Studi Perbandingan GPS CORS Metode RTK NTRIP dan Total Station dalam Pengukuran Volume Cut and Fill

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (Jun, 2013) ISSN: Studi Perbandingan GPS CORS Metode RTK NTRIP dan Total Station dalam Pengukuran Volume Cut and Fill Firman Amanullah dan Khomsin Jurusan Teknik Geomatika, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya Indonesia khomsin@geodesy.its.ac.id Abstrak Pengukuran menggunakan Total Station (TS) dan teknologi Global Positioning System (GPS) merupakan beberapa metode yang sering digunakan dalam survei topografi. CORS (Continuously Operating Reference Station) merupakan salah satu perkembangan dari teknologi GPS. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa perbandingan volume cut and fill yang diukur menggunakan Total Station dan GPS CORS metode RTK (Real Time Kinematic) NTRIP (Network Tranportation RTCM via Internet Protocol). Alat-alat yang digunakan adalah Total Station, Receiver GPS, dan Waterpass. Stasiun CORS yang digunakan adalah stasiun CORS yang ada di Jurusan Teknik Geomatika ITS Pengambilan data dilakukan pada kondisi titik-titik elevasi dengan posisi horisontal yang sama untuk semua jenis alat pengukuran dengan luas area m 2 atau 10,776 Ha. Standar deviasi selisih elevasi pengukuran GPS CORS RTK NTRIP adalah 0,036 m, sedangkan untuk pengukuran TS adalah m, namun setelah dilakukan uji normalitas data dengan probable errors 95% menghasilkan standar deviasi untuk data GPS CORS - RTK NTRIP menjadi 0,027 m dan untuk TS menjadi 0,018 m. Hasil perhitungan total volume cut and fill yang diukur menggunakan GPS CORS RTK NTRIP adalah 1684,763 m 3 dan yang diukur menggunakan TS adalah m 3. Terdapat selisih volume cut and fill antara pengukuran RTK NTRIP dengan TS sebesar 452,332 m 3 dari total luas keseluruhan atau 41,976 m 3 /Ha. Kata kunci : Titik-titik elevasi, Total Station, GPS CORS RTK NTRIP, Volume cut and fill. P I. PENDAHULUAN ENGUKURAN topografi adalah suatu pekerjaan penentuan tempat kedudukan baik secara horisontal maupun vertikal pada segala sesuatu yang terdapat pada permukaan areal tanah yang diukur. Pekerjaan pengukuran topografi berguna untuk mendapatkan data pengukuran mengenai letak (posisi), elevasi (ketinggian) dan konfigurasi dari areal tanah, dimana data tersebut dapat dilukiskan pada suatu peta yang menggambarkan keadaan yang sebenarnya yang dikenal dengan peta topografi[1]. Pengukuran topografi juga dilakukan di bidang pekerjaan penggalian dan penimbunan tanah. Penggalian dan penimbunan tanah merupakan salah satu bidang pekerjaan yang erat kaitannya dengan perhitungan volume. Perhitungan volume menjadi sangat penting dalam bidang tersebut karena berhubungan dengan volume tanah yang dibutuhkan untuk digali atau ditimbun berdasarkan rencana proyek, yang biasa disebut volume cut and fill[2]. Pekerjaan survei dan pemetaan untuk menghitung volume cut and fill sudah menggunakan peralatan yang canggih seperti Total Station (TS) dan GPS metode RTK (Real Time Kinematik). TS termasuk alat yang sering digunakan pada survei untuk perhitungan volume cut and fill. Alat ini menggunakan sudut dan jarak antara alat TS dan prisma untuk mendefinisikan titik koordinat diatas permukaan bumi. Kelebihan TS adalah dapat digunakan di berbagai medan seperti hutan, tambak, dan lain sebagainya. Sedangkan kelemahan penggunaan TS ini terdapat pada jangkauan dan jarak pandang TS ke prisma. RTK merupakan metode pengukuran yang membutuhkan dua alat GPS yaitu sebagai base dan rover. Perkembangan teknologi membuat pekerjaan survei menjadi lebih mudah, karena ditunjang dengan alat-alat yang semakin canggih. GPS CORS (Continouosly Operating Reference Station) adalah salah satu teknologi baru berbasis GNSS (Global Navigation Satellite System) yang dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi terkait penentuan posisi. Dalam pemanfaatannya CORS dapat menyediakan data penentuan posisi secara real time ataupun post-processing yang dalam aplikasinya juga dapat digunakan pada survei topografi untuk perhitungan volume cut and fill NTRIP (Network Transport RTCM via Internet Protocol) adalah sebuah metode untuk mengirimkan koreksi data