pengenalan geodesi dan perkembangannya INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

PENGENALAN GEODESI DAN PERKEMBANGANNYA

DI SUSUN OLEH :

YUDIYO UTOMO        13.25.901

JURUSAN TEKNIK GEODESI

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

MALANG

2013

 

SOAL TUGAS :

Dosen pengampu : Ir. Agus Darpono. MT

1.      Refferensi ITRF 2012

2.      Refferensi EGM Epoch 2008, (Earth Gravitational Model )

3.      Reffensi MSL (mean sea level) / Geoid.

Jawaban :

1.      Refferensi ITRF 2012

Internasional Terrestrial Reference Frame (ITRF)

Bumi selalu berubah bentuk dengan pergerakannya kulit bumi dan untuk mengamati pergerakan ini diperlukan acuan. Terrestrial Reference Frame menyediakan satu set koordinat dari beberapa titik yang terletak di permukaan bumi yang dapat digunakan untuk mengukur lempeng tektonik, subsidence regional dan/atau digunakan untuk mengukur rotasi bumi. Rotasi ini diukur dengan mengacu kepada bingkai yang terikat ke obyek bintang, dan disebut Celestrian Reference Frame. International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) diciptakan pada tahun 1988 untuk membangun dan memelihara Internasional Celestrial Reference Frame, ICRF, dan Internasional Terrestrial Reference Frame, ITRF. Parameter Orientasi Bumi (Earth Orientation Parameters, EOPs) menghubungkan dua frame tersebut menjadi satu-sama. Frame ini memberikan referensi umum untuk membandingkan pengamatan dan hasil dari lokasi yang berbeda. Saat ini ada empat teknik geodesi utama yang digunakan untuk menghitung koordinat akurat yaitu GPS, VLBI, SLR, dan Doris. Dengan dilengkapi instrumen yang mendukung teknik tersebut dan data yang meningkat secara periodik dari waktu ke waktu.

Gambar : Internasional Terrentrial Reference system.

ITRF dapat diperbaharui secara terus-menerus. 11 realisasi dari ITRS didirikan dari tahun 1988, yang terbaru adalah ITRF2008. Internasional Terrestrial Reference System (ITRS) adalah sistem referensi spasial dunia yang ikut berrotasi dengan Bumi dalam gerakan diurnal di ruang angkasa. IERS bertugas untuk menyediakan referensi global untuk masyarakat astronomi, geodesi dan geofisika, dan mengawasi realisasi ITRS. Realisasi dari ITRS diproduksi oleh IERS Pusat Produk ITRS (ITRS-PC) di bawah nama ITRF. Koordinat ITRF diperoleh dengan kombinasi solusi TRF dihitung oleh pusat analisis IERS menggunakan pengamatan teknik Space Geodesi (GPS, VLBI, SLR, LLR dan Doris). Mereka semua menggunakan jaringan stasiun yang terletak di seluruh bumi

Secara umum karakteristiknya :

1.      Sistem geosentrik, dimana pusat massanya didefinisikan untuk seluruh bumi, termasuk lautan dan atmosfer.

2.      Satuan panjang yang digunakan adalah meter.

3.      Sumbu-Z mengarah ke kutub CTP yang dinamakan IRP (IERS Reference Pole).

4.      Sumbu-X berada dalam bidang meredian Greenwich yang dinamakan IRM (IERS Reference Meredian) dan terletak pada bidang ekuator bumi.

5.      Sumbu-Y tegak lurus dengan sumbu-sumbu X dan Z dan membentuk system koordinat tangan kanan.

6.      Evolusi waktu dari orientasi sistem koordinat dipastikan dengan menerapkan kondisi no net-rotation dalam konteks pergerakan tektonik (horizontal) untuk seluruh permukaan bumi.

Kerangka ITRF juga terikat dengan kerangka ICRF melalui pengamatan VLBI. ICRF merupakan kerangka realisasi dari sistem ICRS, yang direalisasikan dengan suatu set kuasar yang koordinatnya ditentukan oleh metode VBBI. ICRF terdiri dari 608 kuasar yang tersebar secara merata di langit, dan diturunkan dari sekitar 1,6 juta pengamatan dari jaringan observatory di seluruh dunia dalam periode1979-1995. Koordinat dari kuasar ini diberikan dalam sistem ekuatorial asensiorekta yaitu dengan komponen koordinat asensiorekta dan deklinasi. Kuasar yang membangun kerangka referensi ICRF mempunyai kualitas koordinat yang variatif, karena adanya perbedaan dalam sejarah dan strategi pengmatannya.

