BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Pada tanggal 2 Juli 2013, pukul 14:37 waktu setempat, gempa berkekuatan

6,1 terjadi di kedalaman 10 kilometer dengan episentrum di dekat ujung barat laut

Sumatera, 55 kilometer (34 mil) di selatan Bireun. Gempa ini terjadi di patahan

Semangko. (http://id.wikipedia.org/wiki/Gempa_bumi_Aceh_2013)

Pemerintah pusat dan pemerintah daerah bertanggung jawab dalam

penyelenggaraan penanggulangan bencana. Sebagaimana didefinisikan dalam UU 24

Tahun 2007 tentang Penanggulangan Bencana. Penyelenggaraan Penanggulangan

Bencana adalah serangkaian upaya yang meliputi penetapan kebijakan pembangunan

yang berisiko timbulnya bencana, kegiatan pencegahan bencana, tanggap darurat,

dan rehabilitasi. Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB) dan Badan

Penaggulangan Bencana Daerah (BPBD) dibentuk untuk menanggulangi bencana-

bencana yang terjadi di Indonesia. Salah satu kegiatan BNPB dan BPBD yaitu

melakukan pemetaan wilayah yang terkena bencana pada saat tahap tanggap darurat.

Tahap Tanggap Darurat merupakan tahap penindakan atau pengerahan pertolongan

untuk membantu masyarakat yang tertimpa bencana, guna menghindari

bertambahnya korban jiwa. Penyelenggaraan penanggulangan bencana pada saat

tanggap darurat meliputi : pengkajian secara cepat dan tepat terhadap lokasi,

kerusakan, kerugian, dan sumber daya serta penentuan status keadaan darurat

bencana. Dalam hal ini, definisi pemetaan cepat sama dengan istilah rapid mapping

yang dikenal di BNPB. Pemetaan cepat ini dikerjakan oleh tim reaksi cepat Badan

Informasi Geospasial (BIG) di Aceh.

Teknologi pemetaan untuk pengkajian secara cepat dan tepat pada wilayah

bencana yaitu teknologi penginderaan jauh. Metode penginderaan jauh yang paling

mudah yaitu dengan mengolah citra satelit. Namun dalam beberapa kasus, citra

satelit pada wilayah tertentu tidak cukup detil, misalnya tertutup awan dan

sebagainya. Alternatif penginderaan jauh lain yaitu dengan menggunakan foto udara

sebagai pengganti citra satelit. Namun foto udara pun juga ternyata ada

kelemahannya, yaitu diperlukan biaya yang cukup besar dan persiapan yang panjang,

seperti penetuan jalur terbang, dan sebagainya. Oleh karena itu, metode penginderaan

jauh yang paling cocok untuk pemetaan pada tahap tanggap darurat yaitu dengan

pemotretan udara memanfaatkan wahana udara tanpa awak.

Pemotretan udara dengan memanfaatkan wahana tanpa awak merupakan

metode yang paling cepat dan murah jika dibandingkan dengan metode penginderaan

jauh yang lain. Namun metode ini pun juga masih terdapat kekurangan jika

digunakan untuk pemetaan pada tahap tanggap darurat, karena hanya menghasilkan

tampilan atau view topografi dari atas saja, sehingga keadaan obyek pada wilayah

bencana tidak bisa dipastikan hanya dengan pemotretan udara saja. Oleh sebab itu,

untuk melakukan pengkajian secara cepat dan tepat terhadap kerusakan dan kerugian,

diperlukan data survey atau pemotretan obyek atau bangunan dari darat. Sehingga

dengan menggabungkan hasil pemetaan cepat dari udara dan dari darat, dapat

diperoleh data kerusakan dan kerugian secara lebih tepat dan akurat. Proyek skripsi

ini akan menggabungkan othophoto dari foto udara dan foto ber-geotag dari darat

menyajikan visualisasi data spasial ke dalam sistem Google Earth.

I.2. Lingkup Proyek

1. Pemotretan udara menggunakan teknologi small format dengan wahana tanpa

awak.

2. Wilayah pemetaan yaitu Desa Serempah, Desa Daling, Desa Rejewali, dan Desa

Pondok Balik, Kabupaten Aceh Tengah, Provinsi Nangroe Aceh Darussalam.

3. Hanya membahas pemrosesan data dan visualisasi hasil akhir, tidak membahas

proses pengambilan data.

4. Visualisasi pada sistem Google Earth.

I.3. Tujuan Proyek

Proyek ini bertujuan untuk pemetaan cepat dan visualisasi data spasial pasca

kejadian bencana gempa Aceh Tengah. Data yang dimaksud berupa citra ortofoto

dan foto darat ber-geotag.

I.4. Manfaat Proyek

Proyek ini bermanfaat untuk menyediakan data persebaran kerusakan

bangunan dalam sistem Google Earth secara cepat dan akurat, sehingga

memudahkan untuk pendataan dan rekonstruksi bangunan nantinya.

I.5. Landasan Teori

I.5.1. Foto Udara

Foto udara adalah rekaman fotografis obyek di atas permukaan tanah yang

pengambilannya dilakukan dari udara (Suharsana, 1999). Foto udara pada umunya

dibedakan atas foto vertikal dan foto condong. Foto udara vertikal dibuat dengan

sumbu kamera yang arahnya dibuat setegak mungkin dengan datum. Bila sumbu

kamera pada saat pemotretan benar-benar vertikal, bidang foto sejajar bidang datum

dan foto yang dihasilkannya disebut foto vertikal. Karena pergerakan pesawat, foto

udara yang dihasilkan tidak benar-benar vertikal. Kemiringan sumbu kamera untuk

foto tegak maksimal 3o. Foto udara condong dibuat dengan sumbu kamera yang

sengaja diarahkan menyudut terhadap sumbu vertikal. Foto udara sangat condong

menggambarkan cakrawala, sedang pada foto udara agak condong tidak

menggambarkannya.

