TEKNOLOGI LIDAR

LIDAR merupakan suatu system sensor aktif yang menggunakan cahaya laser untuk mengukur ketinggian. Konsep dasar teknologi LIDAR adalah sensor memancarkan sinar cahaya kepada sebuah target lalu sinar tersebut dipantulkan kembali ke sensor. Berkas sinar yang kembali setelah dipantulkan kemudian dianalisa di peralatan detector. Perubahan komposisi cahaya yang diterima dari sebuah target ditetapkan sebagai sebuah karakter objek. Sementara, waktu perjalanan sinar saat dipancarkan dan diterima kembali diperlukan sebagai variable penentu perhitungan jarak dari benda ke sensor.

1.1. Prinsip Kerja LIDAR
Prinsip kerja LIDAR secara umum adalah sensor memancarkan sinar laser pada target kemudian sinar tersebut dipantulkan kembali ke sensor. Berkas sinar yang ditangkap kemudian dianalisis oleh peralatan detector. Perubahan komposisi cahaya yang diterima dari sebuah target ditetapkan sebagai sebuah karakter objek. Waktu perjalanan sinar saat dipancarkan dan diterima kembali diperlukan sebagai variable penentu perhitungan jarak dari benda ke sensor.

Gambar 1. Prinsip Kerja LIDAR

Untuk mendapatkan gambar, dilakukan penyiaman pada lokasi yang ditentukan. Penyiaman dilakukan dengan memasang laser scanner, GPS, dan INS pada wahana yang dipilih. Berdasarkan skala produk yang diinginkan dan luas cakupan, maka dapat ditentukan jalur terbang. Pada jalur terbang yang telah ditentukan tersebut wahana terbang melaukan penyiaman (scanning). Pada saat laser scanner melakukan penyiaman sepanjang jalur terbang, pada setiap interval waktu tertentu direkam posisinya dengan menggunakan GPS dan orientasinya dengan menggunakan INS. Proses ini dilakukan sampai jalur yang disiam selesai.

1.2. Komponen LIDAR
Komponen-komponen LIDAR sebagai berikut :

• Global Positioning System (GPS)

Dalam system LIDAR, GPS dipakai sebagai system penentuan posisi wahana terbang secara 3D (X, Y, Z atau L, B, h) terhadap system referensi teretentu ketika melakukan survey LIDAR. Penentuan posisi dilakukan secara differensial sehingga bias mengamati posisi objek yang diam atau bergerak.

Karena pengukuran posisinya dilakukan secara real time maka metode penentuan GPS itu dinamakan Real Time Kinematics Differential GPS (RTK-DGPS). Ketelitian tipikal posisi yang diperoleh adalah 2 – 5 cm. Data GPS yang dihasilkan, digabungkan dengan data IMU sehingga diperoleh koordinat terdefinisi secara geografis.

• Inertial Navigation System (INS)

INS adalah suatu system navigasi yang mampu mendeteksi perubahan geografis, perubahan kecepatan, serta perubahan orientasi dari suatu benda. Sistem ini mampu mengukur besar perubahan sudut orientasi wahana terbang terhadap arah utara, besar pergerakan sudut rotasi wahana terbang terhadap sumbu-sumbu horisontalnya, percepatan wahana terbang, hingga temperature dan tekanan udara di sekitar wahana terbang. Dari hasil pengukuran yang dapat dilakukan oleh INS, dapat dihasilkan informasi berupa orientasi tiga dimensi serta posisi wahana terbang.

• Sensor Laser

Sensor LIDAR berfungsi untuk memancarkan sinar laser ke objek dan merekam kembali gelombang pantulannya setelah mengenai objek. Pada umumnya gelombang yang dipancarkan oleh sensor terdiri atas dua bagian, yaitu gelombang hijau dan gelombang infra merah. Gelombang hijau berfungsi sebagai gelombang penetrasi jika suatu sinar laser mengenai daerah perairan. Sinar hijau berfungsi untuk mengukur data kedalaman, sedangkan sinar infra merah berfungsi untuk mengukur data topografi daratan atau permukaan bumi. Kekuatan sensor LIDAR sangat erat kaitannya dengan:

• Kekuatan sinar laser yang dihasilkan
• Cakupan dari pancaran sinar gelombang laser
• Jumlah sinar laser yang dihasilkan tiap detik

Sensor LIDAR memiliki kemampuan dalam pengukuran multiple return. Multiple return digunakan untuk menentukan bentuk dari objek atau vegetasi yang menutupi permukaan tanah. Gelombang yang dipancarkan dan dipantulkan tidak hanya mengenai permukaan tanah, tetapi juga mengenai objek-objek yang ada di atas permukaan tanah. Masing-masing pantulan yang dihasilkan diukur intensitasnya, sehingga diperoleh gambaran atau bentuk dari objek yang menutupi permukaan tanah tersebut.

1.3. Pengolahan Data LIDAR

Gambar 2. Proses Pengolahan Data LIDAR (Lohani, 1996)

Dari skema di atas, setelah data mentah dari IMU, GPS, dan jarak laser diperoleh, tahap selanjutnya adalah pengolahan data secara post processing. Yang harus dilakukan selama post processing adalah:

Mendownload data carrier phase GPS yang dihasilkan oleh base station dan receiver yang ada pada pesawat. Data ini kemudian diolah dengan menggunakan software GPS post processing yang akan menghitung solusi akurasi kinematik sepanjang lintasan pesawat.

Membuang data yang tidak relevan yang dikumpulkan selama pengambilan data.

Untuk menentukan kedalaman, sinar laser dipancarkan dari pesawat udara ke bawah dengan sudut θa (θudara) dari garis vertikal. Sudut θa merupakan sudut datang pada permukaan air dari udara. Pada permukaan air ini, sebagian kecil dari energi laser dipantulkan ke udara pada segala arah yang akan diterima kembali oleh receiver di pesawat udara. Sedangkan sebagian besar (98%) energi laser ditransmisikan ke dalam air dengan sudut θw.

Gambar 3. Ilustrasi Penenentuan Kedalaman (Dwi, 2007)

1.4. Proses Georeferensi Data LIDAR
Proses georeferensi adalah suatu proses atau tahapan untuk mendefinisikan koordinat pusat proyeksi sinar laser sehingga terdefinisi ke suatu sistem koordinat. Vektor dari jarak yang ditembakkan dengan sudut penyiaman η didefinisikan terhadap kerengka referensi dari instrumen laser. Jarak yang dihasilkan laser tersebut kemudian ditransformasikan ke pusat bumi yang direalisasikan melalui sistem WGS 84.