PENGENALANGPS

(GLOBAL POSITIONING SYSTEM)

BAHAN BACAAN / REFERENSI

Pengenalan GPS 1

PENGENALAN GPS

GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi yangdimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini didesain untuk memberikan posisi dankecepatan tiga-dimensi serta informasi mengenai waktu, secara kontinyu di seluruh dunia tanpabergantung waktu dan cuaca, kepada banyak orang secara simultan. Pada saat ini, system GPSsudah banyak digunakan orang di seluruh dunia. Di Indonesia pun, GPS sudah banyakdiaplikasikan terutama yang terkait dengan aplikasi-aplikasi yang menuntut informasi tentangposisi.

Dibandingkan dengan sistem dan metode penentuan posisi lainnya, GPS mempunyaibanyak kelebihan dan menawarkan lebih banyak keuntungan, baik dalam segioperasionalisasinya maupun kualitas posisi yang diberikan. Sebelum hal tersebut dijelaskanlebih lanjut, beberapa konsep dasar tentang posisi dan sistem koordinat serta metode-metodedalam penentuan posisi akan dijelaskan terlebih dahulu secara singkat.

I.I Posisi dan sistem Koordinat

Posisi suatu titik biasanya dinyatakan dengan koordinat (dua-dimensi atau tiga-dimensi)yang mengacu pada suatu sistem koordinat tertentu. Sistem koordinat itu sendiri didefinisikandengan menspesifikasi tiga parameter berikut, yaitu:

• lokasi titik nol dari sistem koordinat,

• orientasi dari sumbu-sumbu koordinat, dan

• besaran (kartesian, Curvilinear) yang digunakan untuk mendefinisikan posisi suatu titikdalam sistem koordinat tersebut.

Setiap parameter dan sistem koordinat tersebut dapat dispesifikasikan lebih lanjut, danbergantung pada spesifikasi parameter yang digunakan maka dikenal beberapa jenis sistemkoordinat. Penjelasan yang lebih mendetail tentang sistem-sistem koordinat ini dapat dilihat di[Krakiwsky & Wells, 1971]. Contoh dari suatu penspesifikasian parameter sistem koordinat ditunjukan pada Gambar 1.1.

Dalam penentuan posisi suatu titik di permukaan bumi, Titik nol dari sistem koordinatyang digunakan dapat berlokasi di titik pusat massa bumi (sistem koordinat geosentrik),maupun di salah satu titik di permukaan bumi (sistem koordinat toposentrik). Sistem koordinatgeosentrik banyak digunakan dalam metode-metode penentuan posisi ekstra-terestris yangmenggunakan satelit dan benda-benda langit lainnya. Sistem koordinat toposentrik banyakdigunakan dalam metode-metode penentuan posisi terestris.

Gambar 1.1 Contoh klasifikasi sistem koordinat berdasarkan parameternya

Dilihat dari orientasi sumbunya ada sistem koordinat yang sumbu-sumbunya ikut berotasi

Lokasi Titik Nol

Orientasi Sumbu

Besaran Koordinat

Geosentrik (di pusat Bumi)

Toposentrik (di permukaan Bumi)

Terikat Bumi (Earth-Fixed)

Terikat Langit (Space-Fixed)

Jarak Kartesian (X,Y,Z)

Sudut & Jarak Geodetis (φ,λ,h)

Pengenalan GPS 2

dengan bumi (terikat bumi) dan ada yang tidak (terikat langit). Sistem koordinat yang terikatbumi umumnya digunakan untuk menyatakan posisi titik-titik yang berada di bumi, dan sistemyang terikat langit umumnya digunakan untuk menyatakan posisi titik dan obyek di angkasa,seperti satelit dan benda-benda langit. Dilihat dari besaran koordinat yang digunakan, posisisuatu titik dalam sistem koordinat ada yang dinyatakan dengan besaran-besaran jarak sepertisistem koordinat Kartesian, dan ada yang dengan besaran-besaran sudut dan jarak sepertisistem koordinat Geodetik.

Dalam penentuan posisi dengan pengamatan ke satelit-satelit GPS, ada dua sistemkoordinat referensi yang penting untuk dicatat, yaitu CIS (Conventional Inertial System} danCTS (Conventional Terrestrial System). Sistem CIS digunakan untuk pendeskripsian posisi danpergerakan satelit dan sistem CTS digunakan untuk menyatakan posisi titik di permukaanbumi. Karakteristik dasar dari kedua sistem tersebut ditunjukkan pada Gambar 1,2 dan 1.3berikut,

Patut dicatat di sini bahwa pada sistem CIS, kutub yang digunakan untuk pendefinisiansumbu-Z, yang pada dasarnya merupakan sumbu momentum sudut, adalah CEP (ConventionalEphemeris Pole) pada epok standar J2000.0 (1 .5 d Januari 2000). Sedangkan pada sistem CTS,kutub yang digunakan untuk pendefinisian sumbu-Z adalah CTP. Pada saat ini yang digunakansebagai CTP adalali CIO (Conventional International Origin) yang merupakan posisi rata-ratasumbu rotasi bumi dari tahun 1900 sampai 1905.

Sistem CIS. karena sifatnya yang geosentrik dan terikat langit, kadangkala dinamakansistem ECSF (Earth-Centered Earth-Fixed); dan sistem CTS, karena sifatnya yang geosentrikdan terikat langit, sering juga dinamakan sistem ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed).

Pada penentuan posisi dengan GPS, posisi titik di permukaan bumi diberikan dalamkoordinat kartesian tiga-dimensi (X,Y,Z) dalam system koordinat WGS 84 (World GeodeticSystem 1984), yang merupakan suatu realisasi dari sistem CTS. Koordinat kartesian (X,Y,Z)tersebut selanjutnya dapat ditransformasikan menjadi koordinat geodetik (φ,λ,h) seandainyadiperlukan. Visualisasi geometris dari kedua koordinat tersebut ditunjukkan pada Gambar 1-4.

