Download - Identification of Characteristic of Kine
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
1/14
1
IDENTIFIKASI KARAKTERISTIK KINEMATIK GPS
UNTUK PEMANTAUAN DEFORMASI LEMPENG BUMI
(Identification of Characteristic of Kinematic GPS
For Monitoring Earth Crust Deformation)
Ditha Daratama(1)
, Irwan Meilano(2)
, Dina Sarsito(3)
(1) Mahasiswa Teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung
(2),(3) Kelompok Keilmuan Geodesi, Institut Teknologi Bandung
Abstrak
Setiap penentuan posisi menggunakan metode GPS memiliki berbagai faktor yang
mempengaruhi tingkat ketelitian, seperti panjang baseline pengamatan, problem penentuan
ambiguitas fase secara on-the-fly , kelambatan akibat medium propagasi di atmosfer, cycle slip,
serta bias residual lainnya. Dalam penelitian ini dilakukan penilaian kualitas data pengamatan
kinematik GPS pada suatu jaring yang telah ditentukan sehingga diperoleh nilai ketelitian data agar
dapat memberikan gambaran kualitas data pengamatan.
Dari hasil pengolahan dengan menggunakan RTKLIB diperoleh gambaran ketelitian berupa
nilai residu dan nilai variansi. Hasil simulasi pengamatan kinematik GPS menunjukkan bahwa
semakin panjang baseline pengamatan maka semakin besar nilai residu dan nilai variansinya. Untukpanjang baseline 400 m nilai residu sebesar 1-2 cm dan nilai variansi berkisar diantara 0.01-0.02
cm2; untuk panjang baseline 7.1 km nilai residu berkisar diantara 0-13 cm dengan variansi sebesar
0.20-0.21 cm2; dan untuk panjang baseline 94.9 km nilai residu berkisar diantara 14-120 cm dan
nilai variansi sebesar 0.47-0.97 cm2. Kemungkinan terjadinya perbedaan dengan nilai akibat
ketidak-akuratan data pengamatan dengan nilai yang sebenarnya sebesar 0.5 cm.
Menurut hasil penelitian, pada panjang baseline yang relatif pendek (dibawah 10 km),
penggunaan kombinasi model koreksi ionosfer Estimated Slant Total Electron Content dan koreksi
troposfer Saastamoinen memberikan hasil yang terbaik. Sedangkan untuk baseline dengan panjang
dibawah 100 km penggunaan model koreksi troposfer Zenith Total Delay memberikan hasil terbaik.Dengan mengetahui karakteristik kinematik GPS diharapkan deformasi lempeng bumi —baik di
darat maupun di dasar laut, dapat diamati dari waktu ke waktu. Informasi tersebut dapat
dimanfaatkan untuk berbagai keperluan penelitian terkait fenomena deformasi lempeng bumi yang
akurat, murah dan cepat.
Kata kunci: Kinematik GPS, Deformasi Lempeng, RTKLIB
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
2/14
2
Abst ract
Every position that determined using GPS method has some factors affecting its level of
exactness, like kind as the length of observed baseline, on-the-fly phase ambiguity determination
problem, atmospheric delay, cycle slip, and other residual biases. In this research, we assess thekinematic GPS data quality on a definite network to estimate the value of its quality.
By using RTKLIB as a processing tool, we acquire the representation of quality formed as
residual and variance value. From the simulation of kinematic GPS observation it shows that the
more distant the length of observed baseline, the larger amount of residual and variance value. For
baseline with 400 m long, the residual value is 1-2 cm and the variance is about 0.01-0.02 cm2 ; for
baseline with 7.1 kilometer long, the residual value is around 0-13 cm and the variance value is
about 0.20-0.21 cm2 ; and for baseline 94.9 kilometer long, the variance value is around 14-120 cm
and the variance value is 0.47-0.97 cm2 . The probability of disparity occurs by inaccurateness of
observation data to the accurateness is about 0.5 cm.
From this research, for short baseline less than 10 kilometer, by using the combination of
Estimated Slant Total Electron Content for ionospheric correction and Saastamoinen model for
tropospheric correction give the best result. While for baseline less than 100 kilometer, by using the
Zenith Total Delay tropospheric correction give the best result. By the means of understanding the
characteristic of kinematic GPS, we expect that the information of deformation of earth crust —both
continental crust and oceanic crust deformation, can be monitor from time to time. The information
can be advantageous for research purpose related to earth crust deformation phenomenon which is
low cost, fast, and accurate.
