JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (20XX) ISSN: XXXX-XXXX (XXXX-XXXX Print) 1 Perbandingan Penentuan Volume Suatu Obyek Menggunakan Metode Close Range Photogrammetry Dengan Kamera Non Metrik Terkalibrasi Dan Pemetaan Teristris Arif Nor Hidayat 1,Teguh Hariyanto 2 Program Studi Teknik Geomatika, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: teguh_hr@geodesy.its.ac.id 2 Abstrak Perhitungan volume merupakan hal yang penting pada banyak pekerjaan teknik. Misalnya untuk keperluan studi erosi, estimasi pembuatan suatu material,estimasi pengambilan bahan tambang dan penilaian lahan untuk konstruksi. Akan tetapi perhitungan volume tersebut mayoritas menggunakan metode terisitris yang biayanya mahal dan alat yang digunakan juga sangat mahal. Pemetaan terisitris menggunakan alat ukur yang bernama Total Station. Teknik ini menggunakan metode tachymetri untuk mengetahui koordinat suatu titik di permukaan bumi. Pada penelitian ini dilakukan penerapan metode fotogrametri yakni Close Range Photogrammetry-syarat kesegarisan dengan menggunakan kamera non-metrik untuk mengetahui volume suatu obyek. Kondisi kesegarisan (Collinearity) adalah kondisi dimana titik obyek pada dunia nyata, titik pusat proyeksi, dan titik obyek di foto terletak dalam satu garis lurus. Metode Close Range Photogrammetry-syarat kesegarisan bisa digunakan untuk melakukan pengamatan dan evaluasi seluruh titik yang tersebar pada obyek yang diteliti. Sehingga koordinat dari setiap titik dapat diketahui menggunakan metode Close Range Photogrammetry-syarat kesegarisan karena dengan metode ini, seluruh titik yang ada di obyek penelitian diukur secara teliti. Dari hasil penelitian, diperoleh volume yang hampir sama dengan volume dari metode pemetaan teristris. Kemiripan volume antara metode Close Range Photogrammetry-syarat kesegarisan dengan metode pemetaan teristris mencapai 99% dengan Volume yang didapat menggunakan close range photogrammetry memiliki nilai 29.450 meter 3, sedangkan hasil volume menggunakan metode pemetaan teristris memiliki nilai 29.450 meter 3 dengan tingkat ketelitian sebesar ±0.749 meter 3. Kata Kunci Close Range Photogrammetry, Syarat Kesegarisan, Pemetaan Teristris,Volume. I. PENDAHULUAN Seiring berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, muncul metode alternatif untuk melakukan perhitungan volume suatu obyek. Metode ini berorientasi terhadap efisiensi dan efektivitas kerja serta biaya dan yang paling utama adalah ketelitian yang disesuaikan dengan kebutuhan, yaitu menggunakan fotogrametri rentang dekat atau yang lebih dikenal dengan istilah Close Range Photogrammetry (CRP). Pada penelitian ini digunakan penerapan metode fotogrametri yakni close range photogrammetry dengan menggunakan kamera non-metrik untuk mengetahui volume suatu obyek. Fotogrametri dapat didefinisikan sebagai suatu seni, pengetahuan dan teknologi untuk memperoleh informasi yang dapat dipercaya tentang suatu obyek fisik dan keadaannya melalui proses perekaman, pengamatan pengukuran dan interpretasi citra fotografis atau rekaman gambar gelombang elektromagnetik[1]. Pendapat lain menyatakan. Close Range Photogrammetry atau CRP merupakan suatu teknik fotogrametri dengan jarak antara kamera dengan obyek kurang dari 100 m[2]. Close Range Photogrammetry atau CRP adalah teknik fotogrametri dengan menggunakan prinsip kesegarisan atau collinearity, namun dalam pengambilan data dilakukan pada rentang dekat yakni 100 mm sampai dengan 300 m [3].Metode CRP ini