Ulasan:

ITRF 2008 merupakan refferensi terakhir yang telah di publikasikan yang telah di akui hingga saat ini, seiring perkembangan waktu bukan tidak mungkin  sistem refferensi ITRS akan terus mengalami pembaruan (update) guna mendapatkan nilai yang lebih presisi, ini semua di sebabkan karena adanya pergerakan lempeng bumi, yang terus mengalami pergeseran dari tahun ke tahun, sehingga secara automatis setiap titik refferensi juga akan mengalami perubahan juga, guna mengurangi besarnya kesalahan pada saat penggunaan suatu sistem refferensi, maka setiap beberapa tahun sekali akan selalu di perbaharui (update) tergantung dareah yang mengalami pergerakan lempeng secara signifikan.

            Saat ini ITRF 2012 telah di susun, hanya tinggal mendapatkan persetujuan saja, karena sistem ITRF adalah suatu sistem refferensi yang di sepakati dan gunakan seluruh dunia.

2.      Refferensi EGM Epoch 2008, (Earth Gravitational Model )

EGM2008 dan WGS 84

Model gravitasi resmi EGM2008 telah diumumkan oleh Tim Pengembangan RUPSLBNational Geospatial-Intelligence Agency (NGA). Earth Gravitational Model EGM 2008 adalahsebuah model medan gaya berat yang dikembangkan dengan model spherical harmonic yangmempunyai derajat 2159.dan mempunyai beberapa koefisien tambahan sampai derajat 2190dan orde 2159.Model EGM2008 ini termasuk dalam model yang datanya merupakan kombinasidari terrestrial survey dengan satelit survey

Model geopotensial ini memiliki koefisien harmonik bola hingga derajat n 2190 dan orde m 2159. EGM2008 sudah memiliki anomali gayaberat dengan grid 5'x5' yang telah

Ditingkatkan berdasarkan pengukuran dari satelit GRACE terbaru . EGM2008 juga memiliki tambahan anomali gayaberat turunan altimetri (altimetry-derived) yang diestimasi menggunakan PGM2007B dan menggunakan model Dynamic Ocean Topography (DOT) sebagai referensi. Untuk prediksi akhir rata-rata kolokasi (mean collocation) anomali gaya berat dengan grid 5'x5', digunakan PGM2007B sebagai model referensi, dan menggunakan persamaan yang dapat memerkirakan rata-rata area anomali gayaberat secara efektif. Umumnya EGM2008 digunakan untuk memodelkan gayaberat dan

diaplikasikan untuk kegunaan berikut:

·         Perhitungan orbit satelit altimetri

·         Menentukan geoid resolusi tinggi di daratan dan lautan

·         Akurasi dari tinggi orthometrik yang diperoleh dari selisih antara tinggi yang diperoleh dari GPS dengan undulasi geoid

·         Menetapkan permukaan referensi (geoid) sebagai “World Height System” Selain itu manfaat dari penggunaan model EGM2008 antara lain untuk semua aplikasi geosains seperti: studi oseanografi, pemetaan, penentuan posisi geodetik menggunkan GPS, navigasi dan studi medan gayaberat Bumi.

perhitungan tersebut berada dalam asumsi sistem bebas pasang surut. Berikut ini adalahperkembangan EGM 2008:

Juli, 2008 - WGS 84 versi EGM2008 dirilis. Termasuk grid dan program untuk komputasiundulations geoid relatif terhadap ellipsoid WGS 84.

November, 2008 - File dan produk untuk aplikasi oseanografi dirilis.

November, 2008 - Versi dari file binary SMALL ENDIAN dirilis.

January, 2009 - Defleksi dan anomaly gravitasi dari data vertical dirilis.

January, 2009 - Utility untuk mengkonversi file biner dari Big Endian Small Endiandirilis.

February, 2009 - Estimasi propagasi kesalahan dari EGM 2008 dikeluarkan.

February, 2009 - Grid undulasi geoid wilayah Timur Tengah tersedia dalam format GIS

Mei, 2009 - Grid undulasi Geoid global 2.5 menit tersedia dalam GIS

Ulasan:

            EGM2008 merupakan sistem proyeksi terbaru dari generasi sebelumnya WGS84, yang saat ini sudah mulai di tinggalkan, karena di anggap sudah kurang presisi lagi, dengan adanya EGM2008 maka akan membuat sistem proyeksi menjadi lebih akuran dan perkembangan sistem proyeksi ini kedepannya akan terus berkembang seiring dengan perkembangan jaman yang lebih canggih.

