PENENTUAN
POSISI MENGGUNAKAN
GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS)
GPS (Global
Positioning System) adalah sistem
satelit navigasi dan penentuan posisi yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika
Serikat. Sistem ini di desain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga
dimensi serta informasi mengenai waktu, secara kontiyu di seluruh dunia tanpa
bergantung waktu dan cuaca, kepada banyak orang secara simultan (Abidin, 2000).
Pada saat ini, GPS sudah banyak digunakan orang di seluruh dunia. Di Indonesia
pun GPS sudah banyak diaplikasika, terutama yang berkaitan dengan aplikasi –
aplikasi yang menuntut informasi tentang posisi.
Data spasial
lain dalam bentuk digital seperti data hasil pengukuran lapang dan data dari
GPS bisa dimasukkan dalam sistem SIG. Pada intinya SIG membutuhkan data spasial
dalam format tertentu untuk membedakan apakah data tersebut berupa point, line
atau polygon.
GPS, singkatan
dari Global Positioning System
(Sistem Pencari Posisi Global), adalah suatu jaringan satelit yang secara terus
menerus memancarkan sinyal radio dengan frekuensi yang sangat rendah. Alat
penerima GPS secara pasif menerima sinyal ini, dengan syarat bahwa pandangan ke
langit tidak boleh terhalang, sehingga biasanya alat ini hanya bekerja di ruang
terbuka. Satelit GPS bekerja pada referensi waktu yang sangat teliti dan
memancarkan data yang menunjukkan lokasi dan waktu pada saat itu. Operasi dari
seluruh satelit GPS yang ada disinkronisasi sehingga memancarkan sinyal yang
sama. Alat penerima GPS akan bekerja jika ia menerima sinyal dari sedikitnya 4
buah satelit GPS, sehingga posisinya dalam tiga dimensi bisa dihitung. Pada
saat ini sedikitnya ada 24 satelit GPS yang beroperasi setiap waktu dan
dilengkapi dengan beberapa cadangan. Satelit tersebut dioperasikan oleh
Departemen Pertahanan Amerika Serikat, mengorbit selama 12 jam (dua orbit per
hari) pada ketinggian sekitar 11.500 mile dan bergerak dengan kecepatan 2000
mil per jam. Ada stasiun penerima di bumi yang menghitung lintasan orbit setiap
satelit dengan teliti.
Dibandingkan
dengan sistem dan metode penentuan posisi lainnya, GPS mempunyai banyak
kelebihan dan menawarkan lebih banyak keuntungan, baik dalam segi
operasionalnya maupun kualitas posisi yang diberikan.
Pada dasarnya
konsep dasar penentuan posisi dengan GPS adalah reseksi (pengikatan ke belakang)
dengan jarak, yaitu dengan pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit
GPS yang koordinatnya telah diketahui. Secara vektor, prinsip dasar penentuan
posisi dengan GPS diperlihatkan oleh gambar 1. Dalam hal ini parameter yang
akan ditentukan adalah vektor posisi geosentrik pengamat (R). Untuk itu, karena vektor posisi geosentrik satelit GPS (r) telah diketahui, maka yang perlu
ditentukan adalah vektor posisi toposentrik satelit terhadap pengamat (p).
Pada pengamatan dengan GPS, yang bisa diukur hanyalah jarak
antara pengamat dengan satelit dan bukan vektornya. Oleh sebab itu rumus yang
tercantum pada gambar 1. tidak dapat diterapkan. Untuk mengatasi hal ini,
penentuan posisi pengamat dilakukan dengan melakukan pengamatan terhadap
beberapa satelit sekaligus secara simultan dan tidak hanya terhadap satu
satelit, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2. Pada operasionalnya, prinsip
penentuan posisi dasar dengan GPS bergantung pada mekanisme pengaplikasiannya
yang dapat diklasifikasikan atas beberapa metode penentuan posisi.