Selain dibagi berdasar kemiringan sumbu kamera, foto udara juga dibagi

berdasar ukuran sensornya. Berdasar ukuran sensornya, umumnya foto udara dibagi

menjadi dua, yaitu foto udara format besar dan foto udara format kecil. Foto udara

format besar dihasilkan dari kamera metrik. Foto udara format besar mempunyai

format sensor (film) 23 cm x 23 cm dan mempunyai fiducial mark serta mempunyai

informasi tepi yang berisi antara lain panjang fokus, tinggi terbang, jam peotretan,

nivo kotak, instasnsi yang melakukan peotretan. Salah satu jenis kamera udara yang

menghasilkan foto udara format besar yaitu kamera udara model Zeiss RMK 15/23.

Foto udara format kecil, sering juga disebut foto udara non metrik karena

merupakan hasil dari pemotretan dengan menggunakan kamera non metrik. Foto

udara format kecil mempunyai ukuran sensor (film) 24 mm x 36 mm. Foto udara

format kecil dihasilkan dari kamera non metrik biasanya digunakan untuk pemetaan

yang tidak membutuhkan ketelitian tinggi seperti untuk pemantauan kawasan lindung

atau untuk monitoring perubahan kawasan. Pada foto udara format kecil ini tidak

menpunyai tanda fidusial. Sebagai gantinya, digunakan pojok-pojok foto sebagai

tanda fisuial. Kamera yang digunakan untuk menghasilkan foto udara format kecil

ini banyak sekali di pasaran, antara lain kamera dari Fuji atau dari Kodak.

Di antara kedua format foto udara tersebut, ada foto udara format medium.

Foto udara format medium dapat berupa foto udara yang sudah dalam bentuk digital.

Sensornya bukan lagi film, melainkan menggunakan CCD. Pada foto udara format

medium ini juga tidak terdapat tanda fidusial. Kamera yang digunakan untuk

menghasilkan foto udara format medium ini antara lain PhaseOne atau Kodak.

Pada foto udara, skala foto udara tergantung pada tinggi terbang dan panjang

fokus lensa kamera. Untuk panjang fokus yang sama, semakin tinggi terbang

pesawat, skala foto yang dihasilkan semakin kecil dan daerah liputan semakin luas.

Foto udara biasanya dibuat sedemikian rupa sehingga daerah yang

digambarkan oleh foto udara berurutan di dalam satu jalur terbang. Tampalan

sepanjang jalur terbang tersebut dinamakan overlap (tampalan depan). Besarnya

tampalan depan berkisar antara 55% sampai 65%, hal ini bertujuan agar foto yang

dihasilkan dapat dibuat model stereoskopiknya. Sidelap (tampalan samping) adalah

tampalan antar jalur terbang yang berurutan. Tampalan samping dibuat sebesar 30%.

Tampalan samping diperlukan didalam pemotretanuntuk menghindari adanya

ketidaksinambungan antar jalur terbang yang disebabkan oleh drift, variasi tinggi

terbang, dan variasi medan. Drift merupakan istilah yang digunakan bagi kegagalan

penerbang untuk terbang disepanjang jalur terbang yang direncanakan, drift sering

disebabkan oleh angin kencang (Susilowati, 2001).

I.5.2. Ortofoto

Secara sederhana peta foto (photomap) dapat diartikan sebagai foto udara yang

digunakan secara langsung sebagai subtitusi peta planimetrik. Pada umumnya

dilakukan perubahan skala foto ke skala yang dikehendaki dengan jalan perbesaran

atau pengecilan skala. Informasi tentang judul, nama tempat, dan data lain dapat

ditumpangkan pada foto dengan sara serupa seperti yang dilakukan pada peta. Peta

foto dapat dibuat dari satu foto udara, atau dari bagian-bagian dua foto atau lebih

untuk membentuk paduan gambar yang bersambung. Paduan ini biasa disebut

mosaik (Wolf, 1993). Dengan demikian peta foto dihasilkan dari data dasar berupa

foto udara.

Foto udara adalah gambaran rekaman suatu objek (biasanya berupa gambaran

pada foto) yang dihasilkan dengan cara optik, elektro optik, optik mekanik, atau

elektronik (Sutanto, 1986). Foto udara format kecil adalah foto yang dihasilkan dari

pemotretan menggunakan kamera dengan ukuran film atau frame sekitar 24 mm x 36

mm dengan panjang fokus 35 mm. Foto udara format kecil menggunakan kamera

non metrik yang biasanya dipergunakan untuk pemetaan yang tidak membutuhkan

ketelitian tinggi, seperti untuk pemantauan kawasan lindung atau untuk monitoring

perubahan kawasan. Foto udara format kecil mempunyai ciri yakni tidak adanya

informasi tepi foto seperti jam terbang, panjang fokus dan nivo. Pada foto ini tidak

dilengkapi fiducial mark, panjang fokus terkalibrasi, lokasi titik utama tidak

diketahui.

