KONSEP DASAR PENENTUAN POSISI DENGAN GPS

Pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit yang koordinatnya telah diketahui

Parameter yang akan ditentukan ada 4 :- 3 parameter koordinat (X,Y,Z atau φ, λ, h)- 1 parameter kesalahan waktu (clock error) yang disebabkan oleh

ketidak sinkronan antara jam (osilator) di satelite dengan jam di GPS receiver

Minimal jarak ke 4 buah satelite harus diamati

Bebeberapa catatan yang harus diketahui adalah : Posisi yang diberikan adalah posisi tiga dimensi Posisi yang diperoleh bereferensi ke Global datum yang dinamakan WGS

(World Geodetic System) 1984 Titik yang akan ditentukan posisinya bisa diam (static positioning) ataupun

bergerak (kinematic positioning) Posisi dapat diperoleh langsung pada saat pengamatandi lapangan (real-time

positioning ataupun kemudian sesudah berada di kantor (post processing) Posisi titik dapat ditentukan terhadap sistem koordinat WGS 1984 (absolute

positioning) ataupun terhadap titik lainnya yang telah diketahui loordinatnya (differential positioning)

Posisi titik dapat dihitung dengan tidak melibatkan titik-titik lainnya, atau dapat dihitung dengan melibatkan titik-titik lainnya dalam suatu perhitungan yang terintegrasi

ρDiukur

Dicari

R = ѓ – ρ.eR

ѓ

Diberikan

Pusat Bumi

WGS 84

Singkatan dari World Geodetic System 1984 Digunakan oleh GPS sejak tahun 1984 (sebelumnya WGS 1972) Ellipsoid yang digunakan adalah GRS-80 ( Geodetic Reference Systems 1980)

dengan parameter :o Semimaajor : a = 6.378.137 mo Semiminor : b = 6.356.752,314 mo Flattening : f = 1/298.2572221

Pusat dari ellipsoid = pusat bumi (geodetic ellipsoid)

Koordinat titik P : (X,Y,Z) atau (φ, λ, h)

Faktor-faktor yang mempengaruhi ketelitian penentuan posisi dengan GPS :

Ketelitian Data

Geometri Satelit

Z

P

h

b

a

Z

λ

φ

a

z

Y

x

y

Tipe data yang digunakan :Pseudoranges, carrier phasesSingle-frequency, codeless, dual-frequencyKualitas alat penerima sinyal GPSLevel dari kesalahan dan bias yang mempengaruhi data

Jumlah satelit yang diamatiLokasi dan distribusi dari satelit-satelit yang diamati

1. Sebelum Memulai Pengamatan1.1. Pendahuluan

Seluruh produk GPS, didesain dengan operasional yang seminim mungkin mudah dioperasionalkan, sehingga pemakai akan mudah untuk mengoperasionalkan. Demikian juga dalam perhitungannya, telah diciptakan perangkat lunak yang menyertai penggunaan GPS tersebut, sehingga pemakai akan dengan mudah mengoperasionalkan alat tersebut, karena menyangkut parameter –parameter perhitungan yang rumit dan sangat banyak.

GPS tipe Legacy ini, dioperasionalkan penuh dengan memanfaatkan satelit Glonass, yang terdiri atas GPS, antena, dan power (baterai). Tipe pengamatannya dapat dilakukan dengan menggunakan bermacam cara tergantung kepentingan dan pemanfaatannya, yaitu RTK (Real Time Kinematic) model, Static model, dan Kinematic model. Masing-masing model, akan menentukan cara pengamatan dan perhitungannya

Alat GPS seperti gambar di atas, berfungsi sebagai reciever (penyimpan) dari data satelit yang direkam. Kapasitas dari alat tersebut adalah 8 MB, sehingga usahakan untuk memperkirakan banyaknya pengamatan, apabila telah mendekati penuh, sebaiknya segera di pindahkan ke dalam komputer, sehingga yang ada di dalam memori dapat segera di hapus untuk dapat digunakan kembali.

Gambar 1.1. GPS/ Glonas Reciever

Alat GPS tersebut mempunyai bagian koneksi dengan antena, yang dihubungkan dengan kabel dan berfungsi untuk menerima sinyal dari satelit, sementara GPS sendiri tersebut untuk dapat beroperasional dihubungkan dengan power, yang berupa baterai.