Keywords: Kinematic GPS, Crustal deformation, RTKLIB
1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
Pergerakan lempeng bumi yang dinamis
dari waktu ke waktu disertai perubahan
geometri yang terjadi merupakan fenomena
deformasi. Deformasi lempeng bumi dapat
diukur dan diamati secara teliti dengan spacegeodetic technique menggunakan Global
Positioning System (GPS). Terdapat berbagai
macam metode penentuan posisi yang dapat
dilakukan menggunakan GPS. Salah satu
metode yang sering digunakan dalam hal
penentuan posisi objek-objek yang bergerak
secara teliti adalah metode penentuan posisi
kinematik.
Metode kinematik GPS baik digunakanuntuk aplikasi yang memerlukan informasi
posisi horizontal ataupun beda tinggi dengan
ketelitian yang relatif tinggi yaitu dalam orde
centimeter. Metode kinematik GPS digunakan
untuk aplikasi yang memerlukan informasi
posisi horizontal ataupun beda tinggi dengan
ketelitian yang relatif baik dalam orde
centimeter [Abidin, 2006]. Metode ini akan
bermanfaat untuk navigasi berketelitian tinggi
dan dapat dikembangkan untuk keperluanpengamatan deformasi lempeng bumi baik di
darat maupun di dasar laut. Terdapat
karakteristik dari metode kinematik GPS yang
perlu dipahami secara lebih dalam untuk
mengamati deformasi lempeng bumi seperti
problem penentuan ambiguitas fase secara
on-the-fly , panjang baseline pengamatan,
kelambatan atmosfer (atmospheric delay),
cycle slip, kualitas orbit, serta bias residual
lainnya.
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
3/14
3
Dengan adanya sistem kinematik GPS
yang berketelitian tinggi diharapkan
pergerakan lempeng bumi dapat terpantau
dari waktu ke waktu. Informasi ini dapat
dimanfaatkan untuk berbagai keperluan
penelitian terkait fenomena deformasilempeng bumi yang akurat, murah dan cepat.
1.2. Ruang Lingkup
Ruang lingkup permasalahan yang akan
dibahas dalam penelitian ini yaitu:
a. Identifikasi karakteristik dan analisis data
kinematik GPS pada suatu jaring yang
telah ditentukan sebelumnya untuk
pengamatan deformasi lempeng bumi.b. Penelitian ini merupakan simulasi
pengamatan GPS menggunakan metode
kinematik pada jaring yang telah ditentukan
dan tidak membahas simulasi deformasi
yang sebenarnya.
1.3. Tujuan
Tujuan dalam penulisan tugas akhir ini
adalah mengidentifikasi karakteristik dankualitas pengamatan GPS menggunakan
metode kinematik, terutama untuk keperluan
pengamatan deformasi lempeng bumi
berketelitian tinggi. Karakteristik yang akan
diidentifikasi adalah faktor-faktor yang
mempengaruhi ketelitian pengamatan, yaitu
panjang baseline, kualitas orbit satelit, problem
penentuan ambiguitas fase, kelambatan
atmosfer (atmospheric delay ), serta bias
residual lainnya.
1.4. Metodologi
Metodologi penulisan pada penelitian ini
adalah sebagai berikut:
1. Studi literatur mengenai konsep GPS,
metode penentuan posisi kinematik GPS,
konsep deformasi, dan penggunaan
perangkat lunak ilmiah.
2. Pengadaan data kinematik GPS untukvalidasi dan penilaian (assessment )
kualitas data pengamatan kinematik
GPS. Tujuannya adalah untuk
mengestimasi nilai ketelitian yang diamati
menggunakan receiver GPS yang bergerak
dapat memberikan gambaran kualitas data
pengamatan. Hal ini dilakukan karna padapenerapannya sulit untuk menentukan
perubahan posisi akibat deformasi
sesungguhnya. 3. Pengolahan data menggunakan perangkat
lunak RTKLIB terhadap jaring pengamatan
GPS yang telah ditentukan sebelumnya. 4. Analisis metode penentuan posisi
menggunakan Kinematik GPS hingga
penarikan kesimpulan hasil penelitian.
Gambar 1.1 menunjukkan diagram alur dari
penelitian ini.
