Buku TA Aris Stiawan 15112018 Pemetaan Topografi Menggunakan Terrestrial Laser Scanner PDF

Preview

Summary

PEMETAAN TOPOGRAFI MENGGUNAKAN TEKNOLOGI TERRESTRIAL LASER SCANNER (STUDI KASUS: DAERAH KIARA PAYUNG, SUMEDANG) TUGAS AKHIR SARJANA Karya ilmiah yang diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNIK pada Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Oleh Aris Stiawan 15112018 PR...

Description

PEMETAAN TOPOGRAFI MENGGUNAKAN TEKNOLOGI TERRESTRIAL LASER SCANNER (STUDI KASUS: DAERAH KIARA PAYUNG, SUMEDANG)

TUGAS AKHIR SARJANA

Karya ilmiah yang diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNIK pada Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika

Oleh Aris Stiawan 15112018

PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2016

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR SARJANA

Tugas Akhir Sarjana dengan judul “Pemetaan Topografi Menggunakan Teknologi Terrestrial Laser Scanner (Studi Kasus: Daerah Kiara Payung, Sumedang)” adalah benar dibuat saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya ataupun orang lain, baik di ITB maupun di institusi pendidikan lainnya.

Bandung, 15 Juni 2016 Penulis,

Aris Stiawan 15112018 Diperiksa dan disetujui oleh, Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Irwan Gumilar, S.T., M.Si. NIP. 197803292010121004

Teguh Purnama Sidiq, S.T., M.T. NIP. 198308222014041001

Disahkan oleh, Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung

Dr. Ir. Agustinus Bambang Setyadji, M.Si. NIP. 196508251991031003

Abstrak

Saat ini terdapat banyak metode pemetaan topografi dengan berbagai teknologi yang digunakan mulai dari yang konvensional sampai yang modern atau berteknologi tinggi baik secara terestris maupun ekstraterestris. Metode pemetaan topografi secara terestris menggunakan teknik Laser Scanning merupakan metode pemetaan yang baru dikembangkan dengan teknologi tinggi yang harapannya dapat menjadi metode pemetaan yang lebih efisien dari pada metode pemetaan terestris lainnya.

Pada penelitian ini dilakukan perbandingan antara metode pemetaan menggunakan teknologi Terrestrial Laser Scanner (TLS) dengan metode pemetaan menggunakan Electronic Total Station (ETS). Nilai rata-rata kesalahan registrasi pada keseluruhan data pengukuran menggunakan TLS adalah sebesar 0,004 m. Digital Elevation Model (DEM) yang dibentuk dari data hasil pengukuran menggunakan TLS menunjukkan tingkat kedetailan yang lebih tinggi, hal ini dibuktikan dengan jumlah titik yang digunakan dalam pembuatan DEM sebanyak 223.460 titik dengan kerapatan antar titik 0,25 m pada area pemindaian yang optimal.

Pengukuran menggunakan TLS dapat memenuhi kebutuhan untuk peta-peta dengan skala yang sangat besar (>1:1000) dalam waktu yang relatif cepat. Selain itu jika ditinjau dari segi waktu dan sumber daya manusia yang diperlukan pada saat pengukuran, pada area yang sama pengukuran menggunakan TLS memerlukan waktu dan tenaga yang lebih sedikit dibandingkan dengan pengukuran menggunakan ETS. Kekurangan dari pemetaan menggunakan TLS adalah biaya sewa alat yang sangat mahal dari pada biaya sewa ETS sehingga TLS banyak digunakan untuk keperluan yang lebih mengutamakan ketelitian tinggi, seperti rekonstruksi bangunan, survei galian dan timbunan, dokumentasi bangunan prasejarah, dan lainnya.

Kata kunci: Pemetaan, Laser Scanning, TLS, DEM

i

Abstract

Currently there are many methods of topographic mapping with various technologies from the conventional to the modern by high technology in terrestial or extraterrestrial mapping. Terrestrial topographic mapping using Laser Scanning technique is a just developed method based on high technologies, hopefully it can be a more efficient method of mapping than the other terrestrial mapping methods. This research compare the mapping method using technology Terrestrial Laser Scanner (TLS) to Electronic Total Station (ETS) technology.

Average error value from all registration data by TLS measurements are 0,004 m. This study shows Digital Elevation Model (DEM) generated TLS showing higher level of detail, it is showed by total point used to generate DEM are 223.460 points with point density 0,25 m on optimum scanning area.

