ANALISA BENTUK GEOMETRI 3D TANGKI UNTUK
ANALISA BENTUK GEOMETRI 3D TANGKI UNTUK PERHITUNGAN
VOLUME DENGAN METODE FOTOGRAMETRI JARAK DEKAT DAN
METODE TACHYMETRI
Hamdani Musin 1), Ir. Bambang Sudarsono, MS 2), Andri Suprayogi, S.T., M.T 3)
1)
Mahasiswa Teknik Geodesi Universitas Diponegoro
Dosen Pembimbing I Teknik Geodesi Universitas Diponegoro
3)
Dosen Pembimbing II Teknik Geodesi Universitas Diponegoro
2)
ABSTRAK
Fotogrametri jarak dekat adalah suatu ilmu dan seni penentuan ukuran dan bentuk obyekobyek dari analisis perekaman citra dalam film atau media elektronik dengan jarak perekaman kurang
dari 100 meter. Metode ini tidak hanya digunakan untuk fotogrametri udara tetapi juga digunakan
untuk pemodelan bangunan, arkeologi, kedokteran dan lain-lain.
Pada Tugas Akhir ini, metode fotogrametri jarak dekat digunakan untuk pemodelan bentuk
geometri 3D tangki serta perhitungan volume dari obyek tersebut, dengan menggunakan kamera
digital non metrik Canon EOS 500D. Kamera ini memiliki distorsi lensa sehingga harus dilakukan
kalibrasi kamera untuk mengetahui parameter-parameter internal kamera. Proses kalibrasi kamera
dilakukan menggunakan menu camera calibrator pada perangkat lunak PhotoModeler Scanner V.6.
. Tahapan-tahapan proses pemodelan pada perangkat lunak PhotoModeler Scanner V.6
adalah marking dan referencing, proses hitungan dan pembuatan model 3D awal, transformasi
koordinat 3D dan visualisasi model 3D. Tahapan terakhir dari proses ini adalah analisa kualitas model
3D dengan membandingkan model 3D terhadap pengukuran Electronic Total Station, dan gambar
rancangan (As built drawing).
Hasil perbandingan nilai volume dari ketiga data ini menunjukkan selisih nilai volume
terkecil adalah selisih antara data Electronic Total Station terhadap data as built drawing sebesar
335,795 �, sedangkan untuk nilai selisih volume terbesar adalah selisih antara data Fotogrametri Jarak
dekat terhadap data as built drawing sebesar 404,247 �.
Perbandingan nilai volume ini juga dilakukan untuk mencari selisih nilai volume antara data
fotogrametri jarak dekat dan data electronic total station, dimana selisih antara kedua data ini tidak
sebesar dengan selisih kedua data ini terhadap data as built drawing yaitu sebesar 68,453 �.
Kata Kunci : Fotogrametri Jarak Dekat, Perhitungan volume tangki, Kamera Digital NonMetrik,
PhotoModeler Scanner V.6
I.
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Perhitungan
volume
pada
dasarnya
banyak dilakukan dalam berbagai bidang
displin keilmuan teknik ,dimana banyak
1
metode yang dilakukan untuk mendapatkan
data foto dilapangan diolah berdasarkan
besaran volume dari suatu objek, yang
prosedur dan langkah-langkah pada perangkat
didasarkan pada jenis pekerjaanya.
Kegiatan pengukuran dan perhitungan
lunak tersebut.
I.2. Permusan Masalah
Dari Permasalahan yang telah dipaparkan
volume secara umum dimaksudkan untuk
mengetahui jumlah kapasitas suatu benda
yang berkaitan dengan daya tampung ataupun
muatan yang dapat ditanggung dari suatu
oleh penulis pada latar belakang maka diambil
beberapa permasalahan yang akan dikaji
diantaranya:
1.
Bagaimana prosedur Pembuatan Model
benda. Dalam penentuan volume sangat
3D dengan metode Fotogrametri Jarak
dibutuhkan ketelitian dimana akurasi dari
hasil menjadi hal yang utama.
Beberapa metode yang sering digunakan
dalam
kegiatan
ini
dimana
2.
perhitungan
dalam
pengukuran
alat survey terestis seperti ETS (Electronic
sangat mahal sehingga diperlukan metode
alternatif
untuk
memperoleh
ketelitian
menggunakan
ETS
As Built Drawing dari obyek sebagai
data validasi dari model.
I.3. Ruang Lingkup Permasalahan
Ruang lingkup permasalahan
dalam
penyusunan tugas akhir ini sebagai berikut
1.
Obyek penelitian yang digunakan adalah
geometri yang tinggi namun dengan biaya
tangki Clarifier
yang relatif murah. Untuk itu, penelitian ini
mencoba metode alternatif yang relatif murah
menggunakan
(Electronic Total Station) dengan data
Total Station) dan 3D Laser Scanner yang
kedua teknologi ini memerlukan biaya yang
volume
metode Fotogrametri Jarak Dekat dan
pengumpulan data lapangan digunakan alat-
memiliki akurasi tinggi. Namun demikian,
Dekat menggunakan kamera non-metrik.
Bagaimana
perbandingan
hasil
2.
IPA Kaligarang IV,
PDAM TIRTA MOEDAL Semarang.
Proses Permodelan dan Rekonstruksi
untuk melakukan pengukuran dan perhitungan
Objek dengan Metode Fotogrametri
volume, yakni dengan teknologi Close Range
Jarak Dekat dan Metode tachymetri
Photogrammetry (CRP) atau Fotogrametri
menggunakan alat ETS (Electronic Total
Jarak Dekat, dengan memanfaatkan kamera
digital.
Metode
3.
dekat
dari kedua metode diatas dengan data As
mempunyai konsep yang sama dengan konsep
Built Drawing sebagai data validasi dari
dasar
fotogrametri
fotogrametri
jarak
Station).
Perbandingan hasil perhitungan volume
udara,
yang
membedakannya adalah kajian objek yang
diteliti. Metode fotogrametri jarak dekat dapat
digunakan jika jarak antara objek dengan
kamera kurang dari 100 meter.
