budayakan komentar setelah membaca

Minggu, 30 Agustus 2009

Peran GEOID

A. PENDAHULUAN
1. Definisi Geodesi
Geodesi adalah sains pengukuran dan pemetaan permukaan Bumi [Torge, 1980]. Dengan definisi ini geodesi termasuk ke dalam bidang Geoscinces. Sedangkan menurut [Umaryono, 1986], Geodesi merupakan salah satu cabang ilmu matematika terpakai dimaksudkan untuk melakukan pengukuran-pengukuran, menentukan bentuk dan ukuran bumi, menentukan posisi (koordinat) titik-titik, panjang dan arah-arah garis di permukaan bumi serta mempelajari medan gravitasi bumi. Umumnya geodesi di bagi dalam dua bagian yakni Geodesi Geometris yang membahas bentuk dan ukuran bumi serta Geodesi fisis yang lebih membahas ke arah medan gravitasi bumi.

2. Bentuk Bumi
Bentuk permukaan bumi adalah sangat tidak teratur. Dengan kenyataan ini sangat sulit untuk melakukan perhitungan-perhitungan yang diperlukan untuk pemetaan yang teliti dari permukaan bumi tersebut. Dengan kata lain sangat sulit bagi kita untuk melaksanakan pekerjaan-pekerjaan praktis geodesi. Agar mudah melakukan pekerjaan praktis tersebut (contoh : pengkuran Triangulasi, trilaterasi, traverse, dll), maka dipilihlah suatu bidang lain yang teratur (bidang matematis). Artinya semua hasil pengukuran permukaan bumi (baik jaraknya, maupun arah) harus direduksi terlebih dahulu pada bidang yang teratur tadi.

Titik-titik triangulasi (umumnya peninggalan jaman belanda) pada peta merupakan kerangka matematis yang mewakili representasi dilapangan yang mana posisinya dinyatakan dengan koordinat geodesi (φ, λ), yaitu suatu koordinat yang ditentukan relatif terhadap suatu bidang referensi yang didalam pemetaan digunakan untuk menggantikan bidang permukaan fisis bumi. Suatu bidang dimana pada setiap titik pada bidang tersebut arah gaya beratnya tegak lurus disebut bidang nivo (level surface). Karena bidang nivo ini banyak dan saling melingkupi, maka dalam geodesi dipilihlah suatu bidang nivo yang kira-kira berimpit dengan permukaaan air laut rata-rata yg tidak terganggu (undisturb) oleh [Gauss, 1828] dinamakan GEOID. Namun untuk perhitungannya tidak sederhana, banyak rumus-rumus matematik yang digunakan. Bidang nivo dipakai sebagai bidang referensi untuk penentuan posisi tegak (beda tinggi atau elevasi) dipermukaan bumi yang dalam istilah umum sering disebut tinggi diatas permukaan laut (Mean Sea Level). Dengan realitas fisis geoid seperti tersebut diatas, maka alat ukur (Theodolit, Total Stasion dan Waterpass) yang merupakan alat-alat ukur untuk pemetaan, dimana nivonya sudah mendatar, maka sumbu tegaknya adalah tegak lurus pada geoid setempat secara terbatas dengan area yang relatif kecil, namun untuk keperluan yang sangat teliti dengan area yang sangat luas maka diperlukan pengukuran gaya berat bumi dengan menggunakan gravimeter dan alat ukur yang dipakai adalah sipat datar teliti (Precise levelling).

Dalam bidang geodesi, datum geodesi, proyeksi peta, dan sistem-sistem referensi koordinat telah dikembangkan guna mendeskripsikan bentuk permukaan bumi serta posisi lokasi geografi dari unsur-unsur permukaan bumi. Deskripsi ini sangat diperlukan didalam melakukan kegiatan survey, pemetaan dan navigasi, sehingga dengan deskripsi ini orang dapat memahami bentuk dan ukuran objek objek di lapangan Model-model geometrik Bumi, Ellipsoid Referensi, Datum Geodesi.

