Pengembangan instrumen GPS Buoy untuk melacak pergerakan arus permukaan
PENGEMBANGAN INSTRUMEN GPS BUOY UNTUK
MELACAK PERGERAKAN ARUS PERMUWAN
~ E NACHMAD
I
SOEBOE~
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANlAN BOGOR
BOGOR
2007
PERNYATAAN MENGENAI TESlS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pengembangan Instrumen GPS Buoy
untuk Melacak Pergerakan Arus Permukaan adalah karya saya sendiri dengan arahan
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang ditehitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam D a b Pustaka dibagian
akhir tesis ini.
Bogor, 29 Januari 2007
Deni Achmad Soeboer
NRP C551020171
Abstrak
Deni Achmad Soeboer: Pengembangan lnstrumen GPS Buoy untuk Melacak
Pergerakan Arus Permukaan ( Pembimbing: lndra Jaya, Budhi H. Iskandar)
Saat ini instrument GPS telah banyak digunakan untuk berbagai kegiatan yang
memerlukan informasi tentang posisi,, kegiatan tersebut diantaranya adalah: pemetaan di
darat dan laut, transportasi dan navigasi. Di Indonesia penelitian tentang oseanografi
umumnya masih bersifat diskrit, snapshot dan tidak sistematis. Padahal taut sangat
bersifat dinamis yang seCap saat mudah berubah-ubah. Disadari bahwa penelitian tentang
oseanograli dengan perolehan data yang akurat dipedukan instrumen mutakhir dan mahal
harganya.. Penelitian ini mencoba untuk mengembangkan dan melacak pergerakan arus
permukaan menggunakan insbumen GPS buoy yang harganya relatif murah.
lnsbumen GPS buoy telah dirancang kedap air dan menggunakan kelambu silinder
sebagai bagian yang terendam air. lnstrumen ini sangat sederhana dan harga
pernbuatannya relatif murah. lnsbumen GPS fdah dikembangkan dapat memberikan
keluaran berupa tract, route dan juga kecepatan. lnstrumen GPS buoy telah diujicoba di
Perairan Teluk Pelabuhanratu pada bulan Nopember 2005 hingga Mei 2006 dengan
menghanyutkannya dipermukaan taut dan hanyut mengikuti arus permukaan. Hasilnya
pergerakan arus permukaan dapat rekam oleh GPS buoy kemudian diplotkan pada peta
digital menggunakan program Mapsource dan ArcWew, akhimya pola pergerakan arus
permukaan perairan Teluk Pelabuahnratu dapat tetlihat jelas. Untuk waktu yang akan
datang instrumen ini masih perlu penyempunaan agar dapat memetakan pola arus
permukaanyang lebih baik.
Kata kunci: GPS buoy, Teluk Pelabuhanratu, pola ants permukaan.
Abstract
Deni Achmad Soeboer: Development of The GPS Buoy Instrument for Detecting
Surface Current Movement (Adviser, lndra Jaya , Budhi H. Iskandar )
Today, GPS has became an indespensable instrumentfor various activities that require the
position information, such as: earth and ocean mapping, geodetic, transpatation and
navigation. In Indonesia, most of the oceanographic research are still conducted in discreet
manner, though the ocean is dynamic and always change in time. Further, to obtain
accurate and reliable data one need sophisticated, eqensive and high maintenance cost
instrument. This research was tended to develop and measure the surface current
movement pattem using relatively inexpensive GPS buoy instrument.
The GPS buoy was designed with water resistant and cylindrical-shape net below the
water surface. This instrument is simple and relatively low- cost. The devhped GPS
instrument capable of tracking, routing and measuring flow velocity. The instrument was
tested in Pelabuhanratu bay water from November 2005 until May 2006 by deploying the
instnrment in the sea surface and allowing it to drifl subject to sea surface current. The
result of surface cwrent movement recorded by buoy then plotted on digital map by
Mapsource and ArchViw programs. The map shows a clear surface current movement
and pattern inside of the bay. However, much further improvement of instrument are
required to map the surface current thoroughly.
Key word: GPS buoy, PelabuhanratuBay, surface current pattern
O Hak cipta milik lnstitut Pertanian Bogor, tahun 2007
Hak cipta dilindungi Undang-undang
Dilamng mengutip dan mempetbanyak tanpa izin tertolis dan
lnstitut Pertanian Bogor, sebagian atau selunrhnya dalamb entuk apa pun,
baik &tak, fot&pi, mikmfilm, dan sebagainya
PENGEMBANGAN INSTRUMEN GPSBUOYUNTUK
MELACAK PERGERAKAN ARUS PERMUKAAN
DEN1 ACHMAD SOEBOER
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk rnernperoleh gelar
Magister Sains pada
Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan
SEKOLAH PASCASARIANA
INSTITUT PERTANIAN BOBOR
BOGOR
2007
Judul Tesis
Nama
NIM
Program Studi
: Pengembangan Instrumen GPS Buoy untuk Melacak
Pergerakan Arus Permukaan
: Deni Acmad Soeboer
: C. 551020171
: Teknologi Kelautan
Menyetujui,
Kornisi Pembimbing
Dr. Ir. lndra Java. M.Sc
Ketua
Tanggal Ujian: 29 Januari 2007
Dr. Ir. Budhi Hascawo Iskandar. M.Si
Anggota
Tanggal Lulus:
6
2007
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 23 Desember 1961, anak ke-8 dari
10 bersaudara dari ayah H. Anwar Sanoesi dan ibu Hj. Rd. Kartini. Penulis Lulus dari SD
Negeri Kresna 5, Bandung pada tahun 1973. Tahun 1976 lulus dari SMP Angkasa Lanud
Husein Sastranegara, Bandung. Tahun 197911980 lulus dari SMA Ampera Bandung.
Tahun 1981 penulis diierima sebagai Taruna Diklat Ahli Usaha Perikanan, sekarang
menjadi Sekolah Tinggi Perikanan, Jakarta penulis memilih Jurusan Teknik Penangkapan
lkan dan Lulus pada Tahun 1984.
Setelah lulus. penulis bekeja pada perusahaan penangkapan ikan
BUMNlSwasta di Arnbon sampai dengan tahun 1990. Pada tanggal 5 November 1988
penulis menikah dengan Aries Siti Fatimah dan dikaruniai 3 orang putralputri (Mim,17
tahun, Manar, 10 tahun, dan Marsa, 8 tahun). Pada tahun 1990 penulis bekerja sebagai
honorer di MSEPkPIU-IPB diimpatkan di Stasiun Lapang Kelautan-Pelabuhanratu. Sejak
tahun 1994 hingga sekarang tercatat sebagai Pegawai Negeri Sipil Fakultas Perikanan
dan llmu Kelautan-IPB dipekejakan di SLK-IPB Pelabuhanratu.
Tahun !998 penulis diterima sebagai Mahasiswa Alih Jenjang lnstitut Pertanian
Bogor pada Fakultas Perikanan dan llmu Kelautan Program Studi Pemanfaatan
Sumberdaya Perikanan dan Lulus pada tahun 2001, sejak tahun 1998 hingga sekarang
penulis diperbantukan sebagai tenaga pengajar di Departemen Pemanfaatan Sumberdaya
Perikanan FPIK-IPB dan mengajar mata ajaran Navigasi, Kepelautan dan Eksplorasi
Sumberdaya Hayati Laut.
Tahun 2002 penulis diterima sebagai Mahasiswa Pascasarjana-IPB pada
Program Studi Teknologi Kelautan , selama menjadi Mahasiswa penulis pernah menjadi
Ketua Umum Forum Komunikasi Mahasiswa Pascasarjana Teknologi Kelautan periode
2002-2004 dan Ketua Ill Forum Mahasiswa Pascasajana-IPBperiode 2003-2005.
KATA PENGANTAR
Penulisan tesis ini sebagai salah satu syarat untuk dapat
menyelesaikan studi di Sekolah Pascasarjana lnstitut Pertanian Bogor.
Judul tesis
yang
telah
dilaksanakan penelitiannya
adalah
"Pengembangan Instrumen GPS Buoy untuk Melacak Pergerakan
Arus Permukaan".
Penulis melakukan penelitian tersebut dilatar belakangi keinginan
untuk memberikan sumbangsih bagi perkembangan dunia perikanan yang
sangat terkendala oleh peralatan untuk mendapatkan data parameter
oseanografi,
dimana data ini dapat berdampak kepada tingkat
keberhasilan operasi penangkapan ikan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terirna kasih kepada
Bapak Dr.lr. lndra Jaya, M.Sc, selaku Ketua Komisi Pernbimbing dan
Bapak Dr. Ir. Budhi Hascaryo Iskandar, M.Si, selaku Anggota
atas
bimbingan, petunjuk dan saran yang diberikan kepada penulis dalam
menyelesaikan penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan
kepada Bapak Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc selaku dosen penguji tamu
yang banyak memberikan masukkan untuk penyempumaan tesis ini.
Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada seluruh Teman
Sejawat di Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan yang telah
memberikan dukungan moril serta Teman-teman teknisi di Stasiun Lapang
Kelautan-IPB di Pelabuhanratu yang telah membantu selama penelitian.
Semoga amal ibadahnya mendapat ridho dan pahala yang setimpal dari
Allah SWT amien.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tesis ini masih jauh dari
sempurna, oleh karena itu segala saran dan kritik selalu penulis harapkan
demi perbaikan tesis ini. Harapan penulis semoga sumbangsih ini
bermanfaat bagi para pembaca umumnya dan dunia perikanan pada
khususnya.
Terima Kasih
Bogor, Januari 2007
Penulis
DAFTAR IS1
Halarnan
KATA PENGANTAR ....................................................................
DAFTAR IS1 ..............................................................................
DAFTAR GAMBAR ......................................................................
DAFTAR TABEL ........................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................
1 PENDAHULUAN ....................................................................
1.1 Latar Belakang ...............................................................
1.2 Perumusan Masalah ........................................................
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................