Persiapan
Studi Literatur
Pengadaan Data untuk Assessment Kualitas Data
Pengamatan Kinematik GPS
Pengumpulan Data Pengamatan GPS Kontinu
• Data Pengamatan GPS Kontinu di Kampus ITB (ITB1)
• Data Pengamatan GPS Kontinu di Lembang (BOSSCHA)
• Data Pengamatan GPS Kontinu di Cibinong (BAKO)
Data Pengamatan GPS Dalam Fungsi Baseline dan Waktu
Strategi Pengolahan Data
Eliminasi/Reduksi Kesalahan
Akibat Media Propagasi
• Koreksi Ionosfer
• Koreksi Troposfer
Informasi Orbit Satelit
• Precise Ephemeris
• Rapid Ephemeris
• Ultra Rapid Ephemeris
Validasi dan Perhitungan
Kualitas Pengamatan
Kinematik GPS
Identifikasi Karakteristik Kinematik GPS
Simpulan
Gambar 1.1 Diagram alir metodologi penelitian
2. Prinsip Pemantauan Deformasi Lempeng
Bumi Menggunakan Kinematik GPS
2.1. Kinematik GPS
GPS merupakan teknologi penentuan
posisi berbasiskan satelit. Data dasar
pengamtan GPS adalah waktu tempuh (∆t) dari
kode-kode P dan C/A, serta data fase (carrier
phase) dari gelombang pembawa L1 dan L2.
Hasil pengamatan tersebut terkait dengan
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
4/14
4
posisi pengamat (x,y,z) serta parameter-
parameter lainnya untuk data fase dapat
diformulasikan secara umum pada persamaan
berikut [Abidin, 2006].
Li = ρ + dρ + dtrop – dioni + (dt – dT) + MCi
– (λi · Ni)+ ϑCi dimana:
• jarak fase pada frekuensi f i (m)
• jarak geometris antara pengamat
(x,y,z) dengan satelit (m)
• kesalahan ephemeris
• bias troposfer (m)
• bias ionosfer (m)
• kesalahan dan offset dari jam
receiver dan jam satelit (m)
• efek multipath
• panjang gelombang sinyal (m)
• ambiguitas fase
• noise pada hasil pengamatan
Metode diferensial kinematik GPS
merupakan teknik penentuan posisi relatif, dan
berdasarkan cara pemberian koreksinya terdiri
atas post-processing kinematic differential GPS
dan Real-Time Kinematic Differential GPS
[Koburger, 1986]. Post-processing kinematicdifferential GPS adalah suatu proses dimana
data koreksi hasil pengukuran receiver di
stasiun referensi diberikan terhadap data hasil
pengukuran receiver lain yang bergerak (rover )
pada saat pengolahan data setelah
pengukuran sehingga dapat menghasilkan
ketelitian yang lebih baik.
Pada penentuan posisi secara diferensial,
posisi suatu titik ditentukan relatif terhadap titiklainnya yang telah diketahui koordinatnya
(reference point ). Gambar 2.1 mengilustrasikan
pengamatan menggunakan metode kinematik
GPS post-processing direfensial.
Gambar 2.1 Ilustrasi kinematik GPS secara
diferensial
Pada penelitian ini dilakukan pengamatan
GPS menggunakan metode diferensial,
sehingga terdapat beberapa faktor yang dapat
mempengaruhi tingkat akurasi dan presisi data
pengamatan. Berikut adalah faktor-faktor yang
menjadi penentu tingkat ketelitian posisi
menggunakan kinematik GPS:
• Panjang baseline pengamatan
• Informasi orbit satelit
• Geometri Satelit
• Ambiguitas fase
2.2. Geodesi Dalam Studi Deformasi
Prinsip metode geodetik dalam
pemantauan perubahan geometri adalah
menentukan perubahan koordinat atau posisi
dari suatu objek pengamatan yang mengacu
pada suatu kerangka referensi tertentu. Untuk
keperluan studi geodinamika, dibutuhkan data
pengamatan titik yang kontinyu agar dapat
mendeteksi fenomena fisis yang terjadi secara
historis. Sehingga dengan menemukan
informasi perubahan atau pergeseran posisi
suatu titik dapat dilakukan analisis terjadinya
deformasi.
2.2.1. Teori Lempeng Bumi
Menurut sifat kimia secara sederhana,lapisan bumi dapat dibedakan menjadi tiga
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
5/14
5
komponen utama, yaitu kerak bumi (earth
crust ), selubung bumi (mantle), dan inti bumi
(core). Sedangkan menurut sifat fisika lapisan
bumi yang terbagi menjadi bagian litosfer,
astenosfer, mesosfer, inti luar, dan inti dalam.
Ilustrasi sederhana struktur bumi dapat dilihatseperti pada Gambar 2.2 [Rosmawan, 2008]:
Gambar 2.2 Struktur bumi
2.2.2. Teori Deformasi
Deformasi adalah perubahan bentuk,
posisi (transformasi) dan dimensi dari suatu
materi, atau sebagai perubahan kedudukan
(pergerakan) suatu materi baik secara absolut
maupun relatif dalam suatu kerangka referensi
tertentu akibat suatu gaya yang bekerja pada
materi tersebut [Kuang, 1996].