Keunggulan dari foto udara format kecil antara lain mudah dalam

pengoperasian karena peralatan yang digunakan dalam pemotretan lebih sederhana,

dan dapat diperoleh foto udara dengan skala yang lebih besar karena wahana yang

digunakan adalah pesawat ultra ringan yang dapat terbang rendah dibawah awan,

sehingga efek gangguan atmosfer dapat diminimalkan, biaya yang diperlukan lebih

mudah diperoleh di pasaran. Selain memiliki keunggulan, foto udara format kecil

juga memiliki beberapa kekurangan, antara lain menghasilkan foto yang secara

geometrik tidak stabil. Hal ini disebabkan karena menggunakan lensa yang lebar

sehingga sistem lensanya tidak sempurna, panjang fokus dan principle point tidak

diketahui, dan adanya pergeseran bayangan (image motion) (Warner, W.S, Graham

R. W., Read R. E., 1996).

Berdasarkan sumbu kamera pada saat pemotretan perekaman obyek atau

exposure foto udara diklasifikasikan menjadi dua macam (Wolf, 1993):

1. Foto udara vertikal

Dalam hal ini dibagi menjadi dua macam, yaitu:

a. Foto udara tegak, dengan sumbu kamera benar – benar tegak dan foto

yang dihasilkannya disebut foto vertikal.

b. Foto udara sendeng, apabila sumbu kamera secara tidak sengaja

membentuk sudut kecil terhadap garis vertikal atau biasa disebut dengan

tilt. Hal ini diakibatkan dari kemiringan wahana pada saat pemotretan.

2. Foto udara miring

Merupakan foto udara yang dibuat dengan sumbu kamera yang sengaja

diarahkan menyudut terhadap sumbu vertikal pemotretan. Kemiringan

sumbu vertikal lebih besar dari 3°.

Mosaik ortofoto merupakan gabungan dua ortofoto atau lebih untuk

membentuk gambar utuh suatu medan. Ortofoto merupakan gambaran ortografis

medan yang dibuat dari foto udara tegak menggunakan instrumen rektifikasi

differensial, yang meniadakan pergeseran letak gambar oleh kesendengan fotografik

dan relief.

Mosaik foto udara memiliki banyak keunggulan sehingga dapat digunakan

secara luas dalam bidang perencanaan, baik untuk perencanaan penggunaan lahan

maupun untuk proyek keteknikan. Dalam foto udara, semua perwujudan kritis yang

dapat mempengaruhi proyek di daerah tertentu dapat segera diinterpretasikan dan

diperhitungkan, sehingga memudahkan dalam proses pengambilan keputusan.

Kelebihan dari mosaik foto udara antara lain :

1. Jika dibandingkan dengan peta, mosaik foto udara dapat menunjukkan posisi

relatif secara planimetris obyek-obyek di permukaan tanah sesuai dengan keadaan

alami. Obyek-obyek ini dapat dikenali dengan mudah melalui citra fotografik,

sedangkan pada peta garis diperlihatkan melalui simbol yang terbatas.

2. Untuk daerah yang luas, mosaik dapat dibuat dengan waktu yang lebih singkat

dan biaya yang murah.

3. Mosaik foto udara dapat dengan mudah diketahui dan diinterpretasikan oleh setiap

orang tanpa harus mempelajari bidang ilmu geodesi.

Selain kelebihan, mosaik foto udara juga mempunyai kekurangan, yaitu posisi

yang benar-benar planimetris susah diperoleh. Hal ini disebabkan oleh adanya

pergeseran bayangan atau variasi skala yang disebabkan oleh variasi ketinggian

pemukaan terbang. Pada mosaik adanya variasi skala yang disebabkan oleh variasi

tinggi permukaan bumi atau topografi, kesalahan kemiringan sumbu kamera, dapat

diatasi melalui rektifikasi ( Harjanto, 2012).

I.5.3. Sistem koordinat dalam fotogrametri digital

Ada beberapa sistem koordinat yang dilalui oleh sepasang foto udara format

kecil yang saling bertampalan sebelum menjadi sebuah foto.

I.5.3.1. Sistem koordinat piksel. Foto udara yang di scan akan menghasilkan suatu

angka-angka yang menunjukkan nilai spektral dari piksel-piksel. Angka-angka

tersebut tersusun dalam kolom dan baris, oleh karena itu pada sistem koordinat

piksel, susunan atau urutan penyimpanan menunjukkan kolom dan baris suatu piksel,

sedangkan angkanya sendiri menunjukkan nilai spektral.

O

Ba

ris

kolom

Gambar I.1. Sistem koordinat piksel

Origin pada sistem koordinat ini terletak pada sudut kiri atas, nilai kolom

semakin kekanan akan semakin besar, sedangkan nilai baris akan semakin besar

semakin ke bawah.

I.5.3.2. Sistem koordinat foto. Sistem koordinat foto merupakan sistem referensi

internal, sehingga semua obyek diatas foto dapat ditentukan posisinya terhadap

sistem koordinat foto. Bidang foto (positif) merupakan bidang (x,y) dan sumbu Z

tegak lurus pada bidang (x,y). Sebagai origin sistem koordinat foto adalah

perpotongan garis fiducial. Principal Point (PP) yang merupakan proyeksi dari

Projection Centre (PC) pada bidang foto umumnya tidak berimpit dengan

perpotongan garis fidusial, atau mempunyai offset sebesar x0 dan y0 seperti terlihat

pada gambar I.2 (Soetaat, 2004). PC (titik pusat berkas sinar) mempunyai koordinat

pada sistem foto sebesar :

0

0

y

x}……..Offset kamera

C = f …….. Panjang fokus kamera

x0,y0 dan f merupakan elemen orientasi dalam kamera.

Y

X

Foto positif

Fokus kamera

PC

Z

PP

X

Y

A(xa,ya)

Y

X

P

P

P

OFidusia l mark

0

0

Gambar I.2. Sistem koordinat foto

I.5.3.3. Sistem koordinat model. Merupakan sistem koordinat rektangular yang

digunakan untuk menentukan posisi titik pada model stereo (Soeta’at, 2004). Gambar

I.3 menunjukkan bentuk geometri dari sistem koordinat model. Pada gambar ini

panjang fokus kamera bernilai negatif karena berada antara projection center dengan

negatif film.

