep dasar Terestrial Laser Scanning Spektrum cahaya dan gelombang elektromagnetik viii

10 2.5 Laser Prinsip pengukuran dengan cahaya Pengukuran berdasarkan beda waktu Kesalahan pada pengukuran dengan laser scanner Kesalahan alat Perambatan Sinar Laser Mixed Edge Ketidakpastian Jarak Kesalahan Angular dan Axis Kesalahan terkait objek Suhu Atmosfer Radiasi Luar Kesalahan Akibat Pergerakan Alat Kesalahan terkait lingkungan sekitar Kesalahan metodologi Spesifikasi alat Leica Scanstation C Teknik registrasi data Georeferencing Sistem Referensi Koordinat Global Positioning System Kemampuan GPS Produk GPS Segmen Penyusun Sistem GPS Prinsip Penentuan Posisi Dengan GPS Tipe Alat (receiver) GPS Sinyal dan Bias Pada GPS...36 ix

11 Sumber Kesalahan Pada GPS Metode Penentuan Posisi Dengan GPS Ketelitian Posisi Yang Diberikan GPS...37 BAB 3 AKUISISI DAN PENGOLAHAN DATA Peralatan yang digunakan GPS Laser Scanner Proses Pengambilan Data Reconnaisance Penempatan Tempat Berdiri Alat Penempatan Target Penempatan Titik Referensi Proses Pengambilan Data Pengukuran titik Referensi Proses Scan Area Meminimalisir Kesalahan Proses Registrasi Proses Georeferencing Proses Filtering Data Filtering Manual Filtering Metode Find Ground Filtering Metode Intensity Cut Pembuatan model permukaan tiga dimensi BAB 4 ANALISIS Analisis Prinsip Penggunaan dan Pengolahan TLS Analisis Penggunaan TLS Untuk Pemantauan Longsoran Analisis Faktor Lingkungan Analisis Faktor Suhu dan Tekanan x

12 4.3.2 Analisis Faktor Kondisi Cuaca Analisis Faktor Getaran dan Kestabilan Analisis Faktor Vegetasi Analisis Faktor Air Analisis faktor warna objek Analisis Hasil BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Daftar Pustaka...81 xi

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Leica Scanstation C Gambar 1.2 Contoh DSM yang dihasilkan dari survey TLS ( 3 Gambar 1.3 Lokasi Ciloto (maps.google.com)... 4 Gambar 2.1 Contoh landslide (Sadarviana, 2006)... 8 Gambar 2.2 Dampak longsoran (id.wikipedia.org)... 9 Gambar 2.3 Tipe pergerakan massa pada lereng (Tubbs, 1975) Gambar 2.4 Titik pantau yang diukur dengan cara terestris (Sadarviana, 2006) Gambar 2.5 Pengukuran perpindahan posisi horizontal dan vertikal Gambar 2.6 Gejala adanya Longsor (Sadarviana, 2006) Gambar 2.7 Zona longsor di Ciloto, Jawa Barat Gambar 2.8 Aplikasi dari Terestrial Laser Scanning (Quintero, dkk, 2008) Gambar 2.9 Ilustrasi grid untuk penentuan posisi dengan laser scanner Gambar 2.10 Spektrum gelombang elektromagnetik (Quintero, dkk, 2008) Gambar 2.11 Cahaya laser (en.wikipedia.org) Gambar 2.12 Pemantulan sempurna, iluminasi sebagian, terhalang sebagian (Quintero,dkk, 2008) Gambar 2.13 Ilustrasi mixed edge (Quintero, dkk, 2008) Gambar 2.14 Pemantulan pada permukaan Lambertian (Quintero, dkk, 2008) Gambar 2.15 Leica Scanstation C10 (Leica Geosystems, 2011) Gambar 2.16 Ilustrasi Metode Target to target registration (Pfeifer, 2007) Gambar 2.17 Ilustrasi ICP (cloud to cloud registration) (Pfeifer, 2007) Gambar 2.18 Ilustrasi metode traversing (Leica Geosystems, 2011) Gambar 3.1 Alur proses pengambilan data Gambar 3.2 Cakupan dari satu tempat berdiri alat yang terhalang objek xii