Prinsip dasar proses terjadinya deformasi
adalah [Sarsito, 2008]:
GAYA PENYEBAB
TRANSMISI
MELALUI OBJEK
(STRESS/STRAIN)
DEFORMASI
Untuk mendapatkan nilai dari vektor
pergeseran, pengamatan yang kita lakukan
harus lebih dari satu epok baik dalam interval
lama pengamatan (episodik) maupun dalam
interval dekat dan terus-menerus (kontinu)
[Sarsito, 2011].
1. Tipe episodik adalah pengamatan yang
dilakukan secara berkala misalnya satu tahun
sekali yang dapat diterapkan untuk informasi
deformasi yang berlangsung lambat dan tidak
memiliki dampak bencana yang besar.
2. Tipe kontinyu adalah pengamatan yang
dilakukan secara terus menerus dengan
pemasangan stasiun referensi tetap yang
dapat diterapkan untuk pemantauan
deformasi yang bersifat kontinyu seperti
pergerakan lempeng bumi.
Beberapa contoh fenomena deformasi
lempeng bumi dapat dilihat pada Tabel 2.1 dan
Tabel 2.2.
Tabel 2.1 Fenomena deformasi lempeng bumi
akibat interseismic dan plate motion
JenisDeformasi
KecepatanPergerakan
Lokasi
Interseismic
70 mm/thn LempengAustralia
110 mm/thnLempengPasifik
2 cm/thn
Gunung
laut St.
Helena,
Lempeng
Afrika
5-6 cm/thn LempengIndo-
Australia
PlateMotion
Rotation
34 mm/thnWallace
Creek, US
50 mm/thn
Pacific
North-America
.
Tabel 2.2 Fenomena deformasi lempeng bumiakibat coseismic dan postseismic
Jenis
Deformasi
Vektor
Pergerakan
Magnitude
Gempa
Coseismic
6-15 cm M 7.1
30-50 cm M 7.8
70-90 cm M 8.4
Postseismic
2 mm-
1 cmM
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
6/14
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
7/14
7
dengan panjang baseline 7.1 km, dan data
GPS stasiun IGS milik BIG (titik BAKO) dengan
panjang baseline 94.9 km. Ketiga baseline
tersebut merupakan data pengamatan pada
Day of Year (DoY) ke-315 tahun 2012.
3.2. RTKLIB
RTKLIB merupakan salah satu perangkat
lunak yang digunakan dalam pengolahan data
GPS. Keunggulan yang dimiliki adalah
perangkat lunak ini dapat digunakan dan open
source. RTKLIB dapat melakukan pengolahan
data pengamatan GPS secara post-processing
dan realtime yang dikombinasikan dengan
sistem komunikasi data yang terpadu. PadaRTKLIB, terdapat beberapa opsi yang dapat
dilakukan dalam mengolah data pengamatan
GPS secara kinematik agar didapatkan hasil
yang kesalahan dan biasnya dapat tereduksi
dengan baik. Diagram alur strategi pengolahan
data kinematik GPS pada RTKLIB dapat dilihat
pada Gambar 3.2.
DATA INPUT
· DATA PENGAMATAN GPS (RINEX
OBSERVATION) ROVER
· DATA PENGAMATAN GPS (RINEX
OBSERVATION) BASE STATION
· NAVIGATION MESSAGE
· PRECISE EPHEMERIS ORBIT (SP3)
STRATEGI PEMROSESAN DATA
· KINEMATIC POSITIONING
· FREKUENSI L1 + L2
· FORWARD FILTER SOLUTION
· EARTH TIDES CORRECTION
· ESTIMATED STEC
· SAASTOMOINEN MODEL
· PRECISE EPHEMERIS
·
INTEGER AMBIGUITY RESOLUTION
DATA OUTPUT
· KOORDINAT TOPOSENTRIK (E N U)
· STANDAR DEVIASI
Gambar 3.2 Strategi pengolahan data
kinematik GPS pada RTKLIB
Pada penelitian ini posisi titik diamati
secara kinematik dengan RTKLIB, data
pengamatan GPS yang digunakan adalah data
fase pengamatan double-difference pada L1
dan L2. Teknik pengolahan data menggunakan
teknik diferensial/ pengurangan data sehingga
dapat mengeliminasi kesalahan jam receiver
dan satelit.
