GLOBAL POSITIONING SYSTEM
TEKNOLOGI PENENTUAN POSISI terus berkembang dengan pesat. Metoda-metoda ilmu ukur seakan semakin ketinggalan dengan teknologi sekarang yang berbasiskan komputer ataupun perangkat elektronik lainnya. Salah satu teknologi yang berkembang pesat adalah Global Positioning System (GPS). GPS merupakan sistem radio komunikasi dan penentuan posisi dengan menggunakan satelit. Sistem ini mulai dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat dan memiliki cakupan seluruh dunia.
Keuntungan yang didapat dari pengguna sistem ini sangatlah banyak mengingat kemajuan teknologi serta penginformasian yang sudah mengglobal di seluruh dunia.
Karena tingkat keakuratannya yang tinggi, para pengguna termasuk penggiat alam terbuka sering menggunakan teknologi ini. Para penggiat alam terbuka biasa menggunakan alat ini untuk menentukan posisi, soalnya tinggal pencet sana dan sini sudah bisa diketahui kordinat kita berada. Jadi nggak perlu resection ataupun analisa peta. Olahraga orienteering yang kini di Indonesia semakin mendapat perhatian juga bisa menggunakan teknologi ini. Tapi namanya juga alat, GPS memiliki berbagai kelemahan dalam pemakaiannya. Secara jelas telah diilustrasikan dengan baik pada Bulettin Wanadri No.5.
Selanjutnya kita akan coba mengulas sedikit sebelum membahas problema lapangan yang sering terjadi.
Segmen GPS
Teknologi GPS memiliki tiga segmen yang saling terkait, yang menentukan tingkat keakuratan dari GPS itu sendiri :
Segmen angkasa : yang dimaksud adalah satelit-satelit GPS yang mengitari bumi dalam bentuk orbit tertentu dengan jumlah tertentu. Konstelasi ini terdiri dari 24 satelit, dengan orbit mendekati lingkaran, jumlah orbit 6 (4 satelit per orbit), periode orbit 11 jam, 58 menit, altitude rata-rata orbit 20.200 km dan inklinasi 55 derajat. Konstelasi ini dibuat agar 4 – 10 satelit GPS selalu terlihat disetiap tempat dan saat yang kita inginkan.
Segmen sistem kontrol : yaitu stasiun-stasiun monitor/kontrol di bumi. Segmen ini memiliki tugas untuk ‘memelihara’ satelit dan memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya. Jadi harus dipastikan satelit-satelit yang ada tepat berada pada posisinya / orbitnya (bahaya kalau melenceng..gank). ‘Ke-sehatan’ satelit juga harus selalu dipastikan dengan memantau semua subsistem satelit.
Segmen pengguna, yang akan memperoleh informasi dari satelit. Segmen ini banyak hubungannya dengan alat yang akan kita gunakan (receiver).
Macam-macam GPS
Berdasarkan pemakainya dikenal beberapa tipe GPS :
Receiver tipe navigasi (baik militer maupun sipil)
Receiver tipe geodetic
Receiver untuk pengukuran waktu
Receiver GPS ini sebenarnya sangat beragam. Kalo mau membeli GPS seuaikan dulu dengan tujuan anda…pikirkan GPS tersebut akan digunakan untuk apa?
Receiver GPS dapat dibedakan dari jenisnya (satu frekuensi, dua frekuensi, codeless), tipenya (navigasi hingga geodetic), ukurannya (handheld hingga yang besar), ketelitiannya (biasa hingga sangat teliti), harganya (beberapa ratus ribu hingga ratusan juta), dan merk.
Seperti baju..alat ini juga sangat beragam. Berbagai merk muncul dengan keunikan performance maupun keunggulan masing-masing produk. Pembuat GPS yang sering kita dengar adalah Garmine, Magellan, Trimble, Eagle, Silva. Masing-masing produser mengeluarkan berbagai seri dengan keunggulannya masing-masing.
Pada penggiat alam terbuka, GPS yang biasa digunakan adalah receiver tipe navigasi dengan ketelitian yang biasa sudah cukup baik. Tapi tetap ingat : Akan digunakan buat apa GPS itu? Sedangkan untuk tipe geodetik, ketelitiannya sangat tinggi (hingga mm) dan biasanya digunakan oleh instansi-instansi ilmu pengetahuan.misalnya mengukur pergeseran lempeng benua, pergeseran pulau dll.
