PEMANFAATAN VIDEOGRAMETRI DALAM PENENTUAN POSISI UNTUK TRAJEKTORI TUGAS AKHIR Karya Tulis Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Oleh Syarif Hidayattullah NIM. 15107079 Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2012
LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana PEMANFAATAN VIDEOGRAMETRI DALAM PENENTUAN POSISI UNTUK TRAJEKTORI Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun oleh orang lain, baik di ITB maupun di instansi pendidikan lainnya. Bandung, Juni 2012 Penulis, Syarif Hidayattullah NIM. 151 07 079 Bandung, Juni 2012 Pembimbing Pembimbing 1 Pembimbing 2 Dr. Deni Suwardhi, ST., MT. NIP.19690920 199601 1 001 Dr. Ir. Irawan Soemarto, M.Sc. NIP.19550429 198003 1 003 Disahkan Oleh : Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung Dr. Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc. NIP.19600702 198810 1 001 i
LEMBAR PENGHARGAAN Tugas akhir ini dapat diselesaikan penulis dengan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, bagian ini ditujukan penulis untuk menyampaikan rasa terimakasih ke pihak-pihak yang bersangkutan. 1. Terimakasih kepada Allah SWT atas rahmat dan lindungan-nya serta kepada kekasih-nya, Rasulullah Muhammad saw, yang telah menyempurnakan risalah Allah SWT. 2. Terimakasih kepada orang tua penulis, Mulyono dan Siti Asiah, yang sangat mendukung dan terus mengarahkan penulis dalam kebaikan. 3. Terimakasih kepada Dr. Deni Suwardhi, ST., MT., selaku pembimbing I yang sangat membantu dalam membimbing selama proses penelitian ini. Terimakasih kepada Dr. Ir. Irawan Soemarto, M.Sc. selaku pembimbing II yang memberikan masukkan dalam pemahaman dasar videogrametri. 4. Terimakasih kepada Dr. Ir. Agung Budiharto, M.Sc., sebagai mentor dan dosen penguji yang sangat komunikatif yang telah memberikan masukkan-masukkan yang sangat penting dan inspiratif dalam penelitian ini. Terimakasih pula kepada Dr. Ir. D. Muhally Hakim, M.Sc. dan Ir. Saptomo Handoro Mertotaroeno, M.Sc. yang telah memberikan waktunya untuk menjadi dosen penguji. 5. Terimakasih kepada Pak Yoga, Jandrong ST., Arnadi ST., dan Cicit ST., yang ikut terlibat dalam penelitian videogrametri di Lumajang. 6. Terimakasih kepada Ir. Syamsul Bachri, M.Eng, PhD., selaku dosen wali yang telah mengajarkan bahwa hidup tidaklah mulus-mulus saja. 7. Terimakasih kepada Dr. Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc., selaku ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB pada tahun 2012. 8. Terimakasih kepada para staff pengajar yang telah bersedia berbagi ilmu dan juga membimbing selama penulis berkuliah di ITB. 9. Para staff Tata Usaha Teknik Geodesi dan Geomatika ITB yang membantu dalam proses administratif. 10. Terimakasih kepada Bang Topek, Bang Wahyu, dan Kak Layla atas rasa sayang dan dukungan kepada adiknya. ii
11. Terimakasih kepada Alin yang selalu menemani Uppa dan Kak Intan yang selalu menemani Alin. 12. Terimakasih kepada keluarga yang selalu mendukung dan juga keponakan-keponakan yang akan selalu imut-imut. 13. Terimakasih kepada Bangun Fikri Sibul dan Mi nanung rahman atas semangat yang diberikan serta persahabatan yang tidak semu. 14. Terimakasih kepada anak-anak rental : Oksi 4, Arief (ayok kita ke Eropa bareng), Miro-Rasyid (duo macan), Wahyu (Yes-man), Aa Rendi (Sang pengukur tinggi alat), Wawan dan Dila (pemiliki rental), KKwang Feder Soo, Timo (Jangan terlalu narsis), Sabeni, Daniel (Hokiman) dan Bili (Otot). 