GPS/GLONASS dalam format RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) melalui internet. Data NTRIP digunakan untuk pengamatan posisi secara real-time. Pengguna mengunduh RTCM dari NTRIP dengan menggunakan koneksi GPRS, GSM, Satphone dan sebagainya. Metode RTK NTRIP memiliki keunggulan pada jarak karena pengiriman data koreksi antara base station GPS (GNSS CORS) dan rover menggunakan koneksi internet. Pada penelitian ini dilakukan analisa tentang penggunaan GPS CORS metode RTK NTRIP yang dibandingkan dengan hasil pengukuran menggunakan TS untuk pengukuran volume cut and fill, dimana hasil dari pengukuran menggunakan waterpass sebagai referensinya. Hasil dari penelitian ini akan dapat digunakan sebagai pertimbangan untuk penggunaan

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (Jun, 2013) ISSN: metode GPS CORS - RTK NTRIP dalam pengukuran untuk pekerjaan cut and fill ke depannya. II. METODOLOGI PENELITIAN Lokasi penelitian ini dilakukan di lahan Perumahan Pakuwon City milik PT. Pakuwon Darma yang terletak di Kecamatan Sukolilo, Surabaya dan secara astronomis terletak pada 7 16' 9,90" LS dan ' 23,39" BT. Luas total area pengukuran pada penelitian ini seluas m 2 atau Ha yang terdiri dari lima bagian area (site), yaitu site 1 (0.555 Ha), site 2 (7.516 Ha), site 3 (0.815 Ha), site 4 (0.938 Ha), site 5 (0.952 Ha). menggunakan WP menggunakan metode sipat datar luasan dengan toleransi bacaan rambu 2 mm. Pengukuran menggunakan WP bertujuan untuk mendapatkan data elevasi tiap titik yang tersebar di area yang digunakan sebagai pembanding dalam perhitungan volume cut and fill. Tahap pengolahan data, diawali dengan mendownload hasil pengukuran. Data GPS CORS - RTK NTRIP yang telah didownload berupa raw data koordinat x,y,z, dalam format (*.csv). Data pengukuran TS yang didownload berupa raw data sudut dan jarak kemudian diolah untuk mendapatkan data koordinat. Data bacaan rambu WP diolah untuk mendapatkan data elevasi. Selanjutnya, data hasil ketiga pengukuran tersebut di plot untuk kemudian dilakukan perhitungan volume. Gambar 1. Diagram Alir Penelitian Ada lima tahapan dalam penelitian ini, yaitu tahap persiapan, pengukuran, pengolahan data, dan tahap akhir. Diagram alir penelitian dapat dilihat pada gambar 1. Data yang digunakan ada tiga jenis jenis yaitu data yang diukur menggunakan GPS CORS - RTK NTRIP, TS, dan Waterpass (WP) dengan interval jarak tiap titik detail 25 m dan juga tergantung bentuk areal tanah cut and fill yang diukur. Pada dasarnya konsep dasar penentuan posisi dengan GPS adalah reseksi (pengikatan ke belakang)[3], begitu juga pengukuran GPS CORS - RTK NTRIP yang menggunakan CORS di Jurusan Teknik Geomatika ITS sebagai base station dan sebuah alat receiver sebagai rover yang bergerak dari titik satu ke titik lainnya yang diukur dengan status fixed dengan sampling rate satu detik. Pengukuran dengan TS menggunakan titik berdiri alat dan backsight yang sebelumnya sudah diukur dengan GPS RTK di setiap areal tanah yang akan diukur. Data yang diambil merupakan data sudut dan jarak menggunakan metode Tachymetry yang berasal dari kata dasar tacheo, yang berarti cepat dan metry, yang berarti pengukuran[4]. Di Amerika lebih dikenal dengan nama Stadia Metode. Metode yang digunakan untuk menentukan dengan cepat jarak horizontal dan elavasi sebuah titik[5]. Pengukuran Gambar 2. Diagram Alir Pengolahan Data Analisis data dilakukan dengan uji statistik terhadap data hasil pengukuran GPS CORS-RTK NTRIP, TS, maupun WP agar didapatkan nilai perbedaan diantara ketiga data pengukuran tersebut. Uji statistika pada penelitian ini menggunakan uji normalitas data dengan probable errors 95%. Hasil dari penelitian ini berupa perbandingan volume cut and fill yang diukur GPS CORS - RTK NTRIP, TS, dan WP, serta hasil analisa uji statistik hasil elevasi dari pengukuran menggunakan ketiga alat tersebut. Pada penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Saputra, B.R, di tahun 2009, standar deviasi selisih elevasi pengukuran RTK konvensional adalah 0,17 m pada hari pertama dan 0,28 m pada hari kedua, rata-ratanya adalah 0,225 m, sedangkan strandar deviasi selisih elevasi pengukuran TS adalah 0,20 m.