1.4 Manfaat Penelitian ...........................................................
2 TINJAUAN PUSTAKA .............................................................
2.1 Sistem Buoy Pelacak Data Parameter Laut ..........................
2.2 GlobalPositioning System (GPS) .......................................
2.3 Metode-metode Penentuan Posisi dengan GPS ....................
2.3.1
Metode penentuan secara absolut ................................
2.3.2 Metode penentuan secara dirensial ...........................
2.3.3 Metode penentuan posisi static (s&ticpos&oning) ......
2.3.4 Metode penentuan posisi kinematik (kinematic
posiboning) .....................................................................
Metode penentuan posisi statik singkat (tapidstatid ...
2.3.5
2.3.6
Metode penentuan posisi pseudo-kinernatik .................
2.3.7
Metode penentuan posisi stop-andgo ..........................
2.3.8
Metode kombinasi ..........................................................
2.4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Ketelitian .........................
2.5 Kesalahan-kesalahan dan Bias ..........................................
2.5.1
Kesalahan ephemenS (Orbit) .........................................
2.5.2
Hective avaihbilw (SA) ...............................................
2.5.3
Bias ionosfer ...................................................................
2.5.4 Bias trofosfer ..................................................................
2.5.5 Multipath .........................................................................
2.6 Total Prosentase Kesalahan GPS .................................................
2.7 Arus Permukaan ...........................................................................
3 METODOLOGI PENELlTlAN ....................................................
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................
3.2 Alat dan Bahan Penelitian .................................................
3.3 Desain Penelitian ............................................................
3.4 Metode Pengumpulan Data ...............................................
3.5 Metode Pengolahan dan Analisis Data ................................
4 HASlL DAN PEMBAHASAN .....................................................
4.1 Hasil .............................................................................
Rancang bangun alat ...........................................
Pengoperasian instrumen ......................................
Data hasil penelitian .............................................
Pengolahan track arus permukaan dan stasiun
verifikasi ............................................................
4.1.5 Analisis kecepatan dan arah arus ................................
Pembahasan ..................................................................
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.2
28
28
31
33
36
41
5 KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 43
5.1 Kesimpulan .................................................................... 43
5.2 Saran ...........................................................................
43
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................
LAMPIRAN ...............................................................................
45
47
iii
DAFTAR GAMBAR
Kerangka pikir penelitian ......................................................
Penentuan posisi dengan rnetode absolute ...............................
Penentuan posisi dengan rnetode diferensial ..................................
Metode penentuan posisi statik ......................................................
Metode penentuan posisi kinernatik ................................................
Metode oenentuan m i s i statii sinakat
. ..........................................
Metode penentuan posisi pseudo-kinematic ...................................
Metode penentuan
. . posisi stop-and-go.............................................
Metode komb~nasi............................................................................
Kesalahan dan bias pengarnatan GPS .....................................
Kesalahan orbit ..................................................................
Bias ionosfer ......................................................................
Kandungan elektron sepanjang hari .........................................
Bias trofosfer .....................................................................
Efek mumath
. ......................................................................
Desain peneltran ................................................................
Pernbagian kuadran perairan Teluk Pelabuhanratu ....................
Diagran alir proses pengolahan data ........................................
Rancangan GPS buoy ..........................................................
Pelampung utarna ...............................................................
K u ~ simpangan
a
GPS .........................................................
Arah tract dan stasiun verifkasi pada kuadran ? .........................
Arah tract dan stasiun verifkasi pada kuadran 2 ..............................
Arah tract dan stasiun verifkasi oada kuadran 3 ..............................
Arah tractdan stasiun verifkasi pada kuadran 4 .............................
Garnbaran pola arus di Teluk Pelabuhanratu ..................................
Grafik regresi kecepatan arus tanpa dirata-ratakan ........................
Grafik regresi kecepatan arus dengan perata-rata ...........................
Grafik kecepatan dan arah arus pasut pada kuadran 1 ...................
Grafik kecepatan dan arah arus basut pada kuadran 2 ...................
Grafik'keceoatan dan arah arus oasut oada kuadran 3 ...................
Grafik kecepatan dan arah arus basut bada kuadran 4 ...................
DAFTAR TABEL
Halaman
Prosentase kesalahan pengukuran GPS ................................... 21
Daftar peralatan dan bahan rancang bangun buoy pelacak ........... 22
Daftar peralatan pengambilan data .......................................... 23
Spesifikasi instrumen GPS buoy pelacak arus ........................... 28
Uji coba kineja GPS ............................................................
30
Pengukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran 1 ................ 31
Pengukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran.2 ................... 32
~engukurankecepatan dan arah arus pada kuadran 3 ................... 32
Penaukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran 4 ................... 33
~ e c e ~ a t aarus
n ' buoy pelacak pads posisi yang berdekatan
dengan stasiun-stasiun di kuadaran 1 .............................................. 36
Kecepatan arus buoy pelacak pada posisi yang berdekatan
dengan stasiun-stasiun di kuadaran 2 .............................................. 36
Kecepatan arus buoy petacak pada posisi yang berdekatan
dengan stasiun-stasiun di kuadaran 3 .............................................. 36
Kecepatan arus buoy pelacak pada posisi yang berdekatan
dengan stasiun-stasiun di kuadaran 4 .............................................. 36
Hasil pengukuran arus berdasarkan lama drift dan panjang tract ... 38
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
Spesifikasi GPS Garmin Pluslll. eTrex. dan current meter ..............
Gambar GPS buoy secara keseluruhan ...........................................
Foto urutan pengoprasian dan performa alat di laut ....................
Hasil transfer menggunakan program Mapsource ......................
47
50
51
52
1
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara maritim di mana dua pertiga wilayahnya adalah
perairan. Karakteristik kondisi perairan yang luas ini sangat penting diketahui secara in situ
guna pengembangan dan optimalisasi usaha perikanan dan kelautan. KaraMeristik suatu
wilayah perairan tersebut akan mudah diketahui dengan adanya data yang terbanr secara
terus menems (real time series data). Data tersebut meliputi data oseanografi, baik fisik
maupun kimia.
Di Indonesia, penelitian tentang oseanografi telah banyak dilakukan akan tetapi
umumnya masih bersiiat diskrit, snap shot, dan tidak sistematis. Padahal laut sangat
bersifat dinamis yang setiap saat mudah berubah-ubah. Disadari bahwa penelian tentang
oseanografi dengan perolehan data yang akurat memeriukan instrumen mutakhir dan
mahal harganya serta biaya operasional tinggi. Sebagai contoh untuk mengukur arah dan
kecepatan ans pada strata kedalaman menggunakan insbumen ADCP (Acoustic Doppler
Cumnt Profiler), alat ini sangat mahal dan di Indonesia baru beberapa instansi yang
mempunyai instrumen seperb' ini.
Penelitian ini diarahkan untuk mengetahui salah satu aspek oseanografi fisik yaitu
pola pergerakan ans permukaan. Penelitian tentang pola pergerakan arus menggunakan
buoy telah banyak dilakukan, akan tetapi umumnya dilakukan untuk lautan terbuka
(samudera), seperti yang dilakukan oleh Boston University (19951996) di Samudera
Hindia dengan meleps Buoy Dipbyment sebanyak 9 buah. Insburnen ini hanya dapat
dipantau dari B o s h (Amerika Serikat) karena insturnen ini dilengkapi sistem transmiter
dengan frekuensi tertentu untuk mengirim data melalui setelit.
Pada penelitian ini pergerakan arus permukaan di perairan teluk (semiclose
water) dilacak dengan menggunakan instrumen GPS. Saat ini instrumen GPS sudah
semakin banyak diaplikasikan untuk berbagai keperluan terutama informasi mengenai
posisi di muka bumi, biang kegiatan yang memerlukan informasi posisi tersebut seperti
survei pemetaan darat dan laut geodesi, transportasi dan navigasi (Abidin,2995).
Pengukuran posisi menggunakan instrumen GPS dapat dilakukan secara terus menenrs
tanpa tergantung pada waktu dan cuaca, baik siang maupun malam, juga dalarn kondisi
yang buruk sekalipun s e w ' hujan ataupun kabut, sehingga dapat meningkatkan efisiensi
dan Reksibilitas pelaksanaan pekejaan survei dan pemetaan dengan tingkat ketelian
yang cukup baik.
Selain posisi (lintang dan bujur) data yang diperoleh dari pengopersian inskumen
GPS antara lain adalah: waktu (tanggal dan jam), nomor satelit yang diierima, jumlah
satelit azimut dan ketinggian satelit Horizontal D
uolifn
of Precision, kecepatan, haluan,
tmck, dan rute.
Penelitian ini memanfaatkan keluaran dari instrumen GPS berupa back dan rute
serta kecepatan. Instrumen GPS dalam satu pelampung yang dirancang khusus kedap air
dan mempunyai semacam kelambu silinder di bawah permukaan air,
kemudian
dihanyutkan di perairan dengan jangka waktu tertentu. Data yang diperoleh dan tersimpan
dalam memori GPS kemudian diplotkan menggunakan soilware yang tersedia untuk
mendapatkan pola pergerakan arus permukaan di perairan.
Perairan teluk yang menjadi tempat peneliian adalah Teluk Pelabuhanratu,
karena perairan teluk Pelabuhanratu merup&an salah satu pusat kegiatan perikanan di
selatan Jawa Barat Selain itu perairan teluk ini bdum mempunyai data tentang pola
pergerakan arus permukaan terkini dan terus menem . Peneliian ini terangkum dalam
kerangka pikir seperti ditunjukan pada Gambar 1.
12
Perurnusan Masalah
Masalah yang d i i i pada penelitian ini adalah sejauh mana rancangan alat
pelacak pergerakan m s permukaan ini bekwa sebagai pengembangan dari instrumen
GPS dan sofhvare yang tersedia dan dapat betfungsi secara baik.
Hipotesis yang akan dibuktikan adalah keluaran GPS (rutelback, kecepatan) dapat
memetakan pola pergerakan arus (arah dan kecepatanarus) permukaan.