Gambar I.3. Sistem koordinat model

Keterangan gambar I.3 :

x’, y’, z’ : Sistem koordinat foto kiri

x”, y”, z” : Sistem koordinat foto kanan

X, Y, Z : Sistem koordinat model

, , : elemen rotasi

bx, by, bz : komponen basis

O1 dan O2 : pusat lensa foto kiri dan kanan

f : panjang fokus kamera

I.5.4. Orientasi dalam

Orientasi dalam suatu kamera menunjukkan hubungan antara pusat perspektif

kamera dan pusat sistem koordinat foto. Titik pusat sistem koordinat foto merupakan

hasil proyeksi tegak lurus dari titik pusat perspektif kamera terhadap bidang foto.

Nilai parameter orientasi dalam suatu kamera ditentukan dengan proses kalibrasi

kamera. Parameter orientasi dalam suatu kamera terdiri atas :

1. Panjang fokus / focal length ( f ), panjang fokus merupakan jarak tegak

lurus dari titik pusat lensa ke bidang proyeksi kamera (CCD atau CMOS

x’

y’

O1

negatif foto

P (X, Y, Z)

Y

z’

-f P’ O2

P” -f negatif foto

y”

bx by

bz

Z

X

x”

z"

pada kamera digital dan film pada kamera analog). Nilai panjang fokus ini

harus diketahui karena berhubungan dengan pengukuran objek.

2. Titik pusat foto / principal point. Titik pusat foto adalah hasil proyeksi tegak

lurus dari titik pusat proyeksi terhadap bidang foto.

3. Komponen distorsi lensa. Komponen distorsi lensa dibagi menjagi

komponen distorsi radial dan tangensial. Komponen distorsi radial terdiri

atas K1, K2, K3, dan komponen distorsi tangensial terdiri atas P1, P2.

Untuk keperluan fotogrametri dengan hasil yang teliti, maka parameter

orientasi dalam suatu kamera harus bisa ditentukan nilainya telebih dahulu. Hal ini

penting dilakukan karena kamera yang digunakan merupakan kamera non metrik

yang pasti memiliki distorsi pada lensanya. Distorsi ini menyebabkan tidak tepatnya

proyeksi dari pusat perspektif lensa terhadap bidang foto sehingga letak proyeksinya

tidak tepat pada pusat sistem koordinat foto.

Gambar I.4. Geometri orientasi dalam (Abdelhafiz, 2009)

Distorsi merupakan ketidaksesuaian bentuk objek yang ada di dunia nyata

dengan bentuk objek pada foto. Hal ini disebabkan karena lensa yang digunakan

memiliki kualitas yang kurang baik sehingga terjadi perubahan arah sinar yang

keluar dari lensa dan yang masuk menjadi tidak sejajar. Distorsi pada lensa

meyebabkan kesalahan geometrik atau bentuk objek pada foto, namun tidak

mengurangi ketajamannya dari hasil pemotretan kamera. Kesalahan tersebut

mengakibatkan adanya penyimpangan geometri pada foto dengan geometri objek

sebenarnya. Distorsi lensa dibedakan menjadi dua yaitu distorsi radial dan tangensial

(Wolf, 1993).

Distorsi radial menyebabkan gambar dalam foto mengalami perubahan letak

sesuai jari – jari dengan pusatnya yaitu titik utama. Penyebab adanya distorsi ini

akibat kesalahan dalam pengasahan bagian – bagian lensa. Distorsi radial dibagi

menjadi dua, distorsi ke arah dalam (positif) dan distorsi ke arah luar (negatif).

Distorsi radial ke arah dalam disebut sebagai pinchusion distortion, dan distorsi

radial ke arah luar disebut barrel distortion. Perbedaan keduanya dapat dilihat pada

Gambar I.5.

(a) (b)

Gambar I.5. (a) Pinchusion distortion dan (b) barrel distortion

Jenis distorsi yang lain adalah distorsi tangensial. Distorsi ini terjadi apabila

terdapat kesalahan pada saat pengaturan letak titik pusat lensa dalam suatu susunan

lensa gabungan sehingga proyeksi dari masing-masing pusat lensa tidak berada

dalam satu garis lurus. Pengaruh dari distorsi ini sangat kecil sehingga sering

diabaikan. Distorsi tangensial disebut juga sebagai decentering distortion (Wong,

1980).

Orientasi dalam dilakukan dengan mengidentifikasi semua koordinat tanda

fidusial pada tepi kiri atas dan kanan atas, serta tepi kiri bawah dan kanan bawah foto

udara. Hasil bacaan koordinat fidusialnya masih diperoleh dalam bentuk baris dan

kolom. Koordinat ini selanjutnya digunakan sebagai titik kontrol dalam melakukan

konversi dari koordinat piksel ke koordinat fidusial.

Secara sederhana, orientasi dalam dapat digambarkan seperti gambar I.6.

(0,0)

Gambar I.6. Sistem koordinat piksel menjadi sistem koordinat foto

I.5.5. Ground Sampling Distance

Dalam era fotogrametri digital, dikenal suatau terminology baru yaitu Ground

Sampling Distance (GSD). GSD menentukan resolusi spasial suatu foto udara digital.

Nilai GSD tergantung ukuran piksel dari ukuran sensor digital kamera (CCD atau

CMOS) dan skala foto yang dipakai. Semakin kecil ukuran pikselnya, dengan nilai

skalas foto tetap, maka nilai GSD akan semakin kecil. Nilai GSD yang semakin kecil

berarti bahwa foto udara digital tersebut memiliki tingkat ketelitian yang semakin

tinggi (Wolf, 1993).