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (Jun, 2013) ISSN: III. HASIL A. Analisa Uji Statistik Selisih Elevasi Jumlah titik elevasi hasil pengukuran menggunakan GPS CORS - RTK NTRIP, TS, dan WP adalah 240 titik. Tiap titik yang diukur menggunakan GPS CORS - RTK NTRIP dan TS dengan posisi horizontal yang sama dibandingkan dengan cara mencari selisih elevasinya terhadap elevasi hasil pengukuran menggunakan WP. Selisih elevasi tiap titik (S hi) dan hasil perhitungannya dapat dilihat pada gambar 3 dan tabel 1. Gambar 4. Grafik Selisih Elevasi Tiap Titik Setelah Uji Normalitas Tabel 2. Hasil Perhitungan Selisih Elevasi Setelah Uji Normalitas Gambar 3. Grafik Selisih Elevasi Tiap Titik Sebelum Uji Normalitas Tabel 1. Hasil Perhitungan Selisih Elevasi Sebelum Uji Normalitas n S h -0,004 m -0,012 m S hi max 0,203 m 0,199 m S hi min -0,085 m -0,212 m σ 0,036 m 0,030 m E 95% 0,070 m 0,059 m S h-e 95% -0,074 m -0,071 m S h+e 95% 0,066 m 0,047 m Standar deviasi untuk pengukuran GPS CORS RTK NTRIP adalah 0,036 m, sedangkan untuk pengukuran TS adalah 0,030 m. Uji normalitas data dilakukan dengan Probable Errors 95%. Dari hasil perhitungan didapatkan nilai E 95% sebesar 0,070 m untuk pengukuran GPS CORS RTK NTRIP dan 0,059 m untuk pengukuran TS, sehingga didapatkan syarat normalitas dengan rentang -0,074 m S hi 0,066 m untuk GPS CORS RTK NTRIP dan -0,071 m S hi 0,047 untuk TS. Setelah dilakukan uji normalitas, ada 17 data yang dieliminasi karena tidak memenuhi syarat normalitas. Data RTK NTRIP yang tidak memenuhi syarat normalitas dapat disebabkan karena koneksi yang kurang stabil, sehingga solusi tipenya cepat berubah-ubah dan juga dapat dipengaruhi dari human errors. Sedangkan data TS yang tidak memenuhi syarat normalitas dapat disebabkan oleh waktu pengukuran pada siang hari dan jarak pengukuran yang jauh dan juga dapat dipengaruhi oleh human errors. Grafik selisih elevasi tiap titik dan hasil perhitungannya setelah dilakukan uji normalitas dapat dilihat pada grafik 4 dan tabel 2. n S h -0,005 m -0,010 m S hi max 0,050 m 0,027 m S hi min -0,073 m -0,070 m σ 0,027 m 0,018 m S h-σ -0,031 m -0,027 m S h+ σ 0,022 m 0,008 m Setelah dilakukan uji normalitas, standar deviasi untuk pengukuran GPS CORS RTK NTRIP menjadi 0,027 m, sedangkan untuk pengukuran TS menjadi 0,018 m. Kita juga dapat membandingkan hasil uji statistik per area pengukuran.terdapat lima area pengukuran yaitu site 1, site 2, site 3, site 4, site 5. Grafik S hi site 1 dapat dilihat pada gambar 5, sedangkan hasil perhitungannya ada di tabel 3. Grafik S hi site 1 dapat dilihat pada gambar 5, sedangkan hasil perhitungannya ada di tabel 3. Grafik S hi site 2 dapat dilihat pada gambar 6, sedangkan hasil perhitungannya ada di tabel 4. Grafik S hi site 3 dapat dilihat pada gambar 7, sedangkan hasil perhitungannya ada di tabel 5. Grafik S hi site 4 dapat dilihat pada gambar 8, sedangkan hasil perhitungannya ada di tabel 6. Grafik S hi site 5 dapat dilihat pada gambar 9, sedangkan hasil perhitungannya ada di tabel Grafik dan tabel Site 1 Gambar 5. Grafik Selisih Elevasi Tiap Titik pada Site 1

