SISTEM PEMANTAUAN TATA RUANG KOTA DENGAN WAHANA UDARA NIR- AWAK SEBAGAI PENYEDIA FOTO UDARA MURAH Catur Aries Rokhmana email: caris@ugm.ac.idv; website: http://www.potretudara.com/ Teknik Geodesi Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No. 2 Yogyakarta 55281, ABSTRAK Idealnya, kegiatan pemantauan terha dap perkembangan Tata Ruang Kota dila kukan secara berkala. Kenyataannya kendala dana dan sum ber data manusia menjadi penghalang untuk melaksanakan kegiatan pemantaun wilayah. Fakta lain, umumnya perubahan pada wilayah Kota hanya terjadi pada sebagian wila yah dengan luas lebih kecil dari 3000 Ha. Keberadaa n foto udara skala besar yang murah, cepat, dan akurat untuk diproduksi da pat me njadi jawaban bagi kebutuhan sistem pemantauan wilayah. Tulisan ini menjelaskan potensi penggunaan wahana udara nir-awak untuk menyediakan foto udara murah sebagai sis tem pemantaua n tata ruang kota. Sistem pemotretan udara murah dihasilkan dengan memanfaatkan wahana aeromodeling dan kamera digital yang banyak dipasaran. Pemrosesan ter hadap data hasil pemotretan udara dila kukan dengan teknologi fotogrametri digital. Sistem dapat menghasilkan citra orto-m osaik kota yang detail, model kota 3D, dan mengukur dimensi obyek yang terekam dalam Foto Udara. Kualitas geometrik dari sistem pema ntauan ini dapat memenuhi akurasi peta skala 1/1000. Pada kasus pemantauan wilayah, keberadaan data spasial yang lama sangat diperlukan untuk mereferensikan data baru yang dihasilkan oleh sistem pemantauan wilayah. Kata kunci: Foto udara detail, wahana udara nir-awak, fotogrametri, tata ruang kota PENDAHULUAN Kombinasi antara luas wilayah Indonesia, karakteristik kepulauan dengan jumlah penduduk yang banyak merupakan tantangan dan pekerjaan yang besar bagi kegiatan survey-pemetaan. Sampai tahun 2006, dari sekitar 195 juta Ha wilayah Indonesia (Sumarto, dkk. 2008) hanya kurang dari 10 persen dari luas tersebut telah tergambar dalam peta skala besar pada skala 1:1000 dan 1:2500. Luas wilayah pemukiman total 10 Juta Ha, tersebar di 70.000 lokasi desa/kelurahan. Sehingga apabila dibagi maka luas satuan pemukiman per lokasi desa + 140 Ha. Fakta lain, umumnya perubahan pada wilayah Kota/Pemukiman hanya terjadi pada sebagian wilayah dengan luas lebih kecil dari 3000 Ha. Penggunaan teknologi pemotretan udara dengan standar kamera tidak akan ekonomis, sebab pekerjaan minimal harus 20.000 Ha untuk dapat nilai yang efisien. Sehingga dibutuhkan teknologi tepat guna untuk percepatan penyelesaian kebutuhan survey-pemetaan di wilayah perkotaan. Dari sisi teknologi perlu dikembangkan sistem pemetaan lahan/persil yang bercirikan: biaya rendah, mudah dioperasikan, cepat dalam proses produksi, dan kualitas yang memadai. Penggunaan teknologi wahana udara nir-awak menjadi efisien untuk kisaran luasan 500 Ha. Tulisan ini menjelaskan potensi penggunaan wahana udara nir-awak (UAV: Unmanned Aerial Vehicle) untuk menyediakan foto udara murah sebagai sistem pemetaan atau pemantauan tata ruang kota. Hasil foto udara dari wahana nir-awak dapat diproses dengan fotogrametri digital untuk produksi berbagai jenis data spasial seperti citra mosaik wilayah perkotaan, model elevasi digital, Peta Foto, dan model 3D. Hasil pemrosesan data juga dapat digunakan untuk keperluan pengukuran bentuk, dimensi dan volume suatu obyek yang terekam dalam citra foto udaranya.