1.3
Tujuan Peneliian
1) Merancang pelampung kedap air yang di dalamnya berisi instrumen GPS.
2) Memplotkan keluaran instrumen berupa tracklrute menggunakan software.
3) Mengetahui pola pergerakan arus dalam kurun waMu tertentu pada perairan
teluk (semi-dose wafer) Pelabuhanratu
1.4
Manfaat Peneliiian
1) Mendapatkan prototipe alat pengukur arus pennukaan sederhana dengan
tingkat akurasi tinggi.
2) Pola arus permukaan yang diperoleh dapat digunakan sebagai infoimasi awal
untuk pengembangan perikanan dan kelautan di wilayah perairan Teluk
Pelabuhanratuselanjutnya.
diskrit, snapshot
4 Peralatan mutakhir dan
mahal
+ Biaya operasional survei
tinggi
4 Perlu mengetahui kondisi in
situ oseanografi (arus
Data awal untuk
pengembangan
perikanan dan kelautan
permukaan) secara terus
menerus
4 Biaya operasional survei
rendah
Pola arus permukaan
4 Studi pustaka
Memanfaatkan fungsi dan
keluaran instrumen GPS
I
4 Rancang bangun alat yang
murah dan terjangkau
4 Uji wba laboratorim dan uji
wba lapangan
Gambar 1 Kerangka pikir penelitian.
1
2
2.1
TlNJAUAN PUSTAKA
Sitem Buoy Pelacak Data Parameter Laut
Sistem instrumentasi elektronik terdiri dari unit yang secara bersama digunakan
untuk melakukan suatu pengukurandan penyimpanan hasil pengukuran tersebut.
Telah banyak penelian yang dilakukan untuk mengambil data oseanografi dan
berbagai pula cara yang dilakukan, misalnya dengan menggunakan kapal riset atau
dengan melepas atau menempatkan buoy pada lokasi yang menjadi daerah kajian
(JAMSTEC, 2000). Akan tetapi yang menjadi permasalahan krusial adalah sistem yang
digunakan memerlukan biaya operasional yang sangat tinggi, sehingga perlu dicari solusi
untuk mengatasi permasalahan tersebut.
Pengambilan data pada suatu perairan diperlukan instrumen yang khusus, dengan
sistem yang mampu mengintegrasikan data, merekam dan memancarkan ke stasiun
penerima. Data yang dapat di kumpulkan b w p a parameter fisika laut dan instrumen ini
dinamakan oceanografic buoy system yang dapat mengintegrasikan sistem pengiriman,
sistem penerima dan penganaliia (Lindsay, 2002).
Untuk mendisain suatu sistem akuisisi data di laut menurut Borden et al. (1997)
perlu diperhatikan beberapa aspek penting seperti:
1) Sistem data dapat dengan mudah dipindahkan ke dalam sistem pengolah dan
mudah untuk ditransmisikan melalui sistem telemeti radio atau sistem telemetri
satelit.
2) Konstruksi sistem buoy harus stabil, dan sistem catu daya memenuhi kebutuhan
alat dan tahan s e h a di bawah air.
3) Buoy hams mempunyai ketahan selama berada di laut aspek biaya pembuatan,
material yang digunakan, mudah cara pemasangannya dan dapat dibuat berulang
apabila diperlukan.
Studi tentang pemetaan arus laut lokal menggunakan konstruksi pelampung dan
GPS dilakukan juga di Cobscook Bay Resource Center yang bekerjasama dengan Island
Instikrte, mengajarkan kepada para mahasiswa tentang cara mengkonstruksi alatnya.
Bahan yang digunakan adalah dari pipa PVC 0 4,panjang 150 cm. Cara mengkonstruksi
pipa PVC setelah ditutup rapat bagian bawahnya kemudian isi pipa dengan pasir atau batu
agar pipa bediri tegak dan mengapung dipermukaan setinggi 1520 cm dan tempatkan
GPS di dalamnya, tutup bagian atas dan beri bendera tanda. Cara mengoperasikan
hanyutkan alat beberapa jam di laut dalam kondisi GPS hidup, kemudian angkat dan
bansfer data track dari GPS menggunakan komputer dan software Arcview ( C o b m k
Bay Resource Center, 2003).
Burwell (1997) melakukan tes drifter dengan model trawoy,tes ini dilakukan di
Tampa Bay. Tes dilakukan dengan melepas drifter selama 6 jam diperairan Tampa Bay
dan beliau membandingkan track yang dihasilkan oleh GPS dalam drifter dan track yang
dihasilkan dari pengukuran GPS di atas perahu selama hanyut mengikuti drifter.
Bushnell (1995) rnelakukan penelitian pola a m permukaan di utara Brasil yang
diduga sebagai daerah eddy, menggunakan konsbuksi yang dirancang oleh Sybrandy and
Niiler (1991) dan dikenal sebagai Global Lagrangian Drifters (GLD), konsbuksi ini
dirancang selain mempunyai sistem penyimpanan data setiap satu jam juga dilengkapi
dengan sistem pemancar yang dapat memancarkan data setiap 16jam sekali.
Hickey et a1.(2003) melakukan penelitian tentang pola dan kecepatan anrs
permukaan di daerah eddy menggunakan drifter yang dirancang oleh Davis untuk daerah
cleawater. Penelitian ini dilakukan di pantai dekat Washington dan utara Oregon dengan
tujuan ingin melihat pengaruh eddy terhadap periran pantai barat Amerika Serikat.
2.2
Global Positioning System (GPSJ
Konsep GPS diilhami oleh konsep sistem navigasi ashnomi yaitu suatu sistem
penentuan posisi dengan bantuan benda-benda angkasa (matahari, bulan dan bintang).
Navigasi Astronorni bukan saja pengamatan dan perhitungan yang hams lebih teli akan
tetapi tidak dapat dilakukan setiap saat dan dalam berbagai cuaca (Ackroyd and Lorimer,
1994).
Siitem GPS mulai direncanakan sejak tahun 1973 oleh Angkatan Udwa Amerika
Serikat (Easton, 1980), dan pengembangannya sampai sekarang ini ditangani oleh
Departemen Pertahanan Amerika Serikat. Konsep dasar penentuan posisi dengan GPS
adalah dengan melakukan pengamatan tettadap beberapa satelit secara simultan, dan
tidak hanya terhadap satu satelit saja, seperti halnya menentukan posisi pada bidang datar
yaitu membaring beberapa benda acuanlobyek baringan, (Abidin et a/. ,1995).
GPS dapat juga dikatakan sebagai sistem radio navigasi dan penentuan posisinya
menggunakan satelit. Dewasa ini sistem satelit di dunia ini dikuasai oleh Amerika dan
kependekan dari Navigation Satellite 77ming and Ranging Global Positioning System, dan
sistem yang dimiliki oleh Rusia dengan nama GLONASS kependekan dari Global
Navigation Satellife System. Sistem yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus
dalam segala cuaca didisain untuk memberikan posisi dan kecepatan dalam tiga dimensi
dan juga informasi mengenai waktu secara kontinyu diseluruh dunia. Sampai dengan akhir
November 1994 terdapat 25 satelit navigasi yang mengorbil (Abidin,l995).
Posisi yang dinformasikan oleh GPS adalah posisi tiga dimensi (3D) dinyatakan
dalam Lintang, Bujur dan tinggilaffitude, akan tetapi biasanya pernyataan posisi hanya
dalam dua dimensi (20) yaitu lintang dan bujur saja.
Menurut Well et a1.,(1986) sistem penentuan posisi global, GPS terdiri dari tiga
segmen utama yaitu segmen angkasa (space segmenf) yang terdiri atas satelit-satelit
GPS, segmen sistem kontrol (control system segment) terdiri atas stasiun-stasiun
pemonitor dan pengontrol sateli yang pusatnya terdapat di Colorado Springs (USA), dan
segmen pemakai (user segmenf) ternlasuk alat-alat penerima dan pengolah sinyal dan
data GPS.
Pengukuran posisi menggunakan GPS dibantu oleh satell GPS yang bequmlah
relatif banyak, yaitu 25 satelit Oleh karena tingginya orbit satelit GPS yaitu sekiir 20.000
km di atas permukaan bumi, maka GPS dapat meliput wilayah yang cukup luas dan dapat
digunakan oleh banyak orang pada saat yang bersamaan serta tidak bergantung pada
batas-batas geograiis maupun batas-batas alam. Dalam penentuan posisi tidak
terpengaruh oleh kondisi topografis daerah, tidak seperti halnya penentuan posisi dengan
cara konvensional (baringan) yang menuntut saling keterlihatan antara posisi yang
ditentukan dengan benda-benda yang menjadi obyek baringan. GPS mengacu pada suatu
datum global yang dinamakan Wcdd Geodetic System (WGS) 1984, sehingga dimanapun
kita menentukan posisi akan berdasar pada datum yang sama (Krakisky dan Wells,
1971).
Penggunaan sistem GPS sampai dengan saat ini tidak dikenakan biaya, sehingga
investasi yang perlu disediakan hanyalah alat untuk menerima sinyal beserta perangkat
keras dan lunak untuk pemrosesannya. Oleh karena kemajuan teknologi elektronika maka
alat GPS sekarang ini cenderung lebih kecil ukurannya, lebih murah harganya dan lebih
baik kualitas data yang diberikan serta lebih tinggi keandalannya. Pengoperasian alatnya
dalam menentukan posisi suatu titik relatif lebih mudah dan tidak banyak mengeluarkan
tenaga dan waktu bila dibandingkan dengan metode konvensional (baringan). Data yang
terkumpul tidak dapat dimanipulasi tidak seperti halnya dengan data yang diperoleh dari
metode konvensional (Abidin,1995).
2.3
Metode-metode Penentuan Posisi dengan GPS
Metode penentuan posisi dengan GPS pada dasamya dapat dikelompokkan
menjadi beberapa rnetode (Abidin,1995) yaitu :
1)
Metode penentuan posisi secara absolut
2)
Metode penentuan posisi secara diffrensial,
3)
Metode penentuan posisi statik (static pos#ioning),
4)
Metode penentuan posisi kinematik (kinematic positioning),
5)
6)
Metode penentuan posisi statik singkat (@d static),
7)
Metode penentuan posisi stop-and-go,
8)
Metode penentuan posisi kombinasi.