Pengenalan GPS 3

Hubungan matematis antara koordinat-koordinat kartesian dan geodetik di atas dapatdituliskan sebagai berikut [Seeber, 1993]:

Pada rumus di atas. R N dan e adalah jari-jari kelengkungan vertikal dan aksentrisitas

ellipsoid referensi, yang keduanya dapat dihitung sebagai berikut

,sin.1 22 e

aRN

2

222

a

bae

(1.2)

dimana a dan b adalah setengah sumbu panjang dan setengah sumbu pendek dari ellipsoidreferensi yang digunakan.

1.2 Metode-metode Penentuan Posisi Ekstra-Terestris

Penentuan posisi titik di permukaan bumi dapat dilakukan secara terestris maupun ekstra-terestris. Metode penentuan posisi secara terestris dilakukan berdasarkan pengukuran danpengamatan yang semuanya dilakukan di permukaan bumi. Sedangkan pada metode ekstra-terestris, penentuan-penentuan posisi dilakukan dengan melakukan pengukuran danpengamatan ke objek/benda di angkasa, baik yang alamiah (seperti bulan bintang dan quasar)maupun yang buatan manusia seperti satelit. Ada beberapa metode atau sistem penentuanposisi secara ekstra-terestris yang telah dikenal selama ini. Yaitu : astronomi geodesi , fotografisatelit, SLR (Satelite Laser Ranging). T'ransit(Doppler) dan GPS; yang secara ilustratifditunjukan pada Gambar 1.5.

Dari metode-metode penentuan posisi ekstra-terestris tersebut. yang paling populer danpaling banyak diaplikasikan adalah GPS. Metode fotografi satelit pada saat ini sudah tidakdigunakan lagi dan Juga sistem satelit Doppler dan astronomi geodesi sudah mulai jarangdigunakan orang untuk keperluan penentuan posisi. Sedangkan metode-metode SLR, LLR, danVLBI umumnya digunakan untuk melayani aplikasi-aplikasi ilmiah yang menuntut ketelitianposisi yang sangat tinggi.

Pengenalan GPS 4

1.3 Mengapa GPS menarik untuk digunakan ?

Ada beberapa hal yang membuat GPS menarik untuk digunakan dalam penentuan posisi,seperti yang akan diberikan berikut ini. Patut dicatat di sini bahwa beberapa faktor yangdisebutkan di bawah ini juga akan berlaku untuk aplikasi-aplikasi GPS yang berkaitan denganpenentuan parameter selain posisi seperti kecepatan, percepatan, maupun waktu yang padadasarnya juga bisa diberikan oleh GPS.

1. GPS dapat digunakan setiap saat tanpa bergantung waktu dan cuaca. GPS dapat digunakanbaik pada siang maupun malam hari, dalam kondisi cuaca yang buruk sekalipun sepertihujan ataupun kabut. Karena karakteristiknya ini maka penggunaan GPS dapatmeningkatkan efisiensi dan fleksibilitas dari pelaksanaan aktivitas-aktivitas yang terkaitdengan penentuan posisi, yang pada akhirnya dapat diharapkan akan dapat memperpendekwaktu pelaksanaan aktivitas tersebut serta menekan biaya operasionalnya.

2. SateIit-satelit GPS mempunyai ketinggian orbit yang cukup tinggi, yaitu sekitar 20.000 kmdi atas permukaan bumi. dan jumlahnya relatif cukup banyak, yaitu 24 satelit. Inimenyebabkan GPS dapat meliput wilayah yang cukup luas.sehingga akan dapat digunakanoleh banyak orang pada saat yang sama, serta pemakaiannya menjadi tidak bergantungpada batas-batas politik dan batas alam, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.6.Selama yang bersangkutan mempunyai alat penerima sinyal (receiver) GPS, maka ia akandapat menggunakan GPS untuk penentuan posisi.

3. Penggunaan GPS dalam penentuan posisi relatif tidak terlalu terpengaruh dengan kondisi

Pengenalan GPS 5

topografis daerah survei dibandingkan dengan penggunaan metode teretris sepertipengukuran polygon. Penentuan posisi dengan GPS tidak memerlukan adanya salingketerlihatan antara satu titik dengan titik lainnya seperti yang umumnya dituntut olehmetode-metode pengukuran terestris, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.7.

4. Yang diperlukan dalam penentuan posisi titik dengan GPS adalah saling keterlihatan antaratitik tersebut dengan satelit. Oleh sebab itu topografi antara titik-titik tersebut sama sekalitidak akan berpengaruh. kecuali untuk hal-hal yang sifatnya non-teknis seperti pergerakanpersonil dan pendistribusian logistik. Karena karakteristiknya ini, penggunaan GPS akansangat efisien dan efektif untuk diaplikasikan pada survai dan pemetaan di daerah-daerahyang kondisi topografinya relatif sulit, seperti daerah pegunungan dan daerah rawa-rawa.

5. Posisi yang ditentukan dengan GPS akan mengacu ke suatu datum global yang dinamakanWGS 1984 (lihat Gambar 1.8). Atau dengan kata lain posisi yang diberikan oleh GPS akanselalu mengacu ke datum yang sama.