juga memiliki kelebihan yakni dengan kombinasi akuisisi data geometrik dan tekstur atau visual suatu benda sehingga rekonstruksi suatu objek cukup baik. Metode ini memerlukan waktu yang relatif singkat dan repetisi untuk keperluan evaluasi juga selalu dimungkinkan.persamaan umum yang digunakan dalam kesegarisan adalah xa = m11(xa XL)+m12(YA YL)+m13(ZA ZL) m31(xa XL)+m32(YA YL)+m33(ZA ZL) ya = m21(xa XL)+m22(YA YL)+m23(ZA ZL) m31(xa XL)+m32(YA YL)+m33(ZA ZL) Dimana : xa, ya = Koordinat titik A di foto XA, YA, ZA = Koordinat titik A di Bumi XL, YL, ZL = Koordinat pusat pemotretan f = Panjang fokus kamera m = Matriks rotasi yang diberikan oleh persamaan Metode perhitungan volume kontur V = ( A 1 + 2A 2 + 2A 3 + + 2A n 1 + A n ) h 2 A 1 = Luas penampang kesatu A 2 = Luas penampang kedua A n = Luas penampang ke n V = Volume h = Interval kontur
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (20XX) ISSN: XXXX-XXXX (XXXX-XXXX Print) 2 Rumus Mencari Standar Deviasi v2 n v = selisih volume 1 dan 2 n = banyaknya pengukuran Rumus Mencari Ketelitian menggunakan Error Propagation σ F = ± ( F 2 x 2 1 + ( F 2 1 x 2 2 + + ( F 2 2 2 x n n σ F = Error Propagation F = Variabel yang dicari x 1,x 2,, x n = Variabel pengukuran σ 1, σ 2,, σ n = Standard errors Batasan Masalah 1. Kalibrasi kamera non-metrik dengan resolusi 16,2 MP untuk keperluan Close Range Photogrammetry. 2. Obyek pengukuran dari tugas akhir ini adalah gundukan tanah di wilayah kampus ITS. 3. Penentuan volume suatu obyek menggunakan metode Close Range Photogrammetry dan menggunakan metode pemetaan teristris(tachymetri) untuk gundukan tanah. 4. Membandingkan hasil perhitungan volume antara metode Close Range Photogrammetry dan tachymetri. Tujuan Penelitian 1. Kalibrasi kamera non-metrik resolusi 16,2 MP. 2. Mendapatkan volume dari metode Close Range Photogrammetry dan pemetaan teristris. 3. Membandingkan hasil hitungan volume dari data hasil Close Range Photogrammetry dengan hasil hitungan volume menggunakan metode tachymetri. II. METODOLOGI PENELITIAN A. Lokasi penelitian Lokasi Penelitian ini dilakukan di kawasan Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya yang kemudian dilakukan pengukuran gundukan untuk mendapatkan volume nya. B. Bahan dan Peralatan 1. Bahan Data primer merupakan data yang diperoleh dari foto yang didapat dengan cara memotret gundukan. Sedangkan untuk data sekunder merupakan data pendukung yang diperoleh dari pengukuran detail metode tachymetri. 2. Peralatan Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi perangkat keras (Hardware) yaitu Personal Computer,. Kamera Nikon D5100 dan perangkat lunak (Software) yaitu Sistem Operasi Windows 8, Microsoft Office 2013, ENVI 4.6.1, Matlab 2008, Microcad, Surfer 10. C. Tahapan Kegiatan Penelitian Adapun tahap penelitian digambarkan secara umum dengan penjelasan sebagai berikut: 1. Tahap Awal Identifikasi Masalah Permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana memperoleh volume dan DTM dengan menggunakan metode Close Range Photogrammetry. 2. Tahap Persiapan Studi Literatur Studi literatur bertujuan untuk mendapatkan referensi yang berhubungan dengan Close Range Photogrammetry, dan literatur lain yang mendukung baik dari buku, jurnal, majalah, internet dan lain sebagainya.dari buku, jurnal, majalah, internet dan lain sebagainya. Pengumpulan Data Pengumpulan data berupa data titik koordinat sampel dari masing-masing foto area yang bertampalan dan menggunakan metode tachymet ri. 3. Tahap Pengolahan Pada tahapan ini dilakukan pengolahan dari data yang telah didapat di lapangan dan data penunjang lainnya. 