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (Jun, 2013) ISSN: Tabel 3. Hasil Perhitungan Selisih Elevasi pada Site 1 Tabel 5. Hasil Perhitungan Selisih Elevasi pada Site 3 n S h 0,00235 m 0,00096 m S hi max 0,065 m 0,026 m S hi min -0,048 m -0,030 m σ 0,028 m 0,014 m S h-σ -0,026 m -0,013 m S h+ σ 0,031 m 0,015 m n S h 0,024 m -0,005 m S hi max 0,050 m 0,013 m S hi min -0,003 m -0,020 m σ 0,016 m 0,006 m S h-σ 0,008 m -0,011 m S h+ σ 0,040 m 0,001 m 2. Grafik dan tabel Site 2 4. Grafik dan tabel Site 4 Gambar 6. Grafik Selisih Elevasi Tiap Titik pada Site 2 Tabel 4. Hasil Perhitungan Selisih Elevasi pada Site 2 Gambar 8. Grafik Selisih Elevasi Tiap Titik pada Site 4 Tabel 6. Hasil Perhitungan Selisih Elevasi pada Site 4 n S h -0,011 m -0,012 m S hi max 0,049 m 0,023 m S hi min -0,070 m -0,068 m σ 0,026 m 0,021 m S h-σ -0,037 m -0,033 m S h+ σ 0,015 m 0,009 m n S h 0,00052 m 0,00111 m S hi max 0,047 m 0,026 m S hi min -0,048 m -0,030 m σ 0,025 m 0,013 m S h-σ -0,025 m -0,012 m S h+ σ 0,026 m 0,014 m 3. Grafik dan tabel Site 3 5. Grafik dan tabel Site 5 Gambar 7. Grafik Selisih Elevasi Tiap Titik pada Site 3 Gambar 9. Grafik Selisih Elevasi Tiap Titik pada Site 5

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (Jun, 2013) ISSN: Tabel 7. Hasil Perhitungan Selisih Elevasi pada Site 5 n S h -0,019 m -0,017 m S hi max 0,012 m 0,006 m S hi min -0,055 m -0,044 m σ 0,016 m 0,014 m S h-σ -0,034 m -0,031 m S h+ σ -0,003 m -0,003 m B. Volume Cut and Fill Perhitungan volume cut and fill diawali dengan pembuatan surface dari setiap hasil pengukuran. Setelah terbentuk surface dari data pengukuran GPS CORS - RTK NTRIP, TS, dan WP, kemudian ketiga surface itu dibandingkan untuk mendapatkan selisih volume cut and fill. Hasil perhitungan volume cut and fill pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel 8. Tabel 8. Hasil Pengukuran Volume Cut and Fill VOLUME Cut 509,620 m 3 159,247 m 3 Fill 1175,143 m ,184 m 3 Total 1684,763 m ,431 m 3 Terdapat selisih total volume antara RTK NTRIP-WP dengan TS-WP sebesar m 3 dari total luas keseluruhan atau m 3 /Ha. SITE Tabel 9. Total Volume Cut and Fill per Site SITE RTK NTRIP TS Site 1 54,402 m 3 45,993 m 2 Site ,473 m 3 900,258 m 2 Site 3 Site 4 Site 5 227,962 m 3 160,155 m 3 156,772 m 3 Tabel 10. Selisih Volume Cut and Fill per Site SELISIH VOLUME 60,106 m 2 77,816 m 2 148,258 m 2 LUAS AREA Site 1 8,409 m m 2 Site 2 185,215 m m 2 Site 3 Site 4 Site 5 167,855 m 3 82,338 m 3 8,514 m m m m 2 Pada tabel 10 dapat dilihat bahwa besarnya selisih volume di setiap site bervariasi, yaitu 8,409 m 3 di site 1 dengan luas area 0,555 Ha atau jika dihitung dalam luas area satu hektar estimasi selisih volumenya sebesar 15,151 m 3 /Ha, 185,215 m 3 di site 2 dengan luas area 6,516 Ha atau jika dihitung dalam luas area satu hektar selisih volumenya sebesar 28,424 m 3 /Ha, 167,855 m 3 di site 3 dengan luas area 1,815 Ha atau jika dihitung dalam luas area satu hektar estimasi selisih volumenya sebesar 92,482 m 3 /Ha, 82,338 m 3 di site 4 dengan