CITRA FOTO UDARA VS CITRA SATELIT Saat ini citra satelit resolusi sangat tinggi seperti citra satelit IKONOS dan QUICKBIRD semakin banyak diminta untuk keperluan terkait Tata Ruang Perkotaan. Citra satelit memiliki kelemahan utama adanya liputan awan yang menghalangi pandangan obyek di bumi. Disamping itu, citra satelit tidak dapat digunakan untuk produksi Peta dengan skala yang lebih besar dari 1/2500. Di lain pihak, citra foto udara menjadi substitusi yang melengkapi kebutuhan pengguna untuk produksi skala 1/5000 1/1000. Penggunaan foto udara terkendala pada keterbatasan dana, karena biaya pengadaannya jauh lebih mahal dibandingkan citra satelit. Tabel 1 mengilustrasikan perbandingan praktis antara citra satelit dengan citra foto udara. Tabel 1. Perbandingan praktis karakter citra satelit dengan citra foto udara Citra Satelit Citra Foto Udara Citra Satelit IKONOS Resolusi Spasial: IKONOS (1m); QuickBird (0.6m); WorldView (0.5m); GeoEye (0.45m) Cotra Foto Udara dengan Wahana Nir-Awak Resolusi Spasial: 5cm 25cm Produksi Peta skala 1/10.000 1/5.000 Produksi Peta skala 1/5.000 1/1.000 Akurasi posisi terbaik > 1m Biaya pengadaan Citra per Ha: Rp. 2.800 4.000 Ada luas pemesanan minimal Tidak bebas awan Akurasi posisi terbaik < 1m (Sub-meter) Biaya pengadaan citra per Ha: Rp. 20.000 40.000 Tidak ada batas luas minimal pemesanan Dapat bebas awan (terbang dibawah awan) Penggunaan wanaha udara nir-awak untuk pemotretaan udara menjadi lebih fleksibel untuk memenuhi kebutuhan pemotretaan wilayah perkotaan pada lokasi tertentu dengan biaya yang jauh lebih murah. Sistem pemotretan dengan wahana udara nir-awak memiliki tingkat portabilitas yang lebih tinggi dibandingkan penggunaan pesawat udara standar. Penggunaan wahana udara nir-awak dapat mereduksi kebutuhan biaya sewa pesawat yang mahal. Sehingga pada luasan < 100Ha pun dapat efisien untuk dilakukan pemotretan udara.
SISTEM PENCITRAAN DENGAN WAHANA NIR-AWAK Saat ini telah ada sejumlah riset tentang penggunaan wahana nir-awak untuk kegiatan surveipemetaan pada skala besar (lihat Rokhmana, 2007, Rokhmana, 2008, Rokhmana, 2009). Salah satunya dikembangkan di Laboratorium Fotogrametri dan Inderaja Teknik Geodesi Universitas Gadjah Mada yang disebut UAV-Based Fotogrametri (lihat http://www.potretudara.com). Arsitektur sistem dapat dilihat pada Gambar 1. Hakekat dari sistem ini adalah penggunaan suatu wahana udara (model aeromodelling) sebagai platform pembawa kamera digital (sensor pencitraan) untuk melakukan pekerjaan pemotretan dari udara pada posisi eksposur yang telah direncanakan (jalur terbang). Selanjutnya dari foto udara tersebut dapat diproses secara fotogrametrik menjadi data spasial seperti citra ortofoto, data elevasi digital, pengukuran bentuk dan dimensi, dll. Wahana Aeromodelling Membawa Video Sender untuk mengirimkan data ke ground station secara real time. Daya pancar sistem kontrol wahana ini mencapai 1 6 km Kamera Digital dan GPS Navigasi Gambar 1. Ilustrasi salah satu sistem wahana nir-awak untuk pemotretan udara. Hamper seluruh tipw kamera digital jenis pocket camera dapat digunakan sebagai sensor pencitraan. Kelemahan utama dari kamera ini adalah kualitas geometric akibat distorsi lensa yang tidak stabil. Penggunaan fotogrametri digital untuk proses kalibrasi kamera ataupun teknik self-callibration pada saat pemrosesan data dapat mereduksi kesalahan ini. Pada umumnya kesalahan 2 (dua) piksel dapat dicapai dari hasil pemrosesan fotogrametri ini. Sehingga apabila pemotretan udara menghasilkan citra dengan resolusi spasial 5cm, maka produk akhir dapat memiliki kualitas geometrik 10cm. Hasil pengujian untuk aplikasi pemetaan persil di bidang pertanahan