Untuk mengolah hasil fotogrametri jarak
dekat dapat menggunakan perangkat lunak
PhotoModeler Scanner V.6
seperti yang
digunakan penulis. Dimana hasil pengambilan
model.
I.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dilaksanakannya penelitian ini
adalah sebagai berikut :
1.
Menerapkan metode fotogrametri jarak
dekat menggunakan kamera digital non
metrik untuk perhitungan volume tangki
dari Permodelan 3D yang dihasilkan
oleh Perangkat Lunak
Photomodeler
Scaner v.6.
2
2.
Permodelan
bentuk
tangki
dan
Perhitungan volume menggunakan data
pengukuran
3.
ETS
(Electronic
Total
Station) dengan metode tachymetry.
Perbandingan hasil perhitungan Volume
I.5. Manfaat Penelitian
Dari penelitian yang dilakukan pada
Tugas Akhir ini, diharapkan nantinya Metode
Fotogrametri
Jarak
menggunakan
kamera
Dekat
non-metrik,
dengan
dapat
dari data metode Fotogrametri jarak
dijadikan sebagai salah satu metode alternatif
dekat, dan data dari Pengukuran ETS
dalam pendeskripsian geometri suatu obyek.
(Electronic Total Station) dengan data
As Bulit Drawing dari obyek sebagai
data yang dianggap benar.
I.6. Metodelogi Penelitian
Secara garis besar metode penelitian meliputi :
Gambar 1.1 Diagram Alir Penelitian
3
II. DASAR TEORI
II.1.Teori Geometri Bidang Dan Geometri
Ruang
Ruang
geometri
(tiga
dimensi)
yang
dihubungkan dengan volume adalah dimana
suatu titik (nol dimensi), garis (satu dimensi),
garis-garis menyusun suatu bidang datar (dua
dimensi) dan bidang-bidang yang membentuk
ya=-c
[r 21( X o− X A )+r 22 (Y o−Y A )+ r 23 ( Z o −Z A )]
[r 31( X o− X A )+r 32 (Y o−Y A )+ r 33 ( Z o−Z A )]
……………………………………(2.1)
II.2.2. Kalibrasi Kamera Non Metrik
Kalibrasi kamera dilakukan untuk
ruang
(tiga dimensi) berdiri pada satu obyek
menentukan parameter internal kamera (IOP)
(Rahardjo, M 1999).
II.2.Fotogrametri Jarak Dekat
Fotogrametri
adalah
suatu
fidusial foto (xo, yo), distorsi lensa (K1, K2,
meliputi pricipal distance (c), titik pusat
seni,
K3, P1 dan P2), serta distorsi akibat
pengetahuan dan teknologi untuk memperoleh
perbedaan penyekalaan dan ketidak ortogonal
informasi yang dapat dipercaya tentang suatu
antara sumbu X dan Y (b1, b2) (Fraser, 1997,
obyek fisik dan keadaan di sekitarnya melalui
dalam Fraser 1998 dan Kuncoro, A. 2010.).
proses
atau
Distorsi radial adalah pergeseran linier titik
pengukuran dan interpretasi citra fotografis
foto dalam arah radial terhadap titik utama
atau
dari posisi idealnya. (ASP, 1980, hal 1035
perekaman,
rekaman
pengamatan
gambar
gelombang
elektromagnetik. (Rahma N, 2007).
II.2.1. Prinsip Dasar Fotogrametri Jarak
dalam Wigrata, 1986 dan Kuncoro, A. 2010).
Dekat
Pada saat sebuah foto diambil, berkas
δr = K1r3 + K2r5 + K5r7
dimana r2 = (x-x0)2 + (y-y0)2 ........(2.2)
Distorsi tangensial atau distorsi decentric
sinar dari obyek akan menjalar menyerupai
adalah pergeseran linier titik di foto pada arah
garis lurus menuju pusat lensa kamera hingga
normal (tegak lurus) garis radial melalui foto
mencapai bidang film. Kondisi dimana titik
tersebut. (ASP, 1980, hal 1041, dalam
obyek pada bidang foto terletak satu garis
Wigrata, 1986 dan Kuncoro, A. 2010).
δx = P1 [r2 + 2 (x-x0)2] + 2P2 (x-x0) (y-y0)
δy = P2 [r2 + 2 (y-y0)2]+ 2P2 (x-x0) (y-y0)
dalam ruang dinamakan kondisi kesegarisan
berkas sinar atau kondisi kolinearitas.
…….…………………………………(2.3)
II.3.Permodelan Tiga Dimensi
Dari dua buah foto yang bertampalan
yang dihasilkan dari dua posisi pemotretan
yang berbeda, akan dapat dibentuk sebuah
Gambar 2.1 Kondisi Kolineraritas
model
tiga
dimensi.
Model
ini
(berdasarkan Atkinson, 1996 dan Suwardhi,
direpresentasikan oleh titik-titik tiga dimensi
2007)
(x, y, z). Untuk dapat membentuk model tiga
xa=-c
[r 11 ( X o− X A )+ r 12(Y o−Y A )+r 13 ( Z o−Z A )]
[r 31( X o− X A )+r 32 (Y o−Y A )+ r 33( Z o−Z A )]
dimensi tersebut diperlukan suatu proses
hitungan fotogrametri seperti orientasi dalam,
orientasi luar, dan orientasi absolut.
II.3.1. 3D Polygon Model
4
Pada proses pemodelan 3D dihasilkan
suatu model obyek dalam ruang 3D. Model
Tabel 3.1 Hasil Kalibrasi Kamera Canon EOS
500D
3D dibentuk menggunakan aturan ukuran
geometri koordinat kartesian (X,Y,Z) untuk
merepresentasikan panjang, lebar dan tinggi.
II.3.2. Texture Mapping
Texture mapping merupakan teknik yang
digunakan untuk membuat variasi citra dan
film dari teknik-teknik komputer grafik
(Weinhaus, 1997 dan Kuncoro, A. 2010).
