Bab 4. HASIL DAN ANALISA PENGUKURAN GPS

4.1 Hasil Pengukuran GPS

Setelah melakukan proses pengukuran pada tanggal 24 November 2014, didapat hasil dari pengukuran GPS dengan koordinat pendekatan awal sebagaimana ditunjukkan pada tabel x sebagai berikut.

Tabel x Koordinat Pendekatan Observasi GPS

Name X (m) Y (m) Z (m)Rektorat_6SCG -2451242.039 5832943.38 -803082.039LPPM_1_7RPC -2451432.314 5832883.003 -802960.554LPPM_2_6SCG -2451437.013 5832878.083 -802965.229Perpus(UPMS)_7RPC -2451389.414 5832876.5 -803100.039

Dengan sketsa dari titik- titik pengamatan tersebut dalam aplikasi Topcon Tools sebagai berikut seperti ditunjukkan pada gambar x.x di bawah ini.

Gambar x.x Sketsa Observasi GPS

Hasil observasi diatas merupakan data awal yang berupa data.tps hasil unduhan dari receiver Topcon Hiper-Pro yang digunakan oleh kelompok kami, sehingga pada tahap ini masih belum diketahui data-data Statistika dari titik- titik tersebut.

Dari hasil observasi diatas, akan dilakukan proses pengolahan data dan analisa dari data tersebut menggunakan 2 aplikasi, yaitu Topcon Tools dan GPSTools, dimana Topcon Tools merupakan aplikasi komersial yang mudah dalam penggunanannya, hanya saja tidak bisa dikustomisasi sesuai dengan keinginan, sedangkan GPSTools merupakan aplikasi ilmiah yang sedikit tidak user-friendly tetapi setelan pada apliaksi ini bisa dikustomisasi sesuai dengan keinginan dan kebutuhan.

4.2 Pengolahan Data GPS dan Analisa Data GPS

4.2.1 Pengolahan Data Menggunakan Topcon Tools

Pada sub-bab ini akan dijelaskan pengolahan data menggunakan Software Topcon Tools, dimana merupakan software komersial, sehingga yang diperlukan hanya data mentah (Raw Data) dan juga pengetahuan dasar akan GPS. Proses dimulai dari memasukkan data hasil unduhan dari receiver ke dalam aplikasi Topcon Tools, untuk selanjutnya mu;lai diolah. Pengolahan pertama dimulai dengan menentukan titik kontrol, yaitu titik yang dianggap benar, untuk nantinya akan menjadi referensi bagi titik-titik lain. Dalam pengolahan data kali ini, yang dijadikan titik kontrol adalah titik pengamatan Perpus (UPMS). Sketsa titik- titik pengamatan setelah dilakukan pemilihan titik kontrol ditunjukkan di gambar x.x sebagai berikut.

Gambar x.x Sketsa Observasi GPS dengan Titik Perpus sebagai Kontrol

Setelah menentukan titik kontrol, yang selanjutnya dilakukan adalah proses pengolahan (GPS+ Post Processing) dengan menekan tombol F7 atau Tombol Post Processing di Toolbar. Perlu diingat bahwa Topcon Tools adalah software komersial sehingga semuanyamudah, hanya tinggal tekan- menekan tombol saja secara garis besar. Setelah tombol Post Processing ditekan, maka koordinat dari titik- titik pengamatan tersebut akan berubah sesuai dengan proses perhitungannya, dengan titik Perpustakaan sebagai kontrol. Pada gambar x.x di bawah ini ditunjukkan sketsa pengamatan setelah di-Post Processing.

Gambar x.x Sketsa Observasi GPS setelah mengalami Post-Processing

Bisa dilihat pada gambar diatas bahwa baseline berubah warna menjadi hijau, begitu pula dengan titik- titik pengamatan dan juga titik LPPM 1 dan 2 yang semual terpisah menjadi terlihat bertindihan atau bertampalan. Warna hijau pada baseline maupun titik ini berarti bahwa baseline dan titik ini benar atau memenuhi toleransi, sedangkan titik LPPM 1 dan 2 bisa menjadi berimpitan karena sudah melalui proses Post-Processing. Pada tabel x di bawah ini merupakan koordinat XYZ Kartesian dari titik- titik pengamatan diatas.

Tabel x Perbandingan data Awal dengan Hasil Olahan TopconTools

X (m) Y (m) Z (m) X (m) Y (m) Z (m) X (m) Y (m) Z (m)Rektorat_6SCG -2451242.039 5832943.38 -803082.039 -2451241.299 5832941.515 -803082.485 -0.74 1.865 0.446LPPM_1_7RPC -2451432.314 5832883.003 -802960.554 -2451430.745 5832878.877 -802959.593 -1.569 4.126 -0.961LPPM_2_6SCG -2451437.013 5832878.083 -802965.229 -2451430.695 5832878.78 -802959.561 -6.318 -0.697 -5.668

Perpus(UPMS)_7RPC -2451389.414 5832876.5 -803100.039 -2451389.414 5832876.5 -803100.039 0 0 0

NameRAW OBSERVATION DATA POST-PROCESSING DATA RESIDUE

Dari hasil perhitungan Post-Processing di atas bisa dilihat bahwa setiap komponen koordinat dari 3 titik yang bukan kontrol mengalami perubahan, dengan residu yang beragam. Titik dengan residu paling baik adalah titik Rektorat, sedangkan titik LPPM 1 dan LPPM 2 mempunyai residu yang lumayan besar. Hal ini bisa terjadi akibat efek multipath dan juga efek dari waktu pengamatan itu sendiri.