3.3. Pengolahan Data
Output file RTKLIB berisi informasi
direktori file yang di input, waktu pengamatan,
strategi pengolahan data, dan koordinat titik
hasil pengamatan tiap epok. Di dalamnya juga
terdapat informasi mengenai nilai estimasi
standar deviasi dari koordinat titik rover setiap
epoknya. Dengan panjang baseline yang
pendek (0.5 m), RTKLIB mampumenyelesaikan 1171 data pengamatan titik
yang terbagi menjadi:
• 1163 data dengan nilai ambiguitas fase
secara bulat (integer )
• 8 data dengan nilai ambiguitas fase
secara tidak bulat (float )
Gambar 3.3 menunjukkan hasil
pergerakan rover dan informasi data diatas.
Gambar 3.3 (a) Hasil ground track titik
pengamatan kinematik GPS terhadap titik
PAU0
Gambar 3.3 (b) Hasil plot vektor pergeseran
titik pengamatan kinematik GPS terhadap titik
PAU0
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
8/14
8
Dengan panjang baseline sekitar 400
meter, RTKLIB mampu menyelesaikan 366
data pengamatan titik yang terbagi menjadi:
• 364 data dengan nilai ambiguitas fase
secara bulat (integer )
• 2 data dengan nilai ambiguitas fase secaratidak bulat (float )
Gambar 3.4 menunjukkan hasil
pergerakan rover dan informasi data diatas.
Gambar 3.4 (a) Hasil ground track titik
pengamatan kinematik GPS terhadap titik
ITB1
Gambar 3.4 (b) Hasil plot vektor pergeseran
titik pengamatan kinematik GPS terhadap titik
ITB1Dengan panjang baseline sekitar 7.1 km,
RTKLIB mampu menyelesaikan 366 data
pengamatan titik yang terbagi menjadi:
• 118 data dengan nilai ambiguitas fase
secara bulat (integer )
• 248 data dengan nilai ambiguitas fase
secara tidak bulat (float )
Gambar 3.5 menunjukkan hasil
pergerakan rover dan informasi data diatas.
Gambar 3.5 (a) Hasil ground track titik
pengamatan kinematik GPS terhadap titik
ITB1
Gambar 3.5 (b) Hasil plot vektor pergeseran
titik pengamatan kinematik GPS terhadap titik
ITB1
Dengan panjang baseline yang relatif jauh
yaitu 94.9 kilometer, RTKLIB mampumenyelesaikan 1037 data pengamatan yang
terbagi menjadi:
• 10 data dengan nilai ambiguitas fase secara
bulat (integer )
• 356 data dengan nilai ambiguitas fase
secara tidak bulat (float )
Gambar 3.6 menunjukkan hasil
pergerakan rover dan informasi data diatas.
Gambar 3.6 (a) Hasil ground track titik
pengamatan kinematik GPS terhadap titikBAKO
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
9/14
9
Gambar 3.6 (b) Hasil plot vektor pergeseran
titik pengamatan kinematik GPS terhadap titik
BAKO
Pada penentuan ambiguitas fase,
diperlukan data fase yang teliti. Resolusi dariambiguitas fase sangat bergantung kepada
jumlah satelit teramati secara simultan.
4. Hasil dan Analisis
4.1. Perhitungan Nilai Residu dan Variansi
Baseline
Perhitungan nilai residu dan variansi
dilakukan untuk melihat penyimpangan data
terhadap nilai yang dianggap benar. Nilai dariresidu dan variansi dapat menyatakan tingkat
kepresisian yang merupakan representasi
kualitas dari sebuah data (secara praktis). Nilai
residu dan nilai variansi dapat ditentukan
dengan rumus seperti pada persamaan berikut:
• v = X A – XR (4.1)
• σ2 =
∑
(4.2)
dimana :
v = nilai residu (cm)X A = posisi rover pada baseline pengamatan A
saat t ke-n
XR = posisi rover pada zero baseline saat t ke-n
σ2= nilai variansi (cm
2)
n = jumlah data pengamatan
• Untuk baseline pengamatan 400 m (titik ITB1)
dengan menggunakan informasi final orbit,
koreksi ionosfer estimated STEC, dan koreksi
troposfer model Saastamoinen, diperoleh nilairesidu pengamatan seperti pada Tabel 4.1 :
Tabel 4.1 Nilai variansi dan residu tiap vektor
baseline pengamatan 400 m
Vektor σ2(cm
2) vmax (cm) vmin (cm)
E 0.01 2.45 0.00
N 0.02 0.08 - 2.61U 0.01 1.39 - 2.01
Pada baseline pengamatan 400 m,
penerapan model koreksi troposfer tidak
mempengaruhi kualitas nilai variansi yang
dihasilkan. Untuk baseline pengamatan pendek
dengan beda tinggi yang tidak signifikan,
penerapan differencing data dan penggunaan
satu frekuensi (L1 atau L2) dapat mereduksibias dan kesalahan yang ada.