3.2. Pengambilan Data Lapangan
Pengambilan data lapangan dilakukan di
area
Gambar 2.2 Ilustrasi Texture Mapping
(Werner, 2006 dan Kuncoro A, 2010)
2.4. Electronic Total Station (ETS)
Electronic Total Station (ETS) adalah
suatu
alat
theodolit
yang
merupakan
elektronik,
Electronic
Laboratorium
Penelitian Air
Milik
PDAM Tirta Moedal Semarang.
3.2.1. Pengukuran Kerangka Dasar Dan
Titik Detail Obyek
Pada tahap ini dilakukan dua pekerjaan,
kombinasi
yaitu pengukuran kerangka dasar dan titik
Distance
detail pada obyek. Pegkururan kerangka dasar
Meter (EDM) dan perangkat lunak yang
dan
berfungsi sebagai kolektor data. Data yang
menggunakan alat ETS (Electronic Total
diperoleh
Station).
dari
pengukuran
menggunakan
titik
detail
pada
Pengukuran
penelitian
kerangkas
ini
dasar
Electronic Total Station berupa sudut dan
digunakan sebagai pengikatan titik-titik detail
jarak,
obyek terhadap koordinat tanah.
3.2.2. Pengambilan Data Foto
kemudian
persamaan
dengan
trigonomerti
menggunakan
dapat
diperoleh
Permodelan Bentuk 3D
Pengambilan data foto
koordinat suatu titik relatif terhadap titik
tertentu.
III. Metodoogi Penelitian
3.1. Kalibrasi Kamera
Metode kalibrasi pada PhotoModeler
Scanner V.6. pada prinsipnya menghitung
parameter internal kamera secara analitis
dengan menggunakan self calibration bundle
adjustment terhadap titik target.
Untuk
dilapangan
merupakan suatu proses penting , dimana
semua foto hasil pemotretan pada obyek
penelitian
akan
diolah
menggunakan
perangkat lunak Photomodeler Scanner V.6.
PhotoModeler
Scanner
adalah
suatu
perangkat lunak yang dibuat oleh Eos System
Inc.
yang
tergabung
dalam
Windows
Corporation.
Perangkat lunak ini khusus dibuat untuk
mendukung fotogrametri jarak dekat, dimana
kegunaan utama dari perangkat lunak ini
Gambar 3.1 Bidang Kalibrasi Kamera
adalah untuk pengolahan data yang berbentuk
5
foto dalam format digital menjadi suatu model
tiga dimensi.
3.3. Pengolahan
Dan
Visualisai
Data
Gambar 3.3 Gambar Rancangan Digital
3.3.3. Permodelan 3D Menggunakan
Perangkat
Lapangan
3.3.1. Data Pengukuran Kerangka Dan
Titik Detail Obyek.
1) Export Data Dari Alat
Data pengukuran kerangka dan titik detail
dilapangan diexport dalam bentuk notepad
dan selanjutnya dipindahkan kekomputer
untuk dipindai pada program Microsoft excel.
2) Visualisasi Data
Visualisasi data dilakukan pada perangkat
lunak Autocad Land Desktop 2004, dengan
memasukkan
semua
point
dari
hasil
pengukuran kedalam file notepad dengan
Lunak
Photomodeler
Scanner
Tahapan pemodelan 3D menggunakan
perangkat lunak ini terbagi menjadi 4 bagian
penting yaitu : Marking and Referencing,
proses hitungan dan pembentukan model 3D
awal,
transformasi
koordinat
3D
visualisasi model 3D.
1) Marking and Referencing
Pada tahapan ini, pekerjaan
dan
yang
dilakukan adalah menandai titik-titik obyek
dan mengidentifikasi titik yang sama pada
foto yang berbeda.
format PENZD.
Gambar 3.2 Visualisasi Data Pada
Perangkat Lunak Autocad Land Desktop
2004
Gambar 3.4 Proses Marking and Referencing
2) Proses Hitungan Dan Pembentukan
3.3.2. Gambar Rancangan Dari Obyek
Gambar rancangan (as built drawing)
Model 3D Awal
Perangkat lunak PhotoModeler Scanner
dari obyek penelitian, merupakan data gambar
menggunakan metode bundle adjustment
rancangan secara manual diatas kertas kalkir
untukmendapatkan koordinat 3D dalam sistem
(Gambar 3.13), sehingga perlu dilakukan
dunia nyata sedang untuk perhitungannya
penggambaran ulang pada perangkat lunak
digunakan metode perataan kuadrat terkecil.
Autocad
Map
3D
2010
digitalisasi data tersebut.
1)Visualisasi
Digital
untuk
Pada
proses
Gambar
Rancangan Manual
Untuk tahap ini dilakukan penggambaran
Gambar 3.5 Tampilan setelah Proses 3D
ulang pada perangkat lunak Auto Cad Map
3) Transformasi Koordinat 3D Sebangun
Untuk melakukan transformasi 3D ini
3D 2010.
maka diperlukan tiga buah titik sekutu yang
memiliki koordinat sebenarnya.
6
drawing sebesar 355.310,992 � dengan selisih
Gambar 3.5 Tampilan sub menu 3D Scale
and Rotation
4) Visualisasi Model 3D
Untuk visualisasi model tiga dimensi yang
335,795 �.
Permodelan
bentuk
geometri
dengan metode FJD menghasilkan nilai
volume sebesar 354.906,745 �, dimana nilai
terbentuk berupa shaded surface dan kerangka
selisih dari data FJD
model. Sub menu yang digunakan untuk
yaitu sebesar 404,247 �.
4.2. Analisa Efektifitas
visualisasi model 3D adalah 3D Viewer.
tangki
terhadap data ABD
Dan
Efisiensi
Metode Permodelan 3D
Permodelan 3D dengan menggunakan
metode
Gambar 3.21 Tampilan Model 3D Bentuk
Solid
3.4. Perhitungan Volume Data Lapangan
Perhitungan volume dilakukan dengan
menggunakan rumus bidang ruang
kerucut
fotogrametri
jarak
dekat
dan
electronic total station, memiliki kelebihan
dan kekurangan masing-masing
Untuk pemodelan objek 3D
yang tidak membutuhkan ketelitian
yang sangat tinggi, akan ekonomis
terpancung ( frustum of cone) dan bidang
apabila
ruang selinder digunakan untuk menghitung
Fotogrametri Jarak Dekat. Apabila
volume data ABD.