4. Tahap Analisis Dari pengolahan data dilakukan analisa untuk mendapatkan volume gundukan yang diamati dengan metode Close Range Photogrammetry dan pemetaan teristris. 5. Tahap Akhir Penyusunan laporan merupakan tahap terakhir dengan harapan hasil penelitian ini bisa bermanfaat dan diketahui orang lain. D. Tahapan Pengolahan Data Metode pengolahan yang dilakukan digambarkan seperti diagram alir berikut Gambar. 1. Lokasi Penelitian Gundukan di kampus ITS, Surabaya
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (20XX) ISSN: XXXX-XXXX (XXXX-XXXX Print) 3 Perencanaan Pengambilan Data Gundukan Tanah Metode Tachymetri CRP 5. Untuk data dari Total Station, dilakukan perhitungan terhadap koordinat dari lokasi penelitian menggunakan mikrocad, kemudian dibuat DTM dari area tersebut dan dilakukan perhitungan volume area tersebut menggunakan surfer. 6. Setelah volume didapatkan, maka tahap selanjutnya dilakukan analisa perbandingan hasil dan metode yang digunakan. Kemudian menentukan ketelitian dari kedua metode tersebut dengan menggunakan standar deviasi. Selanjutnya dilakukan uji ketelitian menggunakan t-student dengan tingkat kepercayaan 95%,dan perhitungan akurasi menggunakan error propagation. 7. Setelah dilakukan analisa, dibuat suatu kesimpulan tentang perhitungan volume menggunakan metode Close Range Photogrammetry dan Total Station. Pembuatan DTM Hasil DTM tiap Metode Perhitungan Volume Hasil Volume III. HASIL A. Koordinat yang didapat melalui CRP adalah sebagai berikut Korelasi antar variabel di foto dan tachymetri adalah 1.0 pada level signifikan 0.05.Standar deviasi antara kedua volume adalah ±0.000001. Dan akurasi yang didapat menggunakan error propagation sebesar ±0.749 meter 3. Tabel 1. Koordinat Obyek No. X(m) Y(m) Z(m) Perbandingan Hasil Gambar 2. Diagram Analisa alir pengolahan Saran dan Kesimpulan 1. Perencanaan dan orientasi medan merupakan metode awal dalam penelitian ini. Setelah itu dilakukan pengambilan data di lapangan. Pengambilan data terbagi menjadi dua bagian, yaitu menggunakan kamera non metrik dan menggunakan Total Station. 2. Pada pengambilan data menggunakan kamera non metrik, dilakukan kalibrasi kamera terlebih dahulu agar kamera dapat digunakan untuk mengambil data secara akurat. Setelah itu dilakukan pengambilan gambar obyek yang ada di lapangan. 3. Kemudian data juga diambil melalui Total Station. Data yang diambil menggunakan Total Station adalah gundukan tanah. 4. Setelah data terkumpul, dilakukan pengolahan data dari foto(digitasi titik kontrol(gcp)l, penentuan parameter orientasi luar,penentuan koordinat dari dua foto yang bertampalan. Kemudian didapat koordinat tiap titik. Kemudian dibuat DTM dari titik-titik tersebut dan dilakukan perhitungan volume menggunakan surfer. 1 321.1023-337.5987 210.1498 2 321.0183-339.1287 209.7878 3 320.9353-340.4237 209.3668 4 320.8583-342.0347 208.8498 5 323.6563-342.2457 208.9668 6 323.6503-340.7687 209.2338 7 323.8223-339.2007 209.7798 8 323.9433-337.9177 210.0618 9 326.7763-338.1927 210.0198 10 326.6323-339.4077 209.7208 11 326.3793-340.8797 209.2538 12 326.3253-342.3907 208.9378 13 328.4903-339.5627 209.6358 14 328.6303-338.3797 209.9918 15 330.2323-338.5177 209.5898 16 330.2253-339.7887 209.2808