• Untuk baseline pengamatan 7.1 km (titik
BOSC) dengan menggunakan informasi final
orbit, koreksi ionosfer estimated STEC, dan
koreksi troposfer model Zenith Total Delay
(ZTD), diperoleh nilai residu pengamatan
seperti pada Tabel 4.2 :
Tabel 4.2 Nilai variansi dan residu tiap vektor baseline pengamatan 7.1 km
Vektor σ2(cm
2) vmax (cm) vmin (cm)
E 0.20 9.55 - 3.08
N 0.20 5.81 - 9.65
U 0.21 13.89 0.00
• Untuk baseline pengamatan 94.9 km (titik
BAKO) dengan menggunakan informasi
final orbit, koreksi ionosfer di non-aktifkan (OFF), dan koreksi troposfer estimated
zenith total delay (ZTD), diperoleh nilai
residu pengamatan seperti pada Tabel 4.3 :
Tabel 4.3 Nilai variansi dan residu tiap vektor
baseline pengamatan 94.9 km
Vektor σ (cm ) vmax (cm) vmin (cm)
E 0.47 37.29 - 42.34
N 0.97 14.22 - 49.34
U 0.74 64.82 - 120.52
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
10/14
10
Panjang baseline dan beda beda tinggi
antara titik-titik pada ujung baseline ikut
mempengaruhi kualitas dari nilai tinggi geodetik
yang diperoleh dari penentuan posisi
menggunakan kinematik GPS. Adanya beda
tinggi antara titik pengamatan terhadap titikreferensi mempengaruhi kualitas nilai tinggi
geodetik terkait terutama dengan bias
troposfer.
4.2. Perbandingan Pola Jalur Ground Truth
dan Track Robot
Perbandingan pola jalur ground truth dan
track robot dilakukan untuk memeriksa tingkat
akurasi data pengamatan kinematik GPS. Akurasi adalah tingkat kedekatan nilai hasil
ukuran/hitungan satu terhadap nilai yang
absolut. Tingkat akurasi data pengamatan
dilihat dari perbedaan nilai koordinat kinematik
GPS dari data pengamatan (track robot)
dengan nilai yang dianggap benar (ground
truth).
Dalam penelitian ini, nilai yang dianggap
benar adalah posisi koordinat robot yangdihitung dari sumbu putar. Dengan mengetahui
koordinat pusat rotasi robot dan panjang jari-
jari maka diperoleh koordinat robot yang
dianggap benar. Posisi robot yang dianggap
benar dapat diperoleh melalui persamaan
berikut :
• Xn = X0 + R · cos φ (4.3)
• Yn = Y0 + R · sin φ (4.4)
dimana :
X0, Y0 = Koordinat sumbu putar
Xn, Yn = Koordinat robot yang dianggap benar
R = Jari-jari rotasi robot (R=80.2cm)
φ = Sudut antara titik-titik pengamatan
Dalam melakukan analisis perbandingan
akurasi data pengamatan antara ground truth
dan track robot kinematik GPS dalam
penelitian ini, penulis melakukan pengamatan
GPS statis di titik sumbu putar robot. Titik
tersebut dapat dianggap stabil dan tidak
memiliki kesalahan. Dengan menggunakan
prinsip tersebut maka dapat diperoleh
koordinat titik-titik ground truth robot (Xn, Yn)
yang akan dijadikan perbandingan terhadap
koordinat data pengamatan track robot.
Perbedaan posisi antara pola jalur ground
truth dan track robot yang dinyatakan dalam
sistem koordinat toposentrik dapat dilihat pada
Tabel 4.4
Tabel 4.4 Perbandingan koordinat titik pusat
dan jari-jari ground truth dan track robot
Pola Jalur Vektor
Koordinat
Titik Pusat
(m)
R (cm)
Ground
Truth
E -233.2750 80.2000
N 342.9040 80.2000
Track
Robot
400
m
E -233.1750 80.0252
N 343.0345 80.5135
7.1
km
E -233.2750 80.7053
N 343.0345 80.5135
94.9
km
E -233.2750 80.1861
N 343.0345 80.5135
.
Plot perbandingan pola jalur ground truth
dan track dapat dilihat pada Gambar 4.1.
(a)
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
11/14
11
(b)
(c)
Gambar 4.1 Perbandingan pola jalur ground
truth dan track robot (a) baseline 400 m, (b)
baseline 7.1 km, dan (c) baseline 94.9 km
4.3. Pengaruh Bias Atmosfer
Dalam melakukan analisis bias atmosfer,
dilakukan kombinasi model-model koreksi yang
tersedia di RTKLIB dan diperoleh satu
kombinasi yang terbaik. Berikut adalah plot
perbandingan penerapan koreksi ionosfer dan
troposfer yang berbeda untuk data
pengamatan kinematik GPS.