15. Terimakasih kepada alm. Wisnu yang telah memberikan momentum bagi banyak orang untuk menjadi lebih baik. 16. Terimakasih kepada pengurus KK Hidro IMG 2011 : Janes, Nik-son, NIKo saripson, Lisa, dan Dita. 17. Terimakasih kepada penghuni sistech di zaman yang sama : Ferdi, Budi, Icha, Johan, Barnes, Sakaw dan Kazam. 18. Terimakasih kepada kelompok IUT : Bung Kristo, Isfa, dan Anggi. 19. Terimakasih kepada anggota DuxGeo Survey : Indra Aja dan Trio. 20. Terimakasih kepada anak-anak IMG dan rekan-rekan mahasiswa seperjuangan. iii
ABSTRAK Kemajuan teknologi turut mempengaruhi perkembangan metode penentuan posisi, salah satunya adalah metode videogrametri. Metode videogrametri merupakan penentuan posisi dengan menggunakan video sebagai sensornya. Prinsip dasar dari metode videogrametri sama dengan metode fotogrametri, yaitu memanfaatkan kondisi kesegarisan. Kondisi kesegarisan merupakan kondisi dimana titik eksposur kamera, titik objek pada sistem koordinat detektor (2D), dan pada sistem koordinat ruang (3D) berada pada satu garis lurus. Dengan kondisi ini maka dapat dibentuk persamaan matematis untuk menentukan koordinat titik objek dalam sistem koordinat ruang berdasarkan objek yang terekam pada video. Selain parameter posisi, pada metode videogrametri terdapat parameter lain yaitu parameter waktu. Untuk itu sensor-sensor yang digunakan harus disinkronisasikan agar memiliki sistem waktu yang sama. Pada penelitian ini, metode videogrametri dimanfaatkan dalam pembuatan trajektori. Trajektori suatu objek sendiri dapat dibentuk berdasarkan perubahan posisi objek tersebut. Oleh karena itu semakin banyak perubahan posisi suatu objek yang bisa ditentukan, semakin representatif trajektori objek tersebut. Kata kunci : kondisi kesegarisan, fotogrametri, videogrametri, sinkronisasi waktu, trajektori iv
ABSTRACT The development of technology has affected positioning determination methods, one of them is videogrammetry methods. Videogrammetry is positioning determination by using video camera as the sensor to collect data. The fundamental of the videogrammetry method as same as photogrammetry method is by using collinearity condition. This is a condition where the exposure of the sensor, object position in image coordinate system, and object in three dimentional system are in the same line, so mathematical equation of this condition can be formed. The other important of videogrammetry method is parameter of time. Because of this, synchronizing of every video camera has to be done. In this research, videogrammetry method is addressed to establish a trajectory from a moving object. So, first step is to determine the position of the object movements. More positions can be solved, more representative trajectory can be established. Key words : collinearity condition, photogrammetry, videogrammetry, time synchronization, trajectory v
KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat, karunia, serta kekuatan yang diberikan sehingga saya mampu menyelesaikan tugas akhir saya yang berjudul Pemanfaatan Videogrametri dalam Penentuan Posisi untuk Trajektori. Serta tak lupa pula salawat dan salam bagi Rasulullah Muhammad saw yang mengajarkan bagaimana berkehidupan. Tugas akhir ini merupakan karya tulis sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana di ITB. Saya selaku penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu kelancaran pengerjaan tugas akhir ini baik secara langsung maupun tidak langsung. Dorongan, arahan, dan semangat yang diberikan sangat berpengaruh bagi saya untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Orang tua, abang, kakak, para dosen, serta teman-teman yang selalu ada, terima kasih atas dukungannya. Saya menyadari adanya keterbatasan kemampuan dan kendala yang dihadapi dalam penyelesaian tugas akhir ini sehingga apa yang saya kerjakan sesungguhnya masih jauh dari sempurna. Saya sangat mengharapkan kritik dan saran untuk peningkatan dan perbaikan ke depannya. Besar harapan saya semoga tugas akhir ini dapat berguna untuk pengembangan ilmu geodesi dan geomatika di kemudian hari. Bandung, Juni 2012 Syarif Hidayattullah vi
DAFTAR ISI LEMBAR PENGHARGAAN... ii ABSTRAK... iv ABSTRACT... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR PERSAMAAN... xiii BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 1 1.3 Tujuan Penelitian... 2 1.4 Batasan Masalah... 2 1.5 Metodologi... 2 1.6 Sistematika Pembahasan... 3 BAB 2 STUDI REFERENSI... 5 2.1 Fotogrametri dan Videogrametri... 5 2.2 Triangulasi atau Interseksi... 5 2.3 Reseksi atau Perpotongan ke Belakang... 6 2.4 Prinsip Kesegarisan... 7 2.5 Perataan Berkas... 8 2.6 Pengadaan Kerangka Dasar Menggunakan ETS... 9 2.6.1 Kerangka Dasar Horizontal... 9 2.6.2 Kerangka Dasar Vertikal... 9 BAB 3 TAHAPAN STUDI... 10 3.1 Percobaan Videogrametri di Laboratorium... 10 3.1.1 Persiapan Kamera... 10 3.1.1 Kalibrasi Kamera... 12 3.1.2 Desain dan Instalasi Sistem... 13 vii
3.1.3 Pendefinisian Kerangka Dasar... 14 3.1.4 Perekaman Video... 14 3.1.5 Sinkronisasi Waktu... 14 3.1.6 Ekstraksi Video... 15 3.1.7 Reseksi... 15 3.1.8 Interseksi... 16 3.2 Aplikasi di Lapangan... 20 3.2.1 Persiapan Kamera... 20 3.2.2 Kalibrasi Kamera... 21 3.2.3 Desain dan Instalasi Sistem... 21 3.2.4 Pendefinisian Kerangka Dasar... 22 3.2.5 Perekaman Video Pelepasan Bom... 26 3.2.6 Sinkronisasi Waktu... 27 3.2.7 Ekstraksi Video Menjadi Multiple-image... 27 3.2.8 Reseksi... 27 3.2.9 Interseksi... 28 BAB 4 HASIL DAN ANALISIS... 30 4.1 Percobaan Metode Videogrametri di Laboratorium... 30 4.1.1 Kalibrasi Kamera... 30 4.1.2 Kerangka Dasar Percobaan di Laboratorium... 31 4.1.3 Reseksi... 31 4.1.4 Interseksi... 33 4.2 Aplikasi Metode Videogrametri di Lapangan... 40 4.2.1 Kalibrasi Kamera... 40 4.2.2 Kerangka Dasar Aplikasi Videogrametri di Lapangan... 40 4.2.3 Koordinat Titik Detail... 42 4.2.4 Koordinat Persilangan Kawat Pada Ram... 43 4.2.5 Reseksi... 44 4.2.6 Interseksi... 45 4.2.7 Trajektori Bom Tajam BTN-250... 46 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 47 5.1 Kesimpulan... 47 viii
5.2 Saran... 47 DAFTAR PUSTAKA... 49 LAMPIRAN... 50 ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 1-1 Diagram Alir Penelitian Videogrametri... 3 Gambar 2-1 Kamera non-metrik (Butler, Westlake, & Britton, 2011)... 5 Gambar 2-2 Triangulasi (Marlow, 2012)... 6 Gambar 2-3 Parameter Orientasi Luar Kamera (Marlow, 2012)... 7 Gambar 2-4 Kondisi Kesegarisan (Shortis, 1998)... 7 Gambar 3-1 Brica DV-H9 (Putra, 2012)... 10 Gambar 3-2 Sony DCR-SR100 (Sony, 2012)... 11 Gambar 3-3 EOS-600D (Canon, 2010)... 11 Gambar 3-4 Distorsi Lensa pada Kamera non-metrik (Lightcraft, 2012)... 12 Gambar 3-5 Lembar Kalibrasi... 13 Gambar 3-6 Contoh Instalasi Sistem (Percobaan 4)... 