Kelebihan GPS
TEKNOLOGI PENENTUAN POSISI terus berkembang dengan pesat. Metoda-metoda ilmu ukur seakan semakin ketinggalan dengan teknologi sekarang yang berbasiskan komputer ataupun perangkat elektronik lainnya. Salah satu teknologi yang berkembang pesat adalah Global Positioning System (GPS). GPS merupakan sistem radio komunikasi dan penentuan posisi dengan menggunakan satelit. Sistem ini mulai dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat dan memiliki cakupan seluruh dunia.
Keuntungan yang didapat dari pengguna sistem ini sangatlah banyak mengingat kemajuan teknologi serta penginformasian yang sudah mengglobal di seluruh dunia.
Karena tingkat keakuratannya yang tinggi, para pengguna termasuk penggiat alam terbuka sering menggunakan teknologi ini. Para penggiat alam terbuka biasa menggunakan alat ini untuk menentukan posisi, soalnya tinggal pencet sana dan sini sudah bisa diketahui kordinat kita berada. Jadi nggak perlu resection ataupun analisa peta. Olahraga orienteering yang kini di Indonesia semakin mendapat perhatian juga bisa menggunakan teknologi ini. Tapi namanya juga alat, GPS memiliki berbagai kelemahan dalam pemakaiannya. Secara jelas telah diilustrasikan dengan baik pada Bulettin Wanadri No.5.
Selanjutnya kita akan coba mengulas sedikit sebelum membahas problema lapangan yang sering terjadi.
Segmen GPS
Teknologi GPS memiliki tiga segmen yang saling terkait, yang menentukan tingkat keakuratan dari GPS itu sendiri :
Segmen angkasa : yang dimaksud adalah satelit-satelit GPS yang mengitari bumi dalam bentuk orbit tertentu dengan jumlah tertentu. Konstelasi ini terdiri dari 24 satelit, dengan orbit mendekati lingkaran, jumlah orbit 6 (4 satelit per orbit), periode orbit 11 jam, 58 menit, altitude rata-rata orbit 20.200 km dan inklinasi 55 derajat. Konstelasi ini dibuat agar 4 – 10 satelit GPS selalu terlihat disetiap tempat dan saat yang kita inginkan.
Segmen sistem kontrol : yaitu stasiun-stasiun monitor/kontrol di bumi. Segmen ini memiliki tugas untuk ‘memelihara’ satelit dan memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya. Jadi harus dipastikan satelit-satelit yang ada tepat berada pada posisinya / orbitnya (bahaya kalau melenceng..gank). ‘Ke-sehatan’ satelit juga harus selalu dipastikan dengan memantau semua subsistem satelit.
Segmen pengguna, yang akan memperoleh informasi dari satelit. Segmen ini banyak hubungannya dengan alat yang akan kita gunakan (receiver).
Macam-macam GPS
Berdasarkan pemakainya dikenal beberapa tipe GPS :
Receiver tipe navigasi (baik militer maupun sipil)
Receiver tipe geodetic
Receiver untuk pengukuran waktu
Receiver GPS ini sebenarnya sangat beragam. Kalo mau membeli GPS seuaikan dulu dengan tujuan anda…pikirkan GPS tersebut akan digunakan untuk apa?
Receiver GPS dapat dibedakan dari jenisnya (satu frekuensi, dua frekuensi, codeless), tipenya (navigasi hingga geodetic), ukurannya (handheld hingga yang besar), ketelitiannya (biasa hingga sangat teliti), harganya (beberapa ratus ribu hingga ratusan juta), dan merk.
Seperti baju..alat ini juga sangat beragam. Berbagai merk muncul dengan keunikan performance maupun keunggulan masing-masing produk. Pembuat GPS yang sering kita dengar adalah Garmine, Magellan, Trimble, Eagle, Silva. Masing-masing produser mengeluarkan berbagai seri dengan keunggulannya masing-masing.
Pada penggiat alam terbuka, GPS yang biasa digunakan adalah receiver tipe navigasi dengan ketelitian yang biasa sudah cukup baik. Tapi tetap ingat : Akan digunakan buat apa GPS itu? Sedangkan untuk tipe geodetik, ketelitiannya sangat tinggi (hingga mm) dan biasanya digunakan oleh instansi-instansi ilmu pengetahuan.misalnya mengukur pergeseran lempeng benua, pergeseran pulau dll.
Kelebihan GPS
GPS dapat memberikan informasi tentang posisi, kecepatan, informasi waktu, secara cepat, kapan saja dan dimana saja dalam segala cuaca dengan ketelitian yang relatif tinggi.