14 Gambar 3.3 Daerah yang terhalang objek dapat dipetakan dari tempat lain Gambar 3.4 Titik referensi GPS3 untuk keperluan backsight Gambar 3.5 Proses centering laser scanner Gambar 3.6 HDS Target 6 inch dan Twin Pole Extended Gambar 3.7 Ilustrasi tiga metode registrasi a) Target to Target b) Cloud to Cloud c) Traverse (Pfeifer, 2007) Gambar 3.8 Hasil proses registrasi Gambar 3.9 Translasi tempat berdiri alat pada proses registrasi Gambar 3.10 Bagan proses registrasi Gambar 3.11 Prinsip georeferencing dengan satu titik dan azimuth Gambar 3.12 Memasukkan titik referensi kedalam scanworld Gambar 3.13 Proses georeferencing dengan satu titik referensi dan azimuth Gambar 3.14 Data points cloud sebelum proses filtering Gambar 3.15 Filtering manual Gambar 3.16 Data point clouds setelah difilter Gambar 3.17 Ekspor points cloud ke format.cwf Gambar 3.18 Model I Gambar 3.19 Model II Gambar 3.20 Mesh yang dihasilkan dari points cloud yang telah difilter Gambar 3.21 Kontur yang dihasilkan dari mesh pada gambar Gambar 4.1 Nilai Error target dalam grafik...63 Gambar 4.2 Nilai error target dalam hubungannya dengan suhu...63 Gambar 4.3 Kondisi cuaca saat pengambilan data di Station Gambar 4.4 Contoh noise yang terjadi saat kondisi hujan(atas) dan cerah (bawah) 65 Gambar 4.5 Lokasi Station-001 yang dinilai kurang stabil xiii

15 Gambar 4.6 Poros putaran pada HDS Target 6 inch Gambar 4.7 Poros putaran pada Twinpole target Gambar 4.8 Contoh area yang tidak terscan karena terhalang vegetasi Gambar 4.9 Intensitas >0.205 (kiri) dan intensitas <0.205 (kanan) Gambar 4.10 Overlay peta intensitas Gambar 4.11 Titik-titik yang dihasilkan pada area berair Gambar 4.12 Contoh objek berwarna merah (BTS) yang tidak terscan Gambar 4.13 Hasil akhir pengukuran TLS berupa model permukaan 3D Gambar 4.14 Deviasi model filter manual dan otomatis Gambar 4.15 Nilai koordinat REFB hasil pengukuran TLS xiv

16 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi alat Leica Scanstation C10 (Leica Geosystem, 2011) Tabel 2.1 Spesifikasi alat Leica Scanstation C10 (Leica Geosystem, 2011) Tabel 3.2 Koordinat tempat berdiri alat pada tiap station dalam UTM...48 Tabel 3.3 Koordinat tempat berdiri alat pada tiap station dalam Geodetik Tabel 4.1 Data ketelitian target dari station yang berbeda Tabel 4.2 Perbandingan ketelitian pada kondisi cerah dan berkabut Tabel 4.3 Perbandingan ketelitian pada area stabil dan banyak guncangan Tabel 4.4 Nilai error titik referensi Tabel 4.5 Nilai koordinat REFB hasil pengukuran GPS Tabel 4.6 Nilai koordinat REFB hasil pengukuran TLS xv

17 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Report file perbandingan model filter manual dan otomatis Lampiran 2 Gambar model 3D hasil pengolahan Lampiran 3 Peta kontur hasil pengolahan Lampiran 4 Report hasil registrasi Lampiran 5 Spesifikasi Leica Scanstation C10 xvi