WGS-1984 adalah Sistem Koordinat Kartesian-Bumi, pusatnya berimpit dengan pusat massabumi sumbu-Z nya berimpit dengan sumbu putarbumi yang melalui CTP (ConventionalTerrestrial Pole), sumbu- X nya terletak padapada bidang meridian nol (Greenwich), sumbu Ynya tegak lurus sumbu-sumbu X dan Z danmembentuk system tangan-kanan. Digunakan oleh GPS sejak tahun 1987,

sebelumnya WGS-1972 yang dipergunakan Ellipsoid yang digunakan adalah GRS (Geodetic Reference System) 1980 yang

parameter-nya :Semimajor : a = 6.378.137 m

Sumbu pendek b = 6.356.752.314 m

Penggepengan f = 1/298.2572221

Karakteristik ini sangat menguntungkan untuk kondisi Indonesia yang wilayahnya sangatluas dan terdiri dari banyak pulau, dimana proses penghubungan kerangka-kerangka titikdi satu pulau dengan titik di pulau lain-nya akan sangat sulit atau bahkan tidak mungkindilakukan kalau kita menggunakan metode terestris, Dalam hal ini seandainya GPSdigunakan untuk penentuan posisi, maka survai dan pemetaan yang dilakukan di Jawamisalnya, akan memberikan posisi titik-titik yang datumnya sama dengan titik-titik yangdiperoleh dari survai dan pemetaan di Irian Jaya, meskipun tidak ada hubungan secara

Pengenalan GPS 6

langsung antara kedua survai GPS yang bersangkutan,

6. GPS dapat memberikan ketelitian posisi yang spektrumnya cukup luas. Dari yang sangatdetil (orde milimiter) sampai yang biasa-biasa saja (orde puluhan meter). Luasnyaspektrum ketelitian yang bisa diberikan ini memungkinkan penggunaan GPS secara efektifdan efisien sesuai dengan ketelitian yang diminta serta dana yang tersedia. Disamping itu,dengan spektrum ketelitian yang begitu luas GPS juga akan bermanfaat untuk banyakbidang aplikasi. Pada saat ini GPS antara lain telah diterapkan dalam bidang-bidangaplikasi berikut: kemiliteran. survai dan pemetaan (baik di darat maupun di laut),transportasi, geodesi, geodinamika deformasi, dan navigasi dan transportasi. pendaftarantanah. Kelautan, pertambangan, pertanian. Fotogrametri dan penginderaan jauh. SistemInformasi Geografis, studi kelautan. dan juga aplikasi-aplikasi rekreatif dan keolahragaan,

Disamping itu dibandingkan dengan metode-metode penentuan posisi geodetik lainnya,GPS juga mempunyai kinerja yang cukup baik dalam penentuan posisi. Sebagai contoh,perbandingan antara GPS dengan metode-metode penentuan posisi lainnya dalampenentuan posisi relatif. Ditunjukkan pada Gambar 1.9.

7. Pemakaian sistem GPS tidak dikenakan biaya. setidaknya sampai saat ini. Selamapengguna memiliki alat penerima (receiver) sinyal GPS maka yang bersangkutan dapatmenggunakan sistem GPS untuk berbagai aplikasi tanpa dikenakan biaya oleh pihak yangmemiliki satelit. Dalam hal ini Departemen Pertahanan Keamanan, Amerika Serikat. Jadiinvestasi yang perlu dilakukan oleh pengguna hanyalah untuk alat penerima sinyal GPSbeserta perangkat keras dan lunak untuk pemrosesan datanya,

8. Alat penerima sinyal (receiver) GPS cenderung menjadi lebih kecil ukurannya, lebih murahharganya, lebih baik kualitas data yang diberikannya. dan lebih tinggi keandalannya. Initerutama disebabkan oleh kemajuan di bidang elektronika dan komputer yang sangat pesatdewasa ini. Perangkat lunak komersial untuk pengolahan data GPS juga semakin banyaktersedia dengan harga yang relatif murah. Disamping itu, karena banyaknya merek danjenis receiver yang beredar. kompetisi antar sesama pembuat receiver juga semakin tinggi,yang salah satu dampaknya adalah terhadap tersedianya semakin banyak receiver GPSyang lebih ’user oriented’.

9. Pengoperasian alat penerima GPS untuk penentuan posisi suatu titik relatif mudah dantidak mengeluarkan banyak tenaga. Dibandingkan dengan pengukuran terestris sepertidengan metode poligon misalnya, pengamatan dengan metode GPS relatif tidak terlalu

Pengenalan GPS 7

memakan banyak tenaga dan waktu. Apalagi kalau perbandingannya dilakukan untukdaerah survai yang luas dengan kondisi medan yang berat.

10. Pengumpul data (surveyor) GPS tidak dapat 'memanipulasi’ data pengamatan GPS sepertihalnya yang dapat dilakukan dengan metode pengumpulan data terestris yang umumdigunakan. yaitu metode poligon. Ini tentunya akan meningkatkan tingkat keandalan darihasil survai dan pemetaan yang diperoleh. Disamping itu pemberi kerja akan mendapatkan'keamanan' dan jaminan kualitas yang lebih baik.

11. Makin banyak instansi di Indonesia yang menggunakan GPS dan juga makin banyak bidangaplikasi yang potensial di Indonesia yang dapat ditangani dengan menggunakan GPS,seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.1

Pengenalan GPS 8

Tabel 1.1 Status umum dan prospek aplikasi GPS dalambidang survai dan pemetaan di Indonesia

No Jenis Pekerjaan Status dan Instansi terkait(tidak termasuk pihak Swasta)

1 Penentuan koordinat titik-titik kerangka dasarNasional (Orde-0 dan Orde-1)

Telah dan berlanjut (BAKOSURTANAL)

2 Penentuan koordinat titik-titik kerangka dasarpendaftaran tanah secara nasional (Orde-1 danOrde-2)

Sedang dan berlanjut (BPN)

3 Penentuan koordinat dan rekonstruksi dari titi-titikbatas persil

Potensial dan sedang diteliti

4 Penggunaan GPS untuk fotogrametri Telah, sedang dan berlanjut (BAKOSURTANAL,BPN, PBB)

5 Penentuan titik-titik kontrol kehutanan sertapenetapan batas hutan

Sedang dilaksanakan dan potensial (Dept.Kehutanan)