Berikut adalah plot perbandingan
penerapan koreksi ionosfer dan troposfer yangberbeda untuk data pengamatan kinematik
dengan variasi panjang baseline 400 m, 7.1
km, dan 94.9 km menggunakan informasi final
orbit.
Gambar 4.2 Nilai variansi koreksi atmosfer
pada vektor baseline pengamatan 400 m
Pada Gambar 4.2 diatas, penerapan
kombinasi model koreksi ionosfer STEC dan
koreksi troposfer Saastamoinen untuk panjang
baseline 400 m menghasilkan nilai variansi
pada level submilimeter. Nilai residu yang
dihasilkan sebesar 1-2 cm untuk masing-
masing vektor E, N, dan U. Selain itu dapat
dilihat pengaruh dari koreksi ionosfer lebih
dominan daripada koreksi troposfer. Hal ini
mengindikasikan bahwa untuk baseline dengan
jarak yang relatif pendek (dibawah 1 km) efek
dari kesalahan ionosfer lebih mungkin terjadi
daripada efek dari kesalahan troposfer.
Gambar 4.3 Nilai variansi koreksi atmosfer
pada vektor baseline pengamatan 7.1 km
Dari Gambar 4.3 diatas dapat dilihat
bahwa efek kesalahan akibat bias ionosfer
masih dominan terjadi daripada efek kesalahan
akibat bias troposfer, kecuali jika menerapkan
koreksi troposfer ZTD. Hal ini diakibatkan untuk
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
12/14
12
baseline yang relatif pendek (dibawah 10 km)
efek kesalahan troposfer tidak dipengaruhi oleh
zenith di tiap titik pengamatan.
Gambar 4.4 Nilai variansi koreksi atmosfer pada
vektor baseline pengamatan 94.9 km
Pada Gambar 4.4 diatas, penerapan
kombinasi model koreksi ionosfer OFF dan
koreksi troposfer ZTD untuk panjang baseline
94.9 km menghasilkan nilai variansi pada level
0.47-0.97 cm2. Jika dikaitkan dengan panjang
baseline, semakin besar nilai panjang baseline
juga memberikan nilai yang semakin besar
terhadap nilai efek bias troposfer.
4.4. Rekomendasi Awal Pemantauan
Deformasi Lempeng Bumi Menggunakan
Kinematik GPS
Dari hasil penelitian ini, beberapa hal
yang dapat direkomendasikan secara praktis
dalam penentuan posisi dan pengamatan
deformasi menggunakan kinematik GPS
adalah :
1. Dilihat dari nilai variansi untuk panjangbaseline dibawah 100 km, pengaruh
kesalahan sistematik dalam menggunakan
kinematik GPS berada pada level 1 cm.
Untuk fenomena perubahan posisi akibat
deformasi interseismik dan koseismik
penggunaan kinematik GPS dapat
diandalkan, sedangkan untuk pengamatan
deformasi akibat plate motion rotation
gunakan metode kinematik GPS secara
kontinu agar dapat mengamati perubahan
yang terjadi dari waktu ke waktu (setiap
kala).
2. Berdasarkan hasil penelitian ini, panjang
baseline pengamatan yang digunakan
untuk pemantauan deformasi lempeng
bumi sebaiknya tidak lebih dari 100 kmagar informasi perubahan posisi yang
lebih teliti dapat diidentifikasi dengan lebih
baik, terutama perubahan posisi lempeng
bumi akibat deformasi post -seismik
dengan magnitude besar.
3. Penggunaan data fase yang teliti sangat
diperlukan untuk penentuan nilai
ambiguitas fase pada pengamatan posisi
menggunakan kinematik GPS. Dilihat dari
hasil penelitian ini, hanya estimasi posisi
dan kebulatan ambiguitas fase yang
berhasil ditentukan dengan benar
menghasilkan nilai residu yang baik.
4. Perlu dicari model-model koreksi troposfer
dan ionosfer tertentu yang tepat untuk
digunakan dalam pengolahan baseline
kinematik GPS. Pada penelitian ini,
penggunaan model koreksi ionosfer STEC
dan koreksi atmosfer Saastamoinen
memberikan hasil yang baik.
