Menentukan Titik Kontrol Tanah (GCP) Dengan Menggunakan Teknik GPS dan Citra Satelit Untuk Perencanaan Perkotaan


(Seri 1)

Oleh:

Abdul Wahid Hasyim1) , M. Taufik2)

awhasyim@yahoo.com, taufik_srmd@yahoo.com
1) Jurusan Perencanaan Wilayah dan Kota Universitas Brawijaya Malang, sedang menempuh S3 Penginderaan Jauh di Institut Teknolologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya,
2) Dosen Pasca Sarjana Teknik Sipil FTSP-ITS, bidang Penginderaan Jauh

Abstrak
Ketersediaan peta skala besar untuk kepentingan perencanaan di beberapa daerah atau bahkan hampir di semua daerah di Indonesia sulit ditemui. Peta skala besar 1: 1000 umumnya diperlukan untuk rencana-rencana setingkat RTRK, dan 1: 5000 setingkat RDTRK. Perencanaan dengan peta skala besar sangat memerluan akurasi posisi yang tepat karena membutuhan kedetilan yang tinggi misalnya, ketepatan pengukuran persil untuk perhitungan IMB, dan penempatan penataan kawasan dengan guna lahan pemukiman, pendidikan, komersial dan lainnya pada lahan yang seharusnya.
Koreksi geometri pada peta skala besar untuk kepentingan klasifikasi pada citra dapat dilakukan dengan salah satu metode pengukuran dengan menggunakan alat bantu GPS. Selanjutnya dilakukan pengambilan GCP pada lokasi terpilih secara berulang untuk memperkecil kesalahan dilapangan. Pada penelitian ini jumlah sampel akan ditentukan beragam agar terlihat perbedaan kesalahan yang mencolok, sehingga selanjutnya kesalahan pengambilan ataupun penentuan sampel dapat dihindari untuk memperoleh hasil yang lebih baik. Kawasan studi terpilih adalah Kecamatan Socah Kabupaten Bangkalan.

Kata Kunci: GCP, GPS, Koreksi Geometri, Peta Skala Besar

I. Pendahuluan
1.1 Latar belakang

Akhir-akhir ini GPS (Global Positioning System) menjadi sangat populer dan merambah dalam kehidupan masyarakat yang keranjingan teknologi. GPS menjadi salah satu gadget yang diburu agar tidak tertinggal oleh perkembangan jaman. Mengetahui peluang tersebut, para produden tidak tinggal diam mulailah diciptakan secara kreatif GPS yang yang terintegrasi dengan fungsi-fungsi lainnya misalnya telepone seluler (mobile phone) dan lain sebagainya.

GPS adalah satu-satunya sistem navigasi ataupun sistem penentuan posisi, selama beberapa abad ini, yang mempunyai karakteristik prima yang dapat memberikan informasi tentang posisi, kecepatan, dan waktu secara cepat, akurat, murah, dimana saja di bumi ini pada setiap saat tanpa tergantung cuaca (Soni Darmawan, Pusat Penginderaan Jauh, ITB, 2008).