6 Penyediaan titik kontrol untuk survai pemetaandalam rangka penyiapan lahan transmigrasi

Telah, sedang, berlanjut (Dept. Transmigrasi, BPN)

7 Penentuan posisi yang terkait dengan pekerjaansurvai geofisik, geologi, dan pertambangan

Telah, sedang, berlanjut (Deptamben, Pertamina,LEMIGAS, Direktorat Goelogi)

8 Penentuan posisi yang terkait dengan survai hidro-oseanografi

Telah, sedang, berlanjut (DISHIDROS, LON-LIPI)

9 Penentuan posisi yang terkait untuk keperluannavigasi dan perhubungan darat, laut dan udara

Sedang potensial (Dept. Perhubungan, ABRI, IPTN,BAKOSURTANAL, BPPT, ITB)

10 Studi geodinamika Telah, sedang, berlanjut (BAKOSURTANAL, ITB,LIPI)

11 Pemantauan deformasi struktur (bendungan,jembatan, menara, anjungan minyak, dan lain lain)serta penurunan muka tanah

Potensial dan sedang diteliti (Dept. PU, PLN,Pertamina, Pemda, ITB)

12 Penentuan posisi yang terkait denganpembangunan basis data dari Sistem InformasiGeografis.

Tela, sedang, berlanjut (BAKOSURTANAL, ITB,Dept. Kehutanan)

13 Studi karakteristik arus dan gelombang, danpengamatan pusat di lepas pantai

Potensial (DISHIDROS, LON-LIPI)

14 Pemantauan api gunung api secara episodikmaupun secara kontinyu dengan GPS

Sedang dan akan berlanjut (Dir. Vulkanologi, ITB)

15 Pemetaan karakteristik ionosfer dankandunganuap air di wilayah Indonesia

Potensial dan sedang diteliti (LAPAN,BAKOSURTANAL, ITB)

16 Akuisisi data gaya berat dengan metoda GPSAirbone Gravimetry

Potensial (Dir. Geologi)

17 Sinkronisasi pembangkit-pembangkit tenaga listrik Potensial (PLN)

Tabel ini menunjukkan bahwa instansi-instansi yang menggunakan GPS untuk mendukungpekerjaan-pekerjaan di lingkungan mereka semakin banyak. Dengan makin banyaknya instansiyang menggunakan maka proses penyeragam, koordinasi dan pengelolaan yang terkait dengan

Pengenalan GPS 9

informasi spasial akan lebih mudah untuk dilaksanakan. Tabel I.I juga menunjukkan bahwapotensi dan jenis penggunaan GPS di masa mendatang akan makin besar dan makin beragam,

1.4 Hal dan Keterbatasan yang Harus Diperhatikan

Meskipun keuntungan yang dapat diperoleh dari penggunaan GPS jauh lebih banyak, adabeberapa hal dan keterbatasan yang harus diperhatikan dalam pemakaian GPS, agarpemakaiannya dapat optimal dan tepat sasaran. Beberapa hal dan keterbatasan tersebutdijelaskan secara singkat herikut ini.

1). Agar alat penerima sinyal GPS dapat menerima sinyal GPS maka tidak boleh adapenghalang antara alat penerima tersebut dengan satelit yang bersangkutan. ini harus secaraserius diperhitungkan, terutama dalam pelaksanaan survai dan pemetaan di daerah pedesaanyang banyak ditumbuhi pepohonan atau pun di daerah perkotaan yang dipenuhi gedung-gedung tinggi, seperti yang diilustrasikan padaGambar 1.10.

Seandainya penerimaan sinyal terganggu oleh rerimbunan pohon, maka untuk dapatmenerima sinyal ada dua pendekatan yang dapat dilakukan. Cara pertama yaitu denganmemotong atau membersihkan pohon pohon yang mengganggu penerimaan sinyal. Seandainyaini tidak memungkinkan maka antenna penerima sinyal dinaikkan secara vertikal denganmenggunakan tongkat khusus sehingga melewati ketinggian pohon-pohon yang mengganggu.Untuk daerah perkotaan, hanya cara terakhir yang mungkin diterapkan untuk menanggulangiproblem penampakan sinyal akibat adanya rumah maupun gedung-gedung.

2). Datum penentuan posisi yang digunakan oleh GPS adalah WGS 1984. Seandainyaposisi harus dipresentasikan dalam datum lainnya, maka diperlukan proses transformasikoordinat dari datum WGS 1984 kedalam yang bersangkutan. Perlu ditekankan di sini bahwaproblem transformasi datum ini akan menjadi lebih besar seandainya hasil survai dan pemetaandengan GPS akan direpresentasikan dalam suatu datum lokal yang hubungan geometrisnyadengan datum WGS 1984 tidak diketahui ataupun tidak jelas.

3).Komponen tinggi dari koordinat tiga dimensi yang diberikan oleh GPS adalah tinggiyang mengacu ke permukaan ellipsoid, yaitu ellipsoid GRS (Geodetic Reference System) 1980,seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.11 berikut.

Pengenalan GPS 10

Jadi tinggi titik yang didapatkan dengan GPS bukanlah tinggi orthometris, yaitu tinggiyang mengacu ke permukaan geoid (umum didekati dengan muka laut rata-rata, MSL), yangumum digunakam sehari-hari untuk keperluan praktis, Jadi perlu diingat di sini bahwa tinggiGPS tidak boleh langsung diintegrasikan dengan tinggi yang diperoleh dari pengukuranterestris dengan metode sifat datar (levelling) yang umum digunakan orang.

Perlu ditekankan di sini bahwa untuk mentransformasi tinggi ellipsoid yang diperolehdengan GPS ke tinggi orthometris, diperlukan informasi tentang undulasi geoid (ketinggiangeoid di atas ellipsoid) yang dapat ditentukan dengan menggunakan data gaya berat. Dalam halini ketelitian tinggi orthometris yang diperoleh akan sangat bergantung pada ketelitian undulasigeoid yang tersedia dan untuk menentukan undulasi geoid yang teliti (orde kelelitian cm)bukanlah suatu hal mudah bahkan tergolong cukup sulit.