3.4.1. Data Pengukuran Titik Detail Obyek
Perhitungan volume pada data ini
menginginkan ketelitian yang tinggi
menghasilkan volume obyek sebesar 354,975
lebih ekonomis apabila pengambilan
m3 = 354.975,197 �.
3.4.2. Model 3D Dari Perangkat Lunak
data
Photomodeler Scanner
Perhitungan volume pada data ini
menghasilkan volume obyek sebesar 354,907
m3 = 354.906,745 �.
3.4.3. Gambar Rancangan Obyek (As Buil
Drawing)
Perhitungan volume pada data ini
menghasilkan volume obyek sebesar 355,311
m3 = 355.310,992 �.
IV. Analisa Hasil Dan Pembahasan
4.1. Perbandingan Geometri Obyek dan
Nilai Volume
Permodelan bentuk
menggunakan
metode
dengan detail yang sederhana akan
dilakukan
menggunakan
Electronic Total Station.
V. PENUTUP
5.1. Kesimpulan
1) Metode Fotogrametri
jarak
dekat
menggunakan kamera digital non-metrik
dapat
digunakan
geometri
obyek
untuk
permodelan
terutama
dalam
menentukan volume suatu obyek 3D.
2) Berdasarkan hasil selisih dari ke tiga data
(ETS,ABD,FJD) diketahui bahwa, nilai
selisih volume dari data ABD-ETS dan
data ABD-FJD (Tabel 4.9) lebih besar
geometri
tangki
dengan data ETS lebih mendekati dengan
geometri dari data as built drawing, dimana
dibandingkan dengan hasil selisih volume
dari data ETS-FJD (Tabel 4.10).
hasil perhitungan volume dari data ETS
5.2. Saran
Beberapa saran yang ingin penulis
sebesar 354.975,197 � terhadap data as built
sampaikan untuk pengembangan keilmuan
fotogrametri jarak dekat :
7
1) Dalam pemotretan untuk pengambilan
data
foto
dilapangan,
hendaknya
memperhatikan tingkat kecerahan dari
tiap foto.Posisi kamera harus diatur agar
tiap sisi obyek dapat dicover dalam satu
frame foto.
2) Posisi kamera harus diatur agar tiap sisi
obyek dapat dicover dalam satu frame
foto.
3) Peningkatan akurasi model 3D dapat
dilakukan
dengan
cara-cara
sebagai
berikut: sudut pemotretan antar stasiun
kamera diusahakan mendekati sudut 90°.
4) Dalam melakukan studi perbandingan
sebaiknya pada proses pengambilan data
menggunakan suatu target yang dibuat
khusus.
5) Sebaiknya dilakukan perbandingan antar
metode
dan
perhitungan
persamaan
volume
dengan
dan metode end area.
6) Sebaiknya diadakan studi kasus, yang
khusus
membahas
N.R. 2007. Studi Penggunaan
Kamera Digital Low-Cost _onMetric
Auto
Focus
untuk
Pemantauan
Deformasi.
Tesis
Magister. Bidang Pengutamaan
Mitigasi Bencana. Program Studi
Teknik Geodesi dan Geomatika.
Program
Pascasarjana
Institut
Teknologi Bandung. Bandung.
Ismail, Y. 2009. Aplikasi Fotogrametri
Rentang Dekat untuk Menentukan
Volume
Suatu Obyek. Tugas Akhir Sarjana.
Departemen Teknik Geodesi ITB.
Bandung.
tentang
pengaruh parameter (eksternal/internal)
kamera.
Hanifa,
dalam
menggunakan persamaan frustum of cone
secara
Anwar, R.A. 2009. Pemetaan Situasi Tiga
Dimensi dengan Metode
Fotogrametri
Rentang Dekat (Studi Kasus Stasiun
Penampungan Minyak Bumi
Mundu).Tugas Akhir Sarjana.
Departemen Teknik Geodesi ITB.
Bandung.
Gilang, A. 2009. Analisis Geometri Data
Objek Tiga Dimensi Menggunakan
Fotogrametri
Rentang
Dekat,
Terrestrial Laser Scanner, Dan
Electronic Total Station (ETS).
Tugas Akhir Sarjana. Departemen
Teknik Geodesi ITB. Bandung.
Kuncoro, A. 2010. Aplikasi Fotogrametri
Jarak Dekat untuk Pemodelan
Bangunan. Semarang: Program
Studi Teknik Geodesi Fakultas
Teknik Universitas Diponegoro.
Maherdinanta, D. 2009. Kaji Pengaruh
Parameter
Kamera
Terhadap
Rekonstruksi Benda 3D. Tugas
Akhir Sarjana. Departemen Teknik
Geodesi ITB. Bandung.
VI. Daftar Pustaka
Soeta’at. 1994. Diktat Fotogrametri Analitik.
Yogyakarta: Program Studi Teknik
Geodesi
Fakultas
Teknik
Universitas Gajah Mada.
Subiyanto, S. 2007. Catatan Mata Kuliah
Triangulasi
Fotogrametri.
Semarang: Program Studi Teknik
8
Geodesi
Fakultas
Universitas Diponegoro.
Teknik
Suprayogi, A. 2008. Catatan Mata Kuliah
Mata
Kuliah
Fotogrametri
Digital. Semarang: Program Studi
Teknik Geodesi Fakultas Teknik
Universitas Diponegoro.
Weinhaus, F.M., Devarajan, V. 1997. Texture
Mapping 3D Models of RealWorld
Scenes. ACM Computing Surveys
Vol.29, No.4. University of Texas.
Arlington.
Wijayanti, M. 2010. Uji Coba Penentuan
Unsur-Unsur Orientasi Dalam
Kamera Digital Non Metric. Tugas
Akhir Sarjana. Departemen Teknik
Geodesi ITB. Bandung.