Disisi lain, citra satelit merupakan perangkat vital untuk keperluan informasi pemetaan guna lahan (land use) dan tutupan permukaan lahan (land cover), maupun SIG (Geographic Information System) dll. Pencitraan (remotely sensed images) seringkali dianggap sebagai peta yang merupakan hasil proses radiometric dari permukaan bumi. Untuk memperoleh informasi peta yang benar harus memperhatikan faktor lain, yaitu penyimpangan geometri yang harus dikoreksi pada sebuah citra. Koreksi geometri atau juga dinamakan rektifikasi adalah kegiatan memperbaiki kemencengan (error), rotasi dan perspektif citra sehingga orientasi, projeksi dan anotasinya sesuai dengan yang ada pada peta.
Hal utama yang perlu diperhatikan dalam penginderaan jauh adalah bagaimana memperoleh dan menangani data secara geometri dari sebuah citra. Untuk memperoleh citra yang benar secara geografis, harus dilakukan koreksi geometri. Cara melakukan koreksi geometri bisa bermacam-macam sangat bergantung tujuan yang diinginkan. Dari kebutuhan koreksi geometri dengan kemampuan ketepatan titik kontrol tanah (GCP) tinggi hingga rendah. Khusus untuk kegiatan perencanaan perkotaan yang membutuhkan peta skala besar, dapat menggunakan citra resolusi tinggi seperti: SPOT, IRS 1 C/D, IKONOS, QuickBird dengan ketepatan akurasi GCP tingkat sedang.
Kemajuan teknologi menjadikan kemampuan resolusi digital sangat dibutuhkan bagi citra untuk keperluan penginderaan jauh, karena didalamnya tersusun piksel/pixel (picture element) yang sangat banyak jumlahnya dan tiap 1 piksel mengandung beragam data dilapangan atau dikenal sebagai resolusi spatial. Oleh sebab itu untuk menghindari berbagai kesalahan pembacaan data citra, perlu dilakukan titik kontrol tanah (GCP/ Ground Control Point) diberbagai tempat agar diperoleh ketepatan yang maksimal pada proses koreksi geometri. Pada negara berkembang khususnya Indonesia, perkembangan peta skala besar untuk keperluan pembangunan dan informasi perkotaan sangat lambat dibandingkan dengan pertumbuhan jumlah pendududuk dan ekonominya. Umumnya masih mengandalkan peta-peta garis yang sudah tertinggal dengan kebutuhannya, dan terkadang masih digunakan sebagai dasar GCP. Hal ini tentu akan mengakibatkan tingkat kesalahan yang tinggi pada koreksi geometrinya. Dengan kondisi tersebut maka, untuk memperoleh koreksi geometri pada resolusi tinggi GPS dapat digunakan sebagai alternatif yang memiliki akurasi dibawah 10 m.
Studi ini memilih kawasan Kecamatan Socah Kabupaten Bangkalan, dengan pertimbangan lokasi telah terbangun, bentuk kawasan mudah dikenali, luas kawasan studi tidak terlalu besar sehingga sesuai untuk peta skala besar.

1.2 Rumusan Masalah
Terbatasnya ketersediaan peta skala besar yang telah terbaharui untuk kepentingan perencanaan perkotaan, akan menghambat proses koreksi geometri agar menghasilkan analisis dengan tingkat akurasi yang lebih baik. Dari uraian latar belakang diatas diperoleh rumusan permasalahan, sebagai berikut:
a) Bagaimana pola sebaran pengambilan GCP pada kawasan studi dan citra untuk menghindari kesalahan dan simpangan yang besar?
b) Bagaimana memperoleh titik kontrol tanah (GCP) pada kawasan perkotaan dengan cepat dan mudah untuk keperluan koreksi geometri suatu citra?
c) Bagaimana menentukan GCP dengan nilai kesalahan dan simpangan rendah?

1.3 Tujuan Penelitian
a) Mengetahui pola sebaran GCP di lapangan dan citra agar terhindar dari kesalahan dan simpangan yang besar.
b) Memperoleh GCP dengan mudah dan cepat untuk keperluan koreksi geometri suatu citra.
c) Menentukan GCP dengan nilai kesalahan dan simpangan yang rendah

1.4 Alat dan Bahan yang digunakan
a) PC Intel(R) Core (TM)2 Duo, E4600 @ 2.4 Ghz
b) GPSMap 76 Csx
c) Software Mapsource v 6.14.1
d) Google Earth
e) Microsoft Office Excel 2007

II. Tinjauan Pustaka
2.1 GPS dan jenis perangkat
GPS atau Global Positioning System adalah suatu sistem navigasi yang berbasis pada satelit yang tersusun pada suatu jaringan yang berjumlah 24 buah yang terletak pada garis edar bumi yang dilakukan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat. Awalnya GPS digunakan untuk kebutuhan militer, tetapi kemudian pada tahun 1980-an Pemerintah Amerika Serikat memberikan ijin untuk penggunaan masyarakat umum. GPS dapat digunakan dalam berbagai kondisi cuaca, dimanapun di dunia selama 24 jam/ hari dan tidak dikenakan biaya apapun dalam menggunakan jasa ini (www.garmin.com).
Terdapat 3 macam jenis GPS, yaitu;
• Geodetic,
• Mapping, dan
• Navigasi.