Posisi yang diberikan adalah posisi 3-D yaitu (x,y,z)
Untuk itu diperlukan minimal pengamatan jarak ke 4 satelit
Informasi ini dapat diperoleh baik dalam kondisi statik maupun kinematik
Gratis
Tidak memerlukan saling keterlihatan antar titik (bandingkan dgn resection)
Kelemahan GPS
GPS sebagai salah satu produk teknologi ternyata masih memiliki berbagai keterbatasan. Data yang ditampilkan oleh GPS akan sangat dipengaruhi oleh kemampuan penangkapan sinyal dari satelit ke receiver GPS. Sinyal tersebut tidak akan diterima jika receiver GPS berada didalam ruangan misalnya, atau di bawah air, didalam hutan dengan kanopi lebat. Untuk penerimaan sinyal didalam hutan, sebagian produk GPS sudah ada yang dapat menembus kanopi. Namun sebagian besar produk yang ada sekarang ini masih terbatas penggunaannya di dalam hutan berkanopi.
Dalam penggunaannya, GPS termasuk perangkat elektronik, sehingga masih rentan terhadap hujan, benturan dll.
Kelemahan yang lain : GPS hanya dapat memberikan tinggi ellipsoid, bukan tinggi ortometrik yang digunakan sehari-hari. Ketelitian komponen tinggi yang ditentukan dengan GPS umumnya 2-3 kali lebih ‘jelek’ dibandingkan ketelitian horisontalnya (maksudnya kordinat). Kecenderungan penyebabnya karena satelit yang diamati hanya berada di atas horizon. Secara geometri hal ini tidak akan bagus karena tidak ada efek pengelimineran kesalahan daripada kasus komponen horisontal . Kalo pusing mendingan lihat gambar 3. Sebenarnya GPS itu rumit (dalam sistemnya), mudah (operasionalnya); susah mudah (dalam analisanya)
GPS dalam prakteknya hanya memencet sana-sini. Tapi jika anda ingin lebih tahu mengenai cara kerja GPS..ternyata rumit.
GPS receiver akan menerima sinyal dari satelit melalui antena. Antena GPS berfungsi mendeteksi dan menerima gelombang elektromagnetik yang datang dari satelit GPS, serta merubahnya menjadi arus listrik. Arus listrik ini setelah diperkuat akan dikirimkan ke komponen elektronik dari receiver untuk diproses lebih lanjut. Karena itu antenna GPS harus dapat mengamati sinyal GPS yang datang dari semua arah dan ketinggian dengan baik. Setiap sinyal dari GPS membawa data yang diperlukan untuk mendukung proses penentuan posisi, kecepatan maupun waktu. Adapun komponen sinyal GPS meliputi:
Penginformasi jarak (Code). Ada 2 macam pseudo-random noise (PRN) code yang digunakan untuk menentukan waktu tempuh sinyal (jarak) dari satelit ke pengamat, yaitu P-code (Precise/Private) dan C/A-code (Coarse Acquisition atau Clear Acces)
Penginformasi posisi satelit (navigation message). Berisi info tentang parameter-parameter dari orbit satelit yang kemudian dapat digunakan untuk menentukan kordinat (x,y,z) dari satelit. Disebut juga sebagai Broadcast Ephemeris. Lebih jelasnya info yang terkandung adalah : parameter orbit satelit, almanac satelit, parameter model ionosfer, parameter koreksi jam satelit, ‘kesehatan’ satelit.
Gelombang pembawa (carrier wave). Bertugas membawa codes dan navigation message dari satelit ke pengamat. Ada 2 gelombang pembawa yang digunakan, yaitu L1 dan L2. Agar gelombang ini bisa membawa code dan navigation message maka keduanya harus ditumpangkan ke gelombang pembawa. Seperti orang ditumpangkan ke kuda baru keduanya berjalan, istilah kerennya gelombang pembawa dimodulasi oleh code dan navigation message. Secara matematis, sinyal-sinyal L1 dan L2 akan erat kaitannya dengan amplitude dari tiap kode, rangkaian kode dan frekuensi sinyal.
Pseudo-random noise codes merupakan rangkaian kombinasi tertentu dari bilangan 0 dan 1 (biner) dimana kombinasinya mempunyai karakteristik yang tampak acak padahal tidak acak makanya disebut pseudo-random. Codes ini berbeda pada strukturnya pada setiap satelit GPS.