Patut dicatat di sini bahwa posisi yang diberikan oleh GPS
adalah posisi tiga dimensi (X, Y, Z atau Ҩ, λ, h) yang dinyatakan dalam datum
WGS (World Geodetic System) 1984.
Dengan GPS, titik yang akan ditentukan posisinya dapat diam (statis positioning) ataupun
bergerak (kinematic positioning). Posisi titik dapat ditentukan dengan
menggunakan satu receiver GPS terhadap pusat bumi dengan menggunakan metode absolute (point) positioning,
ataupun terhadap titik lainnya yang telah diketahui koordinatnya (monitor station) menggunakan metode differential (relative) positioning yang menggunakan minimal dua
dua receiver GPS. Disamping itu, GPS dapat memberikan posisi secara instan (real-time) ataupun sesudah pengamatan
setelah data pengamatannya di proses secara lebih ekstensif (post processing) yang biasanya dilakukan
untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik.
Seperti yang sudah dinyatakan sebelumnya, posisi yang
ditentukan dengan GPS ditentukan dalam datum WGS. Datum ini adalah sistem
referensi yang digunakan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat (DoD)
sebagai pemilik dan pengelola satelit GPS untuk mempresentasikan
parameter-parameterdari orbit satelit GPS. Perlu dicatat di sini bahwa secara
keseluruhan datum WGS 84 ini mencakup pendefinisian tentang sistem koordinat
yang bersifat geometris secara model gaya berat bumi yang bersifat fisis.
Sistem koordinat WGS 84 adalah Sistem Terestrial
Konvensional (Conventional Terrestrial
System, CTS), yang direalisasikan dengan memodifikasi kerangka referensi
yang digunakan oleh sistem satelit Doppler (NSWC 9Z-2), yaitu parameter pusat
(titik nol) sistem koordinat dan skalanya, serta merotasikannya sehingga
meridian referensinya berimpitan dengan meridian nol yang didefinisikan oleh
BIH (Bureau International de I’Heure).
Dalam hal ini nilai parameter transformasi dari datum NSWC 9Z-2 ke WGS 84
adalah translasi dalam arah sumbu Z sebesar DZ = 4,5 m, rotasi dalam bujur DI =
0,814”, dan perubahan faktor skala DS = - 0,6 x 10 “. Secara skematis, sistem
koordinat WGS 84 ini ditunjukkan pada Gambar 3.
Ketelitian posisi yang didapat dengan pengamatan GPS secara
umum akan akan bergantung pada empat faktor yaitu : metode penentuan posisi
yang digunakan, geometri dan distribusi dari satelit-satelit yang diamati,
ketelitian data yang digunakan, dan strategi/metode pengolahan data yang
diterapkan. Berdasarkan cara memperhitungkan dan memperlakukan faktor-faktor
tersebut, maka kita akan memperoleh tingkat ketelitian yang berbeda-beda. Dalam
hal ini adalah wajar jika GPS dapat memberikan ketelitian posisi yang spektrumnya
cukup luas. Dari yang sangat teliti (orde
milimeter) sampai yang biasa-biasa saja (orde meter).
Koordinat Kartesian:
(XA, YA,
ZA)
Koordinat Geodetik:
(ҨA, λA,
hA)
Luas spektrum ketelitian posisi yang diberikan oleh GPS
adalah salah satu keindahan dari GPS, karena pemakai GPS punya keleluasaan
dalam melaksanakan efisien (baik waktu maupun biaya). Oleh karena itu, tidak
dapat dipungkiri bahwa GPS dapat melayani cukup banyak aplikasi dengan tuntutan
ketelitian yang beragam.
Berdasarkan
mekanismenya, metode penentuan posisi dengan GPS dapat dikelompokkan atas
beberapa metode yaitu : absolute,
differential, static, rapid static, pseudo-kinematic, dan stop and go.