Hubungan koneksi tersebut dapat digambarkaan sebagai berikut :

Gambar 1.2. Cara Pemasangan antena GPS

Hubungan Ke Antena Ke

Power/BateraiUntuk Transfer data ke Komputer

Antena

Kabel Ke GPS

Plat nivo Tabung

Plat Sentering Optis Statif/Kaki Tiga

1.2. Kelengkapan Peralatan

Seperti telah dijelaskan dalam gambar di atas, setiap kelompok harus berhati-hati daalam menggunakan alat tersebut. Setiap kerusakan yang diakibatkan oleh kesalahan anggota, penggantian akan dibebankan pada kelompok bersangkutan.

Ada satu perangkat (set) antena, yaang terdiri atas antena yaang berbentuk segi empat kecil berwarna kuning. Kemudian tuas (kurang lebih panjang 10 Cm, dengan diameter 2 Cm), dan dua plat yang terpisah, yang satu merupakan plaat nivo tabung, dan yang satu merupakan plat sentering optis. Seluruh bagian antene tersebut dirangkai jadi satu, kemudian ditempatkan di atas kaki tiga (statif) dan kemudian dihubungkan dengan kabel ke GPS, yang di letakkan di bawah.

Untuk merangkai menjadi satu, yang pertama kali saudara lakukan adalah :(1) memasang kaki tiga (statif) di atas titik patok yang telah ditentukan(2) Pasang plat untuk sentering optis, dan kemudian pasang plat nivo tabung(3) Atur alat sehingga sentering optis di atas titik yang akan diukur. (Cara

pengaturan sama seperti melakukan pengaturan sumbu I menjadi vertikal, pada alat theodolite)

(4) Setelah selesai melakukan pengaturan sentering optis, saudara baru memasang tuas dan antena di atasnya.

(5) Hubungkaan kabel yang ada dengan antena dan GPS, demikian juga kabel baterai dengan GPS, sehingga rangkaian tersebut seperti digambarkan dalam gambar berikut

Gambar 1.3. Rangkaian kabel ke antena dan cara pengukuran tinggi antena

Titik yang diukur

Baterai

1.3. Setting Alat dan Cara menghidupkan GPS

Untuk memilih lokasi titik yang akan diukur dan didirikan alat, haruslah diusahakan daerah sekitar dari mulai kepala antena ke arah atas, terbebas dari bangunan dengan radius kurang lebih 15o ke arah atas. Hal ini dimaksudkan untuk tidak menghalangi masuknya sinyal satelit ke antena.

Gambar 1.4. Bagian dan rangkaian kabel antena ke GPS dan baterai

Setelah seluruh rangkaian terpasang, yang pertama kali saudara lakukan adalah mengukur tinggi antena, yaitu dari atas patok ke titik tengah dari antena (lihat gambar 1.3). Catat ketinggian antena GPS tersebut, dan catat juga nomor titik yang saudara dirikan alat.

Pada reciever GPS, terdapat dua tombol power, yang satu atau dua-duanya dapat digunakan dan dua lampu blint (lihat box pada gambar 1.4). Satu tombol besar, dengan kode PWR, merupakan tombol untuk menghidupkan reciever. Satu tombol lainnya dengan kode FN, ditekan saat saudara melakukan perekaman. Sementara dua lampu LED, yang berkode STAT (Status), sebagai tanda power (nyala/aktif) dari reciever tersebut dan LED dengan kode REC (recording), akan menyala saat saudara melakukan perekaman.

Untuk mengoperasikan reciever GPS tersebut, saudara ikuti langkah-langkah sebagai berikut :

(1) tekan tombol PWR, untuk menyalakan GPS, saat setelah tombol PWR saudara tekan, maka lampu LED dengan kode STAT akan menyala merah untuk pertama kali dan selanjutnya berkedap-kedip terus menerus dengan warna merah

(2) Saat reciever menangkap satelit, lampu STAT akan berkedap-kedip dengan warna hijau untuk satelite GPS, dan warna yelow (orange) untuk satelit Glonass yang ditangkap, dan apabila kedap-kedip (blink) pendek dengan warna merah, artinya posisi satelite tidak baik atau buruk

(3) Saat blink (kedap-kedip) pendek warna merah sudah tidak ada, maka reciever sudah berada pada posisi yang baik, sehingga perekaman dapat dimulai dengan menekan tombol REC (Record)

(4) Kedua lampu LED yang ada pada reciever GPS mempunyai tiga indikator lampu menyala, yaitu merah, hijau dan kombinasi keduanya (red green) yang membentuk warna kuning atau orange. Lampu STAT akan menyala blink dengan warna hijau satu kali untuk setiap satelit GPS yang ditangkap (direkam) dan blink warna kuning satu kali untuk setiap satelit GLONASS yang terekam.