Pada GPS Geodetic memiliki sistem penerima (receivers) dual frekwensi yaitu mampu menangkap 2 signal L1 dan L2 bersamaan. GPS tersebut umumnya digunakan untuk keperluan survey dengan tingkat akurasi sangat tinggi dan tingkat kesalahan dibawah centi meter, misalnya kegiatan survey: konstruksi, jalan bebas hambatan, pengeboran, dan lain sebagainya.

GPS Mapping memiliki frekwensi tunggal (single frequency) yang berfungsi menerima dan mengumpulkan data-data spatial untuk kemudian dituangkan dalam kegiatan GIS/SIG (sistem informasi geografis). Tingkat ketelitian GPS ini termasuk medium (menengah) dengan kesalahan dibawah meter hingga beberapa meter (<10m). Perangkat ini biasa digunakan untuk kegiatan pemetaan.

GPS Navigasi biasa digunakan oleh sipil. Perangkat ini memiliki kemampuan lebih rendah dari GPS Mapping karena keterbatasan pada track log maupun penyimpanan waypoint (www.garmin.com) dan bahkan fasilitas kompas ataupun altimeter tidak ditemui.

2.2 Akurasi GPS

Kemampuan akurasi maupun kelengkapan fasilitas yang berbeda-beda pada jenis GPS mengakibatkan harga yang ditempelkan pada perangkat tersebut atas atas nilainya bisa berbeda dengan selisih yang jauh, dari 1 juta hingga ratusan juta bahkan milyar.

Pada 2 jenis GPS terakhir (Mapping dan Navigasi), memiliki akurasi semakin baik pada akhir-akhir ini. Dua hal utama yang mempengaruhi keakuratan GPS adalah Selective Availability (SA) dan multipath. SA adalah upaya sengaja dari pihak Departemen Pertahanan Amerika Serikat untuk mengurangi akurasi GPS dalam rangka melindungi negaranya. Awalnya SA menyebabkan akurasi GPS sebesar 100 meter, artinya posisi obyek berada dalam radius 100 meter dari yang seharusnya. Beruntunglah pada awal tahun 2000 Pemerintah Amerika Serikat mencabut kebijaksanaan SA tersebut sehingga akurasi GPS pada umumnya menjadi sekitar 10 meter. Angka ini cukup memadai untuk GPS genggam. Dengan asumsi peta yang kita tampilkan di layar memiliki skala 1:10.000, maka kesalahan 10 meter di lapangan hanya setara dengan 0,1 milimeter di layar display GPS, artinya tidak masalah jika diabaikan (Larry A Wagnet, Kompas, 2 April, 2004).

Keakuratan juga dipengaruhi oleh gangguan yang disebut dengan multipath. Kesalahan ini terjadi akibat sinyal yang ditangkap oleh antena GPS terpantulkan terlebih dahulu ke obyek di sekeliling GPS semisal gedung maupun batang pohon. Artinya, posisi yang terekam oleh antena GPS sebenarnya adalah posisi gedung atau pohon yang memantulkan sinyal tersebut dan bukannya posisi kita berdiri. Untuk menghindari hal tersebut, dianjurkan pada saat mengoperasikan GPS hendaknya memilih lokasi yang relatif terbuka.