TLS is suitable and quickly done for the mapping area with a very large scale (>1:1000). In addition, based on time and human resources for mapping on the same area measurement, mapping by TLS requires time and human resources is less than mapping by ETS. Disadvantages of mapping using TLS is high cost renting the tools. Therefore, the TLS is more suitable to be used on high accuracy mapping, such as the reconstruction of building, cut and fill survey, documentation of historical, and building or heritage.

Key word: Mapping, Laser Scanning, TLS, DEM

ii

Prakata

Segala puji bagi Allah SWT karena atas izin-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pemetaan Topografi Menggunakan Teknologi Terrestrial Laser Scanner (Studi Kasus: Daerah Kiara Payung, Sumedang)” sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan tahap sarjana di Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung. Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat untuk seluruh pihak yang terkait dengan penelitian ini.

Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan motivasi, dukungan, doa, dan inspirasi baik dalam penyelesaian tugas akhir maupun dalam kehidupan sehari-hari penulis dalam menyelesaikan pendidikan tahap sarjana. Adapun pihak-pihak tersebut adalah:

1. Orang tua penulis; Wasim dan Kastiyem yang senantiasa memberikan dukungan moral dan doa kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. 2. Kakak penulis, Ari Yunita yang selalu memberikan semangat dan doanya kepada penulis dalam menjalankan studi sampai menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Dr. Ir. Agustinus Bambang Setyadji, M.Si. selaku kepala program studi Teknik Geodesi dan Geomatika Institut Teknologi Bandung. 4. Dr. Irwan Gumilar, S.T., M.Si. selaku dosen pembimbing I yang telah meluangkan waktunya untuk selalu memberikan arahan dan masukannya dalam penyelesaian tugas akhir ini. 5. Teguh Purnama Sidiq, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan arahan dan masukan sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

iii

6. Bapak Dudung Suhendar yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan studi di program studi Teknik Geodesi dan Geomatika terutama dalam penyelesaian tugas akhir ini dari sisi administrasi. 7. Mohammad Gamal yang telah memberikan arahan dan masukan pada saat pengukuran, memberikan informasi pengukuran dengan menggunakan ETS, dan membantu penulis dalam mempersiapkan peralatan pengukuran. 8. Bapak Ir.Mipi Ananta Kusuma dan Ibu Dr. Ir. Vera Sadarviana, MT. selaku dosen penguji Sidang Tugas Akhir. 9. PT. ASABA melalui Bapak Agus yang telah memberikan pelatihan pengolahan data Point Cloud menggunakan perangkat lunak MAPTEK 10. Brian Bramanto, Chakras Andika, Alif Fattah Adzani, Fadel Muhammad yang telah memberikan pelatihan penggunaan TLS dan arahan dalam melakukan pengukuran dan pengolahan data. 11. Rizal Trytama S. P., Dian Kristiawan, Odie Syahrozi, Marulitua Ignatius S., Anshar Ajatasateru, Pramudya Septian P., Andika Virdian, Oriza Subekti dan rekan-rekan lainnya yang telah memberikan semangat dan masukan dalam mengerjakan tugas akhir ini, dan merupakan teman bermalam di lantai 4 gedung Geodesi (Labtek IX C). 12. Pihak Sarana dan Prasarana ITB-Jatinangor yang telah memberikan ijin penulis untuk melakukan pengukuran di tanah milik ITB-Jatinangor. 13. Pihak pengelola Bumi Perkemahan Kiara Payung yang telah memberikan akses masuk penulis untuk melakukan pengukuran di area Bumi Perkemahan Kiara Payung. 14. Teman-teman dari Teknik Geodesi dan Geomatika ITB 15. Teman-teman dari U-green ITB Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna dan memiliki banyak kekurangan. Oleh sebab itu, kritik dan saran yang dapat membangun demi perbaikan dan kemajuan penelitian selanjutnya akan dengan senang hati penulis terima.