luas area 0,938 Ha atau jika dihitung dalam luas area satu hektar estimasi selisih volumenya sebesar 87,780 m 3 /Ha, 8,514 m 3 di site 5 dengan luas area 0,952 Ha atau jika dihitung dalam luas area satu hektar estimasi selisih volumenya sebesar 8,943 m 3 /Ha. Pada tabel 4.11 dapat dilihat juga selisih volume pada site 3 dan site 4 jauh lebih besar dibandingkan selisih volume. Hal ini terjadi karena koneksi internet GPS CORS RTK NTRIP yang sangat tidak stabil pada saat pengukuran di site tersebut. IV. KESIMPULAN 1. Standar deviasi (σ) GPS CORS RTK NTRIP dengan WP sebesar 0,036 m, sedangkan TS dengan WP sebesar 0,030 m. Setelah dilakukan uji normalitas data, σ GPS CORS RTK NTRIP dengan WP menjadi 0,027 m, sedangkan σ TS dengan WP menjadi 0,018 m. 2. Standar deviasi selisih elevasi GPS CORS RTK NTRIP terhadap WP pada site 1 sebesar 0,028 m, sedangkan TS terhadap WP pada site 1 sebesar 0,014 m. Pada site 2 standar deviasi selisih elevasi masing-masing sebesar 0,026 m dan 0,021 m, pada site 3 masing-masing sebesar 0,016 m dan 0,006 m, pada site 4 0,025 m dan 0,013 m, pada site 3 masing-masing sebesar 0,016 m dan 0,014 m. Pengukuran di tiap site menggunakan TS menghasilkan standar deviasi selisih elevasi yang lebih baik daripada pengukuran menggunakan GPS CORS RTK NTRIP. 3. Total volume cut and fill dari pengukuran GPS CORS RTK NTRIP adalah 1684,763 m 3, sedangkan dari pengukuran TS adalah 1232,431m 3. Selisih total volume antara pengukuran RTK NTRIP dengan TS sebesar 452,332 m 3 dari total luas 10,776 Ha atau estimasi selisih volume per hektarnya sebesar 41,976 m 3 /Ha. Selisih estimasi volume per hektar di setiap site yaitu, di site 1 sebesar 15,151 m 3 /Ha, di site 2 sebesar 28,424 m 3 /Ha, di site 3 sebesar 92,482 m 3 /Ha, di site 4 sebesar 87,780 m 3 /Ha, di site 5 sebesar 8,943 m 3 /Ha.Total volume cut and fill dari pengukuran GPS CORS RTK NTRIP adalah 1684,763m 3, sedangkan dari pengukuran TS adalah 1232,431m 3. Terdapat selisih total volume antara RTK NTRIP-WP dengan TS-WP sebesar 452,332 m 3 dari total luas keseluruhan atau 41,976 m 3 /Ha. 4. Pengukuran volume cut and fill menggunakan TS lebih baik dibandingkan menggunakan GPS CORS RTK NTRIP. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada PT. Adhimulia Interniagatama yang telah memberikan dukungan berupa penyediaan perangkat GPS Receiver Promark 200 yang digunakan untuk keperluan penelitian.

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (Jun, 2013) ISSN: DAFTAR PUSTAKA [1] Purworahardjo, U Ilmu UkurTanah Seri C. Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan. Institut Teknologi Bandung. Bandung [2] Yuwono Modul Pendidikan dan Pelatihan Teknis Pengukuran dan Pemetaan Kota. Jurusan Teknik Geodesi- FTSP. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya [3] Leick, A GPS Satellite Surveying. New York: John Wiley&Sons [4] Basuki, S Ilmu Ukur Tanah. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta [5] Wolf, P. R., dan Ghilani, C. D Elementary Surveying-An Introduction Geomatics. Prentice-Hall. Upper Saddle River. New Jersey