3.      Reffensi MSL (mean sea level) / Geoid

Keterkaitan MSL dan GEOID

Mean Sea Level (MSL)

Elevasi muka air merupakan parameter sangat penting dalam perencanaan bangunan pantai. Beberapa proses alam yang terjadi dalam waktu yang bersamaan membentuk variasi muka air laut dengan periode panjang, Proses alam tersebut meliputi tsunami, gelombang badai (storm surge), kenaikan muka air karena gelombang (wave set-up), kenaikan muka air karena perubahan suhu global, dan pasang surut, Diantara beberapa proses tersebut fluktuasi muka air karena badai dan tsunami (gempa) tidak dapat ditentukan (diprediksi) kapan terjadinya, Sedangkan pasang surut mudah diprediksi dan diukur baik besar maupun terjadinya, Fluktuasi muka air laut karena tsunami, pasang surut dan gelombang badai adalah periodik dengan periode berbeda, mulai dari beberapa menit (tsunami), setengah hari atau satu hari (pasang surut), dan beberapa hari (gelombang badai), Sedangkan kenaikan muka air laut karena perubahan suhu global selalu bertambah dengan pertambahan waktu (Triatmodjo, 1999).

Permukaan laut rata-rata merupakan air laut yang dianggap tidak dipengaruhi oleh keadaan pasang surut (pasut) (Ongkosongo dan Suyarso, 1989), Nilai kedudukan permukaan air laut tersebut biasanya digunakan sebagai referensi ketinggian titik-titik atas permukaan bumi, Kedudukan permukaan laut rata-rata setiap saat selalu berubah-ubah sesuai dengan perubahan dari posisi benda-benda laut serta kerapatan air laut (densitas) di tempat tersebut sebagai akibat perubahan suhu air, salinitas dan tekanan atmosfer.

Permukaan air laut adalah rata-rata elevasi permukaan laut terhadap daratan yang keadaanya masih dipengaruhi oleh aksi gelombang dan pasang surut (Pethick, 1989), Ketinggian muka laut ditentukan dengan rata-rata tinggi dan rendah pasang surut muka air yang diamati dan dicatat selama waktu beberapa hari, bulan atau tahun. Sementara itu, paras laut atau yang biasa disebut pula muka air laut rata-rata atau Mean Sea Level (MSL) adalah rata-rata ketinggian permukaan laut untuk semua tingkatan pasang (Setiyono dkk, 1994).

Fluktuasi muka air laut dapat disebabkan oleh perubahan elevasi mutlak air laut yaitu perubahan yang disebabkan oleh pemuaian, Selain itu juga dapat disebabkan oleh perubahan elevasi nisbi, yaitu perubahan yang disebabkan oleh gerakan tektonik atau faktor-faktor alam lainya seperti tekanan atmosfer, densitas air laut, gempa dan lain-lain, Fluktuasi muka air laut mutlak memiliki jangkauan yang luas dan bersifat global (Soemarwoto dalam Fuad, 2004)

Menurut Sutisna dan Manurung dalam Fuad (2004) menyatakan bahwa faktor penyebab kenaikan muka air laut dapat digolongkan menjadi 3 faktor, yaitu: Pertama, Faktor Global, penyebab utama dari kenaikan muka air laut secara global diperkirakan adalah ekspansi termal dari lapisan permukaan laut dan mencairnya glacier, selain itu kondisi iklim juga berpengaruh terhadap kondisi muka air laut. Perubahan kedudukan muka air laut akibat faktor global adalah faktor utama yang sangat dikhawatirkan pada abad ke-21 karena akan dapat menyebabkan tenggelamnya dataran pantai yang rendah. Kecenderungan global kenaikan muka air laut adalah 1,8 mm/tahun, nilai tersebut diperoleh berdasarkan hasil analisis daari basis data pasang surut dari berbagai stasiun seluruh dunia. Kedua, faktor regional, pada umumnya ditimbulkan oleh aktivitas tektonik dalam suatu region yang meliputi daerah yang relatif luas, misalnya pergeseran lempeng tektonik. Ketiga, faktor lokal, efek lokal terjadi terutama dipengaruhi oleh proses subsidensi akibat perubahan massa tanah sekitar akibat kegiatan manusia diatasnya dan perubahan fluida bawah tanah. Subsidensi lokal ini masih belum dapat dipisahkan dengan efek dari distorsi yang sifatnya terbatas   pada   faktor.

Geoid

Geiod adalah gambaran fisik bumi sesungguhnya. Geiod memiliki bentuk yang tidak teratur. Sehingga secara matematis tidak bisa didapat untuk menghitung besaran-besaran bumi, contohnya jari-jari bumi. Sedangkan Spheriod adalah gambar bumi yang berbentuk ellipsoid yang memiliki perhitungan matematis untuk menghitung besaran-besaran bumi.