Bandung, 15 Juni 2016 iv

Daftar Isi

Abstrak ...........................................................................................................................i Abstract ........................................................................................................................ ii Prakata ........................................................................................................................ iii Daftar Isi .......................................................................................................................v Daftar Gambar ........................................................................................................... vii Daftar Tabel .................................................................................................................xi Bab 1 Pendahuluan ......................................................................................................1 1.1 Latar Belakang ...........................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................2 1.3 Lokasi Penelitian ........................................................................................2 1.4 Tujuan ........................................................................................................3 1.5 Ruang Lingkup Penelitian..........................................................................4 1.6 Metode Penelitian ......................................................................................4 1.7 Sistematika Penulisan ................................................................................7 Bab 2 Metode dan Data ............................................................................................... 8 2.1 Pemetaan ....................................................................................................8 2.1.1 Definisi dan Konsep Pemetaan ........................................................ 8 2.1.2 Metode dan Teknologi Pemetaan .................................................. 10 2.1.3 Peta ................................................................................................ 11 2.1.4 Digital Elevation Model (DEM) .................................................... 13 2.2 Terrestrial Laser Scanner ........................................................................14 2.2.1 Konsep Dasar Terrestrial Laser Scanning .................................... 14 2.2.2 Spesifikasi Leica Scantation C10 .................................................. 21 2.2.3 Sumber Kesalahan Pengukuran Menggunakan Laser Scanner ..... 23 2.2.4 Registrasi Data............................................................................... 26 2.2.5 Georeferensi Data .......................................................................... 29 2.3 Proses Pengambilan Data dan Pengolahan Data ......................................32 v

2.3.1 Persiapan Pengukuran ................................................................... 33 2.3.2 Pengukuran Menggunakan Terreastrial Laser Scanner................ 37 2.3.3 Pengolahan Data Hasil Pengukuran .............................................. 44 2.3.4 Data Hasil Pengukuran Menggunakan Electronic Total Station... 53 Bab 3 Hasil dan Pembahasan ....................................................................................54 3.1 Hasil Pengolahan Data .............................................................................54 3.1.1 Filtering ......................................................................................... 54 3.1.2 Surfacing........................................................................................ 56 3.1.3 Peta Topografi ............................................................................... 57 3.1.4 Data pembanding lain .................................................................... 59 3.1.5 Hasil Pengukuran Menggunakan ETS........................................... 59 3.2 Pembahasan.............................................................................................. 61 3.2.1 Validasi Jarak Ukuran ................................................................... 64 3.2.2 Perbandingan DEM………………………………………………64 3.2.3 Perbandingan Koordinat, Jarak, dan Beda Tinggi……...………..72 3.2.4 Perbandingan Lainnya……………………………………………74 Bab 4 Kesimpulan dan Saran ....................................................................................80 4.1 Kesimpulan .............................................................................................. 80 4.2 Saran ........................................................................................................81 Daftar Pustaka .............................................................................................................82

vi

Daftar Gambar

Gambar 1.1

Lokasi penelitian ...................................................................................3

Gambar 1.2

Metode penelitian ..................................................................................6

Gambar 2.1

Sistem proyeksi UTM (Soendjojo dan Riqqi, 2012) .............................9

Gambar 2.2

Pembagian zona UTM (Soendjojo dan Riqqi, 2012) ..........................10

Gambar 2.3

Contoh pemodelan permukaan dengan menggunakan pendekatan titik (a), jaring segitiga (b), grid (c), dan kombinasi dari beberapa pendekatan (d) (Li dkk., 2005) ............................................................ 14

Gambar 2.4

Konsep pengukuran jarak menggunakan laser (Shan dan Toth, 2009) ...................................................................................................15

Gambar 2.5

Komponen gelombang pada saat penjalaran gelombang (a), dan perbandingan fase gelombang pada saat dipancarkan dan diterima oleh alat (b) (Shan dan Toth, 2009) ....................................................16

Gambar 2.6

Pengukuran garis profil B1-B7 dari titik A (a), dan ilustrasi beda tinggi titik B terhadap titik A (b) (Shan dan Toth, 2009)....................17

Gambar 2.7

Pola sebaran titik yang dihasilkan dari berbagai jenis cermin pada Laser Scanner Oscillating Mirror (a), Rotating Polygon (b), Palmer Scan (c), dan Fibre Scanner (d) (Vosselman dan Maas, 2010) ...................................................................................................19

Gambar 2.8

Bentuk objek sesungguhnya (a), hasil pemindaian dengan resolusi rendah (b), dan hasil pemindaian dengan resolusi tinggi (c) (Pfeifer, 2007) ...................................................................................................20