9
VOLUME DENGAN METODE FOTOGRAMETRI JARAK DEKAT DAN
METODE TACHYMETRI
Hamdani Musin 1), Ir. Bambang Sudarsono, MS 2), Andri Suprayogi, S.T., M.T 3)
1)
Mahasiswa Teknik Geodesi Universitas Diponegoro
Dosen Pembimbing I Teknik Geodesi Universitas Diponegoro
3)
Dosen Pembimbing II Teknik Geodesi Universitas Diponegoro
2)
ABSTRAK
Fotogrametri jarak dekat adalah suatu ilmu dan seni penentuan ukuran dan bentuk obyekobyek dari analisis perekaman citra dalam film atau media elektronik dengan jarak perekaman kurang
dari 100 meter. Metode ini tidak hanya digunakan untuk fotogrametri udara tetapi juga digunakan
untuk pemodelan bangunan, arkeologi, kedokteran dan lain-lain.
Pada Tugas Akhir ini, metode fotogrametri jarak dekat digunakan untuk pemodelan bentuk
geometri 3D tangki serta perhitungan volume dari obyek tersebut, dengan menggunakan kamera
digital non metrik Canon EOS 500D. Kamera ini memiliki distorsi lensa sehingga harus dilakukan
kalibrasi kamera untuk mengetahui parameter-parameter internal kamera. Proses kalibrasi kamera
dilakukan menggunakan menu camera calibrator pada perangkat lunak PhotoModeler Scanner V.6.
. Tahapan-tahapan proses pemodelan pada perangkat lunak PhotoModeler Scanner V.6
adalah marking dan referencing, proses hitungan dan pembuatan model 3D awal, transformasi
koordinat 3D dan visualisasi model 3D. Tahapan terakhir dari proses ini adalah analisa kualitas model
3D dengan membandingkan model 3D terhadap pengukuran Electronic Total Station, dan gambar
rancangan (As built drawing).
Hasil perbandingan nilai volume dari ketiga data ini menunjukkan selisih nilai volume
terkecil adalah selisih antara data Electronic Total Station terhadap data as built drawing sebesar
335,795 �, sedangkan untuk nilai selisih volume terbesar adalah selisih antara data Fotogrametri Jarak
dekat terhadap data as built drawing sebesar 404,247 �.
Perbandingan nilai volume ini juga dilakukan untuk mencari selisih nilai volume antara data
fotogrametri jarak dekat dan data electronic total station, dimana selisih antara kedua data ini tidak
sebesar dengan selisih kedua data ini terhadap data as built drawing yaitu sebesar 68,453 �.
Kata Kunci : Fotogrametri Jarak Dekat, Perhitungan volume tangki, Kamera Digital NonMetrik,
PhotoModeler Scanner V.6
I.
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Perhitungan
volume
pada
dasarnya
banyak dilakukan dalam berbagai bidang
displin keilmuan teknik ,dimana banyak
1
metode yang dilakukan untuk mendapatkan
data foto dilapangan diolah berdasarkan
besaran volume dari suatu objek, yang
prosedur dan langkah-langkah pada perangkat
didasarkan pada jenis pekerjaanya.
Kegiatan pengukuran dan perhitungan
lunak tersebut.
I.2. Permusan Masalah
Dari Permasalahan yang telah dipaparkan
volume secara umum dimaksudkan untuk
mengetahui jumlah kapasitas suatu benda
yang berkaitan dengan daya tampung ataupun
muatan yang dapat ditanggung dari suatu
oleh penulis pada latar belakang maka diambil
beberapa permasalahan yang akan dikaji
diantaranya:
1.
Bagaimana prosedur Pembuatan Model
benda. Dalam penentuan volume sangat
3D dengan metode Fotogrametri Jarak
dibutuhkan ketelitian dimana akurasi dari
hasil menjadi hal yang utama.
Beberapa metode yang sering digunakan
dalam
kegiatan
ini
dimana
2.
perhitungan
dalam
pengukuran
alat survey terestis seperti ETS (Electronic
sangat mahal sehingga diperlukan metode
alternatif
untuk
memperoleh
ketelitian
menggunakan
ETS
As Built Drawing dari obyek sebagai
data validasi dari model.
I.3. Ruang Lingkup Permasalahan
Ruang lingkup permasalahan
dalam
penyusunan tugas akhir ini sebagai berikut
1.
Obyek penelitian yang digunakan adalah
geometri yang tinggi namun dengan biaya
tangki Clarifier
yang relatif murah. Untuk itu, penelitian ini
mencoba metode alternatif yang relatif murah
menggunakan
(Electronic Total Station) dengan data
Total Station) dan 3D Laser Scanner yang
kedua teknologi ini memerlukan biaya yang
volume
metode Fotogrametri Jarak Dekat dan
pengumpulan data lapangan digunakan alat-
memiliki akurasi tinggi. Namun demikian,
Dekat menggunakan kamera non-metrik.
Bagaimana
perbandingan
hasil
2.
IPA Kaligarang IV,
PDAM TIRTA MOEDAL Semarang.
Proses Permodelan dan Rekonstruksi
untuk melakukan pengukuran dan perhitungan
Objek dengan Metode Fotogrametri
volume, yakni dengan teknologi Close Range
Jarak Dekat dan Metode tachymetri
Photogrammetry (CRP) atau Fotogrametri
menggunakan alat ETS (Electronic Total
Jarak Dekat, dengan memanfaatkan kamera
digital.
Metode
3.
dekat
dari kedua metode diatas dengan data As
mempunyai konsep yang sama dengan konsep
Built Drawing sebagai data validasi dari
dasar
fotogrametri
fotogrametri
jarak
Station).
Perbandingan hasil perhitungan volume
udara,
yang
membedakannya adalah kajian objek yang
diteliti. Metode fotogrametri jarak dekat dapat
digunakan jika jarak antara objek dengan
kamera kurang dari 100 meter.