13 Gambar 3-7 Kerangka Dasar Percobaan di Laboratorium... 14 Gambar 3-8 Perangkat Lunak Ekstraksi Video... 15 Gambar 3-9 Reseksi Brica DV-H9... 16 Gambar 3-10 Reseksi Sony DCR-SR100... 16 Gambar 3-11 Reseksi EOS-600D... 16 Gambar 3-12 Senter yang Digunakan... 17 Gambar 3-13Posisi 1 Percobaan 1... 17 Gambar 3-14 Posisi 5 Percobaan 1... 17 Gambar 3-15 Coded Target... 18 Gambar 3-16 Posisi 1 Percobaan 2... 18 Gambar 3-17 Posisi 7 Percobaan 2... 18 Gambar 3-18 Grip Sepeda yang Dijatuhkan... 18 Gambar 3-19 Posisi 1 Percobaan 3... 19 Gambar 3-20 Posisi 2 Percobaan 3... 19 Gambar 3-21 Posisi 3 Percobaan 3... 19 Gambar 3-22 Salah Satu Frame Percobaan 4... 19 Gambar 3-23 Kamera Video Sony DSR-PD177 (Ciel, 2012)... 20 Gambar 3-24 Nikon D5000 (Butler, Westlake, & Britton, 2011)... 20 Gambar 3-25 Lembar Kalibrasi... 21 Gambar 3-26 Desain Pengambilan Data di Lapangan... 22 x
Gambar 3-27 Posisi Kamera di Station 1... 22 Gambar 3-28 Posisi Kamera di Station 2... 22 Gambar 3-29 Pengukuran Posisi Kamera Menggunakan ETS... 23 Gambar 3-30 Pengambilan Data Kerangka Dasar... 24 Gambar 3-31 Skenario di Lapangan... 24 Gambar 3-32 Pengambilan Data Situasi... 25 Gambar 3-33 Proses Perekaman Video Pelepasan Bom... 26 Gambar 3-34 Reseksi Kamera 1... 28 Gambar 3-35 Reseksi Kamera 2... 28 Gambar 3-36 Reseksi Kamera 3... 28 Gambar 3-37 Reseksi Kamera 4... 28 Gambar 3-38 Reseksi Kamera 5... 28 Gambar 3-39 Reseksi Kamera 6... 28 Gambar 3-40 Proses Pelepasan Bom... 29 Gambar 3-41 Ledakan Bom di Tanah... 29 Gambar 4-1 Hasil Kalibrasi Photomodeler... 30 Gambar 4-2 Opsi Kalibrasi pada Photomodeler... 31 Gambar 4-3 Kerangka Dasar Percobaan di Laboratorium... 31 Gambar 4-4 Hasil Reseksi dan Interseksi Percobaan 1... 33 Gambar 4-5 Rekonstruksi Rangka Manusia Posisi 1... 37 Gambar 4-6 Rekonstruksi Rangka Manusia Posisi 7... 37 Gambar 4-7 Hasil Reseksi dan Interseksi Percobaan 4... 38 Gambar 4-8 Hasil Interseksi Percobaan 4... 38 Gambar 4-9 Skema Penempatan Titik Kontrol, Target di Tanah dan Ram... 41 Gambar 4-10 Trajektori Bom BTN-250... 46 xi
DAFTAR TABEL Tabel 3-1 Spesifikasi Kamera Brica DV-H9... 10 Tabel 3-2 Spesifikasi Kamera Sony DCR-SR100... 11 Tabel 3-3 Spesifikasi Video Canon EOS-600D... 12 Tabel 3-4 Spesifikasi Kamera Sony DSR-PD177... 20 Tabel 3-5 Spesifikasi Kamera SLR Nikon D5000... 21 Tabel 4-1 Hasil Reseksi Percobaan 1... 32 Tabel 4-2 Hasil Reseksi Percobaan 2... 32 Tabel 4-3 Reseksi Percobaan 3... 32 Tabel 4-4 Reseksi Percobaan 4... 32 Tabel 4-5 Hasil Interseksi Percobaan 1... 33 Tabel 4-6 Hasil Interseksi Percobaan 2 Posisi 1... 33 Tabel 4-7 Hasil Interseksi Percobaan 2 Posisi 2... 34 Tabel 4-8 Hasil Interseksi Percobaan 2 Posisi 3... 34 Tabel 4-9 Hasil Interseksi Percobaan 2 Posisi 4... 35 Tabel 4-10 Hasil Interseksi Percobaan 2 Posisi 5... 35 Tabel 4-11 Hasil Interseksi Percobaan 2 Posisi 6... 36 Tabel 4-12 Hasil Interseksi Percobaan 2 Posisi 7... 36 Tabel 4-13 Hasil Interseksi Percobaan 3... 37 Tabel 4-14 Kecepatan Perubahan Posisi Percobaan 3... 37 Tabel 4-15 Hasil Interseksi Percobaan 4... 37 Tabel 4-16 Kecepatan dari Perubahan Posisi Percobaan 4... 39 Tabel 4-17 Koordinat Titik Kontrol... 41 Tabel 4-18 Koordinat Titik-Titik Target Jatuhnya Bom... 42 Tabel 4-19 Koordinat Bola-Bola pada Ram... 43 Tabel 4-20 Hasil Reseksi Menggunakan Australis... 44 Tabel 4-21 Resolusi Tanah Sony DSR-PD177... 45 xii
DAFTAR PERSAMAAN Persamaan 2-1... 8 Persamaan 2-2... 8 xiii