memberikan hasil yang memuaskan (lihat Rokhmana, 2009). PRODUKS DASAR DAN APLIKASINYA UNTUK TATA RUANG Sistem UAV-Based fotogrametri memiliki kemampuan produksi yang hampir sama dengan penggunaan citra foto udara standar. Perbedaannya terletak pada kemampuan cakupan volume luas wilayah yang terbatas. Batasan cakupan wilayah sesuai dengan kemampuan jangkauan sistem kendali jarak jauhnya yang umumnya < 3km. Tabel 2 memberikan ilustrasi kemampuan produk dasar dari sistem UAV-Based fotogrametri. Jadi skenario aplikas i sistem ini pada aplikasi tata ruang sebagai berikut:
1. Liput seluruh wilayah perkotaan di Indonesia (10 juta Ha) dengan arsip citra satelit resolusi tinggi. Sebagai prioritas adalah wilayah yang memiliki tingkat kepadatan penduduk tinggi. Sumber citra satelit dapat diambil dari Google Earth yang relatif murah. Citra ini selanjutnya perlu di koreksi geometrik dengan sejumlah titik kontrol tanah. Hasil akhir berupa citra terkoreksi yang memenuhi tingkaat akurasi Peta Skala 1/10.000. Hasil ini selanjutnya akan berperan sebagai data acuan (dasar) bagi kepentingan pemantauan perubahan wilayah di masa mendatang. 2. Liput sebagian wilayah perkotaan yang dianggap berubah atau perlu dipantau saja dengan UAV-based fotogrametri. Luas liputan efektif untuk sistem ini < 1000Ha. Pilihan produk yang dihas ilkan dapat dipilih sesuai seperti dalam Tabel 2. Tabel 2. Ilustrasi kemampuan produk dasar dari sistem UAV-Based Fotogrametri Ilustrasi Keterangan Produk citra panorama dari udara merupakan pandangan miring (oblique) dari udara wilayah perkotaan. Pada citra ini dapat dilakukan pengukuran bentuk dan dimensi dari obyek yang taampak dalam citra. Produk citra pandangan vertikal atau nearortogonal dari udara. Pada citra ini posisi (X,Y) dan luas obyek di bumi dapat diukur. Produk Peta Foto yang dilengkapi dengan garis kontur ketinggian terrain. Produk ini layaknya Peta yang menunjukkan posisi bentuk dan dimensi obyek.
Produk model 3D realitas virtual (v irtual reality) banyak digunakan untuk kepertingan visualisasi wilayah. PENUTUP Tulisan ini memberikan gambaran tentang penggunaan wahana udara nir-awak (UAV-based Fotogrametri) untuk menghasilkan citra foto udara yang dapat diaplikasikan untuk kepentingan tata ruang perkotaan. Karakteristik sistem yang portable dan fleksibel menyebabkan sistem ini efisien untuk diterapkan sebagai substitusi dari citra satelit relolusi tinggi yang selama ini telah digunakan. Sistem ini dapat menghasilkan berbagai produk yang memenuhi tingkat akurasi peta skala 1/5.000 1/1.000. Pada kasus pemantauan wilayah, keberadaan data spasial yang lama yang bersumber dari citra satelit resolusi tinggi diperlukan untuk mereferensikan data baru yang dihasilkan oleh sistem pemantauan wilayah ini. DAFTAR PUSTAKA Rokhmana. C.A.. and Soetaat. 2004. The Critical Review of Us ing Small Format Aerial Photogrammetry for Municipality Mapping in Indonesia. Proceeding Map Asia 2004. Jakarta. Rokhmana. C.A.. 2007. The Low-Cost Monitoring System For Landslide And Volcano With Digital Photogrammetry, Proceeding Joint Convention HAGI, IAGI, IATMI Rokhmana. C.A.. 2008. Some Notes on Using Balloon Photography For Modeling The Landslide Area, Proceeding Map Asia 2008 Rokhmana. C.A.. 2009. THE POTENTIAL APPLICATIONS OF BALLOON PHOTOGRAMMETRY FOR CADASTRE MAPPING, Proceeding outh East Asia Surveying Congress SUMARTO Irawan, W.R.IDRUS, Virgo ERESTA JAYA, R. EKO, D. K. GINDOW, B. Adhi, E. PUTRANTY, E. PINTADI, P. HADI, Y. AZIZ, A. GIYANTO, RAHARDJO, F. H. FERYANDI, I. HERAWATI, Firman AS and S. YUSRA, 2008, Cadastral Base Mapping Activity in Indonesia, FIG Working Week 2008, Stockholm, Sweden 14-19 June 2008