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


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.


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


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


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


6/14


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 )


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


8/14

8

Dengan panjang baseline sekitar 400

meter, RTKLIB mampu menyelesaikan 366

data pengamatan titik yang terbagi menjadi:



• 2 data dengan nilai ambiguitas fase secaratidak bulat (float )





ITB1



ITB1Dengan panjang baseline sekitar 7.1 km,

RTKLIB mampu menyelesaikan 366 data

pengamatan titik yang terbagi menjadi:









ITB1



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 )






pengamatan kinematik GPS terhadap titikBAKO


9/14

9



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


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)


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


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.


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.


14/14

14

Documents

Identification of Characteristic of Kine