Kenapa sih sinyal GPS kompleks gitu ?
Sinyal GPS kompleks karena
GPS didesain sebagai sistem multi pemakai. Pada saat yang bersamaan GPS harus bisa melayani setiap pemakai yang mencoba ‘menghubunginya’
GPS didesain untuk melayani informasi-informasi jarak, pengamatan sinyal dari beberapa satelit sekaligus, info posisi secara teliti. Oleh karena itu erat kaitannya dengan kode-kode, epok orbit dll.
Bisa dibayangkan satu alat harus melayani berbagai kepentingan pemakai pada saat yang bersamaan dan ketelitian data yang diperlukan sedetil mungkin dan akurat.
Belum lagi proses perjalanan sinyal, menempuh ionosfer (mempercepat fase dan memperlambat kode) serta troposfir (memperlambat fase dan kode).
Selain itu, untuk menentukan posisi dikenal beberapa metode:
STATIK : objek diam, receiver diam; memerlukan satu receiver (absolute) atau minimal dua receiver (untuk differential);
KINEMATIK : objek bergerak, receiver bergerak; memerlukan satu receiver (absolute) atau minimal 2 receiver (untuk differential);
RAPID STATIC : objek diam, receiver diam (singkat) ; memerlukan minimal 2 receiver (untuk differential)
PSEUDO-KINEMATIC : objek diam, receiver diam dan bergerak; memerlukan minimal 2 receiver (untuk differential)
STOP AND GO : objek diam, receiver diam dan bergerak.; memerlukan minimal 2 receiver (untuk differential).
ABSOLUTE POSITIONING (Point positioning) adalah penentuan posisi dengan melakukan reseksion dengan jarak ke beberapa satelit sekaligus. Titik yang ditentukan posisinya bisa static maupun bergerak (kinematik), aplikasi utama cara ini adalah untuk navigasi.
DIFFERENTIAL POSITIONING (relative positioning) memerlukan minimal dua buah receiver, satu ditempatkan pada titik yang telah diketahui kordinatnya (sebagai stasiun monitor). Titik yang ditentukan posisinya bisa diam maupun bergerak. Aplikasi utamanya adalah survey pemetaan, survey geodesi, navigasi berketelitian tinggi.
Kira-kira begitulah sekilas mengenai sistemnya, walaupun saya yakin masih banyak pembaca yang bisa menambahkannya.
Makanya kalo mau bikin susah, gampang saja kok. Data-data yang ditampilkan ternyata banyak koreksi-koreksinya dan caranya (mungkin ini penting buat ahli ilmu pengetahuan dan riset). Buat berkegiatan di alam terbuka…..teknologi ini bisa dipercaya.
Sekarang bagi kita sebagai penggiat di alam terbuka…seperti dikemukakan diawal tulisan, akan kita gunakan untuk tujuan apa GPS itu? Jika hanya untuk belajar navigasi mungkin cukup dengan tipe navigasi. Permasalahan lain timbul jika data GPS ini akan dikombinasikan dengan peta.
Akan timbul pertanyaan : Peta yang digunakan peta apa? Skala berapa? Datumnya datum apa? Proyeksinya gimana yah? sehingga akan muncul pendapat : Wah..kenapa nggak pas posisinya, GPS-nya ngaco, atau..Petanya salah dll.
Faktor kesalahan yang ada:
Faktor alat GPS : kemungkinan kesalahan karena faktor ini sangat kecil. Dan untuk mengetahuinyapun kita harus menguasai sistem dan cara kerja, termasuk selective availability, perhitungan koreksi, metoda, bias, kesalahan orbit, efek ionosfer dll.
Faktor Setting :kesalahan yang umum timbul adalah sistem set up alat GPS yang digunakan. Umumnya alat GPS akan memerlukan Lokasi anda berada (diperlukan inisialisasi tiap 500 km), Datum peta, system koordinat yang ingin digunakan, satuan, koreksi waktu terhadap GMT dll. Hal ini tergantung dari ketersediaan menu-menu setiap merk GPS.
Faktor Peta. Emang sih kita nggak bisa menyalahkan peta begitu saja. Tapi pengalaman penulis menyatakan ketika kita berhadapan dengan teknologi yang relatif canggih dan ingin menyesuaikan dengan peta yang notabene buatan tahun ‘baheula’ kita akan memperoleh banyak perbandingan sekaligus pembelajaran yang sangat bagus. Faktor ini juga erat kaitannya jika peta yang digunakan merupakan pembesaran dari skala yang lebih kecil. Otomatis, bentuk-bentuk medan yang terdapat di medan sebenarnya bisa tidak tergambarkan.