4.2.2 Pengolahan Data Menggunakan GPSTools

Software selanjutnya yang kami gunakan adalah GPSTools, dimana aplikasi ini merupakan aplikasi ilmiah yang mana kita harus memasukkan parameter- parameter yang kita inginkan sendiri, sehingga hasilnya kita mengerti bagaimana mendapatkannya dan juga membuat kita tahu apabila ada yang salah dari pengukuran GPS kita. Selain itu,

menggunakan GPSTools berarti benar- benar belajar tentang sistem GPS dan sinyal serta bias- bias nya.

Pada proses kali ini, kelompok kami menggunakan sistem atau metode Statik dengan metode analisa PPP (Precise Point Positioning). Sistem ini diawali dengan proses plotting data mentah dari setiap hasil observasi, seperti ditunjukkan pada gambar x.x di bawah ini.

Gambar x.x Plot Raw Observation Data Receiver Rektorat

Gambar x.x Plot Raw Observation Data Receiver LPPM1

Gambar x.x Plot Raw Observation Data Receiver LPPM2

Gambar x.x Plot Raw Observation Data Receiver Perpustakaan

Dari gambar diatas bisa dilihat bahwa hanya beberapa satelit saja yang memberikan sinyal kepada receiver pada saat pengamatan, dimana terdapat 6-8 satelit. Plot diatas hanya plot Raw Observation Data, yang berarti belum sepenuhnya benar dan belum di-proses.

Proses selanjutnya yang dilakukan adalah proses Estimasi awal pada Raw Observation Data dari setiap pengamatan GPS, sehingga mendapatkan Clean Observation Data atau Data yang sudah tervalidasi dengan metode-metode ternentu, dalam hal ini adalah “30s Static Parameter” yang sudah terdapat dalam aplikasi GPSTools. Plot dari data Clean Observation Data yang ditimpakan di Raw Observation Data bisa dilihat di gambar x.x di bawah ini.

Gambar x.x Plot Clean and Raw Observation Data Receiver LPPM_1

Gambar x.x Plot Clean and Raw Observation Data Receiver Perpustakaan

Gambar x.x Plot Clean and Raw Observation Data Receiver Rektorat

Gambar x.x Plot Clean and Raw Observation Data Receiver LPPM_2

Dari gambar diatas bisa dilihat bahwa terdapat perbedaan pada garis biru yang menandakan Clean Observation Data dengan garis hitam Raw Observation Data, dimana berarti ada beberapa bagian dari sinyal yang diterima oleh receiver yang tidak valid dan harus dibuang. Plot diatas menunjukkan banyaknya sinyal GPS yang masuk kedalam receiver. Dapat dilihat bahwa sinyal GPS yang masuk ke dalam receiver perpustakaan merupakan yang terbanyak. Dalam satu waktu sinyal yang terputus baik akibat faktor cyle slip, multipath, dan faktor lainnya juga minim sekali. Hal ini dapat terjadi karena posisi dari BM GPS dari perpustakaan berada pada tanah lapang, sehingga memudahkan receiver untuk menangkap sinyal dari satelit.

Proses selanjutnya yang dilakukan adalah menghitung koordinat menggunakan metode PPP, dimana setiap titik dianggap mempunyai kontribusi terhadap dirinya sendiri, sehingga perhitungan dilakukan terhadap setiap koordinat sendiri, dengan interval 15 detik. Dari hasil estimasi tersebut terdapat kesalahan dari posisi- posisi titik GPS (Position Error), dimana terdapat pada gambar x.x di bawah ini.

Gambar x.x Plot Position Error Receiver LPPM_2

Gambar x.x Plot Position Error Receiver LPPM_1

Gambar x.x Plot Position Error Receiver Rektorat

Gambar x.x Plot Position Error Receiver Perpustakaan

Plot diatas menunjukkan tingkat presisi dan akurasi serta nilai RMS error dari posisi receiver berdasar sumbu (N,E,U). Dimana receiver Perpustakaan memiliki tingkat presisi dan akurasi yang tinggi terlihat dari tingkat persebaran titik yang terpusat di tengah sumbu. Untuk RMS, nilai dari receiver perpustakaan juga memiliki nilai yaang terkecil baik dalam arah utara, timur, dan atas dikarenakan jumlah sinyal GPS yang masuk lebih banyak sebagai koreksi data sehingga menjamin ketelitian serta keandalan dari data survey tersebut.