4). Pada survai penentuan posisi dengan GPS, pemrosesan data GPS dan penganalisaanhasilnya bukanlah suatu hal yang mudah. Meskipun proses pengumpulan data dengan GPSrelatif mudah, pemrosesan data yang diperoleh serta penganalisaan parameter-parameter yangdidapatkan bukanlah suatu pekerjaan yang mudah, terutama kalau kita menginginkan ketelitianposisi yang tinggi. Disamping harus memahami dasar-dasar hitung perataan kuadrat terkecil,statistika. serta perhitungan geodetik, kita juga harus memahami efek dari geometri satelit sertakesalahan dan bias yang mempengaruhi data pengamatan, seperti kesalahan orbit, bias ionosferdan troposfer, multipath cycle slip dan lain-lainnya. Oleh sehab itu dalam survai dan pemetaandengan GPS, pengolahan data dan penganalisaan hasil sebaiknya dilakukan oleh sarjanaGeodesi. sedangkan pengumpulan data bisa dilakukan oleh surveyor.

5). Karena GPS merupakan teknologi yang relative baru, maka sumber daya manusia yangmenguasai masalah teknologi ini di Indonesia relative masih belum banyak. Oleh sebab ituseandainya suatu instansi pemerintah ingin menggunakan teknologi GPS ini untuk mendukungpekerjaan di lingkungan mereka, maka disamping pengadaan perangkat keras dan perangkatlunak GPS, penyiapan sumber daya manusia yang terkait juga tidak boleh dilupakan. Tanpadidukung sumber daya manusia dengan kuantitas dan kualitas yang memadai, maka peralatan-peralatan yang canggih sekalipun akan menjadi kurang berarti.

Pengenalan GPS 11

Aplikasi GPS dan ManfaatnyaGPS telah banyak diaplikasikan untuk keperluan-keperluan dan proyek-proyek yang

khususnya memerlukan informasi mengenai posisi. Di Indonesia GPS telah digunakan untukmenentukan koordinasi titik-titik kontrol yang membangun kerangka dasar nasional untuksurvai dan pemetaan

1. GPS dan Geodesi

GPS terutama digunakan untuk pengadaan jaring kerangka dasar titik-titik kontrol,baik untuk skala nasional, regional, maupun global. Berdasarkan pengamatan secarateliti titik-titik dalam suatu jaring dari waktu ke waktu, GPS telah banyak digunakanuntuk mempelajari dinamika bumi (geodinamika) seperti yang berkaitan denganpergerakan sesor-sesor maupun lempeng-lempeng benua yang selanjutnya digunakanuntuk memprediksi terjadinya gempa bumi ataupun letusan gunung.

2. GPS dan Pemetaan Laut

GPS telah digunakan untuk keperluan survai hidro-oseanografi, survai seismik,penentuan posisi bui-bui dan peralatan bantu navigasi serta titik-titik pengeboranminyak lepas lantai, ataupun untuk mempelajari karakteristik arus, gelombang ataupunpasang surut di lepas pantai. Di Indonesia penggunaan GPS dalam survai hidro-oseanografi terutama terkait dengan

- Penentuan posisi titik-titik kontrol di pantai.

- Navigasi kapal survai

- Penentuan posisi titik-titik perum (sounding)

- Penentuan posisi sensor-sensor hidrografi dan oseanografi

- Penentuan posisi struktur atau obyek di laut seperti wahana pengeboran (rig)

3. GPS dan Pemetaan Darat.

Dalam survai dan pemetaan darat, GPS di aplikasikan untuk pengadaan titik-titikkontrol (orde dua atau lebih rendah) untuk keperluan pemetaan (termasuk pemotretanudara), survai rekayasa ataupun survai pertambangan maupun untuk perekonstruksiantitik-titik. Disamping itu GPS akan punya peran dalam penentuan asimut dan bedatinggi antara dua titik.

Secara umum jenis-jenis aplikasi GPS dalam bidang pemetaan darat diilustrasikanpada gambar 1 dibawah ini.

Dalam pengadaan titik-titik kontrol untuk keperluan pemetaan dan survai rekayasa(seperti survai jalan raya dan survai konstruksi), GPS dapat dan telah digunakan untukmenggantikan metode konventional poligon. Dalam hal ini metode penentuan posisidengan GPS yang dapat digunakan secara optimal dan efisien adalah metode-metodesurvai GPS statik, statik singkat, stop-and-go, ataupun pseudo-kinematik. Denganadanya sistem-sistem integrasi GPS/LPS dan GPS/Total Stasion, peran dan kontribusiGPS dalam pengadaan titik kontrol dan pengukuran detail akan semakin besar.

Pengenalan GPS 12

gambar 1

Survai Pertambangan

Dalam proses eksplorasi mineral dan energi GPS sangat membantu dalampenentuan posisi dan staking out oleh deposit mineral ataupun batas daerah konvesipertambangan, penentuan lokasi kandungan deposit serta untuk pemantauan posisianjungan pengeboran minyak lepas pantai. GPS bekerja sama dengan GIS sangatefektif dan efisien dalam pemantauan dan pengontrolan dampak lingkungan yangterjadi akibat eksplorasi dan eksploitasi sumber daya alam.

Survai Rekayasa

Teknologi GPS sangat bermanfaat dalam pengadaan jaringaan titik-titik kontroluntuk menunjang pekerjaan-pekerjaan rekayasa. Metode survai GPS ini berbasiskanpada metode penentuan posisi diferensial dengan menggunakan data fase. Survaidengan GPS ini dapat dan telah menggantikan metode survai terestris sepertimetode poligon. Beberapa keunggulan dari survai GPS (dibandingkan dengansurvai secara terestris)

- Pada survai dengan GPS tidak diperlukan saling keterlihatan antar titik, sepertihalnya pada survai terestris yang diperlukan adalah saling keterlihatan antar titikdengan satelit GPS.