Untuk mengolah hasil fotogrametri jarak
dekat dapat menggunakan perangkat lunak
PhotoModeler Scanner V.6
seperti yang
digunakan penulis. Dimana hasil pengambilan
model.
I.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dilaksanakannya penelitian ini
adalah sebagai berikut :
1.
Menerapkan metode fotogrametri jarak
dekat menggunakan kamera digital non
metrik untuk perhitungan volume tangki
dari Permodelan 3D yang dihasilkan
oleh Perangkat Lunak
Photomodeler
Scaner v.6.
2
2.
Permodelan
bentuk
tangki
dan
Perhitungan volume menggunakan data
pengukuran
3.
ETS
(Electronic
Total
Station) dengan metode tachymetry.
Perbandingan hasil perhitungan Volume
I.5. Manfaat Penelitian
Dari penelitian yang dilakukan pada
Tugas Akhir ini, diharapkan nantinya Metode
Fotogrametri
Jarak
menggunakan
kamera
Dekat
non-metrik,
dengan
dapat
dari data metode Fotogrametri jarak
dijadikan sebagai salah satu metode alternatif
dekat, dan data dari Pengukuran ETS
dalam pendeskripsian geometri suatu obyek.
(Electronic Total Station) dengan data
As Bulit Drawing dari obyek sebagai
data yang dianggap benar.
I.6. Metodelogi Penelitian
Secara garis besar metode penelitian meliputi :
Gambar 1.1 Diagram Alir Penelitian
3
II. DASAR TEORI
II.1.Teori Geometri Bidang Dan Geometri
Ruang
Ruang
geometri
(tiga
dimensi)
yang
dihubungkan dengan volume adalah dimana
suatu titik (nol dimensi), garis (satu dimensi),
garis-garis menyusun suatu bidang datar (dua
dimensi) dan bidang-bidang yang membentuk
ya=-c
[r 21( X o− X A )+r 22 (Y o−Y A )+ r 23 ( Z o −Z A )]
[r 31( X o− X A )+r 32 (Y o−Y A )+ r 33 ( Z o−Z A )]
……………………………………(2.1)
II.2.2. Kalibrasi Kamera Non Metrik
Kalibrasi kamera dilakukan untuk
ruang
(tiga dimensi) berdiri pada satu obyek
menentukan parameter internal kamera (IOP)
(Rahardjo, M 1999).
II.2.Fotogrametri Jarak Dekat
Fotogrametri
adalah
suatu
fidusial foto (xo, yo), distorsi lensa (K1, K2,
meliputi pricipal distance (c), titik pusat
seni,
K3, P1 dan P2), serta distorsi akibat
pengetahuan dan teknologi untuk memperoleh
perbedaan penyekalaan dan ketidak ortogonal
informasi yang dapat dipercaya tentang suatu
antara sumbu X dan Y (b1, b2) (Fraser, 1997,
obyek fisik dan keadaan di sekitarnya melalui
dalam Fraser 1998 dan Kuncoro, A. 2010.).
proses
atau
Distorsi radial adalah pergeseran linier titik
pengukuran dan interpretasi citra fotografis
foto dalam arah radial terhadap titik utama
atau
dari posisi idealnya. (ASP, 1980, hal 1035
perekaman,
rekaman
pengamatan
gambar
gelombang
elektromagnetik. (Rahma N, 2007).
II.2.1. Prinsip Dasar Fotogrametri Jarak
dalam Wigrata, 1986 dan Kuncoro, A. 2010).
Dekat
Pada saat sebuah foto diambil, berkas
δr = K1r3 + K2r5 + K5r7
dimana r2 = (x-x0)2 + (y-y0)2 ........(2.2)
Distorsi tangensial atau distorsi decentric
sinar dari obyek akan menjalar menyerupai
adalah pergeseran linier titik di foto pada arah
garis lurus menuju pusat lensa kamera hingga
normal (tegak lurus) garis radial melalui foto
mencapai bidang film. Kondisi dimana titik
tersebut. (ASP, 1980, hal 1041, dalam
obyek pada bidang foto terletak satu garis
Wigrata, 1986 dan Kuncoro, A. 2010).
δx = P1 [r2 + 2 (x-x0)2] + 2P2 (x-x0) (y-y0)
δy = P2 [r2 + 2 (y-y0)2]+ 2P2 (x-x0) (y-y0)
dalam ruang dinamakan kondisi kesegarisan
berkas sinar atau kondisi kolinearitas.
…….…………………………………(2.3)
II.3.Permodelan Tiga Dimensi
Dari dua buah foto yang bertampalan
yang dihasilkan dari dua posisi pemotretan
yang berbeda, akan dapat dibentuk sebuah
Gambar 2.1 Kondisi Kolineraritas
model
tiga
dimensi.
Model
ini
(berdasarkan Atkinson, 1996 dan Suwardhi,
direpresentasikan oleh titik-titik tiga dimensi
2007)
(x, y, z). Untuk dapat membentuk model tiga
xa=-c
[r 11 ( X o− X A )+ r 12(Y o−Y A )+r 13 ( Z o−Z A )]
[r 31( X o− X A )+r 32 (Y o−Y A )+ r 33( Z o−Z A )]
dimensi tersebut diperlukan suatu proses
hitungan fotogrametri seperti orientasi dalam,
orientasi luar, dan orientasi absolut.
II.3.1. 3D Polygon Model
4
Pada proses pemodelan 3D dihasilkan
suatu model obyek dalam ruang 3D. Model
Tabel 3.1 Hasil Kalibrasi Kamera Canon EOS
500D
3D dibentuk menggunakan aturan ukuran
geometri koordinat kartesian (X,Y,Z) untuk
merepresentasikan panjang, lebar dan tinggi.
II.3.2. Texture Mapping
Texture mapping merupakan teknik yang
digunakan untuk membuat variasi citra dan
film dari teknik-teknik komputer grafik
(Weinhaus, 1997 dan Kuncoro, A. 2010).