5. Simpulan
Simpulan yang dapat ditarik dari penelitian
mengenai identifikasi karakteristik kinematik
GPS untuk pemantauan deformasi ini adalah :
1. Pengamatan posisi berketelitian tinggi
menggunakan metode kinematik GPS
dipengaruhi oleh faktor panjang baseline
pengamatan, perlambatan akibat medium
propagasi di atmosfer, dan problem
penentuan ambiguitas fase, serta bias
residual lainnya. Dari faktor-faktor
tersebut, panjang baseline pengamatan
dan problem penentuan ambiguitas fase
memberikan pengaruh yang signifikan
dalam penentuan posisi menggunakan
kinematik GPS.
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
13/14
13
2. Dari hasil pengolahan baseline kinematik
GPS dengan menggunakan RTKLIB
diperoleh gambaran ketelitian berupa nilai
residu dan nilai variansi. Untuk panjang
baseline 400 m nilai residu sebesar 1-2
cm dan nilai variansi berkisar diantara0.01-0.02 cm
2; untuk panjang baseline 7.1
km nilai residu berkisar diantara 0-13 cm
dengan variansi sebesar 0.20-0.21 cm2;
dan untuk panjang baseline 94.9 km nilai
residu berkisar diantara 14-120 cm dan
nilai variansi sebesar 0.47-0.97 cm2.
3. Tingkat keakurasian data pengamatan
kinematik GPS untuk baseline
pengamatan dibawah 100 km
dikategorikan baik. Kemungkinan
terjadinya perbedaan dengan nilai akibat
ketidak-akuratan data pengamatan
dengan nilai yang sebenarnya sebesar
0.5 cm.
4. Panjang baseline pengamatan kinematik
GPS mempengaruhi strategi penerapan
koreksi atmosfer. Pada RTKLIB, untuk
panjang baseline yang relatif pendek
(dibawah 10 km), model koreksi ionosfer
Estimated Slant Total Electron Content
dan koreksi troposfer Saastamoinen dapat
digunakan untuk menghasilkan ketelitian
yang baik. Sedangkan untuk baseline
dengan panjang puluhan hingga 100 km
dapat menggunakan model koreksi
troposfer Zenith Total Delay .
6. Daftar Pustaka
Abidin, H. Z. (2001). Geodesi Satelit. Jakarta:
Pradnya Paramita.
Abidin, H. Z. (2007). Penentuan Posisi Dengan
GPS dan Aplikasinya. Jakarta: Pradnya
Paramita.
Kuang, S. (1996). Geodetic Network Analysis
and Optimal Design: Concepts and
Applications. Ann Arbor Press.
Kuncoro, H. (2012). Analisis Metode GPS
Kinematik Menggunakan Perangkat Lunak
RTKLIB. Bandung: Tugas Akhir Teknik
Geodesi dan Geomatika ITB.
Meilano, I. (2012). Dasar-dasar Analisis
Deformasi Survei Deformasi dan
Geodinamika.
Nugroho, B. A. (2009). Studi PengaruhPanjang Baseline Terhadap Ketelitian
Survei Batimetri Menggunakan Metode
GPS Real Time. Bandung: Tugas Akhir
Teknik Geodesi dan Geomatika ITB.
Obana, K., Katao, H., & Ando, M. (2000).
Seafloor Positioning System With
GPS_Acoustic Link For Crustal Dynamics
Observation. Kyoto University, Disaster
Prevention Research. Kyoto: Earth Planet
Space.
Peiliang, X., Masataka, A., & Keiichi, T. (2005).
Precise, Three-Dimensional Seafloor
Geodetic Deformation Measurements
Using Difference Techniques. Nagoya:
Earth Planet Space.
Rosmawan, I. (2008). Pemanfaatan Kinematik
GPS Untuk Analisis Deformasi Kerak
Bumi Akibat Gempa Bengkulu 2007.
Bandung: Tugas Akhir Teknik Geodesi
dan Geomatika ITB.
Sarsito, D. A. (2007). Studi Deformasi Secara
Geometrik: Pengukuran, Pengolahan
Data, dan Analisis.
Takasu, T. (2010). RTKLIB Ver.2.4.0 Manual.
Takasu, T., & Yasuda, A. (2009). Development
of The Low Cost RTK GPS Receiver With
An Open Source Program Package
RTKLIB. Tokyo University of Marine
Science And Technology, Laboratory ofSatellite Navigation, Jeju.
Witchayangkoon, B. (2000). Elements of GPS
Precise Point Positioning. Maine.
Wolf, P. R., & Ghilani, C. D. (1996). Adjustment
Computations. John Wiley And Sons Inc.
Yuherdha, A. T. (2011). Penentuan Beda
Tinggi Geodetik Menggunakan GPS Untuk
Penentuan Tinggi Ortometrik. Bandung:
Tugas Akhir Teknik Geodesi dan
Geomatika ITB.
-
8/18/2019 Identification of Characteristic of Kine
14/14
14