Gambar 2.9

Ilustrasi penentuan posisi dengan menggunakan TLS ........................21

Gambar 2.10 Bentuk fisik Leica Scantation C10 (Leica Scantation C10 User Manual, 2011) (a), dan komponen pada Laser Scanner (b) (www.leicaestonia.ee/leica-scanstation-c10) ......................................23 Gambar 2.11 Letak kesalahan kolimasi dan kesalahan sumbu horisontal pada sistem sumbu Laser Scanner (Reshetyuk, 2009) ................................ 24

vii

Gambar 2.12 Target kembar untuk georeferensi (a), target persegi dengan diameter 3” (b), target lingkaran dengan diameter 6” (c), dan target berbentuk bola (d) (hds.leica-geosystems.com dan ctre.iastate.edu) ..27 Gambar 2.13 Ilustrasi pengukuran menggunakan teknik registrasi berdasarkan target ....................................................................................................27 Gambar 2.14 Ilustrasi prinsip ICP (Pfeifer, 2007) ....................................................28 Gambar 2.15 Ilustrasi teknik georeferensi berdasarkan bentuk dari objek (Reshetyuk, 2009) ...............................................................................29 Gambar 2.16 Ilustrasi pengukuran dengan teknik georeferensi langsung menggunakan backsight (Reshetyuk, 2009) .......................................30 Gambar 2.17 Ilustrasi pengukuran menggunakan metode transversing (leica.geosystems.com) .......................................................................31 Gambar 2.18 Ilustrasi hubungan antar sistem koordinat dan parameter transformasinya (Reshetyuk, 2009) ....................................................32 Gambar 2.19 Jalan setapak (a), patok BPN/batas tanah ITB (b), kebun kopi (c), semak belukar (d), kebun tembakau (e), dan Aula Bumi Perkemahan (f) ....................................................................................33 Gambar 2.20 BM KY1 (a) dan BM KY2 (b) ............................................................ 34 Gambar 2.21 Sketsa penempatan station pengukuran dan target ............................. 35 Gambar 2.22 Sketsa pembagian daerah pengukuran perhari ....................................36 Gambar 2.23 Dokumentasi pengukuran hari pertama pada station 2 (a), dan dokumentasi pengukuran hari pertama pada station 5 (b) ..................39 Gambar 2.24 Dokumentasi pengukuran hari kedua pada station 17 (a), dan dokumentasi pengukuran hari kedua pada station 22 (b)....................41 Gambar 2.25 Dokumentasi pengukuran hari ketiga pada station 29 (a), pada station 31 (b), pada station 36 (c), dan pada station 40 (d) ................43 Gambar 2.26 Titik ikat pada point cloud hasil pengukuran hari kedua (hasil registrasi hari pertama dan kedua) (a), dan titik ikat pada point cloud hasil pengukuran hari ketiga (b) ................................................48 Gambar 2.27 Data point cloud setelah proses registrasi ...........................................49 Gambar 2.28 Proses georeferensi pada perangkat lunak Cyclone ............................ 50

viii

Gambar 2.29 Data point cloud setelah proses filtering dan masih terdapat pohonpohon besar, contoh pada satu pohon (a), dan sampel dari satu station pengukuran (b) ........................................................................51 Gambar 2.30 Contoh dari hasil proses filtering semua objek di atas permukaan tanah ....................................................................................................52 Gambar 2.31 Jaring segitiga tak beraturan (TIN) yang terbentuk dari point cloud (a), dan permukaan tanah yang terbentuk dari proses surfacing (b) ...52 Gambar 2.32 Garis kontur pada model permukaan tanah .........................................53 Gambar 3.1

Point cloud yang merepresentasikan sebaran pohon besar pada area pemetaan ............................................................................................. 55

Gambar 3.2

Point cloud yang merepresentasikan permukaan tanah pada area pemetaan ............................................................................................. 55

Gambar 3.3

DEM dari data hasil pengukuran menggunakan TLS .........................56

Gambar 3.4

Peta kontur dari hasil pengukuran menggunakan TLS dengan grid 2,5m .....................................................................................................57

Gambar 3.5

Peta topografi dari data hasil pengukuran menggunakan TLS ...........58

Gambar 3.6

DEM dari hasil pengukuran menggunakan ETS .................................60

Gambar 3.7

Peta kontur dari data hasil pengukuran menggunakan ETS ................60

Gambar 3.8

Jarak antar objek validasi pada point cloud ........................................65

Gambar 3.9

Ilustrasi kesalahan antar objek akibat kesalahan pengukuran menggunakan TLS ..............................................................................66

Gambar 3.10 DEM hasil pengukuran menggunakan ETS (a) dan DEM hasil pengukuran menggunakan TLS (b) .....................................................69 Gambar 3.11 TIN hasil pengukuran menggunakan ETS (a) dan TIN hasil penguku...