3.2. Pengambilan Data Lapangan
Pengambilan data lapangan dilakukan di
area
Gambar 2.2 Ilustrasi Texture Mapping
(Werner, 2006 dan Kuncoro A, 2010)
2.4. Electronic Total Station (ETS)
Electronic Total Station (ETS) adalah
suatu
alat
theodolit
yang
merupakan
elektronik,
Electronic
Laboratorium
Penelitian Air
Milik
PDAM Tirta Moedal Semarang.
3.2.1. Pengukuran Kerangka Dasar Dan
Titik Detail Obyek
Pada tahap ini dilakukan dua pekerjaan,
kombinasi
yaitu pengukuran kerangka dasar dan titik
Distance
detail pada obyek. Pegkururan kerangka dasar
Meter (EDM) dan perangkat lunak yang
dan
berfungsi sebagai kolektor data. Data yang
menggunakan alat ETS (Electronic Total
diperoleh
Station).
dari
pengukuran
menggunakan
titik
detail
pada
Pengukuran
penelitian
kerangkas
ini
dasar
Electronic Total Station berupa sudut dan
digunakan sebagai pengikatan titik-titik detail
jarak,
obyek terhadap koordinat tanah.
3.2.2. Pengambilan Data Foto
kemudian
persamaan
dengan
trigonomerti
menggunakan
dapat
diperoleh
Permodelan Bentuk 3D
Pengambilan data foto
koordinat suatu titik relatif terhadap titik
tertentu.
III. Metodoogi Penelitian
3.1. Kalibrasi Kamera
Metode kalibrasi pada PhotoModeler
Scanner V.6. pada prinsipnya menghitung
parameter internal kamera secara analitis
dengan menggunakan self calibration bundle
adjustment terhadap titik target.
Untuk
dilapangan
merupakan suatu proses penting , dimana
semua foto hasil pemotretan pada obyek
penelitian
akan
diolah
menggunakan
perangkat lunak Photomodeler Scanner V.6.
PhotoModeler
Scanner
adalah
suatu
perangkat lunak yang dibuat oleh Eos System
Inc.
yang
tergabung
dalam
Windows
Corporation.
Perangkat lunak ini khusus dibuat untuk
mendukung fotogrametri jarak dekat, dimana
kegunaan utama dari perangkat lunak ini
Gambar 3.1 Bidang Kalibrasi Kamera
adalah untuk pengolahan data yang berbentuk
5
foto dalam format digital menjadi suatu model
tiga dimensi.
3.3. Pengolahan
Dan
Visualisai
Data
Gambar 3.3 Gambar Rancangan Digital
3.3.3. Permodelan 3D Menggunakan
Perangkat
Lapangan
3.3.1. Data Pengukuran Kerangka Dan
Titik Detail Obyek.
1) Export Data Dari Alat
Data pengukuran kerangka dan titik detail
dilapangan diexport dalam bentuk notepad
dan selanjutnya dipindahkan kekomputer
untuk dipindai pada program Microsoft excel.
2) Visualisasi Data
Visualisasi data dilakukan pada perangkat
lunak Autocad Land Desktop 2004, dengan
memasukkan
semua
point
dari
hasil
pengukuran kedalam file notepad dengan
Lunak
Photomodeler
Scanner
Tahapan pemodelan 3D menggunakan
perangkat lunak ini terbagi menjadi 4 bagian
penting yaitu : Marking and Referencing,
proses hitungan dan pembentukan model 3D
awal,
transformasi
koordinat
3D
visualisasi model 3D.
1) Marking and Referencing
Pada tahapan ini, pekerjaan
dan
yang
dilakukan adalah menandai titik-titik obyek
dan mengidentifikasi titik yang sama pada
foto yang berbeda.
format PENZD.
Gambar 3.2 Visualisasi Data Pada
Perangkat Lunak Autocad Land Desktop
2004
Gambar 3.4 Proses Marking and Referencing
2) Proses Hitungan Dan Pembentukan
3.3.2. Gambar Rancangan Dari Obyek
Gambar rancangan (as built drawing)
Model 3D Awal
Perangkat lunak PhotoModeler Scanner
dari obyek penelitian, merupakan data gambar
menggunakan metode bundle adjustment
rancangan secara manual diatas kertas kalkir
untukmendapatkan koordinat 3D dalam sistem
(Gambar 3.13), sehingga perlu dilakukan
dunia nyata sedang untuk perhitungannya
penggambaran ulang pada perangkat lunak
digunakan metode perataan kuadrat terkecil.
Autocad
Map
3D
2010
digitalisasi data tersebut.
1)Visualisasi
Digital
untuk
Pada
proses
Gambar
Rancangan Manual
Untuk tahap ini dilakukan penggambaran
Gambar 3.5 Tampilan setelah Proses 3D
ulang pada perangkat lunak Auto Cad Map
3) Transformasi Koordinat 3D Sebangun
Untuk melakukan transformasi 3D ini
3D 2010.
maka diperlukan tiga buah titik sekutu yang
memiliki koordinat sebenarnya.
6
drawing sebesar 355.310,992 � dengan selisih
Gambar 3.5 Tampilan sub menu 3D Scale
and Rotation
4) Visualisasi Model 3D
Untuk visualisasi model tiga dimensi yang
335,795 �.
Permodelan
bentuk
geometri
dengan metode FJD menghasilkan nilai
volume sebesar 354.906,745 �, dimana nilai
terbentuk berupa shaded surface dan kerangka
selisih dari data FJD
model. Sub menu yang digunakan untuk
yaitu sebesar 404,247 �.
4.2. Analisa Efektifitas
visualisasi model 3D adalah 3D Viewer.
tangki
terhadap data ABD
Dan
Efisiensi
Metode Permodelan 3D
Permodelan 3D dengan menggunakan
metode
Gambar 3.21 Tampilan Model 3D Bentuk
Solid
3.4. Perhitungan Volume Data Lapangan
Perhitungan volume dilakukan dengan
menggunakan rumus bidang ruang
kerucut
fotogrametri
jarak
dekat
dan
electronic total station, memiliki kelebihan
dan kekurangan masing-masing
Untuk pemodelan objek 3D
yang tidak membutuhkan ketelitian
yang sangat tinggi, akan ekonomis
terpancung ( frustum of cone) dan bidang
apabila
ruang selinder digunakan untuk menghitung
Fotogrametri Jarak Dekat. Apabila
volume data ABD.