- Karena tidak memerlukan saling keterlihatan antar titik, maka titik-titik dalamjaringan GPS bisa mempunyai spasi jarak yang relatif jauh sampai puluhan atauratusan km (survai terestris terbatas sampai ratusan meter saja)

- Pelaksanaan survai GPS dapat dilakukan baik siang maupun malam hari sertadalam segala kondisi cuaca.

- Pada survai dengan GPS koordinat titik-titik ditentukan dalam tiga dimensi(posisi horizontal dan vertikal), tidak seperti survai terestris yang umumnyadalam dua dimensi (posisi horizontal)

Survai dengan GPS dapat dikategorikan seperti survai topografi, survai rekayasa,survai kadaster, survai kontrol geodetik dan survai geodinamika. Berkaitan dengan

Pengenalan GPS 13

survai rekayasa, pengadaan jaringan titik-titikkontrol umumnya bersifat lokal danmempunyai karakteristik yang spesifik. Contoh pekerjaan rekayasa yang mengadaantitik-titik kontrolnya dapat dilayani denagn GPS adalah : pembangunan terowongan,pembangunan jembatan, pembangunan jalan, pemasangan pipa, serta pembangunanterusan dan saluran irigasi.

Dalam pembangunan terowongan dengan GPS pengadaan jaringan titik-titikuntuk memberikan asimut dari garis sumbu terowongan pada kedua titiknya dapatditentukan secara teliti, sehingga penggalian terowongan yang dilakukan dari keduaujung dapat bertemu ditengah-tengah dengan tepat. Hal ini sulit dilakukan denganmetode terestris. Aplikasi-aplikasi GPS pada pekerjaan rekayasa yang memerlukanpenentuan beda tinggi secara efektif dan efisien antala lain

- Pemetaan detail dan staking out (untuk jarak relatif pendek dengan sistem RTK).

- Pengontrolan dan pengecekan pekerjaan cut and fill (untuk jarak relatif pendekdengan sistem RTK).

- Pemilihan dan penetapan lokasi menara-menara untuk distribusi listrik tegangantinggi atau menara telepon seluler.

- Penentuan kemiringan lereng suatu kawasan untuk bidang pertanian perkebunan.

- Penentuan profil vertikal jalan raya atau rel kereta api.

- Penentuan tinggi jatuhan air secara kasaran dalam proyek pembangunan PLTA

4. GPS dan Fotogrametri serta Penginderaan Jauh

GPS telah digunakan untuk survai dan pemetaan udara, terutama untuk :

- Navigasi pesawat selama pemotretan.

- Penentuan posisi kamera pada saat pemotretan diudara

- Penentuan posisi titik kontrol di daerah pemotretan

5. GPS dan Pendaftaran Tanah

Dalam bidang petanahan, GPS bermanfaat untuk:

- Penentuan titik-titik dasar teknik pendaftaran tanah

- Penentuan titik-titik batas persil tanah

- Perekontruksian titik-titik batas persil tanah

- Penentuan dan pencarian lokasi persil tanah

6. GPS dan Perhubungan Darat

Untuk mengatasi masalah transportasi, GPS biasanya berperan sebagaiteknologi penentu posisi. Sistem Autonomous ITS (Intelligent Transportation System)terdiri dari sistem penentuan posisi dan sistem peta elektronik yang ditempatkan dalamkendaraan dan dimaksudkan untuk memberikan kemampuan navigasi yang lebih baikbagi pengemudi.

Sistem peta elektronik terdiri dari peta jaringan jalan raya beserta informasi-informasi lain yang terkait. Penentuan posisi kendaraan pada setiap waktu langsungditampilkan di peta elektronik dan untuk penentuan jarak dari satu lokasi ke lokasi lain.

Penggunaan sistem navigasi ITS di Indonesia perlu dipertimbangkan untukpengelolaan transportasi darat, terutama untuk pengelola pergerakan kendaraan yangpunya fungsi pelayanan masyarakat.

Pengenalan GPS 14

7. GPS dan Perhubungan Laut

Peranan GPS dalam bidang transportasi laut terutama terkait dengan masalahnavigasi serta pemantauan dari wahana laut, kemampuan GPS untuk memberikaninformasi yang teliti tentang posisi dan kecepatan kapal laut secara kontinyu tanpabergantung cuaca kepusat pemantauan dan pengendalian, dapat direalisasikan untuksistem pemantauan dan pengelolaan armada kapal. Keuntungan penggunaan GPSdalam bidang trasportasi laut.

- Penggunaan GPS sebagai sistem navigasi di kapal dapat digunakan untukmemperkecil jarak minimum yang diperlukan antara 2 alur pelayanan kapalsehingga dapat memperkecil resiko tabrakan dan mengefisiensikan penggunaanjalur pelayaran.

- Dengan menggunakan GPS yang dapat memberikan informasi yang relatif teliti,jarak minimum yang harus dijaga terhadap sumber-sumber bahaya pelayaran dapatdiperkecil.

- Penggunaan GPS sebagai sistem navigasi di kapal bersama-sama dengan sistemVTS (Vessel Traffic Service) di pelabuhan, akan dapat meningkatkan kapasitasperapatan kapal di pelabuhan dan juga meningkatkan faktor keamanannya.

- Karena GPS memberikan penggunaan perairan yang lebih fleksibel bagi pelayaran,penentuan rute pelayaran yang lebih bervariasi, dan juga membuka kemungkinanpembukaan pelabuhan-pelabuhan baru ditempat-tempat yang relatif terpencil.