2.3.1
Metode penentuan secara absolut
Metode penentuan posisi pseudo-kinematik,
Metode ini merupakan metode yang paling mendasar dari GPS atau metode yang
paling awal direncanakan oleh pihak miliir Amerika Serikat untuk memberikan pelayanan
navigasi terutama bagi perseorangan. Tingkat keteliian metode karena adanya pengaruh
Seledive Availability (SIA) rnenjadi 100 m horizontal dengan selang kepercayaan 95%,
sedangkan tanpa pengaruh SIA keteliian menjadi 10-20 rn dengan selang kepercayaan
95%.
Metode ini dalam pengoperasiannya cukup dengan menggundtan satu buah
pesawat penerima GPS, penentuan posisi dengan metode absolut seperti diperlihatkan
pada Gambar 2.
Aplikasi utama metode ini untuk navigasi dan penentuan posisi untuk tingkat
ketelitian tinggi.
1
Penerima GPS
-
Gambar 2 Penentuan posisi dengan metode absolut.
2.3.2
Metode penentuan secara diferensial
Kesalahan Se!ective Availability (SIA) dapat diperbaiki dengan beberapa metode
seperti metode dilferensial, metode penentuan statik, metode penentuan kinematik,
metode penentuan statik singkat, metode penentuan pseudo-kinernatik. Dan sekian
banyak metode untuk memperbaiki penentuan posisi dengan GPS, yang paling mudah
pengerjaannya adalah metode Dfirential GPS (DGPS). Dalam rnetode ini dikenal dua
metode yaitu menggunakan metode koreksi pseudorange dan metode koreksi lintang dan
bujur (Abidin,1995). Dari kedua Metode DGPS tersebut yang paling baik adalah metode
dengan koreksi pseudorange dengan tingkat kesalahan sebesar 13 rn secara horizontal
dengan selang kepercayaan 95%. Akan tetapi sistem ini sangat mahal karena harus
tersedia perangkat khusus (SkyFix Reference station) pada stasiun awan di darat untuk
mengirimkan nilai-nilai koreksi posisi, juga pada GPS yang digunakan harus terpasang
alat penerima nilai-nilai koreksi posisi ,yang dikmmkan atau yang dinamakan 'MultiFix'
(multi reference DGPS)(Wibisono,l995). Metode DGPS dengan koreksi lintang dan bujur,
disamping harganya lebih murah dan hanya memerlukaan dua buah penerirna GPS, lebih
mudah cara pengoperasiannya. Metode DGPS koreksi lintang dan bujur mulai digunakan
kurang lebih lima tahun setelah GPS mulai diperkenalkan (Ackroyd and Lorimer, 1994).
Penentuan posisi menggunakan metode diferensial yaitu posisi suatu titik
ditentukan relatif terhadap titik lain yang telah diketahui kwrdinatnya (titik acuan) dengan
mengurangkan data yang diamati oleh dua penerima GPS dalam waktu yang bersamaan
sehingga beberapa kesalahan dan bias dapat dihilangkan yang pada akhimya akan
meningkatkan ketelitian. Metode ini juga sangat tergantung pada jarak antara titik acuan
dengan titik yang akan ditentukan posisinya, semakin pendek jarak maka pengukuran
semakin efektif dan sebaliknya. Metoda DGPS dengan koreksi lintang dan bujur secara
garis besar menggunakan nilai koreksi yang diperoleh pada stasiun acuan untuk
mengoreksi posisi yang akan ditentukan pxisinya. Tingkat ketelitian metode DGPS
dengan koreksi pseudorange adalah sebesar 1,3 m atau kurang dalam bentuk akar
kuadrat rataanlRooi Mean Square (RMS), sedangkan dengan DGPS dengan koreksi
lintang dan bujur adalah lebih kecil atau sama dengan 20 m dalam bentuk RMS (Takeda et
a1.,1998). DGPS lintang dan bujur dengan pengamatan yang lebih lama akan
mempertinggi tingkat ketelitiannya (Abidin, 1995). Penentuan posisi menggunakan metode
diferensial seperti diperlihatkan pada Gambar 3. A p l i i utama penggunaan metode ini
adalah untuk s u ~ epemetaan,
i
s u ~ egeodesi,
i
maupun navigasi berketelitian tinggi.
IL
Posisi yang ditentukan
Posisi Acuan
II
Garnbar 3 Penentuan posisi dengan metode diferensial.
2.3.3
Metode penentuan posisi statik (static positioning)
Metode ini adalah menentukan posisi dari titik-titik yang tidak bergerak. Penentuan
posisi dengan metode ini dapat dilakukan dengan cara absolut maupun diferensial, dalarn
pengamatan umumnya dilakukan baseline per baseline atau jarak titik monitor ke titik-titik
yang ditentukan sehingga membentuk suatu jaringan atau kerangka kemudian diikuti
dengan perataan jaringan.
Biasanya memerlukan waktu pengamatan satu sampai dua jam dari titik ke titik
atau lebih tergantung keperluan, keandalan dan ketelitian posisi yang dipemleh umumnya
tinggi (ode mm sampai cm). Aplikasi adalah untuk penentuan titik-titik kontrol pada s u ~ e i
pemetaan maupun suwei geodetik, ilustrasi penggunaan metode penentuan posisi statik
seperti diperlihatakan pada Gambar 4 berikut ini.
Stasiun
Monitor
Vektor baseline
.
Gambar 4 Metode penentuan posisi statik.
2.3.4
Metode penentuan posisi kinematik (kinematic positioning)
Metode ini adalah menentukan posisi dati titik-titik yang bergerak dan penerima
GPS tidak dapat atau Mak mempunyai waktu untuk berhenti pada titik-titik tersebut.
Penentuan posisi dilakukan dengan cara diferensial pseudorange, biasanya digunakan
untuk navigasi udara (pesawat terbang) dan laut (kapal laut). Selain posisi juga dapat
digunakan untuk menentukan kecepatan, percepatan dan ketinggian. Penentuan posisi
kinematik seperti pada Gambar 5 berikut dibawahlni.
Gambar 5 Metode penentuan posisi kinematik.
2.3.5
Metode penentuan posisi statik singkat (rapidstatic)
Pada dasamya metode ini adalah sama dengan metode statik, hanya waktu
pengamatan yang lebih singkat (520 menit) sehingga dibutuhkan alat penerima GPS yang
lebih mutakhir dan piranti lunak pemrosesan data yang lebih andal dan mutakhir. Aplikasi
utama adalah untuk survei pemetaan, ilustrasi metcde ini diperlihatkan pada Gambar 6.
Keterangan :
8 Stasiun Monitor
0 Titik yang posisinya
ditentukan
Gambar 6 Metode penentuan posisi statik singkat.
2.3.6
Metode penentuan posisi pseudo-kinernatik
Dengan metode ini, penentuan posisi dilakukan dengan waktu pengamatan
singkat (bebefapa menit) dengan selang waktu yang cukup lama sekitar satu jam atau
lebih, diharapkan mendapat perubahan geometri yang cukup. Metode ini juga baik untuk
dgunakan pada saat kondisi lapangan maupun pengamatan tidak sesuai dengan
penerapan metode statik singkat.
Memerlukan sateli geometri yang baik, lingkungan yang relatif tidak menimbulkan
rnukipath, berbasiskan metode diferensial. Tidak semua penerima GPS mempunyai mode
operasional untuk metode pseudo-kinematik dan menuntut penggunaan piranti lunak
pengolahan data GPS yang khusus. Karakteristik rnetode pseud*kinematik ini secara
umum diperlihatkan pada Gambar 7.
Gambar 7 Metode penentuan posisi pseudo-kinemalik.
2.3.7
Metode penentuan posisi stop-and-go
Metode ini juga diiebut sebagai metode semikinematik karena metodenya hampir
sama dengan metode kinematik, hanya pada metode ini titik-titik yang akan ditentukan
posisinya tidak bergerak, sedangkan alat penerima GPS bergerak dari titik ke titik dan
berhenti sejenak (selama beberapa menit) pada titik-titik tersebut.
Selama pergerakan antara titik fe titik penenma GPS harus selalu rnengamati
sinyal GPS (tidak boleh terputus), pengoperasiaannya berbasiskan metode diferensial,
dan menuntut penggunaan piranti lunak pemrosesan data GPS yang khusus serta strategi
operasional yang lebih ketat. Metode ini sangat tepat untuk penentuan posisi titik-titik yang
jaraknya dekat satu sama lain serta berada pada daerah yang terbuka, metode ini
diilutrasikan seperl, pada Gambar 8.
stop
Stop
Q.,
0 gp..... 0
Keterangan:
Statsiun Monitoc
;
0
gi
.go
go \
Titik yang akan
ditentukan posisinya
t
stop0
'
O . .-a
go
...................
90
stop
;>:
........
,,ot.$
0
stop
' go
d
stop
Gambar 8 Metode penentuan posisi sfopand-go.
Metode kombinasi
2.3.8
Metode ini adalah merupakan gabungan dari beberapa rnetode untuk menentukan
posisi pada saat kondisi topografi dan lingkungan tidak memungkinkan dilakukan hanya
dengan satu metode saja, umumnya alat penerima GPS tipe Geodetic saat ini dapat
melakukan metode-metode s e w tersebut sebelumnya. Gambar 9 akan mengilustrasikan
kombinasi antara metode pseudo-kinematic dengan skpandqo dan statik singkat dengan
stop-andqo.
Pseudo-kinematik
dan slopendgo
peu&kInematlk
Stasiun
Monitor
statik singkat
dan stopandgo
? ...............
.'
,. .....-....
.
0''
--x
....
0..
......-.0
.>
/
\ ....
".....
penerima GPS
;bergerak
Monitor
......
..........
0
.
i
0
........ ,..
