STUDI CLOSE RANGE PHOTOGRAMMETRY DALAM PENENTUAN VOLUME SUATU OBJEK Defry Mulia 35 09100011 PROGRAM STUDI TEKNIK GEOMATIKA FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014 1
PENDAHULUAN Latar Belakang Volume penggalian dan penimbunan suatu material merupakan hal yang penting dalam banyak pekerjaan teknik dan pertambangan. Akurasi bentuk dan estimasi volume dari material tersebut adalah penting dalam banyak aplikasi, misalnya studi erosi, estimasi pengambilan bahan tambang, dan penilaian lahan untuk konstruksi (Schulz dan Schachter 1980 dalam Yakara dan Yilmazb 2008). Dengan adanya perkembangan teknologi fotogrametri, diharapkan dapat membuat kemudahan untuk melakukan pemodelan tiga dimensi dari suatu objek, teknologi otomatisasi image matching, mempermudah dalam a pengambilan a titik sampel yang akan a digunakan a untuk pembuatan a Digital Surface Model (DSM). 2
Tujuan 1. Mendapatkan parameter orientasi dalam dari kalibrasi kamera. 2. Membuat model 3D dan DSM (Digital Surface Model) dari objek yang diteliti. 3. Mengihitung volume menggunakan DSM. 4. Analisa ketelitian dengan membandingkan perhitungan hasil volume dengan metode close range photogrammetry dan thacymetri. Manfaat Manfaat yang ingin diperoleh dari penelitian ini adalah memberi suatu informasi mengenai suatu metode alternatif untuk diterapkan pada pekerjaan-pekerjaan pembuatan DSM dan penentuan volume. 3
Perumusan Masalah Permasalahan yang akan muncul dari latar belakang penelitian di atas adalah: 1. Bagaimana hasil kalibrasi kamera pada Software Photomodeler Scanner? 2. Bagaimana hasil EOP dari proses orientasi relatif dan DSM menggunakan Software Photomodeler Scanner? 3. Bagaimana Evaluasi volume hasil dari metode Close Range Photogrammetry dengan Software Photomodeler Scanner Batasan Masalah Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah: 1. Objek yang dijadikan bahan pengukuran dari tugas akhir ini yaitu objek lemari dan objek kurang beraturan gundukan berumput. 2. Metode penghitungan volume yang digunakan adalah metode bangun ruang balok dan thacymetri. 3. Software pengolahan menggunakan Software Photomodeler Scanner dengan prinsip epipolar geometry dan metode image matching. 4
METODOLOGI PENELITIAN 5
LOKASI DATA PERANGKAT LUNAK Lokasi penelitian Tugas Akhir ini mengambil sampel di Surabaya Timur. Data foto diambil dengan kamera non metrik atau kamera digital it yaitu grid bidang kalibrasi, lemari, dan gundukan berumput. 1. Auto CAD 2012 2. Photomodeler Scanner 3. Microsoft Office 4. MiniTab 16 6
7
PROSEDUR PENELITIAN Foto Objek Pengukuran ETS Grid Kalibrasi Penandaan Titik manual Data Sudut dan Jarak RMS >1 Pemotretann Foto Terkoreksi Pengolahan Data Tachymetri Data Kalibrasi Foto tidak terorientasi RMS >1 Orientasi Relatif Koordina t titik sampel Foto terorientasi EOP DSM intersection Hasil Kalibrasi Model 3D dan DSM Perhitungan Volume IOP Volume Objek Volume Objek Analisa 8