Cara lain yang populer untuk aplikasi sipil adalah Differential GPS atau disingkat DGPS. DGPS menggunakan satu stasiun Bumi penerima sinyal GPS. Karena stasiun Bumi ini tahu persis lokasi sesungguhnya, ia bisa menghitung seberapa besar kesalahan informasi GPS pada satu waktu tertentu. Informasi kesalahan ini dikirimkan oleh stasiun DGPS ke alat penerima DGPS agar bisa membuat koreksi yang lebih presisi. Beberapa negara memutuskan membangun sistem DGPS nasional, misalnya, USCG DGPS (United States Coast Guard DGPS) dan WAAS (Wide Area Augmentation System) di AS, CDGPS (Canada-wide DGPS) dan AMSA DGPS (Australian Maritime Safety Authority DGPS). DGPS biasanya punya akurasi sampai 1 meter, tetapi makin jelek jika semakin jauh dari stasiun Bumi DGPS (www.navigasi.com/forum).

2.3 Titik Kontrol Tanah (GCP)

GCP (Ground Control point) atau titik kontrol tanah adalah proses penandaan lokasi yang berkoordinat berupa sejumlah titik yang diperlukan untuk kegiatan mengkoreksi data dan memperbaiki keseluruhan citra yang akhirnya disebut sebagai proses rektifikasi. Tingkat akurasi GCP sangat tergantung pada jenis GPS yang digunakan dan jumlah sampel GCP terhadap lokasi dan waktu pengambilan.
Lokasi ideal saat pengambilan GCP adalah perempatan jalan, sudut jalan, perpotongan jalan pedestrian, kawasan yang memiliki warna menyolok, persimpangan rel dengan jalan dan benda/ monumen/ bangunan yang mudah diidentifikasi atau dikenal. Perlu dihindari pohon, bangunan, dan tiang listrik selain sulit diidentifikasi, karena kesamaannya yang tinggi.

III. Metodologi
Pada saat akan melakukan GCP, terdapat 3 hal yang harus diperhatikan:
i) Tingkat Akurasi, yang bergantung pada jenis perangkat GPS yang digunakan
ii) Lokasi pengambilan sampel, berkaitan dengan tempat pemilihan titik-titik kontrol dilapangan pada daerah/ sudut yang mudah dikenali.
iii) Merupakan kawasan skala kota: 1:5000, 1: 1000
3.1 Rata-rata Hitung
Jumlah sampel yang lebih dari satu pada suatu kawasan bertujuan untuk memperkecil kesalahan akibat kualitas signal satelit yang selalu berubah, dapat disebabkan karena jenis perangkat, dan lingkungan sekitar yang menghalangi daya tangkap signal. Rata-rata hitung dapat digunakan untuk mengetahui apakah suatu kegiatan terjadi atau kenaikan dari suatu target yang diinginkan. Setelah dilakukan pengambilan sampel dilakukan rata-rata hitung koordinat GCP dengan rumus:

rata2 hitung

3.2 Simpangan Baku (s)

Simpangan baku digunakan untuk menguji pemakaian suatu alat, apakah alat tersebut layak dipakai atau tidak dengan penetapan simpangan baku yang normal di gunakan.

simpangan baku

3.3 Koefisien Varian (v)
Variansi adalah rata-rata kuadrat selisih atau kuadrat simpangan dari semua nilai data terhadap rata-rata hitung. Variansi untuk sampel dilambangkan dengan s².
dan

koef-varian

Variansi < 10% menunjukkan simpangan kecil dan data dapat diterima.