/
o*
Gambar 9 Metcde kombinasi.
....
.
.....
,
..I
MELACAK PERGERAKAN ARUS PERMUWAN
~ E NACHMAD
I
SOEBOE~
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANlAN BOGOR
BOGOR
2007
PERNYATAAN MENGENAI TESlS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pengembangan Instrumen GPS Buoy
untuk Melacak Pergerakan Arus Permukaan adalah karya saya sendiri dengan arahan
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang ditehitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam D a b Pustaka dibagian
akhir tesis ini.
Bogor, 29 Januari 2007
Deni Achmad Soeboer
NRP C551020171
Abstrak
Deni Achmad Soeboer: Pengembangan lnstrumen GPS Buoy untuk Melacak
Pergerakan Arus Permukaan ( Pembimbing: lndra Jaya, Budhi H. Iskandar)
Saat ini instrument GPS telah banyak digunakan untuk berbagai kegiatan yang
memerlukan informasi tentang posisi,, kegiatan tersebut diantaranya adalah: pemetaan di
darat dan laut, transportasi dan navigasi. Di Indonesia penelitian tentang oseanografi
umumnya masih bersifat diskrit, snapshot dan tidak sistematis. Padahal taut sangat
bersifat dinamis yang seCap saat mudah berubah-ubah. Disadari bahwa penelitian tentang
oseanograli dengan perolehan data yang akurat dipedukan instrumen mutakhir dan mahal
harganya.. Penelitian ini mencoba untuk mengembangkan dan melacak pergerakan arus
permukaan menggunakan insbumen GPS buoy yang harganya relatif murah.
lnsbumen GPS buoy telah dirancang kedap air dan menggunakan kelambu silinder
sebagai bagian yang terendam air. lnstrumen ini sangat sederhana dan harga
pernbuatannya relatif murah. lnsbumen GPS fdah dikembangkan dapat memberikan
keluaran berupa tract, route dan juga kecepatan. lnstrumen GPS buoy telah diujicoba di
Perairan Teluk Pelabuhanratu pada bulan Nopember 2005 hingga Mei 2006 dengan
menghanyutkannya dipermukaan taut dan hanyut mengikuti arus permukaan. Hasilnya
pergerakan arus permukaan dapat rekam oleh GPS buoy kemudian diplotkan pada peta
digital menggunakan program Mapsource dan ArcWew, akhimya pola pergerakan arus
permukaan perairan Teluk Pelabuahnratu dapat tetlihat jelas. Untuk waktu yang akan
datang instrumen ini masih perlu penyempunaan agar dapat memetakan pola arus
permukaanyang lebih baik.
Kata kunci: GPS buoy, Teluk Pelabuhanratu, pola ants permukaan.
Abstract
Deni Achmad Soeboer: Development of The GPS Buoy Instrument for Detecting
Surface Current Movement (Adviser, lndra Jaya , Budhi H. Iskandar )
Today, GPS has became an indespensable instrumentfor various activities that require the
position information, such as: earth and ocean mapping, geodetic, transpatation and
navigation. In Indonesia, most of the oceanographic research are still conducted in discreet
manner, though the ocean is dynamic and always change in time. Further, to obtain
accurate and reliable data one need sophisticated, eqensive and high maintenance cost
instrument. This research was tended to develop and measure the surface current
movement pattem using relatively inexpensive GPS buoy instrument.
The GPS buoy was designed with water resistant and cylindrical-shape net below the
water surface. This instrument is simple and relatively low- cost. The devhped GPS
instrument capable of tracking, routing and measuring flow velocity. The instrument was
tested in Pelabuhanratu bay water from November 2005 until May 2006 by deploying the
instnrment in the sea surface and allowing it to drifl subject to sea surface current. The
result of surface cwrent movement recorded by buoy then plotted on digital map by
Mapsource and ArchViw programs. The map shows a clear surface current movement
and pattern inside of the bay. However, much further improvement of instrument are
required to map the surface current thoroughly.
Key word: GPS buoy, PelabuhanratuBay, surface current pattern
O Hak cipta milik lnstitut Pertanian Bogor, tahun 2007
Hak cipta dilindungi Undang-undang
Dilamng mengutip dan mempetbanyak tanpa izin tertolis dan
lnstitut Pertanian Bogor, sebagian atau selunrhnya dalamb entuk apa pun,
baik &tak, fot&pi, mikmfilm, dan sebagainya
PENGEMBANGAN INSTRUMEN GPSBUOYUNTUK
MELACAK PERGERAKAN ARUS PERMUKAAN
DEN1 ACHMAD SOEBOER
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk rnernperoleh gelar
Magister Sains pada
Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan
SEKOLAH PASCASARIANA
INSTITUT PERTANIAN BOBOR
BOGOR
2007
Judul Tesis
Nama
NIM
Program Studi
: Pengembangan Instrumen GPS Buoy untuk Melacak
Pergerakan Arus Permukaan
: Deni Acmad Soeboer
: C. 551020171
: Teknologi Kelautan
Menyetujui,
Kornisi Pembimbing
Dr. Ir. lndra Java. M.Sc
Ketua
Tanggal Ujian: 29 Januari 2007
Dr. Ir. Budhi Hascawo Iskandar. M.Si
Anggota
Tanggal Lulus:
6
2007
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 23 Desember 1961, anak ke-8 dari
10 bersaudara dari ayah H. Anwar Sanoesi dan ibu Hj. Rd. Kartini. Penulis Lulus dari SD
Negeri Kresna 5, Bandung pada tahun 1973. Tahun 1976 lulus dari SMP Angkasa Lanud
Husein Sastranegara, Bandung. Tahun 197911980 lulus dari SMA Ampera Bandung.
Tahun 1981 penulis diierima sebagai Taruna Diklat Ahli Usaha Perikanan, sekarang
menjadi Sekolah Tinggi Perikanan, Jakarta penulis memilih Jurusan Teknik Penangkapan
lkan dan Lulus pada Tahun 1984.
Setelah lulus. penulis bekeja pada perusahaan penangkapan ikan
BUMNlSwasta di Arnbon sampai dengan tahun 1990. Pada tanggal 5 November 1988
penulis menikah dengan Aries Siti Fatimah dan dikaruniai 3 orang putralputri (Mim,17
tahun, Manar, 10 tahun, dan Marsa, 8 tahun). Pada tahun 1990 penulis bekerja sebagai
honorer di MSEPkPIU-IPB diimpatkan di Stasiun Lapang Kelautan-Pelabuhanratu. Sejak
tahun 1994 hingga sekarang tercatat sebagai Pegawai Negeri Sipil Fakultas Perikanan
dan llmu Kelautan-IPB dipekejakan di SLK-IPB Pelabuhanratu.
Tahun !998 penulis diterima sebagai Mahasiswa Alih Jenjang lnstitut Pertanian
Bogor pada Fakultas Perikanan dan llmu Kelautan Program Studi Pemanfaatan
Sumberdaya Perikanan dan Lulus pada tahun 2001, sejak tahun 1998 hingga sekarang
penulis diperbantukan sebagai tenaga pengajar di Departemen Pemanfaatan Sumberdaya
Perikanan FPIK-IPB dan mengajar mata ajaran Navigasi, Kepelautan dan Eksplorasi
Sumberdaya Hayati Laut.
Tahun 2002 penulis diterima sebagai Mahasiswa Pascasarjana-IPB pada
Program Studi Teknologi Kelautan , selama menjadi Mahasiswa penulis pernah menjadi
Ketua Umum Forum Komunikasi Mahasiswa Pascasarjana Teknologi Kelautan periode
2002-2004 dan Ketua Ill Forum Mahasiswa Pascasajana-IPBperiode 2003-2005.
KATA PENGANTAR
Penulisan tesis ini sebagai salah satu syarat untuk dapat
menyelesaikan studi di Sekolah Pascasarjana lnstitut Pertanian Bogor.
Judul tesis
yang
telah
dilaksanakan penelitiannya
adalah
"Pengembangan Instrumen GPS Buoy untuk Melacak Pergerakan
Arus Permukaan".
Penulis melakukan penelitian tersebut dilatar belakangi keinginan
untuk memberikan sumbangsih bagi perkembangan dunia perikanan yang
sangat terkendala oleh peralatan untuk mendapatkan data parameter
oseanografi,
dimana data ini dapat berdampak kepada tingkat
keberhasilan operasi penangkapan ikan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terirna kasih kepada
Bapak Dr.lr. lndra Jaya, M.Sc, selaku Ketua Komisi Pernbimbing dan
Bapak Dr. Ir. Budhi Hascaryo Iskandar, M.Si, selaku Anggota
atas
bimbingan, petunjuk dan saran yang diberikan kepada penulis dalam
menyelesaikan penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan
kepada Bapak Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc selaku dosen penguji tamu
yang banyak memberikan masukkan untuk penyempumaan tesis ini.
Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada seluruh Teman
Sejawat di Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan yang telah
memberikan dukungan moril serta Teman-teman teknisi di Stasiun Lapang
Kelautan-IPB di Pelabuhanratu yang telah membantu selama penelitian.
Semoga amal ibadahnya mendapat ridho dan pahala yang setimpal dari
Allah SWT amien.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tesis ini masih jauh dari
sempurna, oleh karena itu segala saran dan kritik selalu penulis harapkan
demi perbaikan tesis ini. Harapan penulis semoga sumbangsih ini
bermanfaat bagi para pembaca umumnya dan dunia perikanan pada
khususnya.
Terima Kasih
Bogor, Januari 2007
Penulis
DAFTAR IS1
Halarnan
KATA PENGANTAR ....................................................................
DAFTAR IS1 ..............................................................................
DAFTAR GAMBAR ......................................................................
DAFTAR TABEL ........................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................
1 PENDAHULUAN ....................................................................
1.1 Latar Belakang ...............................................................
1.2 Perumusan Masalah ........................................................
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................