(5) Enam blink warna hijau setelahnya dengan empat blink warna kuning, mengindikasikan reciever merekam enam satelit GPS dan empat satelit GLONASS

(6) Setelah satu kali putaran, blink berhenti sejenak. Jika selama berhenti sejenak, muncul blink pendek warna merah, artinya satelit tidak dalam posisi yang baik.Alangkah baiknya, untuk mulai perekaman kembali, menunggu blink pendek warna merah hilang, dan baru dimulai perekaman.

(7) Untuk menghentikan perekaman, tekan tombol FN beberapa detik (satu-tiga detik), sampai lampu warna hijau akan hilang, hanya tinggal warna merah (power)

1.4. Cara Perekaman

Seperti telah diuraikan dalam sub bab Pendahuluan, untuk melakukan perekaman ada dua cara perekaman, sesuai dengan metode perhitungan yang akan dilakukan

1.4.1. Konsep Pengukuran menggunakan RTK (Real Time Kinematik)

Metode pengukuran dengan menggunakan real time kinematic (RTK) adalah menggunakan prinsip satu alat GPS didirikan pada satu titik yang telah diketahui koordinatnya, sebagai base dan GPS satunya, didirikan pada titik-titik yang akan dicari koordinatnya (rover) atau bergerak. Vektor dari titik yang diketahui ke titik yang tidak diketahui selanjutnya dihitung dengan cara rover (bergerak). Pengamatan antara titik yang telah diketahui koordinatnya (base) dengan titik yang diukur (belum diketahui koordinatnya) dilakukan dengan satelit yang sama dan dalam waktu yang sama.

Setelah kedua GPS terpasang pada titiknya (kedua titik yang mau diukur) maka GPS yang didirikan di atas titik yang telah diketahui koordinatnya, harus di set up terlebih dahulu, dengan menggunakan komputer dengan memasukkan angka koordinat yang telah diketahui (X,Y), ketinggian titik (Z), dan tinggi alat dari GPS ke atas titik patok yang ada, dan dimasukkan pada setting di GPS (reciever GPS).

1.4.2. Konsep pengukuran menggunakan metode Static (diam)

Set up alat seperti pemasangan GPS pada setiap titik (sentering optis, dan kabelnya seluruhnya di pasang sesuai petunjuk) untuk kedua titik yang akan di amat. Pada metode ini, baik titik yang diketahui maupun titik yang tidak diketahui koordinatnya didirikan alat GPS dan diukur (direkam) dalam waktu yang sama dan secara simultan (bersamaan) untuk setiap pasang titik.. Perbedaannya dengan metode RTK adalah, tidak ada titik yang dianggap bergerak, sehingga setiap pasang titik akan diukur bersamaan dan salah satu tidak dibiarkan secara terus menerus GPS merekam data, sementara yang lain bergerak untuk merekam data pada titik-titik yang menyebar, dan kemudian dimatikan saaat akan berjalan pada titik yang lain, sementara titik satunya tidak dimatikan

Biasanya pengukuran dengan menggunakan metode static ini dilakukan untuk mendapatkan posisi titik-titik yang saling berjauhaan, seperti penyebaran titik kontrol horisontal untuk BPN, pemasangan titik-titik PI (Point Intersection) pada tikungan baik jalan raya, maupun jaringan irigasi.