Dari gambar diatas bisa dilihat bahwa terjadi perbedaan kesalahan posisi dari masing- masing pengukuran, dimana titik Rektorat dan titik Perpustakaan mempunyai observasi paling banyak, dimana LPPM 2 merupakan titik yang paling banyak

kesalahan. Hal ini sejalan dengan hasil yang didapat dari aplikasi Topcon Tools, dimana titik Rektorat merupakan titik paling akurat, dan titik LPPM_2 merupakan titik paling banyak kesalahannya. Tabel x dibawah ini menunjukkan koordinat rata-rata dari perhitungan menggunakan GPSTools dan residunya terhadap Raw Observation Data.

Tabel x Perbandingan data Awal dengan Hasil Olahan GPSTools

X (m) Y (m) Z (m) X (m) Y (m) Z (m) X (m) Y (m) Z (m)Rektorat_6SCG -2451242.039 5832943.38 -803082.039 -2451240.795 5832939.575 -803080.917 -1.2436 3.8052 -1.1216LPPM_1_7RPC -2451432.314 5832883.003 -802960.554 -2451430.87 5832876.867 -802958.094 -1.4441 6.1362 -2.4603LPPM_2_6SCG -2451437.013 5832878.083 -802965.229 -2451429.787 5832876.986 -802957.016 -7.2259 1.097 -8.2129

Perpus(UPMS)_7RPC -2451389.414 5832876.5 -803100.039 -2451388.968 5832874.86 -803098.54 -0.4456 1.6397 -1.4992

NameRAW OBSERVATION DATA POST-PROCESSING DATA (GPSTools) RESIDUE

Dari tabel diatas bisa dilihat bahwa masih terjadi banyak selisih antara data awal dengan olahan GPSTools, dimana mencapai beberapa meter. Tetapi tetap dari tavel diatas bisa dilihat bahwa titik LPPM_2 merupakan titik dengan kesalahan terbesar, sedangkan titik Perpustakaan adalah titik paling valid diantara keempatnya.

Selain plot Error, yang dihasilkan dari Estimasi dengan metode PPP yang mendukung hipotesa bahwa titik LPPM_2 adalah paling banyak salah dan titik Perpustakaan yang paling valid ditunjukkan oleh gambar x.x di bawah ini.

Gambar x.x Plot RMS Error dari keempat data observasi

Plot diatas menunjukkan RMSE dari tiap receiver dimana nilai dari receiver perpustakaan memiliki nilai paling kecil. Untuk lebih detailnya, kualitas data biasanya dapat dilihat dari “posfit nrms” apabila data telah terdistribusi secara acak dan bobot yang diberikan kepada receiver telah benar pada umumnya data akan menghasilkan nrms dibawah 0.5. Apabila lebih dari 0.5 maka terdapat gangguan pada receiver dari bias dan cycle slip. Untuk receiver perpustakaan sendiri nilainya 0.4201 (dapat dilihat dalam log) sehingga dapat dikatakan kualitasnya bagus. Dapat dilihat bahwa titik LPPM_2 mengalami error yang paling besar marginnya, dibanding dengan titik- titik yang lain.

Hasil lain yang bisa dilihat adalah Horizontal Error dari setiap receiver, dimana fungsi ini digunakan untuk melihat pergerakan titik, khususnya apabila ada

pergerakan lempeng yang signifikan (gempa). Gambar x.x di bawah ini merupakan plot dari Error tersebut.

Gambar x.x Horizontal Displacement dari setiap titik

Plot diatas menunjukkan posisi receiver dalam peta global sekaligus error posisi (pergeseran) dalam horizontal. Untuk posisi receiver sendiri sudah tepat berada pada daerah Jawa Timur. Untuk error horizontal sangatlah kecil sehingga tidak timbul pergeseran posisi yang signifikan. Posisi antar receiver yang tidak terlalu jauh dapat menghilangkan kesalahan akibat bias troposfir dan ionosfir.

4.2.2 Pengolahan Data Menggunakan Least Square Computation

Selain beberapa metode diatas,terdapat metode menggunakan Least Square sebagai media dalam penghitungan. Metode kuadrat terkecil dalam penghitungan ini menggunakan metode Kuadrat Terkecil Parameter, dengan rumus dasar AX=L+V, dimana matriks A, X, L dan V berturut turut adalah sebagai berikut.Matriks A=

Matriks X=

Matriks L=

Matriks V=

Dari matriks diatas mempunyai bobot yang diambil dari Korelasi antar komponen pembentuk koordinat atau kovarian dari titik- titik tersebut, dimana membentuk matriks bobot, sebagai berikut.W=

Dari perhitungan diatas ternyata tidak signifikan perubahan koordinat dari koordinat awal, ditandai dengan minimnya standar deviasi parameter yang bernilai 4.0072 x10-9. Tetapi metode ini tetap akan menjadi metode yang paling baik dan signifikan dalam perhitungan pengukuran apapun.