B. PENJELASAN
1. Definisi Geoid
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) [Kosasih, 2005]. 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.

2. Teknik Penentuan Geoid
Pada prinsipnya geoid (model geopotensial) dapat diturunkan dari data gaya berat sebagai data utamanya yang distribusinya mencakup seluruh permukaan bumi. Akurasi suatu model geopotensial terutama ditentukan oleh kualitas data gaya berat, selain juga ditentukan oleh formulasi matematika yang digunakan ketika menurunkan model tersebut. Data gaya berat dapat diperoleh dari pengukuran secara terestris menggunakan gravimeter, dari udara dengan teknik air-borne gravimetry, dan diturunkan dari data satelit (satelit sistem geometrik seperti satelit altimetry (wilayah laut) dan satelit sistem dynamic seperti GRACE dan GOCCE, serta melalui interpolasi untuk wilayah-wilayah yang tidak ada data gaya beratnya. Berikut ini akan dijelaskan beberapa teknik penentuan Geoid.

  • Gravimeter
Pengukuran gaya berat untuk membuat model geoid dengan cara terestris menggunakan alat gravimeter adalah pengukuran gaya berat langsung di permukaan bumi. Alat gravimeter ditempatkan di titik-titik ukur dan kemudian dilakukan pembacaan. Pada pengukuran ini salah satu stasiun pengamatan biasanya sudah harus diketahui harga gaya beratnya (pengukuran gaya berat relatif). Pada stasiun yang telah diketahui harga gaya beratnya dilakukan pembacaan skala mikrometer, kemudian gravimeter dipindahkan ke stasiun berikutnya dan dilakukan pembacaan mikrometer, sehingga melalui pembacaan mikrometer diketahui perubahan gaya berat antara dua stasiun yang telah dilakukan pengukuran tersebut.

Pada pengukuran gaya berat untuk pembuatan model geoid secara terestris dengan menggunakan instrumen gravimeter akan bermasalah jika daerah observasi cukup luas dengan kondisi topografi yang sulit dijangkau seperti hutan belantara, pengunungan, gunung es, dan juga lautan yang luas. Hal ini akan memakan waktu yang sangat lama dan tenaga yang cukup besar, yang berarti biaya yang dikeluarkan akan sangat besar pula.

  • Air-Borne Gravimetry
Penetuan gaya berat untuk menentukan model geoid dengan metode (GPS) Air -Borne Gravimetry merupakan pengukuran gaya berat di udara dimana gravimeter dilengkapi juga dengan GPS receiver yang ditempatkan di pesawat terbang bersama-sama. Gaya berat yang diukur oleh Gravimeter merupakan percepatan total yang dialami oleh pesawat terbang. Untuk memperoleh nilai gaya berat free-air, maka komponen koreksi seperti koreksi eotvos, koreksi percepatan horisontal pesawat, koreksi percepatan vertikal pesawat dan koreksi free-air harus ditentukan lebih dahulu. Untuk menentukan besarnya koreksi-koreksi tersebut dibutuhkan informasi posisi 3D, kecepatan dan percepatan pesawat dalam arah vertikal dan horisontal yang mana dapat diberikan oleh GPS.

Dengan pengamatan GPS, maka informasi posisi 3D, kecepatan dan percepatan pesawat terbang dapat ditentukan secara teliti. Di samping itu GPS juga dapat digunakan sebagai sistem navigasi pesawat terbang pada saat survey dengan metode real time DGPS (Differential Global Positioning System).

  • Satelit Sistem Geometrik
Teknik penentuan gravity field dan kemudian geoid dengan menggunakan teknologi satelit secara geometrik yaitu diantaranya dengan memanfaatkan kombinasi dari satelit altimetri dengan satelit GPS. Teknik kombinasi dari satelit altimetri dengan satelit GPS (teknik geometrik) secara prinsip sederhananya, yaitu dengan membandingkan jarak yang diperoleh dari satelit altimetri dengan tinggi yang diperoleh dari GPS dalam fungsi waktu.