HASIL DAN ANALISIS 1. Kalibrasi Kamera Presisi atau stadar deviasi Camera Canon EOS 5D Mark II Parameter Orientasi i Dalam Nilai i (mm) Deviasi i( (mm) Focal Length 24.790558 0.004 Xp 18.020613 0.005 Yp 12.197914 0.006 Fw 36.528877 0.002 Fh 24.3332 - K1 1.54E-04 1.90E-06 K2 0 0 K3 0 0 P1 1.72E-05 2.50E-06 P2 2.28E-05 2.70E-06 Tabel 1. Hasil perhitungan IOP menggunakan self calibration 9
2. Orientasi Relatif a. Objek Lemari Photos X Y Z Tightness (percent) Angle RMS Residual (pixels) Largest Residual (pixels) Photo Largest Residual 3,4 0.269 0.35-0.896 0.011 8.167 s 0.26 0.273 4 3,4-0.294 0.343-0.827 0.005 7.474 s 0.149 0.154 3 3,4-0.248 0.343-0.847 0.011 7.645 s 0.278 0.286 3 3,4 0.215 0.346-0.895 0.028 8.305 s 0.661 0.689 4 3,4 0.216-0.015-0.924 0.002 8.448 s 0.046 0.046 3 3,4 0.255 0.0201-0.918 0.017 8.418 s 0.401 0.403 4 3,4-0.258-0.019-0.898 0.032 7.731 s 0.746 0.795 3 3,4 0.22-0.396-1.0002 0.029 7.130 s 0.643 0.663 3 3,4-0.261-0.397-0.947 0.039 6.951 s 0.893 0.962 3 34 3,4-0.307 030-0.431-0.925 092 004 0.047 680 6.807 s 1.103103 119 1.195 3 3,4 0.276-0.438-1.004 0.016 6.873 s 0.349 0.359 3 3,4 0.213 0.031-0.916 0.006 8.552 s 0.138 0.138 4 34 3,4 0.213 0.018018-0.916 001 0.01 8.557 s 0.243 0.243 3 Tabel 2. Orientasi relatif 2 foto sisi kanan lemari yang saling overlay 10
11
Foto Parameter Xc Yc Zc Omega Phi Kappa 1 0.551641 0.061095-0.36074 2-0.47755 0.042486-0.26055 3-0.39656 0.032826-0.2151 4-0.55418 0.034831-0.32505 5 0.647898 0.041845-0.37065 6 0.499199 0.048324-0.28502 7 0.043855 0.004707 0.011283-9.089966-5.801953-3.846049-4.856331 37.017981-32.017474-41.739047-22.504308-4.669065 27.143467-7.907145 44.543376 5.475817-1.883678-0.959314-1.873915 3.704555 4.608528-0.136078-0.254783 2.741003 Tabel 3. Enam unsur orientasi luar (EOP) objek lemari 12
b. Objek Gundukan Berumput Precision RMS Largest Vector Tightness Residual Residual Photos Length (percent) Angle (pixels) (pixels) X Y Z X Precision Y Precision Z Precision 1,2 0.017 0.012 23.083 s 0.418 0.429 0.088 0.129 0.821 0.001 0.008 0.015 1,2 0.018 0.001 18.425 s 0.044 0.052 0.041 0.098 1.035 0.017 0.002 0.002 1,2 0.011 0.058 20.657 s 1.715 1.722 0.155 0.1 0.929 0.011 0.002 0.001 1,2 0.0134 0.009 16.606 s 0.23 0.237 0.13 0.054 1.162 0.005 0.004 0.011 12 1,2 0.015015 0.042042 16.901 s 0.998 101 1.01 0.089089 0.063063 1.139139 0.012012 0.003003 0.009009 1,2 0.024 0.031 15.439 s 0.68 0.682 0.061 0.033 1.247 0.021 0.006 0.009 1,2 0.015 0.015 15.079 s 0.33 0.337 0.191 0.026 1.279 0.001 0.007 0.013 1,2 0.018 0.005 16.408 s 0.129 0.136 0.229 0.061 1.169 0.012 0.002 0.013 1,2 0.034 0.018 10.793 s 0.285 0.286 0.479 0.082 1.715 0.001 0.006 0.033 1,2 0.036 0.021 19.797 s 0.617 0.63 0.274 0.111 0.951 0.036 0.004 0.003 Tabel 4. Orientasi relatif overlay 2 data foto yang berbeda 13
14