3.4 Kawasan Studi Terpilih
Lokasi kawasan memiliki bentuk mudah dikenali dan luasan tidak terlalu besar (± 1 Km²), terletak pada L 74’48.46’’ S dan B 11242’21.60’’ T sampai L 75’53.12’’ S dan 11253,33” E, Kecamatan Socah Kabupaten Bangkalan. (gambar-1)

bangkalan-2

track bgkln

Gambar-1. Citra Kecamatan Socah Kabupaten Bangkalan dan Track lapangan

IV. Pembahasan
4.1 Perekaman GCP
Dilakukan perekaman / pengambilan GCP berulang-ulang pada tiap daerah yang diamati untuk memperkecil kesalahan (error) saat menentukan GCP rata-rata. (gambar-2)

GCP-kuning

Gambar-2. GCP berwarna kuning diambil secara berulang-ulang

Setelah titik kontrol tanah dikumpulkan pada proyeksi Lintang dan Bujur , datum WGS 84 selanjutnya untuk mencari harga rata-rata koordinat dilakukan penyesuaian dari sistem koodinat DMS (derajat, menit, detik) menjadi sistem desimal yaitu koordinat (x,y). Terdapat 10 titik pengambilan (P1-P10) pada P4 diabaikan karena mengalami penyimpangan terlalu jauh, disebabkan P4 berada di luar wilayah pengambilan (notasi warna merah pada tabel-1).

tabel-1 GCP
4.2 Pola Sebaran GCP

Pola sebaran GCP-1

Seperti pada gambar-3, GCP bertanda garis merah putus-putus (P4) pada kondisi dilapangan berada diluar kelompok pengambilan titik kontrol. Lebih jelas terlihat pada gambar berikut (Gambar-4). Pada GCP1 (P1,P2,P3), dilakukan pengambilan 3 sampel berbeda dalam satu grup daerah dengan selisih waktu 1 menit (11.30-11.31). Untuk GCP2 (P5,P6,P7,P8), perbedaan waktu yang cukup jauh terjadi pada P4 (2menit/ lihat tabel-1) yang selanjutnya diabaikan. Pada GCP3 (P9,P10), dilakukan pengambilan sampel 2 titik yang pada akhirnya terlihat simpangannya lebih besar dibandingkan GCP1 dan GCP2.

pola sebaran GCP

Gambar-4. Pola sebaran GCP dilapangan.

GCP1

Gambar-5. Detil wilayah pengambilan GCP1

GCP2

Gambar-6. Detil wilayah pengambilan GCP2 dengan P4 diluar kelompok

GCP3

Gambar-7. Detil wilayah pengambilan GCP3

4.4 Rata hitung, Simpangan, dan Variansi

tabel-2 rata hitung

Tabel-2. Rata Hitung

Dari beberapa sampel titik kontrol diperoleh koordinat rata-rata; GCP1 (112,7123038, -7,0968204), GCP2 (112,707167, -7,091724325), dan GCP3 (112,7132388, -7,08240025). Selanjutnya makin terbukti pengambilan sampel dengan jumlah yang sedikit akan memberikan simpangan lebih besar dibanding dua GCP lainnya (lihat tanda lingkaran merah dengan garis putus-putus pada tabel-3 lanjutan), seperti pada GCP3 yaitu: Vx= 0,000082% pada absis (x) dan Vy= 0,0016% pada ordinat (y) (tabel-3). Pada Variansi diambil harga mutlak.

tabel-3 simpangan dan variansi

V. Penutup
5.1 Kesimpulan.
• Pada penentuan titik kontrol tanah (GCP) untuk keperluan koreksi geometri yang dilakukan di Kecamatan Socah Kabupaten Bangkalan, secara keseluruhan menunjukkan kinerja alat GPSMap 76 Csx bekerja dengan baik. Hal ini terlihat dari tingkat kesalahan yang rendah masih dibawah 10%.
• Pada peta skala besar khususnya untuk kebutuhan perencanaan perkotaan, kemampuan GPSMap 76 Csx untuk kegiatan GCP dapat menunjukkan ketepatan/ akurasi sangat baik.
• Selisih simpangan yang relatif besar (v) diakibatkan jumlah GCP sebagai sampel terlalu sedikit, selanjutnya diusahakan agar jumlah sampel diperbanyak minimal 3 buah GCP.
• Metoda menghitung rata-rata GCP yang digunakan, mengasumsikan koordinat yang diambil tidak memiliki sudut sedangkan satelit yang menangkap data memiliki sudut datang dan pantul.
5.2 Saran
• Untuk keperluan wilayah yang lebih luas, sebaiknya menggunakan GPS lebih dari satu untuk menghindarkan kesalahan pembacaan, dan simpangan yang besar selain sebagai kontrol.
• Pada penelitian berikutnya, hendaknya juga memperhatikan sudut koordinat dengan pertimbangan letak satelit yang tidak tegak lurus dengan lokasi GCP