  • Satelit Sistem Dynamic
Metode penentuan gravity field dan geoid menggunakan misi-misi dari Satelit Gravimetri mulai banyak dikembangkan saat ini. Jika bumi dianggap sebagai ellipsoid dengan massa yang homogen, maka medan gaya beratnya akan memiliki suatu medan massa tertentu dan orbit satelit akan berbentuk ellips yang sempurna. Dengan melakukan penjejakan terhadap satelit, maka kita dapat menentukan seberapa besar penyimpangan orbit satelit dan kemudian dapat dihitung seberapa besar perbedaan medan gaya berat bumi dibandingkan dengan massa sebuah titik. Ini merupakan cara yang baik untuk mendapatkan kenampakan gelombang panjang (long wavelength) dari medan gaya berat. Misi Satelit Gravimetri diantaranya bernama GRACE (Gravity Recovery And Climat Experiment) dan GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer).

3. Peran Geoid
Geoid memiliki peran yang penting dalam berbagai hal seperti untuk keperluan aplikasi geodesi, oseanografi, dan geofisika. Contoh untuk bidang ilmu 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 menyebabkan penyimpangan puluhan meter terhadap tinggi orthometrik. Kesimpulannya penggunaan teknik GPS di Indonesia dalam penentuan tinggi orthometrik untuk berbagai keperluan praktis seperti rekayasa, survei, dan pemetaan seperti disebut di atas mengalami kendala karena hingga saat ini belum ada geoid teliti di wilayah negara kita.

Selain berfungsi untuk penentuan tinggi ortometrik, geoid juga diperlukan dalam penentuan datum geodetik di Indonesia. Seperti diketahui, Indonesia yang terdiri dari kepulauan, dimana tiap-tiap pulau jaraknya cukup jauh bagi pengukuran-pengukuran geodesi secara terestris dan konvensional, menyebabkan jaring kontrol geodesi masih belum bersambungan dan dihitung pada permukaan ellipsoida yang berbeda-beda, dan karena informasi geoid terhadap ellipsoid tersebut belum diketahui, maka dianggap permukaan geoid adalah permukaan ellipsoid. Jadi data pada permukaan geoid (air laut rata-rata) digunakan langsung untuk keperluan hitungan pada permukaan ellipsoid (development method), dengan titik awal hitungan yang berbeda-beda, yang satu dengan yang lainnya belum diketahui hubungannya.

Karena hitung-hitungan geodesi dilakukan dengan menggunakan data-data pada geoid, maka hasil hitungan yang dilakukan pada permukaan ellipsoid belumlah merupakan hasil akhir. Dengan diketahuinya informasi geoid di daerah Indonesia terhadap permukaan ellipsoid (bidang hitung) yang digunakan, maka penyelesaian (finalisasi) hitungan jaringan kontrol geodesi dalam suatu sistem geodesi tunggal di Indonesia (the Indonesian Unified Geodetic System), akan menjadi kenyataan. [Kahar, 1978].

  • Pengadaan Kerangka Dasar Vertikal Nasional
Jaring Kontrol Vertikal Nasional adalah jaring titik-titik di muka bumi dalam bentuk pilar beton (bench mark) atau tanda yang dipasang pada bangunan permanen (jembatan, bengunan, stasiun, dan lain-lain) serta diketahui tingginya dalam sistem tinggi ortometrik. Tinggi ortometrik adalah jarak titik itu terhadap geoid diukur sepanjang garis gaya berat di titik itu.

Di Indonesia, KDV terpisah dengan KDH, dimana penyelenggaraannya dilakukan dengan pengukuran sipat datar teliti dengan bentuk geometrik berupa kring (tertutup). Di Indonesia, pengukuran sipat datar teliti pertama kali dilakukan di Pulau Jawa (1924-1930), dan titiknya diberi nama NWP (Nauwkeurigheid Waterpassen Punt). Setelah merdeka, Badan Koordinasi Survei dan Pemetaan Nasional (Bakosurtanal) melakukan pengukuran ulang serta dilanjutkan pengukurannya ke Pulau Bali, Sumatra, dan pulau besar lainnya (belum selesai semua) dengan nama TTG (Titik Tinggi Geodesi).