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (20XX) ISSN: XXXX-XXXX (XXXX-XXXX Print) 4 B. Digital terrain model (DTM) yang diperoleh 1. Dari Close Range Photogrammetry Elevasi(m) Gambar 2. DTM foto 2. Dari Total Station Elevasi(m) Gambar 3. DTM Total Station C. Volume yang diperoleh(perhitungan menggunakan perangkat lunak Surfer 10) 1. Volume dari CRP=29.450m 3 2. Volume dari TS=29.450m 3 IV. PEMBAHASAN Pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan metode pemetaan teristris membutuhkan waktu yang lebih lama daripada menggunakan,metode CRP karena dalam pemetaan teristris diperlukan persiapan alat yang lebih lama, dan pengambilan data yang dilakukan juga lebih lama. Waktu yang dibutuhkan untuk pengambilan data dengan metode pemetaan teristris ±45 menit, sedangkan waktu yang dibutuhkan untuk pengambilan data dengan menggunakan CRP ±15 menit. Sedangkan untuk waktu pengolahan data menggunakan metode pemetaan teristris lebih cepat, sekitar ±15 menit, sedangkan untuk CRP membutuhkan waktu ±2jam karena pada CRP diperlukan proses digitasi titik kontrol yang membutuhkan waktu lama. Standar deviasi yang didapat dari kedua metode ini adalah ±0.000001.Kemudian akurasi yang didapat menggunakan error propagation sebesar ±0.749 meter 3. V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Kalibrasi kamera dilakukan untuk mendapatkan parameter kamera, parameter tersebut adalah parameter orientasi dalam yaitu focal length=50mm, dimensi foto= 4928x3264 pixel, principal point= 2463.5mm untuk arah x dan 1631.5mm untuk arah y, distorsi lensa radial untuk K1= -0.1638 o, K2= 0.7142 o, K3= -10.3277 o dan distorsi lensa tangensial untuk P1= -0.0002 o dan P2= - 0.0005 o 2. Volume yang didapat dari metode Close Range Photogrammetry- syarat kesegarisan adalah 29.450 (pembulatan) m 3, sedangkan Volume yang didapat dari metode pemetaan teristris (tachymetri) adalah 29.450 (pembulatan) m 3 dengan standar deviasi ±0.000001 dan akurasi yang didapat menggunakan error propagation sebesar ±0.749 meter 3. 3. Selisih antara kedua metode yang digunakan untuk menentukan volume obyek yang sama berupa gundukan yang berada di kawasan kampus ITS Surabaya adalah sebesar 0.000001meter 3 dengan korelasi antar variabel pada kedua metode sebesar 1.0 pada level signifikan 0.05 sehingga metode ini merupakan metode yang valid dan dapat digunakan untuk melakukan perhitungan volume suatu obyek. Saran Berdasarkan penelitain ini, ditemukan beberapa kendala pada proses pengolahan yang dapat menjadi sebuah rekomendasi bagi penelitian selanjutnya, beberapa saran yang dikemukakan antara lain: 1. Pemilihan lokasi sebaiknya berupa gundukan yang berada di tanah lapang dan tanpa ada gangguan baik gangguan yang ada pada obyek penelitian dan yang ada di luar obyek penelitian. 2. Persebaran titik kontrol sebaiknya diberi tanda untuk memperjelas saat melakukan proses digitasi. 3. Sebaiknya menggunakan fokus kamera yang sesuai dengan luas area agar didapat pertampalan yang bagus dan jarak pemotretan lebih ideal. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Tuhan YME, keluarga besar penulis dan teman-teman yang telah membantu dalam menyelesaikan penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA [1] Dipokusumo, B.S. 2001. Pengantar Fotogrametri. Institut Teknologi Bandung. [2] Robson & Cooper. 1996. The International Archives of The Photogrammetry.Beijing.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. X, No. X, (20XX) ISSN: XXXX-XXXX (XXXX-XXXX Print) 5 [3] Wolf, Paul R..Elements of Photogrammetry. Civil and Enviromental Engineering. The University of Wisconsin, Madison. McGraw-Hill Book Company Second Edition. 1983.