8. GPS dan Perhubungan Udara

Aplikasi GPS dalam bidang perhubungan udara antara lain pada sistem kokpitpesawat, pada sistem ATC (Air Traffic Control) dan Ground Basic Systems. Manfaatdari penggunaan GPS antara lain :

- Penggunaan GPS yang dikombinasikan dengan satelit komunikasi untukpemantauan pesawat secara otomatis.

- Penggunaan GPS sebagai sistem pemandu pesawat pada tahap approach andlanding.

- Penggunaan GPS memberikan penggunaan ruang udara yang lebih fleksibel bagipenerbangan penentuan rute terbang yang lebih bervariasi dan memberikanpelayanan yang lebih baik dibandingkan sistem domestik.

- Penggunaan metode differential GPS untuk runway/taxiway karena biayapengadaannya lebih murah, maka penggunaan GPS sebagai sistem pendaratan akanlebih memacu pembangunan lapangan udara baru terutama ditempat-tempatterpencil.

9. GPS dan SIG (System Informasi Geografis)

SIG biasanya dikaitkan dengan suatu sistem berbasis komputer yang didesainuntuk mengumpulkan, mengelola, memanipulasi, menganalisa dam menampilkaninformasi spesial.

Informasi spesial adalah informasi yang menggandung karakteristik kunci padasuatu lokasi (dalam suatu sistem koordinat bumi) dibawah ataupun di atas permukaanbumi. Ada 5 komponen sebagai pembangunan SIG, yaitu basis data, perangkat keras(komputer), perangkat lunak, pelaksana (baik yang berkaitan dengan sumber dayamanusia atau organisasi gambar) dan prosedur. Komponen yang paling penting adalahbasis data, kuantitas dan kualitas data akan membuat SIG berfungsi secara efektif danefisien.

Pengenalan GPS 15

Peranan GPS dalam bidang SIG. GPS mempunyai peranan penting bagi SIG :

GPS dapat membawa SIG ke lapangan. Tanpa GPS biasanya SIG akan terikat dikantor. Contohnya adalah sistem peta elektronik dalam bentuk ECDIS (ElectronicChart Display and Information System) atau Autonomous ITS (Intelligent VehicleHighway System)

GPS sebagai Pendigitasi Bumi

GPS mempercepat pembangunan suatu basis data spesial ataupun dalampembuatan peta elektronik misalnya pembuatan peta jalan untuk keperluanpengelolaan transportasi

GPS sebagai Perangkat Ground Truthing

Dalam proses pembangunan suatu basis data, GPS dapat dipakai untukmenyelesaikan inkonsistensi antara informasi di peta dan di lapangan dan jugauntuk mengoreksi kesalahan informasi posisi obyek-obyek tertentu dalam peta.

GPS sebagai Perangkat Pembantu Analisa

Dengan menggunakan informasi posisi maupun waktu, GPS mempercepat danmempermudah analisa dan pemanggilan data dalam proses pengambilan keputusandan pencarian informasi dengan SIG

Menghubungkan GPS dan SIG

Pada cara langsung receiver GPS diperlakukan sebagai kursor dari digitizer,dimana receiver dihubungkan dengan SIG melalui suatu modul perangkat lunak.Dalam hal ini data GPS secara langsung masuk ke sistem data file SIG yangbersangkutan

Pada cara tidak langsung receiver GPS merekam data dalam tempat dan formattersendiri. Data GPS lalu ditranslasikan ke format data SIG yang kemudiandimasukkan ke dalam sistem data file SIG

10. Aplikasi GPS dalam Bidang Pertanian

Aplikasi GPS terkait dengan navigasi kendaraan pertanian, pemetaan kawasan danlahan pertanian maupun pembangunan dan aplikasi dari suatu sistem informasipertanian.

11. Aplikasi GPS dalam Bidang Perikanan

Teknologi GPS dengan kemampuannya untuk memberikan koordinat geografis(lintang dan bujur) akan membantu dalam mencari dan mendata lokasi-lokasi ikan danpara nelayan dapat dengan aman memperluas wilayah penjelajahannya.

12. GPS untuk Pemantauan Deformasi Gunung Api

Dalam pemantauan gunung api, metoda deformasi kontinyu umumnyamenggunakan sensor-sensor tilt meter, extensiometer dan dilatometer. GPS yangkombinasikan denagn sistem telemetri/komunikasi data dapat digunakan untukmemantau deformasi gunung api secara kontinyu. Metode pemantauan aktivitas gunungapi secara kontinyu dengan GPS pada prinsipnya yaitu pemantauan terhadap perubahankoordinat beberapa titik yang mewakili gunung tersebut dari waktu ke waktu.

13. GPS untuk Pemantauan Deformasi Bangunan dan Struktur serta Pergerakan Tanah

Prinsip pemantauan deformasi bangunan dan struktur serta pergerakan tanah padadasarnya dapat dilakukan secara episodik maupun kontinyu. Contohnya obyek

Pengenalan GPS 16

pemantauan deformasi yang ditangani dengan GPS adalah

- Bendungan

GPS digunakan untuk menentukan titik-titik kontrol pada dasar yang stabil, sertamemantau posisi dari titik-titik panatau, baik yang berada di zona tekanan atau padapunggungan dari dinding dam

- Anjungan minyak dilepas pantai

GPS untuk memantau penurunan struktur (singking) dengan mengamatiperubahan beda tinggi

- Kawasan pertambangan

Memantau pergerakan dan penurunan tanah (land subsidence) akibat aktifitaspertambangan .

- Gedung besar dan tinggi (seperti di Jakarta)

Deformasi bisa berbentuk penurunan atau menjadi miringnya bangunan akibatmelembeknya lapisan penyangga atau melapuknya fondasi bangunan.

- Kawasan permukiman/perkotaan

Deformasi umumnya disebabkan oleh pengambilan air tanah yang berlebihan.