Khususnya penentuan posisi secara absolute ( absolute positioning
) adalah metode penentuan posisi yang paling mendasar dari GPS. Dapat dikatakan
bahwa ini merupakan metode penentuan posisi dengan GPS yang direncanakan pada
awalnya oleh pihak militer Amerika untuk memberikan pelayanan navigasi terutama
bagi personil dan wahana militer mereka. Metode penentuan posisi ini dalam moda
statik da kinematik diilustrasikan pada gambar 4.
Berkaitan dengan penentuan posisi secara absolut, ada
beberapa catatan perlu diperhatikan yaitu:
·
Metode ini kadang dinamakan juga metode
point positioning, karena penentuan
posisi dapat dilakukan per titik tanpa bergantung pada titik lainnya.
·
Posisi ditentukan dalam sistem WGS 84
terhadap pusat massa bumi.
·
Prinsip penentuan posisi adalah reseksi dengan jarak ke beberapa satelit
secara simultan
·
Untuk penentuan posisi hanya memerlukan
satu receiver GPS dan tipe receiver yang umum dinamakan tipe genggam (hand held).
·
Titik yang ditentukan posisinya bisa
dalam keadaan diam (moda statik) maupun dalam keadaan bergerak (moda
kinematik), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.
·
Biasanya menggunakan data pseudo. Patut juga dicatat bahwa moda
statik, meskipun jarang sekali dilakukan, data fase sebenarnya juga bisa digunakan
yaitu dengan mengestimasi ambiguitas fase bersama-sama dengan posisi.
·
Metode ini tidak dimaksudkan untuk
penentuan posisi yang teliti
·
Aplikasi utama dar metode ini adalah
untuk keperluan navigasi atau aplikasi-aplikasi lain yang memerlukan informasi
posisi yang tidak perlu teliti tapi tersedia secara instan (real-time), seperti untuk keperluan reconnaissance dan ground truthing.
Metode penentuan posisi absolut dengan menggunakan data
pseudorange pada prinsipnya adalah metode penentuan dasar yang didesain untuk
GPS oleh pihak pengelola satelit (DoD, Amerika Serikat). Dalam hal ini ada dua
level ketelitian yang diberikan oleh GPS, yaitu yang dinamakan SPS (Standard Positioning Service) dan PPS (Precise Positioning Service).
SPS adalah layanan standar yang diberikan oleh GPS secara
umum kepada siapa saja tanpa dipungut biaya, dengan mengasumsikan penggunaan
kode C/A. Tingkat ketelitian yang diberikan adalah tingkat yang sudah secara
sengaja diturunkan dengan menerapkan kebijaksanaan Selective Availability (SA). Tingkat ketelitian posisi tipikal yang
diberikan dalam hal ini sekitar 100 m (horisontal) dengan tingkat kepercayaan
95 %. Sedangkan PPS adalah layanan yang khusus untuk untuk pihak militer
Amerika Serikat serta pihak-pihak yang diizinkan, melalui pemakaian kode –P
yang terdapat pada 2 frekuensi L1 dan L2. Disamping itu PPS ini juga mempunyai
karakteristik anti-jamming (sinyal
yang lebih kuat), anti-spoofing,
bebas dari pengaruh SA. Tingkat ketelitian yang diberikan dalam hal ini adalah
sekitar 21 m (horisontal) dengan tingkat ketelitian 95 %.
Penentuan posisi dengan GPS akan lebih terasa apabila akan
melakukan transformasi koordinat atau koreksi geometri dari citra digital
berbentuk raster dimana peta yang sudah ada (yang digunakan sebagai dasar untuk
pengambilan titik acuan/control) sudah out
of date (kadaluwarsa). Permasalahan ini akan lebih terasa pada kawasan yang
perkembangannya sangat cepat.
Gilang Fernando, Agung Purnanda Alim, Imil Hamdi, Fitri, Evan Oktari
Photo shoot: Ismed Umbara
Tidak ada komentar:
Posting Komentar