Foto Parameter Xc Yc Zc Omega Phi Kappa Foto 1 dan Foto 2 Foto 1-0.000033 000033-0.000671 000671-0.00332 00332 Foto 2 0.335823-0.010832-0.02068 0.021912-0.025285-0.001050 0.134026 0.988132-0.705731 Foto 3 dan Foto 6 Foto 3 0.003576-0.000024 0.000708 Foto 6 0.861546-0.002267 0.360068 0.003223 1.072336 0.095031 3.167751-0.023844-0.982215 Foto 4 dan Foto 5 Foto 5-0.031993 0.017256 0.011307 Foto 4 0.374304 0.068494-0.10313-0.718773-8.383466-1.094625 1.185979 0.082004 0.584186 Foto 4 dan Foto 7 Foto 4 0.033125-0.010911-0.01595 Foto 7 0.392531-0.013714-0.43213 0.428228 5.154310 1.189516 11.732101-0.006633 1.053813 Tabel 5. Enam unsur orientasi luar (EOP) objek gundukan berumput 15
3. PEMODELAN 3D DAN DSM 16
4. HITUNGAN VOLUME Metode Pengukuran Panjang (m) Lebar (m) Tinggi (m) Volume (m 3 ) CRP 0.457 0.423 0.556 0.107 Roll llmeter 0.400 0.400 1.200 0.192 Tabel 6. Hasil Hitungan Volume Lemari Jumlah titik 138 elevasi minimum (m) 5.3 elevasi maksimum (m) 5.9 koordinat minimum i 1028.099599099599 ; (x,y) 985.176785 koordinat maksimum 1034.169121 ; (x,y) 992.718880 Jumlah titik 54 elevasi minimum (m) 0 elevasi maksimum (m) 0 koordinat minimum i 1028.099599099599 ; (x,y) 985.112876 koordinat maksimum 1034.169121 ; (x,y) 992.718880 kontur 150 kontur 55 Tabel 7. Hasil hitungan permukaan 1 Tabel 8. Hasil hitungan permukaan 2 (perencanaan) 17
164987 volume cut 162.164987 m 3 volume fill 0 volume hasil 162.164987 m 3 jumlah titik 653 elevasi minimum (m) 5.3 elevasi maksimum (m) 59 5.9 koordinat minimum (x,y) 1028.099599 ; 985.112877 koordinat maksimum (x,y) 1034.169121 ; 992.718880 Tabel 9. Hasil Perhitungan Volume Gundukan Berumput Menggunakan ETS 18
5. ANALISIS Pada pengolahan kalibrasi kamera, diperoleh point marking residual dengan nilai RMS 0,114 pixels. Kerapatan titik maksimum adalah pada titik 11 dengan nilai 0,00069 m dan titik minimum pada titik 65 dengan nilai 0,00013 m. Analisa yang muncul adalah jumlah area foto yang ditutupi oleh titik adalah 14%, yang merupakan kurang dari yang direkomendasikan, yaitu sebesar 80%. Denga demikian disarankan untuk mengambil ulang foto dari grid kalibrasi dengan pencahayaan yang bagus sehingga titik yang ditandai mengisi bingkai foto sebanyak mungkin. Hal ini menghasilkan kalibrasi yang lebih baik karena lebih banyak lensa yang akan dikalibrasi untuk memperhitungkan variabilitas seluruh lensa. Dalam menentukan orientasi ralatif dengan melakukan overlay 2 gambar atau lebih, sangat sulit mendapatkan nilai RMS yang kecil dari 0 (<0). Sehingga penulis melakukan pengolahan secara berualng-ulang sampai RMS yang didapat kecil. RMS maksimal pada pengolahan ini adalah 4.008764604 pixels. Dari hasil uji statistik diketahui bahwa hasil volume rata-rata objek lemari dengan metode CRP adalah 0.107 m 3 dan metode rol meter adalah 0.192 m 3. Sehingga selisihnya adalah 0.085085 m 3. Volume gundukan berumput metode CRP belum menemukan hasil, oleh karena itu perbandingan volume gundukan berumput antara metode CRP dan thacymetri belum bisa ditentukan. Volume gundukan menggunakan ETS adalah 162.164987 m 3 19