1.4 Manfaat Penelitian ...........................................................
2 TINJAUAN PUSTAKA .............................................................
2.1 Sistem Buoy Pelacak Data Parameter Laut ..........................
2.2 GlobalPositioning System (GPS) .......................................
2.3 Metode-metode Penentuan Posisi dengan GPS ....................
2.3.1
Metode penentuan secara absolut ................................
2.3.2 Metode penentuan secara dirensial ...........................
2.3.3 Metode penentuan posisi static (s&ticpos&oning) ......
2.3.4 Metode penentuan posisi kinematik (kinematic
posiboning) .....................................................................
Metode penentuan posisi statik singkat (tapidstatid ...
2.3.5
2.3.6
Metode penentuan posisi pseudo-kinernatik .................
2.3.7
Metode penentuan posisi stop-andgo ..........................
2.3.8
Metode kombinasi ..........................................................
2.4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Ketelitian .........................
2.5 Kesalahan-kesalahan dan Bias ..........................................
2.5.1
Kesalahan ephemenS (Orbit) .........................................
2.5.2
Hective avaihbilw (SA) ...............................................
2.5.3
Bias ionosfer ...................................................................
2.5.4 Bias trofosfer ..................................................................
2.5.5 Multipath .........................................................................
2.6 Total Prosentase Kesalahan GPS .................................................
2.7 Arus Permukaan ...........................................................................
3 METODOLOGI PENELlTlAN ....................................................
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................
3.2 Alat dan Bahan Penelitian .................................................
3.3 Desain Penelitian ............................................................
3.4 Metode Pengumpulan Data ...............................................
3.5 Metode Pengolahan dan Analisis Data ................................
4 HASlL DAN PEMBAHASAN .....................................................
4.1 Hasil .............................................................................
Rancang bangun alat ...........................................
Pengoperasian instrumen ......................................
Data hasil penelitian .............................................
Pengolahan track arus permukaan dan stasiun
verifikasi ............................................................
4.1.5 Analisis kecepatan dan arah arus ................................
Pembahasan ..................................................................
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.2
28
28
31
33
36
41
5 KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 43
5.1 Kesimpulan .................................................................... 43
5.2 Saran ...........................................................................
43
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................
LAMPIRAN ...............................................................................
45
47
iii
DAFTAR GAMBAR
Kerangka pikir penelitian ......................................................
Penentuan posisi dengan rnetode absolute ...............................
Penentuan posisi dengan rnetode diferensial ..................................
Metode penentuan posisi statik ......................................................
Metode penentuan posisi kinernatik ................................................
Metode oenentuan m i s i statii sinakat
. ..........................................
Metode penentuan posisi pseudo-kinematic ...................................
Metode penentuan
. . posisi stop-and-go.............................................
Metode komb~nasi............................................................................
Kesalahan dan bias pengarnatan GPS .....................................
Kesalahan orbit ..................................................................
Bias ionosfer ......................................................................
Kandungan elektron sepanjang hari .........................................
Bias trofosfer .....................................................................
Efek mumath
. ......................................................................
Desain peneltran ................................................................
Pernbagian kuadran perairan Teluk Pelabuhanratu ....................
Diagran alir proses pengolahan data ........................................
Rancangan GPS buoy ..........................................................
Pelampung utarna ...............................................................
K u ~ simpangan
a
GPS .........................................................
Arah tract dan stasiun verifkasi pada kuadran ? .........................
Arah tract dan stasiun verifkasi pada kuadran 2 ..............................
Arah tract dan stasiun verifkasi oada kuadran 3 ..............................
Arah tractdan stasiun verifkasi pada kuadran 4 .............................
Garnbaran pola arus di Teluk Pelabuhanratu ..................................
Grafik regresi kecepatan arus tanpa dirata-ratakan ........................
Grafik regresi kecepatan arus dengan perata-rata ...........................
Grafik kecepatan dan arah arus pasut pada kuadran 1 ...................
Grafik kecepatan dan arah arus basut pada kuadran 2 ...................
Grafik'keceoatan dan arah arus oasut oada kuadran 3 ...................
Grafik kecepatan dan arah arus basut bada kuadran 4 ...................
DAFTAR TABEL
Halaman
Prosentase kesalahan pengukuran GPS ................................... 21
Daftar peralatan dan bahan rancang bangun buoy pelacak ........... 22
Daftar peralatan pengambilan data .......................................... 23
Spesifikasi instrumen GPS buoy pelacak arus ........................... 28
Uji coba kineja GPS ............................................................
30
Pengukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran 1 ................ 31
Pengukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran.2 ................... 32
~engukurankecepatan dan arah arus pada kuadran 3 ................... 32
Penaukuran kecepatan dan arah arus pada kuadran 4 ................... 33
~ e c e ~ a t aarus
n ' buoy pelacak pads posisi yang berdekatan
dengan stasiun-stasiun di kuadaran 1 .............................................. 36
Kecepatan arus buoy pelacak pada posisi yang berdekatan
dengan stasiun-stasiun di kuadaran 2 .............................................. 36
Kecepatan arus buoy petacak pada posisi yang berdekatan
dengan stasiun-stasiun di kuadaran 3 .............................................. 36
Kecepatan arus buoy pelacak pada posisi yang berdekatan
dengan stasiun-stasiun di kuadaran 4 .............................................. 36
Hasil pengukuran arus berdasarkan lama drift dan panjang tract ... 38
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
Spesifikasi GPS Garmin Pluslll. eTrex. dan current meter ..............
Gambar GPS buoy secara keseluruhan ...........................................
Foto urutan pengoprasian dan performa alat di laut ....................
Hasil transfer menggunakan program Mapsource ......................
47
50
51
52
1
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara maritim di mana dua pertiga wilayahnya adalah
perairan. Karakteristik kondisi perairan yang luas ini sangat penting diketahui secara in situ
guna pengembangan dan optimalisasi usaha perikanan dan kelautan. KaraMeristik suatu
wilayah perairan tersebut akan mudah diketahui dengan adanya data yang terbanr secara
terus menems (real time series data). Data tersebut meliputi data oseanografi, baik fisik
maupun kimia.
Di Indonesia, penelitian tentang oseanografi telah banyak dilakukan akan tetapi
umumnya masih bersiiat diskrit, snap shot, dan tidak sistematis. Padahal laut sangat
bersifat dinamis yang setiap saat mudah berubah-ubah. Disadari bahwa penelian tentang
oseanografi dengan perolehan data yang akurat memeriukan instrumen mutakhir dan
mahal harganya serta biaya operasional tinggi. Sebagai contoh untuk mengukur arah dan
kecepatan ans pada strata kedalaman menggunakan insbumen ADCP (Acoustic Doppler
Cumnt Profiler), alat ini sangat mahal dan di Indonesia baru beberapa instansi yang
mempunyai instrumen seperb' ini.
Penelitian ini diarahkan untuk mengetahui salah satu aspek oseanografi fisik yaitu
pola pergerakan ans permukaan. Penelitian tentang pola pergerakan arus menggunakan
buoy telah banyak dilakukan, akan tetapi umumnya dilakukan untuk lautan terbuka
(samudera), seperti yang dilakukan oleh Boston University (19951996) di Samudera
Hindia dengan meleps Buoy Dipbyment sebanyak 9 buah. Insburnen ini hanya dapat
dipantau dari B o s h (Amerika Serikat) karena insturnen ini dilengkapi sistem transmiter
dengan frekuensi tertentu untuk mengirim data melalui setelit.
Pada penelitian ini pergerakan arus permukaan di perairan teluk (semiclose
water) dilacak dengan menggunakan instrumen GPS. Saat ini instrumen GPS sudah
semakin banyak diaplikasikan untuk berbagai keperluan terutama informasi mengenai
posisi di muka bumi, biang kegiatan yang memerlukan informasi posisi tersebut seperti
survei pemetaan darat dan laut geodesi, transportasi dan navigasi (Abidin,2995).
Pengukuran posisi menggunakan instrumen GPS dapat dilakukan secara terus menenrs
tanpa tergantung pada waktu dan cuaca, baik siang maupun malam, juga dalarn kondisi
yang buruk sekalipun s e w ' hujan ataupun kabut, sehingga dapat meningkatkan efisiensi
dan Reksibilitas pelaksanaan pekejaan survei dan pemetaan dengan tingkat ketelian
yang cukup baik.
Selain posisi (lintang dan bujur) data yang diperoleh dari pengopersian inskumen
GPS antara lain adalah: waktu (tanggal dan jam), nomor satelit yang diierima, jumlah
satelit azimut dan ketinggian satelit Horizontal D
uolifn
of Precision, kecepatan, haluan,
tmck, dan rute.
Penelitian ini memanfaatkan keluaran dari instrumen GPS berupa back dan rute
serta kecepatan. Instrumen GPS dalam satu pelampung yang dirancang khusus kedap air
dan mempunyai semacam kelambu silinder di bawah permukaan air,
kemudian
dihanyutkan di perairan dengan jangka waktu tertentu. Data yang diperoleh dan tersimpan
dalam memori GPS kemudian diplotkan menggunakan soilware yang tersedia untuk
mendapatkan pola pergerakan arus permukaan di perairan.
Perairan teluk yang menjadi tempat peneliian adalah Teluk Pelabuhanratu,
karena perairan teluk Pelabuhanratu merup&an salah satu pusat kegiatan perikanan di
selatan Jawa Barat Selain itu perairan teluk ini bdum mempunyai data tentang pola
pergerakan arus permukaan terkini dan terus menem . Peneliian ini terangkum dalam
kerangka pikir seperti ditunjukan pada Gambar 1.
12
Perurnusan Masalah
Masalah yang d i i i pada penelitian ini adalah sejauh mana rancangan alat
pelacak pergerakan m s permukaan ini bekwa sebagai pengembangan dari instrumen
GPS dan sofhvare yang tersedia dan dapat betfungsi secara baik.
Hipotesis yang akan dibuktikan adalah keluaran GPS (rutelback, kecepatan) dapat
memetakan pola pergerakan arus (arah dan kecepatanarus) permukaan.
1.3
Tujuan Peneliian
1) Merancang pelampung kedap air yang di dalamnya berisi instrumen GPS.