I.5.5.1. Resolusi piksel. Piksel (dari bahasa inggris, picture element) merupakan

unsur gambar atau representasi sebuah titik terkecil dalam sebuah gambar grafis

yang dihitung per inchi. Jumlah piksel dalam sensor menentukan tingkat kehalusan

foto atau resolusi yang dihasilkan. Resolusi piksel merupakan ukuran dari 1 buah

piksel. Semakin kecil ukuran sebuah piksel semakin halus gambar yang dihasilkan.

Rumus resolusi piksel dapat ditunjukkan pada persamaan 1.1.

Ukuran piksel = panjang sensor / jumlah piksel ................................ (1.1)

I.5.5.2. Skala foto. Skala foto merupakan perbandingan antara jarak antar obyek di

foto dengan jarak obyek yang sama di lapangan. Skala foto dapat juga berupa

perbandingan antara panjang fokus kamera pemotretan dengan tinggi terbang

wahana. Rumus skala rata-rata foto dijelaskan pada persamaan 1.2. Gambar I.7

berikut menunjukkan bentuk geometri foto udara.

n

m

m x n

(0,0)

( - , + )

( + , - )

( + , +

)

( - , - )

(courtesy of image.google.com)

Gambar I.7. Geometri foto udara tegak

Skalarata−rata = 𝑓

𝐻𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎⁄ ………………………………….. (1.2)

dalam hal ini,

f : panjang fokus kamera

Hrata-rata : tinggi terbang rata-rata

I.5.6. Ground control point (GCP)

Ground control point atau titik kontrol tanah adalah titik yang terdapat di

lapangan dan dapat diidentifikasi pada foto dan mempunyai koordinat di kedua

sistem. GCP diperlukan untuk kegiatan transformasi koordinat dari sistem koordinat

tertentu ke sistem koordinat tanah. Titik kontrol ini terdapat pada kedua sistem

koordinat yang mempunyai posisi relatif pada obyek yang sama. Pada pengkoreksian

suatu citra diperlukan GCP, sehingga ada keterkaitan antara sistem citra dengan

sistem tanah. Menurut Welch dkk.(1993), dalam Jensen (1996), GCP hasil

pengukuran GPS yang sudah dalam bentuk koordinat peta sangat efektif digunakan

untuk rektifikasi citra.

Titik kontrol tanah ini dapat ditentukan dengan berbagai cara. Untuk penentuan

koordinat planimetrisnya (X,Y) dapat digunakan metode trianggulasi, trilaterasi,

poligon dan GPS. Sedangkan untuk penentuan tinggi titiknya (Z) dapat digunakan

metode sipat datar atau trigonometris. Data pengukuran disini adalah pengukuran

titik kontrol horisontal dan tinggi. Hasil dari pengukuran titik kontrol ini adalah

daftar koordinat tanah X, Y, Z pada masing-masing titik kontrol tanah yang dilalui

jalur pengukuran.

Dalam pemotretan udara, titik kontrol tanah diperlukan untuk trianggulasi

udara. Trianggulasi udara adalah cara penentuan koordinat titik kontrol minor secara

fotogrametris. Titik kontrol minor adalah titik kontrol tanah perapatan yang mengacu

pada titik kontrol tanah hasil premarking. Titik kontrol minor ini sering disebut

dengan postmark, karena ditentukan setelah pemotretan. Titik kontrol tanah

berfungsi sebagai data masukan untuk proses hitungan titik bantu minor atau ikatan

bantu secara fotogrametris. Hasil dari pekerjaan trianggulasi udara ini adalah

koordinat titik kontrol minor, baik titik kontrol penuh (X, Y, Z), titik kontrol

planimetris (X,Y) dan tinggi (Z) yang telah diratakan.

Tahapan trianggulasi udara sangat penting karena titik-titik kontrol minor yang

diperoleh dari proses ini akan memberikan kerapatan titik kontrol tanah. Titik-titik

kontrol tanah inilah yang digunakan untuk rektifikasi. Rektifikasi adalah suatu proses

pekerjaan untuk memproyeksikan citra ke bidang datar dan menjadikan bentuk

konform (sebangun) dengan sistem proyeksi peta yang digunakan, juga digunakan

mengorientasikan citra sehingga mempunyai arah yang benar. Yang perlu

diperhatikan dalam penentuan atau pemilihan titik yang akan digunakan untuk

rektifikasi ini adalah bahwa titik-titik kontrol tanah tersebut harus tersebar merata

pada area pemotretan, mampu mewakili kondisi medan yang sesungguhnya, dan

jumlahnya makin banyak makin baik. Hal ini berkaitan dengan ketelitian dari hasil

rektifikasi.

Titik kontrol tanah yang terdistribusi merata pada area pemotretan akan

memberikan hasil rektifikasi yang lebih presisi. Selain itu, perlu dilakukan

pemasangan titik kontrol tanah pada daerah-daerah ekstrim, agar diperoleh titik-titik

kontrol tanah yang mewakili kondisi medan yang sesungguhnya. Hal ini berkaitan

dengan pergeseran relief. Semakin banyak titik kontrol tanah yang digunakan untuk

rektifikasi, akan semakin banyak kontrol hitungan yang digunakan, sehingga

semakin teliti hasil rektifikasi.

Dalam proyek ini, karena untuk keperluan pemetaan cepat, koordinat titik

kontrol tanah diperoleh dari koordinat kamera saat exposure, sehingga tidak peprlu

mengukur koordinat titik kontrol tanah di lapangan.