KESIMPULAN 1. Parameter Orientasi Dalam kamera pada hasil kalibrasi kamera yaitu focal length = 24.790, posisi titik utama foto (X P ;Y P ) = 18.021;12.197, dan koefisien distorsi lensa K1 = 0.00015, K2 = 0, K3 = 0, P1 = 0.000017, dan P2 = 0.000022 2. Pemodelan objek beraturan yang diwakili oleh lemari berhasil dilakukan, sementara itu objek yang tidak beraturan seperti gundukan berumput tidak berhasil dilakukan. 3. Volume objek lemari berdasarkan roll meter adalah 0.192 m 3 dan berdasarkan CRP adalah 0.107 m 3. Untuk objek gundukan berumput, berdasarkan hasil thacymetri 162.165165 m 3 dan berdasarkan CRP belum berhasil ditentukan. Perhitungan volume suatu objek dengan metode fotogrametri rentang dekat (CRP) merupakan alternatif yang kurang akurat untuk objek yang tidak beraturan. 4. Hasil Uji statistik pengukuran objek lemari dengan membandingkan metode Roll Meter dengan CRP memperoleh nilai i P = 0.394, sehingga disimpulkani metode CRP untuk objek yang beraturan masih bisa dikatakan valid. 20
SARAN 1. Pada pengambilan data foto grid bidang kalibrasi harus di tempat dengan pencahayaan yang bagus. 2. Untuk jenis objek yang tidak beraturan yaitu gundukan berumput, untuk mendapatkan hasil orientasi relatif yang bagus seharusnya dipasang tanda atau titik control di objek gundukan. 3. Perlunya dilakukan pendalaman ilmu tentang studi fotogrametri jarak dekat (close range photogrammetry) demi mendapatkan hasil yang lebih akurat dari studi kasus yang diambil. 21
DAFTAR PUSTAKA Atkinson. 1996. Close Range Photogrametry and Machine Vision. Whittles Publishing. Scotland, UK. Cahyono, A.B. dan Hapsari, H.H. 2008. Petunjuk Praktikum Fotogrametri 1. Laboratorium Fotogrametri. Program Studi Teknik Geomatika, FTSP, ITS. Hanifa, R. 2007. Studi Penggunaan Kamera Digital Low-Cost Non-Metrik Auto Focus untuk Pemantauan Deformasi. Tesis. Program Studi Teknik Geodesidan Geomatika. Institut Teknologi Bandung. Institut Teknologi Telkom. 2008. Fotogrametri. Bandung. Gedung Learning Centre Kampus Institut Teknologi Telkom. Kusumadarma, A. 2008. Aplikasi Close Range Photogrametry dalam Pemetaaan Bangun Rekayasa dengan Kamera Dijital Non Metrik Terkalibrasi. Tugas Akhir. Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika. Institut t Teknologi Bandung. Ma'ruf, M. 2003. Perbandingan Digital Terrain Model (DTM) Jenis Grid Dengan Triangulated Irregular Network (TIN). Tugas Akhir. Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika. Institut Teknologi Bandung. Saleh, S. 1996. Statistik Induktif. UPPAMPYKPN. Yogyakarta. Setyadji, B. 2005. Hitung Perataan1. Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika. Institut Teknologi Bandung. Yakara, M. and Yilmazb, H.M. 2008. Using In Volume Computing Of Digital Close Range Photogrammetry. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol.XXXVII. Part B3b. Beijing. Wolf, P.R. 1974. Elemen Fotogrametri Dengan Interpretasi Foto Udara dan Penginderaan Jauh. Madison : McGraw-Hill. 22
SIDANG TUGAS AKHIR : 15 JULI 2014 PROGRAM STUDI TEKNIK GEOMATIKA FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014 23