Atas dasar tersebut, panjang dan lamanya waktu pengamatan untuk tiap pasang titik yang diukur, diberikan batasan sebagai berikut :

Tipe Receiver Jarak Kurang dari 2 Km

Jarak antar titik 2 – 10 Km

Jarak antar Titik 10 – 100 Km

Jarak antar Titik 100 – 1000 Km

Single Frequency

10 – 60 menit 30 – 120 menit Tidak direkomendasikan

Tidak Direkomendasikan

Dual Frequency 2 – 20 menit 10 – 60 menit 30 – 120 menit 2 – 6 Jam

Dari penjelasan di atas, perlu dipertegas dalam praktikum GPS ini adalah :

(1) Alat GPS yang kita punya adalah TOPCON tipe Legacy, single frequency (L1)

(2) Alat ini diperuntukkan untuk pengukuran dengan metode static (diam). Artinya pengukuran atau perekaman data di lakukan secara bersamaaan pada waktu yang sama. Dengan demikian komunikasi dengan HP atau HT sangat diperlukan untuk memberikan aba-aba perekaman secara bersamaaan

(3) Jarak yang diukur, sekitar kampus dengan demikian, jarak antar titik diperkirakan kurang dari 2 Km. Maka lama pengamatan untuk masing-masing kelompok adalah 15 – 20 menit saja untuk setiap satu pasang titik

(4) Mohon diperhatikan dengan sangat, jangan menekan tombol lain selain yang ditunjukkan pada taahapan-tahapan yang telah ditulis dibuku petunjuk ini.

(5) Pelepasan kabel-kabel ikuti petunjuk, jangan asal menggulung kabel. Seluruhnya harus digulung melingkar

(6) Berhati-hatilah menggunakan alat GPS ini, kalau tidak paham tanyakan pada asisten, alat ini sangat mahal, dan kalau rusak saudara harus memperbaiki dan kalau perlu mengganti. Harganya lebih mahal dari satu buah mobil Nisan Terano atau Honda tipe CRV

Ringkasan tahapan dalam pengamatan dengan menggunakan GPS

Untuk melakukan pengamatan, maka langkah-langkah sebagai berikut perlu dilakukan :

(1) Pasang antena, ukur ketinggian, dan hubungkan seluruh kabelnya dengan baterai dan reciever GPS

(2) Kalau kedua pasang antena telah berdiri pada masing-masing titik yang akan diukur, maka hidupkan power GPS keduanya dan tunggu hingga mendapatkan sinyal GPS yang bagus, seperti tanda-tanda yang telah dijelaskan di atas dengan mengecek pada sinyal lampu STAT

(3) Dengan memberikan aba-aba salah satu memberikan hitungaan untuk bersama-sama menekan tombol FN (1- 4 detik), hingga lampu pada REC menyala warna hijau

(4) Setelah 15-20 menit, salah satu memberikan aba-aba untuk mematikan dengan menekan tombol FN, sampai lampu di REC hilang atau mati

(5) Download data ke komputer, untuk kedua Reciever GPS di dua titik yang berbeda tadi

1.5. Mendownload data ke dalam Komputer

Untuk melakukan pengambilan data atau download data dari reciever GPS ke komputer, digunakan program aplikasi windows yang disebut PC-PDU (PC Control and Display Unit). Untuk melakukan set up program tersebut, software telah tersedia di lab Komputer dan telah diinstall. Untuk memulai download, saudara harus menjalankan program PC-PDU terlebih dahulu. Untuk itu langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut :(1) Hidupkan komputer dan hubungkan kabel serial (pin 6) ke komputer dan

sambungkan dengan reciever GPS port A(2) Hubungkan kabel power reciever GPS ke baterai (3) Jalankan program PC-PDU dengan mengklik dua kali program (icon)

tersebut, maka program secara otomatis akan mencari reciever yang telah tersambung dan akan keluar tampilan seperti gambar berikut

Gambar 1.6. Terhubung ke PC-PDU

(4) Untuk mendownload file dari reciever GPS, pilih File, kemudian File Manager

(5) Pada bagian Download Path, pilih folder pada local drive untuk menyimpan file, dimana file mau saudara simpan. Saudara dapat membuat file folder baru dengan mengetikkan nama baru pada box New folder dan press Create

(6) Klik dua kali pada pada new folder untuk memilih tujuan daripada file dimana akan disimpan

Gambar 1.7. Download Path

(7) Klik pada Download File, dan cek pada save to untuk melihat apakah sudah disimpan data tersebut

(8) Pilih file yang ada pada receiver GPS yang ditampilkan pada layar monitor dengan jalan mengeblok file-file yang akan diambil. Klik Shift untuk mengkopi beberapa file sekaligus. Klik Ctrl, untuk memilih beberapa saja dari seluruh file yang ada, untuk direkam sekaligus