(**) Telah dipresentasikan dalam Seminar Nasional Teknik Sipil V-2009. ITS. 11 Februari 2009

PUSTAKA

1. Larry A. Wagnet, (2004), “Global Positioning System”, Kompas, 2 April.
2. Soni Darmawan, (2008), “Perkembangan Teknologi GeoInformasi di Indonesia: Global Positioning Sistem (GPS), Remote Sensing (RS) dan Sistem Informasi Geografis (SIG)”, Pusat Penginderaan Jauh, ITB.
3. S. Alhamlan, J. P. Mills , A. S. Walker , T. Saks, ” The Influence Of Ground Control Points In The Triangulation Of Leica Ads40 Data”, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. 34, Part XXX.
4. 7. S. K. Katiyar, Onkar Dikshit , Krishna Kumar, (2002), “GPS for geometric correction of remotely sensed imagery: possibilities after termination of SA”, Asian GPS Proceeding.
5. http://www.garmin.com
6. http://www.navigasi.com/forum

9 Comments

Filed under GPS, Manajemen Lahan, Remote Sensing, Urban land management

9 responses to “Menentukan Titik Kontrol Tanah (GCP) Dengan Menggunakan Teknik GPS dan Citra Satelit Untuk Perencanaan Perkotaan

  1. Ponijan

    Teriamakasih ,saya banyak mendapatkan pengetahuan dari artikel ini.
    sekali lagi terimakasi

    Salam

    Ponijan

  2. Terima kasih, Saya banyak mendapatkan informasi dan pengetahuan dari artikel ini, sekali lagi terima kasih.

  3. @ponijan + arip : sama2 smoga dapat memberikan manfaat. salam

  4. Zamzalis Pekanbaru

    Salam Kenal Mas, Saya ada punya GPS Garmin 60, tapi saya belum banyak tau cara penggunaanya untuk keperluan pengukuran. Bisa Mas kirimkan ke email saya contoh pengkuran dan cara pengambilan datanya di lokasi? Tq Mas wassalam

    • Salam kenal kembali Mas Zalis. Sebenarnya tidak berbeda dengan GPS yang saya gunakan (GPSMap 76 Csx), hanya bentuk fisiknya saja yang berbeda. Pada tipe 60 menggunakan antena external dan tipe 76 tidak. Mudah-mudahan tidak terlalu lama, saya akan publish pemakaian GPSMap 60Csx, sekaligus menjawab permintaan teman-teman lainnya.

      wassalamualaikum wrwb

  5. timotius turnip

    Trimakasih banyak buat informasinya mengenai manfaat GPS. Namun, bagaimana caranya ya agar kita dapat mengetahui keberadaan dari suatu letak tanah bila hanya diketahui dari titik koordinatnya saja..
    Salam kenal Timotius turnip

    • Terimakasih atensinya mas/bp. Timotius..mungkin dari teman2 ada yang mencoba menjawab..sehingga diskusi disini lebih hidup dan saya yakin teman2 memiliki pengalaman yang dapat di share disini…..salam kenal..

  6. Habibi

    halo mas hasyim

    citra resolusi berapa yang masih bisa menggunakan GPS 76 csx dalam pengambilan titik GCP nya untuk koreksi geometriknya?

  7. Habibi

    alo mas hasyim

    saya may tanya, pengukuran gcp dengan gps 76 csx bisa untuk koreksi citra satelit resolusi berapa ya?

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s