14. GPS Airborne Gravimetry

Metode airborne gravimetry dilakukan untuk pengamatan gaya berat dengangravimeter yang diterbangkan dengan pesawat terbang. Dalam hal ini percepatan yangdiukur oleh gravimeter adalah gabungan dari percepatan gaya berat dan percepatanvertikal dari pesawat yang bersangkutan. Metode ini dapat ditingkatkan kinerjanyadengan menggunakan bantuan teknologi navigasi satelit GPS yang berguna dalampenentuan informasi posisi, kecepatan dan percepatan pesawat terbang secara cepat danakurat tanpa bergantung pada waktu dan cuasa.

Penggunaan GPS untuk airborne gravimetry menguntungkan ditinjau dari beberapahal yaitu :

- GPS dapat memberikan ketelitian yang relatif lebih tinggi dibandingkan sistem-sistem lainnya

- GPS dapat digunakan setiap waktu tanpa bergantung cuaca

- GPS dapat beroperasi baik di atas daratan maupun di lautan

- Penggunaan GPS relatif tidak dibatasi oleh ketinggian

- GPS tidak dipengaruhi oleh garis-garis isobar atau daerah-daerah dengan tekananyang bervariasi

- Receiver GPS semakin murah harganya, semakin kecil ukurannya dan mudah untukdiinstalisi di pesawat.

15. GPS dan Studi Ionosfer

GPS digunakan untuk mempelajari karakteristik ionosfer diatas wilayah Indonesiayaitu melalui penentuan dan pemetaan nilai TEC (Total Elektron Content) baik secaraspasial maupun temporal. Karakteristik ionosfer sangat berguna untuk telekomunikasi,penentuan posisi dengan satelit dan kedirgantaraan.

16. GPS dan Meteorologi

GPS meteorologi untuk mempelajari kondisi atmosfer bumi termasuk karakteristik

Pengenalan GPS 17

cuaca dan iklim. Kondisi atmosfer bumi dipelajari dengan menganalisa delay danpelengkungan yang dialami oleh sinyal-sinyal GPS karena melalui lapisan atmosferGPS

17. Penentuan Laju dan Arah Angin

Pada aplikasi ini receiver GPS serta perangkat komunikasi data diudarakan denganbalon udara serta ditalikan ke suatu titik tetap di permukaan bumi. Dari data GPS yangdikumpulkan oleh receiver pada balon dan vektor kecepatan tiga dimensi ditentukan(diasumsikan sebagai vektor kecepatan angin yang menggerakkan balon), maka nilaivektor kecepatan, laju dan arah angin dapat dihitung.

18. Penentuan Orientasi dari Suatu Wahana Bergerak

Sudut-sudut yang menyatakan orientasi dari suatu wahana, dapat ditentukan denganmenggunakan minimal 3 buah antena GPS yang dilekatkan pada wahana yangbersangkutan.

Penentuan orientasi suatu wahana secara teliti dengan GPS, akan berguna untukaplikasi seperti :

- penentuan orientasi suatu wahana yang bergerak secara cepat dan teliti

- Pengepasan (alignment) dan re-inisialisasi dari sistem navigasi inersia (INS) secaracepat selagi terbang.

- Aplikasi-aplikasi pengarahan (pointing) dan pemanduan (guidance) yangberketelitian tinggi.

- Kontrol orientasi dari wahana-wahana angkasa.

- Kontrol dan identifikasi model dari struktur-struktur yang lentur secara on-line

- Penentuan posisi secara teliti dari peralatan seismik di laut.

19. GPS untuk Pengamatan Pasang Surut di Lepas Pantai

Pengamatan pasang surut dengan GPS dapat dilakukan secara langsung (duluumumnya dilakukan di pinggir pantai). Dalam hal ini satu receiver GPS ditempatkan dipelampung yang dijangkarkan di dasar laut dan satu receiver GPS lainnya ditempatkandi satu titik (bench mark) di pinggir pantai.

20. GPS untuk Pentransferan Harga Muka Laut Rata-Rata (MSL)

GPS berperan dalam pentransferan MLS (Mean Sea Level) antar 2 stasiun pasangsurut (pasut) dipinggir pantai yang jaraknya relatif dekat.

21. GPS untuk Studi Pola Arus Laut

Untuk itu receiver GPS ditempatkan pada suatu pelampung yang bergerak bebas,bersama dengan perangkat pemancar data (transmiter). Pelampung ini akan bergerakmengikuti arus laut, dengan menggunakan GPS, maka trajektori pelampung yangmewakili arah pergerakan arus laut.

22. GPS dan Aplikasi Rekreatif

Umumnya receiver GPS tipe navigasi dikombinasikan dengan peta topografi baikdalam bentuk peta kertas maupun peta digital. Digunakan untuk keperluan-keperluanseperti penentuan posisi pengguna, pencarian lokasi titik atau obyek tertentu dilapangan.

23. Realisasi Aspek Geodetik dari Hukum Laut.

Pengenalan GPS 18

Peran GPS dalam penerapan hukum laut, umumnya terkait dengan aspek-aspekgeodetik dari hukkum laut.

Penentuan koordinat dari titik-titik pangkal (base points)

Penentuan dan rekonstruksi titik-titik batas luar dari zona-zona laut

Dalam konteks penentuan batas negara di laut, penggunaan GPS yang dapatmemberikan koordinat titik-titik yang bereferensi ke satu datum global yang tunggal,yaitu WGS (World Geodetic System), akan sangat menguntungkan ditinjau dari :

- Ketelitian dan tingkat konsistensinya tinggi (ketelitian yang diberikan dari waktu kewaktu relatif sama), sehingga menguntungkan untuk melakukan rekontruksi batassecara tepat dan andal.

- Dapat digunakan oleh seluruh negara di dunia, di setiap waktu secara kontinyu,sehingga probalitas terjadinya konflik antara 2 negara yang berbatasan dalamkontek deliminasi batas akan dapat dikurangi.