Suatu jaring titik-titik tinggi (JKV) yang mewakili suatu sistem tinggi nasional yang tunggal sangat diperlukan, baik untuk keperluan praktis maupun ilmiah. Pengadaan JKV di Indonesia telah dimulai semenjak pemerintah Hindia Belanda (1925). Jaringan titik tinggi yang telah diselesaikan baru meliputi Jawa Barat dan sebagian Jawa Tengah. Mengingat pentingnya data tinggi, sejak tahun 1980 Bakosurtanal telah mulai melaksanakan pengadaan JKV Nasional dengan cara pengukuran sipat datar teliti. Sampai tahun 2002 telah di selesaikan sebanyak 5897 titik tinggi.

Metoda Hitungan Tinggi Hitungan tinggi Jaring Kontrol Vertikal berdasarkan beda potensial gayaberat antar masing-masing titik, sebagai data dasar dalam proses hitungan adalah beda tinggi antar TTG, posisi horizontal (φ, λ), dan muka air laut rata-rata pada stasiun pasut yang terhubung dengan Jaring Kontrol Vertikal.

C. PENUTUP
1. Kesimpulan
Pada umumnya orang berbicara soal pengukuran tinggi geometris (waterpas biasa) dengan anggapan bahwa bidang-bidang nivo benar-benar berbentuk bola, jadi jarak antara dua bidang nivo yang berdekatan dimana saja adalah sama. Padahal dalam kenyataannya akan lebih baik bila kita menganggap bumi ini mempunyai bentuk matematis berupa elipsoid perputaran, dengan demikian bidang-bidang nivo tidak lagi merupakan bidang-bidang paralel, disebabkan percepatan gaya berat (g) akan semakin besar bila lintang (φ) makin besar pula.

Bidang nivo disebut juga dengan bidang ekipotensial. Bidang ekipotensial ialah bidang yang merupakan tempat kedudukan titik-titik yang potensialnya sama, sedangkan potensial suatu titik didefinisikan secara klasik sebagai kerja yang harus dilakukan untuk membawa satu satuan massa dari satu titik yang jauhnya tak terhingga sampai ke titik itu sendiri. Berdasarkan definisi bidang ekipotensial itu, maka tentulah bidang bidang-bidang ekipotensial itu banyak sekali tak terhingga jumlahnya. Geoid adalah salah satu dari bidang ekipotensial yang banyak itu, yaitu yang melalui permukaan laut rata-rata (MSL).

Geoid memiliki peran yang penting dalam berbagai hal seperti untuk keperluan aplikasi geodesi, oseanografi, dan geofisika. Contoh untuk bidang ilmu geodesi yaitu dalam penentuan tinggi orthometrik untuk berbagai keperluan praktis seperti rekayasa, survei, dan pemetaan. Selain berfungsi untuk penentuan tinggi ortometrik, geoid juga diperlukan dalam penentuan datum geodetik di Indonesia. Penyelenggaraan KDV terkait dengan kebutuhan akan titik referensi tinggi, baik untuk keperluan ilmiah maupun praktis (misalnya, untuk keperluan irigasi).


DAFTAR PUSTAKA

Kosasih, Prijatna. Kuntjoro, Wedyanto. 2005. Slide Kuliah IHG 1. Institut Teknologi Bandung: Bandung.
Staf Pusat Geodesi dan Geodinamika. 2002. Referensi Tinggi Jaring Kontrol Vertikal Nasional. Bakosurtanal: Bekasi.

http://geodesy.gd.itb.ac.id/
http://willywan.dagdigdug.com/teknologi-geodesi/
http://www.bakosurtanal.go.id/

2 komentar:

  1. ijin copas y du
    wira

    BalasHapus
  2. terima kasih ya artikelnya asik bgt nih kakak bedu :)
    -IMG08037-

    BalasHapus