3.4.1. Data Pengukuran Titik Detail Obyek
Perhitungan volume pada data ini
menginginkan ketelitian yang tinggi
menghasilkan volume obyek sebesar 354,975
lebih ekonomis apabila pengambilan
m3 = 354.975,197 �.
3.4.2. Model 3D Dari Perangkat Lunak
data
Photomodeler Scanner
Perhitungan volume pada data ini
menghasilkan volume obyek sebesar 354,907
m3 = 354.906,745 �.
3.4.3. Gambar Rancangan Obyek (As Buil
Drawing)
Perhitungan volume pada data ini
menghasilkan volume obyek sebesar 355,311
m3 = 355.310,992 �.
IV. Analisa Hasil Dan Pembahasan
4.1. Perbandingan Geometri Obyek dan
Nilai Volume
Permodelan bentuk
menggunakan
metode
dengan detail yang sederhana akan
dilakukan
menggunakan
Electronic Total Station.
V. PENUTUP
5.1. Kesimpulan
1) Metode Fotogrametri
jarak
dekat
menggunakan kamera digital non-metrik
dapat
digunakan
geometri
obyek
untuk
permodelan
terutama
dalam
menentukan volume suatu obyek 3D.
2) Berdasarkan hasil selisih dari ke tiga data
(ETS,ABD,FJD) diketahui bahwa, nilai
selisih volume dari data ABD-ETS dan
data ABD-FJD (Tabel 4.9) lebih besar
geometri
tangki
dengan data ETS lebih mendekati dengan
geometri dari data as built drawing, dimana
dibandingkan dengan hasil selisih volume
dari data ETS-FJD (Tabel 4.10).
hasil perhitungan volume dari data ETS
5.2. Saran
Beberapa saran yang ingin penulis
sebesar 354.975,197 � terhadap data as built
sampaikan untuk pengembangan keilmuan
fotogrametri jarak dekat :
7
1) Dalam pemotretan untuk pengambilan
data
foto
dilapangan,
hendaknya
memperhatikan tingkat kecerahan dari
tiap foto.Posisi kamera harus diatur agar
tiap sisi obyek dapat dicover dalam satu
frame foto.
2) Posisi kamera harus diatur agar tiap sisi
obyek dapat dicover dalam satu frame
foto.
3) Peningkatan akurasi model 3D dapat
dilakukan
dengan
cara-cara
sebagai
berikut: sudut pemotretan antar stasiun
kamera diusahakan mendekati sudut 90°.
4) Dalam melakukan studi perbandingan
sebaiknya pada proses pengambilan data
menggunakan suatu target yang dibuat
khusus.
5) Sebaiknya dilakukan perbandingan antar
metode
dan
perhitungan
persamaan
volume
dengan
dan metode end area.
6) Sebaiknya diadakan studi kasus, yang
khusus
membahas
N.R. 2007. Studi Penggunaan
Kamera Digital Low-Cost _onMetric
Auto
Focus
untuk
Pemantauan
Deformasi.
Tesis
Magister. Bidang Pengutamaan
Mitigasi Bencana. Program Studi
Teknik Geodesi dan Geomatika.
Program
Pascasarjana
Institut
Teknologi Bandung. Bandung.
Ismail, Y. 2009. Aplikasi Fotogrametri
Rentang Dekat untuk Menentukan
Volume
Suatu Obyek. Tugas Akhir Sarjana.
Departemen Teknik Geodesi ITB.
Bandung.
tentang
pengaruh parameter (eksternal/internal)
kamera.
Hanifa,
dalam
menggunakan persamaan frustum of cone
secara
Anwar, R.A. 2009. Pemetaan Situasi Tiga
Dimensi dengan Metode
Fotogrametri
Rentang Dekat (Studi Kasus Stasiun
Penampungan Minyak Bumi
Mundu).Tugas Akhir Sarjana.
Departemen Teknik Geodesi ITB.
Bandung.
Gilang, A. 2009. Analisis Geometri Data
Objek Tiga Dimensi Menggunakan
Fotogrametri
Rentang
Dekat,
Terrestrial Laser Scanner, Dan
Electronic Total Station (ETS).
Tugas Akhir Sarjana. Departemen
Teknik Geodesi ITB. Bandung.
Kuncoro, A. 2010. Aplikasi Fotogrametri
Jarak Dekat untuk Pemodelan
Bangunan. Semarang: Program
Studi Teknik Geodesi Fakultas
Teknik Universitas Diponegoro.
Maherdinanta, D. 2009. Kaji Pengaruh
Parameter
Kamera
Terhadap
Rekonstruksi Benda 3D. Tugas
Akhir Sarjana. Departemen Teknik
Geodesi ITB. Bandung.
VI. Daftar Pustaka
Soeta’at. 1994. Diktat Fotogrametri Analitik.
Yogyakarta: Program Studi Teknik
Geodesi
Fakultas
Teknik
Universitas Gajah Mada.
Subiyanto, S. 2007. Catatan Mata Kuliah
Triangulasi
Fotogrametri.
Semarang: Program Studi Teknik
8
Geodesi
Fakultas
Universitas Diponegoro.
Teknik
Suprayogi, A. 2008. Catatan Mata Kuliah
Mata
Kuliah
Fotogrametri
Digital. Semarang: Program Studi
Teknik Geodesi Fakultas Teknik
Universitas Diponegoro.
Weinhaus, F.M., Devarajan, V. 1997. Texture
Mapping 3D Models of RealWorld
Scenes. ACM Computing Surveys
Vol.29, No.4. University of Texas.
Arlington.
Wijayanti, M. 2010. Uji Coba Penentuan
Unsur-Unsur Orientasi Dalam
Kamera Digital Non Metric. Tugas
Akhir Sarjana. Departemen Teknik
Geodesi ITB. Bandung.
9