(9) Tekan Download untuk memulai proses download.Prosentase hasil download akaan ditampilkan pada layer monitor

(10) Setelah proses download selesai, tekan Exit, kemudian File, Exit untuk keluar dari PC-PDU

Kemudian data dapat diproses dengan menggunakan perangkat lunak pinnacle survey. Lihat petunjuk penggunaan Pinacle software

Gambar 1.8. File Manager PC-PDU

1.6. Konfigurasi Reciever GPS

Selain untuk mendownload data dari receiver, maka PC-PDU juga digunakan untuk mengeset receiver, sebelum digunakan untuk melakukan pengamatan. Namun perlu diketahui, bahwa setting hanya dilakukan untuk pengukuran dengan menggunakan metode RTK, dimana digunakan untuk setting memasukkan data yang sudah diketahui.

Untuk melakukan setting, ikuti langkah-langkah sebagai berikut :(1) Run PC-PDU, dengan mengklik dua kali icon PC-PDU(2) Apabila saudara akan menggunakan aplikasi RTK, maka saudara harus

merubah baud rate menjadi 9600(3) Kemudian pilih connect. Saat connect ke receiver, jam dan tanggal akan

digambarkan pada windows PC-PDU dengan angka yang lebih rendah dari angka yang mau kita pilih

(4) Seting pertama kali adalah “General” . Elevation mask, dapat diset untuk ”elevation”, ”log file”, dan ”Terminal”.

(5) ’elevation”, digunakan untuk menghitung posisi dari reciever, ”log file”, untuk menyimpan data dalam file, dan ”Terminal”, menggambarakan layar saat dikonekan ke PC-PDU

(6) Untuk melakukan setting dari ketiga data tersebut, maka untuk ”elevation” gunakan saja default angka yang ada disitu, untuk ”log file” sama, demikian juga ”Terminal”, gunakan saja defaultnya.

Gambar 1.9. Setting Konfigurasi GENERAL

(7) Untuk memilih satelit yang digunakan GPS and/or Glonass, dapat di set pada “Satelite to lock” Karena tipe GPS yang kita punya adalah Legacy, maka ”centang” atau klik untuk jenis satellite yang digunakan adalah GPS dan Glonass.

(8) Untuk “Antenna”, di set pada external

(9) Untuk “Anti-Jamming” pilih “GPS/Glonass L1”, karena tipe GPS yang kita punya seperti tersebut, yaitu single frequensi (L1)

(10) Kemudian lanjutkan ke setting MINTER, sebelah kanan GENERAL

Dalam setting MINTER, yang akan dilakukan adalah mengatur “epoch” , yaitu jarak antar satelit yang masuk dalam sinyal untuk direkam. Dalam kaitan ini, yang diatur adalah tombol dan lampu. Disini yang perlu dilakukan adalah tahapan sebagai berikut :

Gambar 1.10. Pengaturan Setting MINTER

(1) ”Recording interval” adalah jarak antar epoch, dimana mulai data disimpan jika tombol FN ditekan saat pertama kali mulai perekaman. Berikan angka tersebut 5 detik

(2) ”File name prefix”, adalah nama yang dibuat untuk mencatat nama seluruh file dari satelit yang direkam, setiap kali tombol FN di tekan. Silahkan memberikan nama sesuai dengan nomor titik dimana tempat alat berdiri, misalnya saudara memberikan nama P1, P2, dan sebagainya

(3) ”Always append to the file” adalah nama yang digunakan saat seluruh data pengamatan disimpan dalam satu file

(4) FN key mode, digunakan untuk memilih mode perekaman, berikan nama defauldnya saja yaitu LED

(5) ”Initial post processing mode”, pilih ke dalam static mode(6) ”auto strat after power fail”, digunakan untuk memilih aplikasi interupsi.

Artinya, jika diset pada on, reciever akan terus menyimpan data. Jika diset pada of,Tombol FN harus di tekan saat data akan direkam kembali. Untuk itu set pada of

(7) Setelah selesai, tekan aply, dan selanjutnya OK, untuk keluar dari setting. Sementara setting yang lain tidak perlu dilakukan, karena untuk pekerjaan metode RTK

2. Perhitungan dengan menggunakan Pinacle software