Faktor analisa : Jangan terlalu cepat menyalahkan alat dan juga peta. Analisa peta merupakan basic navigasi dasar. Sebelum menganalisa tentu saja anda harus menguasai kontur dan sifat-sifatnya.
Umumnya terjadi kita terlalu cepat mempatok lokasi ‘kita’ berada pada kordinat sekian tanpa memperhatikan bentuk-bentuk medan yang lebih teliti lagi. Ketika dibandingkan dengan GPS : lho kenapa berbeda?
Langkah-langkah yang bisa digunakan bila data GPS telah muncul dan anda kebingungan menginterpretasikannya :
Pertama : Kenyataannya : data yang diberikan tidak sesuai dengan perkiraan anda di peta. Lihat lagi system set up GPS anda, sesuaikanlah dengan peta yang anda pergunakan. Perhatikan Tingkat Kesalahan Posisi pada GPS atau tingkat penerimaan sinyal.
Kedua : Jika belum berhasil…coba anda plot titik kordinat hasil GPS pada peta dan cobalah menganalisanya dengan lebih teliti. Perhatikan sifat-sifat kontur! Kalu perlu anda plot hasil resection manual. Bandingkan.
Ketiga : Jika ternyata lokasinya belum sesuai juga, kemungkinan salah ada pada Faktor Peta. Tapi jangan buru-buru. Berjalanlah di sekitar lokasi, cari titik-titik ekstrem dan bandingkan dengan peta.
Keempat : Bisa jadi anda dihadapkan pada situasi : Ploting hasil GPS pada peta tidak sesuai (misalnya melipir di lembahan, padahal anda di puncakan) sedangkan petanya juga salah (hasil resection dan analisa peta), tinggal anda menentukan seberapa besar Tingkat Kepercayaan anda pada kedua alat tersebut. Selama penulis menggunakan GPS, tingkat kesalahan paling besar terjadi pada faktor No.4, diikuti faktor No.2. Ketika penulis dihadapkan pada situasi keempat, Tingkat kepercayaan pada keduanya cuma 50% : 50%. Pernah terjadi hal tersebut di daerah Cikarancang-Ciwidey. Hasil GPS dan analisa peta tidak nyambung. Padahal jelas-jelas analisa peta semua personil yang ada (beserta Tim Ekspedisi Balease) menunjukkan hal yang sama : kayaknya di peta ada yang salah ya..(soalnya medannya cukup terbuka dan jelas banget sadel, alur punggungan dll)
Jika dihadapkan pada kondisi : medan tertutup (sulit melakukan analisa peta) dengan hasil GPS, penulis akan menempatkan tingkat Kepercayaan pada GPS lebih tinggi. Karena selama menggunakan GPS, jarang sekali menimbulkan kesalahan posisi (kecuali dibarengi dengan kesalahan dari Faktor Peta).
Kalau boleh membandingkan antara teknologi GPS dengan kompas manual : sebenarnya sangat sulit. Tapi kalau harus memilih, harus saya akui ketelitian GPS lebih maju tapi tidak mutlak. Banyak referensi-referensi yang sebelumnya haruslah dikuasai. Sedangkan penggunaan kompas dan peta manual itu wajib hukumnya bagi penggiat alam terbuka. GPS hanyalah alat bantu yang sangat baik. Anda akan banyak belajar dari perbandingan-perbandingan hasil GPS dan manual.
Satu lagi yang penting…GPS merupakan teknologi yang umum dipakai diluar negri. Banyak perangkat-perangkat kerja yang berhubungan dengannya, misalnya di airport, teknologi GIS, pemetaan yang intinya: terjadi hubungan erat antara teknologi GPS-perangkat komputer dan aplikasi-aplikasi GPS. Dapat kita bayangkan betapa pentingnya GPS dimasa kini dan mendatang.
Selamat berlatih Gank….
Referensi :
1.Dasar Teori GPS, Dr.Ir.Hassanuddin Z. Abidin, makalah, Teknik Geodesi ITB, 1997
2.Manual GPS Garmine 2 +
3.Selebaran ttg Gps Garmine, Jasa Marine.
Penulis: Antonius Satya
Buletin Wanadri, Edisi 10 Tahun 2001
Tidak ada komentar:
Posting Komentar