Karena Bentuk bumi sesungguhnya adalah geiod maka dibuat dalam bentuk ellipsoid, sehingga dalam perhitungan bisa dicari. Diantaranya : Jari-jari pendek bumi (a), jari-jari panjang bumi (b), serta penggepengan bumi (f).  Ellipsoid sendiri memiliki referensi tersendiri. Dan dihitung dengan metode tertentu. Sehingga dalam pengukuran bumi selalu mementukan metode serta referensi yang digunakan. Contohnya Clarke, WGS-84. Dan lain-lain. Jarak Ellipsoid terhadap Geiod (Undulasi Geiod) tidak sama di semua tempat, dikarenakan ketidakseragaman densitas massa bumi. Ketelitian Ellipsoid ini sangat mempengaruhi untuk keperluan geodesi, geofisika dan oseanografi

Salah satu tujuan ilmu geodesi adalah menentukan bentuk dan ukuran bumi termasuk pula didalamnya menentukan medan gaya berat bumi dalam dimensi ruang dan waktu. Bentuk bumi didekati melalui beberapa model diantaranya ellipsoida yang merupakan bentuk ideal dengan asumsi bahwa densitas ( kerapatan ) bumi homogen. Sementara itu kenyataan sebenarnya, densitas massa bumi yang heterogen dengan adanya gunung, lautan, cekungan,dataran akan membuat ellipsoid berubah menjadi bentuk yang baru yaitu Geoid.

 Geoid disebut sebagai model bumi yang mendekati sesungguhnya. Lebih jauh geoid dapat didefinisikan sebagai bidang ekipotensial yang berimpit dengan permukaan laut pada saat keadaan tenang dan tanpa gangguan , karena itu secara praktis geoid dianggap berhimpit dengan permukaan laut rata-rata (Mean sea level-MSL). Jarak geoid terhadap ellipsoid disebut Undulasi geoid (N). Nilai dari undulasi geoid tidak sama di semua tempat,   hal ini disebabkan ketidakseragaman sebaran densitas massa bumi.  Untuk keperluan aplikasi geodesi, geofisika dan oseanografi dibutuhkan geoid dengan ketelitian yang cukup  tinggi.

Gambar geoid, elipsoid

Tampilan bola dunia dalam referensi geoid

Kebutuhan geoid:

Geoid memiliki peran yang cukup penting dalam berbagai hal seperti untuk keperluan aplikasi geodesi, oseanografi, dan geofisika. Contoh untuk  bidang geodesi yaitu penggunaan teknologi GPS dalam penentuan tinggi orthometrik untuk berbagai keperluan praktis seperti rekayasa, survei, dan pemetaan membutuhkan infomasi  geoid teliti. Hal Ini disebabkan karena tinggi GPS adalah bersifat geometrik karena mengacu pada bidang matematis ellipsoid, sedangkan tinggi yang diperlukan untuk keperluan praktis adalah tinggi yang mempunyai arti fisik di permukaan bumi yaitu tinggi orthometrik di mana bidang acuannya adalah geoid. Beda tinggi antara ellipsoid dan tinggi geoid sangatlah bervariasi dan besarnya bisa mencapai puluhan meter, sehingga pemakaian langsung tinggi GPS (tinggi ellipsoid) itu bisa menyebabkan penyimpangan puluhan meter terhadap tinggi orthometrik.

Pada saat ini dan yang akan datang, kebutuhan akan model geoid akan sangat mendesak karena pesatnya pemakaian GPS untuk berbagai keperluan rekayasa dan survei pemetaan. Perkembangan pesat ini didukung oleh kecanggihan teknik GPS itu sendiri yang dapat mengukur dimana saja, kapan saja dan tidak tergantung cuaca di seluruh permukaan bumi. Selain itu dengan perkembangan metoda kinematik GPS yang dapat menghasilkan tinggi hingga tingkat centimeter semakin menarik minat pengguna GPS untuk menggunakan GPS dalam penentuan tinggi orthometrik. Selain berfungsi untuk penentuan tinggi ortometrik, geoid juga diperlukan dalam unifikasi sistem datum tinggi.

Ulasan:

            MSL dan GEOID merupakn sistim refferensi yang dapat di katakan sangat erat dan berkaitan, di karenakan Geoid disebut sebagai model bumi yang mendekati sesungguhnya. Lebih jauh geoid dapat didefinisikan sebagai bidang ekipotensial yang berimpit dengan permukaan laut pada saat keadaan tenang dan tanpa gangguan , karena itu secara praktis geoid dianggap berhimpit dengan permukaan laut rata-rata (Mean sea level-MSL). Jarak geoid terhadap ellipsoid disebut Undulasi geoid (N). Nilai dari undulasi geoid tidak sama di semua tempat,   hal ini disebabkan ketidakseragaman sebaran densitas massa bumi.  Untuk keperluan aplikasi geodesi, geofisika dan oseanografi dibutuhkan geoid dengan ketelitian yang cukup  tinggi.