2) Memplotkan keluaran instrumen berupa tracklrute menggunakan software.
3) Mengetahui pola pergerakan arus dalam kurun waMu tertentu pada perairan
teluk (semi-dose wafer) Pelabuhanratu
1.4
Manfaat Peneliiian
1) Mendapatkan prototipe alat pengukur arus pennukaan sederhana dengan
tingkat akurasi tinggi.
2) Pola arus permukaan yang diperoleh dapat digunakan sebagai infoimasi awal
untuk pengembangan perikanan dan kelautan di wilayah perairan Teluk
Pelabuhanratuselanjutnya.
diskrit, snapshot
4 Peralatan mutakhir dan
mahal
+ Biaya operasional survei
tinggi
4 Perlu mengetahui kondisi in
situ oseanografi (arus
Data awal untuk
pengembangan
perikanan dan kelautan
permukaan) secara terus
menerus
4 Biaya operasional survei
rendah
Pola arus permukaan
4 Studi pustaka
Memanfaatkan fungsi dan
keluaran instrumen GPS
I
4 Rancang bangun alat yang
murah dan terjangkau
4 Uji wba laboratorim dan uji
wba lapangan
Gambar 1 Kerangka pikir penelitian.
1
2
2.1
TlNJAUAN PUSTAKA
Sitem Buoy Pelacak Data Parameter Laut
Sistem instrumentasi elektronik terdiri dari unit yang secara bersama digunakan
untuk melakukan suatu pengukurandan penyimpanan hasil pengukuran tersebut.
Telah banyak penelian yang dilakukan untuk mengambil data oseanografi dan
berbagai pula cara yang dilakukan, misalnya dengan menggunakan kapal riset atau
dengan melepas atau menempatkan buoy pada lokasi yang menjadi daerah kajian
(JAMSTEC, 2000). Akan tetapi yang menjadi permasalahan krusial adalah sistem yang
digunakan memerlukan biaya operasional yang sangat tinggi, sehingga perlu dicari solusi
untuk mengatasi permasalahan tersebut.
Pengambilan data pada suatu perairan diperlukan instrumen yang khusus, dengan
sistem yang mampu mengintegrasikan data, merekam dan memancarkan ke stasiun
penerima. Data yang dapat di kumpulkan b w p a parameter fisika laut dan instrumen ini
dinamakan oceanografic buoy system yang dapat mengintegrasikan sistem pengiriman,
sistem penerima dan penganaliia (Lindsay, 2002).
Untuk mendisain suatu sistem akuisisi data di laut menurut Borden et al. (1997)
perlu diperhatikan beberapa aspek penting seperti:
1) Sistem data dapat dengan mudah dipindahkan ke dalam sistem pengolah dan
mudah untuk ditransmisikan melalui sistem telemeti radio atau sistem telemetri
satelit.
2) Konstruksi sistem buoy harus stabil, dan sistem catu daya memenuhi kebutuhan
alat dan tahan s e h a di bawah air.
3) Buoy hams mempunyai ketahan selama berada di laut aspek biaya pembuatan,
material yang digunakan, mudah cara pemasangannya dan dapat dibuat berulang
apabila diperlukan.
Studi tentang pemetaan arus laut lokal menggunakan konstruksi pelampung dan
GPS dilakukan juga di Cobscook Bay Resource Center yang bekerjasama dengan Island
Instikrte, mengajarkan kepada para mahasiswa tentang cara mengkonstruksi alatnya.
Bahan yang digunakan adalah dari pipa PVC 0 4,panjang 150 cm. Cara mengkonstruksi
pipa PVC setelah ditutup rapat bagian bawahnya kemudian isi pipa dengan pasir atau batu
agar pipa bediri tegak dan mengapung dipermukaan setinggi 1520 cm dan tempatkan
GPS di dalamnya, tutup bagian atas dan beri bendera tanda. Cara mengoperasikan
hanyutkan alat beberapa jam di laut dalam kondisi GPS hidup, kemudian angkat dan
bansfer data track dari GPS menggunakan komputer dan software Arcview ( C o b m k
Bay Resource Center, 2003).
Burwell (1997) melakukan tes drifter dengan model trawoy,tes ini dilakukan di
Tampa Bay. Tes dilakukan dengan melepas drifter selama 6 jam diperairan Tampa Bay
dan beliau membandingkan track yang dihasilkan oleh GPS dalam drifter dan track yang
dihasilkan dari pengukuran GPS di atas perahu selama hanyut mengikuti drifter.
Bushnell (1995) rnelakukan penelitian pola a m permukaan di utara Brasil yang
diduga sebagai daerah eddy, menggunakan konsbuksi yang dirancang oleh Sybrandy and
Niiler (1991) dan dikenal sebagai Global Lagrangian Drifters (GLD), konsbuksi ini
dirancang selain mempunyai sistem penyimpanan data setiap satu jam juga dilengkapi
dengan sistem pemancar yang dapat memancarkan data setiap 16jam sekali.
Hickey et a1.(2003) melakukan penelitian tentang pola dan kecepatan anrs
permukaan di daerah eddy menggunakan drifter yang dirancang oleh Davis untuk daerah
cleawater. Penelitian ini dilakukan di pantai dekat Washington dan utara Oregon dengan
tujuan ingin melihat pengaruh eddy terhadap periran pantai barat Amerika Serikat.
2.2
Global Positioning System (GPSJ
Konsep GPS diilhami oleh konsep sistem navigasi ashnomi yaitu suatu sistem
penentuan posisi dengan bantuan benda-benda angkasa (matahari, bulan dan bintang).
Navigasi Astronorni bukan saja pengamatan dan perhitungan yang hams lebih teli akan
tetapi tidak dapat dilakukan setiap saat dan dalam berbagai cuaca (Ackroyd and Lorimer,
1994).
Siitem GPS mulai direncanakan sejak tahun 1973 oleh Angkatan Udwa Amerika
Serikat (Easton, 1980), dan pengembangannya sampai sekarang ini ditangani oleh
Departemen Pertahanan Amerika Serikat. Konsep dasar penentuan posisi dengan GPS
adalah dengan melakukan pengamatan tettadap beberapa satelit secara simultan, dan
tidak hanya terhadap satu satelit saja, seperti halnya menentukan posisi pada bidang datar
yaitu membaring beberapa benda acuanlobyek baringan, (Abidin et a/. ,1995).
GPS dapat juga dikatakan sebagai sistem radio navigasi dan penentuan posisinya
menggunakan satelit. Dewasa ini sistem satelit di dunia ini dikuasai oleh Amerika dan
kependekan dari Navigation Satellite 77ming and Ranging Global Positioning System, dan
sistem yang dimiliki oleh Rusia dengan nama GLONASS kependekan dari Global
Navigation Satellife System. Sistem yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus
dalam segala cuaca didisain untuk memberikan posisi dan kecepatan dalam tiga dimensi
dan juga informasi mengenai waktu secara kontinyu diseluruh dunia. Sampai dengan akhir
November 1994 terdapat 25 satelit navigasi yang mengorbil (Abidin,l995).
Posisi yang dinformasikan oleh GPS adalah posisi tiga dimensi (3D) dinyatakan
dalam Lintang, Bujur dan tinggilaffitude, akan tetapi biasanya pernyataan posisi hanya
dalam dua dimensi (20) yaitu lintang dan bujur saja.
Menurut Well et a1.,(1986) sistem penentuan posisi global, GPS terdiri dari tiga
segmen utama yaitu segmen angkasa (space segmenf) yang terdiri atas satelit-satelit
GPS, segmen sistem kontrol (control system segment) terdiri atas stasiun-stasiun
pemonitor dan pengontrol sateli yang pusatnya terdapat di Colorado Springs (USA), dan
segmen pemakai (user segmenf) ternlasuk alat-alat penerima dan pengolah sinyal dan
data GPS.
Pengukuran posisi menggunakan GPS dibantu oleh satell GPS yang bequmlah
relatif banyak, yaitu 25 satelit Oleh karena tingginya orbit satelit GPS yaitu sekiir 20.000
km di atas permukaan bumi, maka GPS dapat meliput wilayah yang cukup luas dan dapat
digunakan oleh banyak orang pada saat yang bersamaan serta tidak bergantung pada
batas-batas geograiis maupun batas-batas alam. Dalam penentuan posisi tidak
terpengaruh oleh kondisi topografis daerah, tidak seperti halnya penentuan posisi dengan
cara konvensional (baringan) yang menuntut saling keterlihatan antara posisi yang
ditentukan dengan benda-benda yang menjadi obyek baringan. GPS mengacu pada suatu
datum global yang dinamakan Wcdd Geodetic System (WGS) 1984, sehingga dimanapun
kita menentukan posisi akan berdasar pada datum yang sama (Krakisky dan Wells,
1971).
Penggunaan sistem GPS sampai dengan saat ini tidak dikenakan biaya, sehingga
investasi yang perlu disediakan hanyalah alat untuk menerima sinyal beserta perangkat
keras dan lunak untuk pemrosesannya. Oleh karena kemajuan teknologi elektronika maka
alat GPS sekarang ini cenderung lebih kecil ukurannya, lebih murah harganya dan lebih
baik kualitas data yang diberikan serta lebih tinggi keandalannya. Pengoperasian alatnya
dalam menentukan posisi suatu titik relatif lebih mudah dan tidak banyak mengeluarkan
tenaga dan waktu bila dibandingkan dengan metode konvensional (baringan). Data yang
terkumpul tidak dapat dimanipulasi tidak seperti halnya dengan data yang diperoleh dari
metode konvensional (Abidin,1995).
2.3
Metode-metode Penentuan Posisi dengan GPS
Metode penentuan posisi dengan GPS pada dasamya dapat dikelompokkan
menjadi beberapa rnetode (Abidin,1995) yaitu :
1)
Metode penentuan posisi secara absolut
2)
Metode penentuan posisi secara diffrensial,
3)
Metode penentuan posisi statik (static pos#ioning),
4)
Metode penentuan posisi kinematik (kinematic positioning),
5)
6)
Metode penentuan posisi statik singkat (@d static),
7)
Metode penentuan posisi stop-and-go,
8)
Metode penentuan posisi kombinasi.