I.5.7. Perataan Bundle

Perataan Bundle adalah suatu hitungan yang digunakan untuk mencari

parameter exterior orientation (EO) dan juga koordinat tie point berdasarkan

persamaan kolinear.

Orientasi luar merupakan posisi dan ketinggian ruang (xo, yo,zo, ω, φ, dan κ)

tiap berkas sinar tiap foto terhadap/pada sistem koordinat tanah. Setelah unsur-unsur

orientasi luar dihitung, maka koordinat titik obyek pada foto terhadap sistem

koordinat tanah dapat dihitung dengan memecahkan persoalan reseksi keruangan

(space resection problem) seperti pada gambar I.8.

Gambar I.8. Hubungan antara sistem koordinat foto dan tanah (Priastina I. M., 2007)

Keterangan gambar :

(X, Y, Z) : sistem koordinat tanah (peta) dengan origin O

(x, y, Z) : sistem koordinat foto dengan origin c

f : fokus kamera

Z

f

c

y

x

Y

X

A (XA, YA, ZA)

a (xa, ya, f)

ZC

XC

YC

Permukaan bumi

Bidang foto

XA

YA

ZA

z

O

c

(XA, YA, ZA) : titik A pada permukaan bumi

(Xc, Yc, Zc) : proyeksi titik c pada permukaan bumi

(xa, ya, f) : titik A pada bidang foto

(ω, φ, κ) : rotasi pada bidang foto

Pada kasus triangulasi udara dengan metode bundle adjustment digunakan

persamaan kolinear untuk menghitung parameter-parameternya. Persamaan kolinear

dapat dilihat pada persamaan (I.5) dan (I.6).

𝑥𝑎 = 𝑓𝑟11(𝑋𝐴−𝑋0)+𝑟21(𝑌𝐴−𝑌0)+𝑟31(𝑍𝐴−𝑍0)

𝑟13(𝑋𝐴−𝑋0)+𝑟23(𝑌𝐴−𝑌0)+𝑟33(𝑍𝐴−𝑍0).......................…………………… (I.5)

𝑦𝑎 = 𝑓𝑟12(𝑋𝐴−𝑋0)+𝑟22(𝑌𝐴−𝑌0)+𝑟32(𝑍𝐴−𝑍0)

𝑟13(𝑋𝐴−𝑋0)+𝑟23(𝑌𝐴−𝑌0)+𝑟33(𝑍𝐴−𝑍0).......................…………………… (I.6)

Persamaan (I.5) dan (I.6) merupakan persamaan tidak linier dengan parameter

orientasi dalam dan koordinat tie point yang tidak diketahui. Untuk menyelesaikan

persamaan (I.5) dan (I.6) perlu dilinierkan dengan deret Taylor, sehingga didapat

persamaan linear seperti pada persamaan (I.7) dan (I.8).

JdZadYadXadZadYadXadadadaVx AAAa 191817016015014131211

..................................................................................................................................(I.7)

KZaYaXaZaYaXaaaaVy AAAa 292827026025024232221

..................................................................................................................................(I.8)

Persamaan (I.7) dan (I.8) dapat ditulis menjadi perkalian matrik seperti pada rumus

(I.9).

V = Ax – L .............................................................................................................(1.9)

Dengan :

a

a

a

Vy

Vx

V

2...

...

a

aaaaaaaaa

aaaaaaaaa

A

2

292827262524232221

191817161514131211

...........................

...........................

2n 2n

a

a

a

K

J

L

2...

...

Dengan x sebagai berikut :

A

A

A

dZ

dY

dX

dZ

dY

dX

d

d

d

x

0

0

0

x dapat peroleh dari rumus (I.12)

x = (AT р A)-1 (AT р L) ………………………………………..……..………… (I.12)

Untuk р = 1 maka x dapat ditulis seperti rumus (I.13)

x =(AT A)-1 (AT L) …………………………………………...……………….. (I.13)

Keterangan : n = jumlah titik (Tie Point)

untuk nilai a11, a12, a13 ………………… a29 dapat dilihat pada rumus (I.14) sampai dengan

rumus (I.25).

DzrDyrq

fDzrDyr

q

xa a

1213323311 …………………...………………. (I.14)

DZDYDXq

f

DZDYDXq

xa a

coscoscoscoscossincossin

sincossinsincos12

DZrDYrDXrq

fa 23222113

…………………………..……….…….. (I.16)

113114 rq

fr

q

xa a ……………………………………………...……………... (I.17)

123215 rq

fr

q

xa a ……………………………………………...……………... (I.18)

2n

………………………………………………………..…………..(I.11)

………………………………………………………..……….…(I.10)

.………....(I.15)

133316 rq

fr

q

xa a ……………………………………………... .…..………….(I.19)

DZrDYrq

fDZrDYr

q

ya a

2223223321

……...……………... (I.20)

DZDYDXq

f

DZDYDXq

ya a

sincoscoscoscossincossin

sincossinsincos22

DZrDYrDXrq

fa )()( 13121123

…………………...……………… (I.22)

213124 rq

fr

q

ya a ……………………………………………..……………… (I.23)

223225 rq

fr

q

ya a ……………………………………………..…………….... (I.24)

233326 rq

fr

q

ya a ……………………………………………..……………… (I.25)

Adapun catatan yang perlu diperhatikan untuk nilai a sebagai berikut :

a14 = - a17 a24 = - a27

a15 = - a18 a25 = - a28

a16 = - a19 a26 = - a29

I.5.8. Orientasi Absolut dengan Transformasi Koordinat Konform 3D

Pekerjaan orientasi absolut adalah proses pengikatan sistem koordinat model

ke sistem pemetaan atau sistem tanah. Secara analitis, orientasi absolut tersebut

adalah melakukan transformasi sebangun 3D dari sistem koordinat model ke sistem

koordinat tanah (Soeta’at, 1994). Untuk dapat melakukan orientasi absolut

dibutuhkan minimal tiga titik pada model yang diketahui koordinat tanahnya. Titik-

titik tersebut biasanya disebut titik kontrol yang koordinatnya diperoleh dari proses

triangulasi udara pada sistem tanah.

Transformasi koordinat konform tiga dimensi meliputi perubahan dari suatu

sistem tiga dimensional ke sistem lainnya. Di dalam transformasi konform, bentuk

yang benar tetap dipertahankan. Jenis transformasi koordinat ini penting di dalam

fotogrametri analitik dan fotogrametri komputasional sehubungan dengan dua

masalah pokok, yaitu: untuk mengubah koordinat titik-titik dari sistem koordinat foto

………..(I.21)

yang mengalami kecondongan (tilt) ke sistem foto tegak ekivalennya yang sejajar

dengan sistem ruang medan atau sembarang, dan untuk membentuk model jalur tiga

dimensional dari model stereo mandiri (Wolf, 1993). Dalam transformasi ini

melibatkan tujuh faktor transformasi, yaitu: tiga sudut rotasi ω, φ, dan κ, satu faktor

skala s, dan tiga faktor translasi TX, TY, TZ.

I.5.9. Implementasi Fotogrametri pada Software Agisoft PhotoScane versi 9.0

Agisoft PhotoScane versi 9.0 merupakan software pengolahan foto udara yang

dikembangkan oleh AgiSoft LLC Suport dari Rusia. Software Agisoft PhotoScane

dapat digunakan untuk proses pembentukan mosaik dengan pengidentifikasian tie

point secara otomatis, pembentukan point cloud beserta hasil residual hitungan

bundle adjustment, pembentukan DEM dan DSM dari mosaik yang dibentuk

Kelebihan dari software ini adalah dapat melakukan pengolahan mosaik dalam waktu

singkat dengan mosaik yang dihasilkan mempunyai color balancing yang baik, dan

sambungan antar foto yang tidak terlihat.

Masukan foto

Identifikasi tie-point

(Otomatisasi dengan algoritma SIFT Invariant)

-Exterior orientation -Koordinat tie point

- Kalibrasi kamera

Mulai

Transformasi koordinat

konform 3D

(Orientasi absolut)

Bundle Adjustment

(with self-calibration)

Ground control

point

A

Gambar I.9. Diagram alir pengolahan mosaik pada software Agisoft PhotoScane

versi 9.0

Point cloud dalam software ini adalah tie point yang secara otomatis dihitung

menjadi koordinat minor. Secara umum point cloud merupakan titik-titik hasil

perekaman data DTM ataupun DSM permukaan bumi yang tersusun dengan

menggunakan sistem koordinat tiga dimensi. Titik-titik ini biasanya terdefinisikan

dengan koordinat X,Y,Z dan biasanya dimaksudkan untuk memberi gambaran suatu

permukaan pada suatu objek. Point cloud biasanya dihasilkan dari proses matching.

Proses ini secara automatis mengukur serta merekam banyak titik yang terdapat pada

suatu objek dan dikeluarkan dalam bentuk data. Point cloud mempresentasikan data-

data yang telah di scan dan memiliki koordinat tiga dimensional ( Harjanto, 2012).

I.5.10. Pembentukan Model Tiga Dimensi

Pembentukan model tiga dimensi atau proses pembentukan digital elevation

model (DEM) adalah sebuah penyajian digital dan matematis dari sebuah obyek

nyata atau obyek virtual, beserta keadaan sekitarnya. Misal undulasi terrain terhadap

suatu area tertentu. DEM merupakan sebuah konsep umum yang menunjukkan

ketinggian permukaan tanah, beserta beberapa layer diatasnya, seperti bangunan,

pepohonan, segala yang ada di atasnya disebut digital surface model (DSM). DEM

digunakan pada proses ortorektifikasi foto udara, yaitu untuk melakukan koreksi

geometrik pada pergeseran relief, atau jika titik kontrol tanah tidak terdapat data

elevasi.

Selesai

Export mosaik

foto(*.tif)

Cloud point

A

Pada software Agisoft PhotoScane memiliki kendala dalam pembentukan

model 3D dan teksturnya, sehingga akan berpengaruh dalam mosaik foto yang

dihasilkan. Kelemahan ini diantaranya:

1) Kurang baik untuk pemrosesan pembentukan model 3D pada pepohonan

tinggi dan heterogen.

2) Bangunan dengan ketinggian lebih dari 100 meter.

3) Pemrosesan foto udara jika keadaan cuaca pada obyek yang sama terlihat

sangat berbeda antar image.

Hasil yang kurang baik tersebut dapat dihilangkan dengan menambah tingkat

akurasi pada saat pemrosesan ( Harjanto, 2012).

I.5.11. Foto Ber-geotag

Sebuah foto ber-geotag adalah foto yang diasosiasikan dengan lokasi geografis

dengan geotagging. Hal ini dilakukan dengan menetapkan setidaknya lintang dan

bujur, dan ketinggian, arah kompas dan ukuran lainnya yang juga dapat dimasukkan

untuk foto.

Secara teori, setiap bagian dari gambar dapat dikaitkan dengan lokasi

geografis, tetapi dalam aplikasi yang paling khas, hanya posisi fotografer dikaitkan

dengan seluruh gambar digital.. Posisi titik fotografer dalam beberapa kasus

termasuk bisa bearing, arah kamera, serta ketinggian.