2.3.1
Metode penentuan secara absolut
Metode penentuan posisi pseudo-kinematik,
Metode ini merupakan metode yang paling mendasar dari GPS atau metode yang
paling awal direncanakan oleh pihak miliir Amerika Serikat untuk memberikan pelayanan
navigasi terutama bagi perseorangan. Tingkat keteliian metode karena adanya pengaruh
Seledive Availability (SIA) rnenjadi 100 m horizontal dengan selang kepercayaan 95%,
sedangkan tanpa pengaruh SIA keteliian menjadi 10-20 rn dengan selang kepercayaan
95%.
Metode ini dalam pengoperasiannya cukup dengan menggundtan satu buah
pesawat penerima GPS, penentuan posisi dengan metode absolut seperti diperlihatkan
pada Gambar 2.
Aplikasi utama metode ini untuk navigasi dan penentuan posisi untuk tingkat
ketelitian tinggi.
1
Penerima GPS
-
Gambar 2 Penentuan posisi dengan metode absolut.
2.3.2
Metode penentuan secara diferensial
Kesalahan Se!ective Availability (SIA) dapat diperbaiki dengan beberapa metode
seperti metode dilferensial, metode penentuan statik, metode penentuan kinematik,
metode penentuan statik singkat, metode penentuan pseudo-kinernatik. Dan sekian
banyak metode untuk memperbaiki penentuan posisi dengan GPS, yang paling mudah
pengerjaannya adalah metode Dfirential GPS (DGPS). Dalam rnetode ini dikenal dua
metode yaitu menggunakan metode koreksi pseudorange dan metode koreksi lintang dan
bujur (Abidin,1995). Dari kedua Metode DGPS tersebut yang paling baik adalah metode
dengan koreksi pseudorange dengan tingkat kesalahan sebesar 13 rn secara horizontal
dengan selang kepercayaan 95%. Akan tetapi sistem ini sangat mahal karena harus
tersedia perangkat khusus (SkyFix Reference station) pada stasiun awan di darat untuk
mengirimkan nilai-nilai koreksi posisi, juga pada GPS yang digunakan harus terpasang
alat penerima nilai-nilai koreksi posisi ,yang dikmmkan atau yang dinamakan 'MultiFix'
(multi reference DGPS)(Wibisono,l995). Metode DGPS dengan koreksi lintang dan bujur,
disamping harganya lebih murah dan hanya memerlukaan dua buah penerirna GPS, lebih
mudah cara pengoperasiannya. Metode DGPS koreksi lintang dan bujur mulai digunakan
kurang lebih lima tahun setelah GPS mulai diperkenalkan (Ackroyd and Lorimer, 1994).
Penentuan posisi menggunakan metode diferensial yaitu posisi suatu titik
ditentukan relatif terhadap titik lain yang telah diketahui kwrdinatnya (titik acuan) dengan
mengurangkan data yang diamati oleh dua penerima GPS dalam waktu yang bersamaan
sehingga beberapa kesalahan dan bias dapat dihilangkan yang pada akhimya akan
meningkatkan ketelitian. Metode ini juga sangat tergantung pada jarak antara titik acuan
dengan titik yang akan ditentukan posisinya, semakin pendek jarak maka pengukuran
semakin efektif dan sebaliknya. Metoda DGPS dengan koreksi lintang dan bujur secara
garis besar menggunakan nilai koreksi yang diperoleh pada stasiun acuan untuk
mengoreksi posisi yang akan ditentukan pxisinya. Tingkat ketelitian metode DGPS
dengan koreksi pseudorange adalah sebesar 1,3 m atau kurang dalam bentuk akar
kuadrat rataanlRooi Mean Square (RMS), sedangkan dengan DGPS dengan koreksi
lintang dan bujur adalah lebih kecil atau sama dengan 20 m dalam bentuk RMS (Takeda et
a1.,1998). DGPS lintang dan bujur dengan pengamatan yang lebih lama akan
mempertinggi tingkat ketelitiannya (Abidin, 1995). Penentuan posisi menggunakan metode
diferensial seperti diperlihatkan pada Gambar 3. A p l i i utama penggunaan metode ini
adalah untuk s u ~ epemetaan,
i
s u ~ egeodesi,
i
maupun navigasi berketelitian tinggi.
IL
Posisi yang ditentukan
Posisi Acuan
II
Garnbar 3 Penentuan posisi dengan metode diferensial.
2.3.3
Metode penentuan posisi statik (static positioning)
Metode ini adalah menentukan posisi dari titik-titik yang tidak bergerak. Penentuan
posisi dengan metode ini dapat dilakukan dengan cara absolut maupun diferensial, dalarn
pengamatan umumnya dilakukan baseline per baseline atau jarak titik monitor ke titik-titik
yang ditentukan sehingga membentuk suatu jaringan atau kerangka kemudian diikuti
dengan perataan jaringan.
Biasanya memerlukan waktu pengamatan satu sampai dua jam dari titik ke titik
atau lebih tergantung keperluan, keandalan dan ketelitian posisi yang dipemleh umumnya
tinggi (ode mm sampai cm). Aplikasi adalah untuk penentuan titik-titik kontrol pada s u ~ e i
pemetaan maupun suwei geodetik, ilustrasi penggunaan metode penentuan posisi statik
seperti diperlihatakan pada Gambar 4 berikut ini.
Stasiun
Monitor
Vektor baseline
.
Gambar 4 Metode penentuan posisi statik.
2.3.4
Metode penentuan posisi kinematik (kinematic positioning)
Metode ini adalah menentukan posisi dati titik-titik yang bergerak dan penerima
GPS tidak dapat atau Mak mempunyai waktu untuk berhenti pada titik-titik tersebut.
Penentuan posisi dilakukan dengan cara diferensial pseudorange, biasanya digunakan
untuk navigasi udara (pesawat terbang) dan laut (kapal laut). Selain posisi juga dapat
digunakan untuk menentukan kecepatan, percepatan dan ketinggian. Penentuan posisi
kinematik seperti pada Gambar 5 berikut dibawahlni.
Gambar 5 Metode penentuan posisi kinematik.
2.3.5
Metode penentuan posisi statik singkat (rapidstatic)
Pada dasamya metode ini adalah sama dengan metode statik, hanya waktu
pengamatan yang lebih singkat (520 menit) sehingga dibutuhkan alat penerima GPS yang
lebih mutakhir dan piranti lunak pemrosesan data yang lebih andal dan mutakhir. Aplikasi
utama adalah untuk survei pemetaan, ilustrasi metcde ini diperlihatkan pada Gambar 6.
Keterangan :
8 Stasiun Monitor
0 Titik yang posisinya
ditentukan
Gambar 6 Metode penentuan posisi statik singkat.
2.3.6
Metode penentuan posisi pseudo-kinernatik
Dengan metode ini, penentuan posisi dilakukan dengan waktu pengamatan
singkat (bebefapa menit) dengan selang waktu yang cukup lama sekitar satu jam atau
lebih, diharapkan mendapat perubahan geometri yang cukup. Metode ini juga baik untuk
dgunakan pada saat kondisi lapangan maupun pengamatan tidak sesuai dengan
penerapan metode statik singkat.
Memerlukan sateli geometri yang baik, lingkungan yang relatif tidak menimbulkan
rnukipath, berbasiskan metode diferensial. Tidak semua penerima GPS mempunyai mode
operasional untuk metode pseudo-kinematik dan menuntut penggunaan piranti lunak
pengolahan data GPS yang khusus. Karakteristik rnetode pseud*kinematik ini secara
umum diperlihatkan pada Gambar 7.
Gambar 7 Metode penentuan posisi pseudo-kinemalik.
2.3.7
Metode penentuan posisi stop-and-go
Metode ini juga diiebut sebagai metode semikinematik karena metodenya hampir
sama dengan metode kinematik, hanya pada metode ini titik-titik yang akan ditentukan
posisinya tidak bergerak, sedangkan alat penerima GPS bergerak dari titik ke titik dan
berhenti sejenak (selama beberapa menit) pada titik-titik tersebut.
Selama pergerakan antara titik fe titik penenma GPS harus selalu rnengamati
sinyal GPS (tidak boleh terputus), pengoperasiaannya berbasiskan metode diferensial,
dan menuntut penggunaan piranti lunak pemrosesan data GPS yang khusus serta strategi
operasional yang lebih ketat. Metode ini sangat tepat untuk penentuan posisi titik-titik yang
jaraknya dekat satu sama lain serta berada pada daerah yang terbuka, metode ini
diilutrasikan seperl, pada Gambar 8.
stop
Stop
Q.,
0 gp..... 0
Keterangan:
Statsiun Monitoc
;
0
gi
.go
go \
Titik yang akan
ditentukan posisinya
t
stop0
'
O . .-a
go
...................
90
stop
;>:
........
,,ot.$
0
stop
' go
d
stop
Gambar 8 Metode penentuan posisi sfopand-go.
Metode kombinasi
2.3.8
Metode ini adalah merupakan gabungan dari beberapa rnetode untuk menentukan
posisi pada saat kondisi topografi dan lingkungan tidak memungkinkan dilakukan hanya
dengan satu metode saja, umumnya alat penerima GPS tipe Geodetic saat ini dapat
melakukan metode-metode s e w tersebut sebelumnya. Gambar 9 akan mengilustrasikan
kombinasi antara metode pseudo-kinematic dengan skpandqo dan statik singkat dengan
stop-andqo.
Pseudo-kinematik
dan slopendgo
peu&kInematlk
Stasiun
Monitor
statik singkat
dan stopandgo
? ...............
.'
,. .....-....
.
0''
--x
....
0..
......-.0
.>
/
\ ....
".....
penerima GPS
;bergerak
Monitor
......
..........
0
.
i
0
........ ,..
/
o*
Gambar 9 Metcde kombinasi.
....
.
.....
,
..I