Ada beberapa metode geotagging foto, baik otomatis atau manual. Metode

otomatis merupakan cara termudah dan paling tepat geotagging foto, dan

menyediakan sinyal GPS yang baik telah diperoleh pada saat mengambil foto.

I.5.11.1. Metode otomatis menggunakan GPS built-in. Beberapa produsen

menawarkan kamera dengan penerima GPS built-in, namun kebanyakan kamera

dengan kemampuan ini adalah ponsel kamera sebagai produsen kamera setelah

pengalaman awal di pasar datang untuk memperlakukan kamera GPS sebagai pasar

khusus. Nikon P6000 pada tahun 2008, misalnya, kamera geotagging awal,

digantikan pada tahun 2010 oleh P7000 yang tidak memiliki fitur itu. Beberapa

model juga mencakup kompas untuk menunjukkan arah kamera menghadap ketika

foto itu diambil. Beberapa ponsel dengan GPS dibantu menggunakan jaringan

telepon seluler untuk mempercepat waktu akuisisi GPS.

I.5.11.2. Metode otomatis menggunakan GPS yang terhubung. Beberapa kamera

digital dan ponsel kamera mendukung penerima GPS eksternal dihubungkan dengan

kabel, atau dimasukkan ke dalam slot kartu memori atau flash shoe. Samsung SH100

dapat menghubungkan menggunakan Wi-Fi untuk mendapatkan data posisi dari

smartphone GPS-enabled. Secara umum data GPS yang relevan secara otomatis

disimpan dalam informasi Exif rai foto saat foto diambil. Sebuah GPS yang

terhubung umumnya akan tetap diaktifkan terus menerus, memerlukan daya, dan

kemudian akan memiliki informasi lokasi yang tersedia segera ketika kamera

diaktifkan. Geotagging otomatis dikombinasikan dengan real-time transfer dan

penerbitan hasil secara real-time geotagging.

I.5.11.3. Metode sinkronisasi dengan GPS yang terpisah. Kebanyakan kamera

dijual hari ini tidak terdapat penerima GPS built-in. Namun perangkat eksternal,

seperti GPS handheld, masih dapat digunakan dengan kamera digital non-GPS untuk

geotagging. Foto diambil tanpa informasi geografis dan diproses kemudian

menggunakan perangkat lunak dalam hubungannya dengan data GPS. Informasi

waktu yang dibuat oleh kamera dapat dibandingkan dengan informasi waktu dalam

informasi GPS yang tercatat, dengan ketentuan bahwa informasi waktu dalam

perangkat yang terpisah dapat disinkronkan. Koordinat yang dihasilkan kemudian

dapat ditambahkan ke informasi Exif foto.

I.5.11.4. Metode geotagging manual. Informasi lokasi juga dapat ditambahkan ke

foto, misalnya melalui spesifikasi Exif-nya yang memiliki kolom untuk bujur /

lintang, bahkan jika tidak ada perangkat GPS ketika foto itu diambil. Informasi yang

dapat dimasukkan dengan langsung memberikan koordinat atau dengan memilih

lokasi dari peta menggunakan perangkat lunak. Beberapa alat memungkinkan

masuknya tag seperti kota, kode pos atau alamat jalan. Geocoding dan reverse

geocoding dapat digunakan untuk mengkonversi antara lokasi dan alamat. Manual

geotagging juga terdapat kemungkinan kesalahan, di mana lokasi foto itu diwakili

oleh koordinat yang salah.

(http://en.wikipedia.org/wiki/Geotagged_photograph)

I.5.12. Google Earth

Google Earth menggunakan proyeksi Silinder Sederhana dengan data WGS84

untuk basis pencitraannya.

(courtesy of earth.google.com)

Gambar I.10. Proyeksi Silinder Sederhana dan Basis Gambar Google Earth

Umumnya, data yang diimpor ke aplikasi Google Earth dibuat dengan sistem

koordinat geografis yang spesifik, misalnya proyeksi UTM (Universal Transverse

Mercator) dan data NAD27 (Data Amerika Utara, 1927). Setiap sistem koordinat

geografis dapat menetapkan koordinat yang sedikit berbeda untuk lokasi yang sama

di bumi. Bila data diimpor ke Google Earth, data tersebut akan diinterpretasikan

berdasarkan sistem koordinat Google Earth.

Pada kondisi umum, proyeksi ulang akan berfungsi seperti yang diharapkan.

Dalam kondisi tertentu, transformasi mungkin tidak berfungsi dengan benar. Dalam

hal ini, kita dapat menggunakan alat pihak ketiga untuk mentransformasi data dari

sistem koordinat awal ke sistem koordinat yang digunakan oleh Google Earth.

Bila membuat database seluruh bumi, satu proyeksi global merupakan cara

yang paling mudah. Google Earth menggunakan proyeksi Silinder Sederhana untuk

basis pencitraannya. Proyeksi peta ini cukup sederhana dengan sistem paralel dan

meridian merupakan ekuidistan, garis horizontal dan kedua garis memotong pada

sudut tegak lurus. Proyeksi ini juga dikenal sebagai Lintang/Bujur WGS84.

Sewaktu proyeksi digunakan dalam pemetaan untuk menetapkan bumi pada

permukaan datar, maka data digunakan untuk menjelaskan bentuk bumi yang

sebenarnya dalam persamaan matematis. Hal ini disebabkan oleh permukaan bumi

yang tidak bulat sempurna, namun mirip elips. Data juga menetapkan hubungan

koordinat garis lintang dan bujur terhadap titik pada permukaan bumi serta

menetapkan basis untuk pengukuran derajat ketinggian.

(http://portal.opengeospatial.org /files/?artifact_id=27810)