STUDI
KINERJA SOFTWARE ON-LINE PPP (PRECISE
POINT POSITIONING) DALAM PENGOLAHAN DATA SURVEY GPS
Adi
Putra1, Dr. Ir. Dina Anggreni S., M.T2, Irwan Gumilar,
S.T, M.Si2
1Mahasiswa
S1 Teknik Geodesi dan Geomatika
2 Dosen
Teknik Geodesi dan Geomatika
Teknik
Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung
Jalan Ganesha no. 10,
Bandung, Indonesia
ABSTRAK
GPS
adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit. Sistem
yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus dalam segala cuaca ini,
didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi yang teliti, dan
juga informasi mengenai waktu, secara teliti di seluruh dunia (Abidin, 2007). Banyak aplikasi dalam navigasi, survei tanah,
definisi tanah dan sejumlah pemetaan telah dibuat lebih sederhana dan
lebih tepat karena aksesibilitas data Global Positioning
System (GPS), dan dengan demikian permintaan
untuk menggunakan teknik-teknik canggih GPS
di survei aplikasi telah menjadi penting Teknik diferensial adalah satu-satunya
sumber posisi yang akurat selama bertahun-tahun, dan tetap
digunakan meskipun biaya. Posisi titik yang tepat
(PPP) adalah teknik alternative untuk metode penentuan
posisi diferensial yang pengguna dengan penerima tunggal dapat
mencapai akurasi posisi pada skala sentimeter atau decimeter.
Belakangan ini banyak website yang
menawarkan penglahan data PPP secara online
dan gratis. Sehubungan dengan itu maka perlu dilakukan penelitian tentang
kinerja dan hasil dari beberapa website
yang memberikan layanan tersebut. Penelitian ini melakukan pencaritahuan
tentang parameter yang digunakan dan koordinat yang dihasikan pada website tersebut. Dengan mengirimkan
data CORS dengan lama pengamatan 2, 4, 6, 12, 24 jam dan menghasilkan koordinat
yang selanjutnya dibandingkan dari hasil masing-masing website.
Kata
kunci: GPS, PPP, CORS, online, dibandingkan.
1. PENDAHULUAN
Kebutuhan
akan posisi di zaman sekarang sangat lah tinggi, dari instansi pemerintah,
insitusi pendidikan, komersil, maupun perorangan. GPS adalah salah satu solusi
yang sangat membantu akan kebutuhan tersebut. GPS memberikan ketelitian akan posisi yang cukup beragam. Mulai
dari ketelitian yang hitungannya meter hingga ketelitan millimeter. Ketelitan
meter biasanya digunakan untuk navigasi yang cukup metode absolut menggunakan
perhtitungan data pseudorange.
Kebutuhkan akan ketelitian yang lebih tinggi dapat dihasilkan dari beberapa
metode dan stategi pengolahan data yang telah di rumuskan. Sebagian besar
pengguna data GPS menggunakan teknik diferensial yang keakurasian sangat
tinggi. Namun ada beberapa keterbatasan dalam teknik GPS relatif. Teknik GPS
relatif membutuhkan dua atau lebih reciver, dan koordinat sebenarnya dari
stasiun referensi haruslah diketahui. Selain itu jarak dari stasiun referensi
dan pengguna mempengaruhi dari kualitas posisi yang dihasilkan. Keterbatasan
akan teknik tersebut dapat terjawab oleh metode yang lebih praktis dengan
ketelitian yang mendekati yaitu Precise
Point Positioning, lebih sering disingkat dengan (PPP). Precise Point Positioning Metode ini pada dasarnya adalah metode
penentuan posisi absolut yang menggunakan data one-way fase dan psedorange dalam bentuk kombinasi bebas ionosfer.
Metode ini umumnya dioperasionalkan dalam metode stastik dan memerlukan data
GPS dua frekuensi yang diamati menggunakan reciver
GPS tipe geodetik. Metode ini dapat
memberikan ketelitian decimeter hingga sentimeter kepada pengguna hanya dengan
satu reciver GPS. Hal tersebut membuktikan teknik PPP sangat hemat biaya
dibandingkan teknik penentuan relatif.
Dalam
beberapa tahun terakhir, banyak situs website
yang menyediakan pengolahan data GPS online
secara gratis yang lebih dikenal dengan kata web-base GPS data processing service. Layanan ini
tersedia untuk akses tak terbatas dan tidak memerlukan pengetahuan rinci
tentang perangkat lunak pengolah. Hal ini membuat pengguna yang tidak memiliki
pengalaman dalam pengolahan data GPS menggunakan perangkat lunak tertentu
menjadi terbantu. Penulisan penelitian ini tergerak dari makin banyaknya situs
yang menyediakan web-base GPS data
processing service ini maka dibutuhkan pengetahuan tentang kinerja dari
setiap perangkat lunak yang digunakan oleh situs tersebut dan posisi yang
dihasilkannya. Penelitian ini bertujuan untuk menilai kinerja dari GPS Analysis and Positioning Software (GAPS)
dari University of New Brunswick Canada, Online
Processing User Service (OPUS) dari National
Geodetic Survey, USA, dan Automatic Precise Positioning
Service (APPS) dari NASA, mengunakan data pengamatan GPS secara statik.
Data yang digunakan adalah pengamatan yang diperoleh dari beberapa stasiun CORS dengan perekaman per-30
detik. Data perhari dari setiap stasiun CORS dibagi menjadi perekaman
2,4,6,12,24 jam. Hasil dari setiap web-base
GPS data processing service kemudian dibandingkan antara satu sama
lainnya. Penelitian ini menunjukkan kinerja dari setiap web-base GPS data processing service dan posisi yang
dihasilkannya.
2. METODE PENENTUAN
POSISI
Secara
garis besar metode penentuan posisi menggunakan GPS dapat dikategorikan dalam
dua mode: metode absolute dan relatif. Penentuan posisi relatif menggunakan dua
reciver yang melacak satellite yang sama secara bersamaan, satu sebagai stasiun
referensi dan yang lainnya sebagai rover. Beberapa kesalahan dapat dihilangkan
dengan menghitung perbedaan antara titik perkiraan dan koordinat yang diketahui
yang kemudian menjadi koreksi untuk rover. Metode ini biasanya digunakan untuk
kebutuhan akurasi yang tinggi. Namun penentuan posisi relatif ini yang lebih
sering dikenal metode diferensial ini memiliki keterbatan, seperti
ketergantungan akurasi pada jarak antara referensi dan stasiun refernsi. Selain
itu kedua reciver melakukan perekaman data pada waktu bersamaan.
Absolute
posisitioning, juga dikenal sebagai penentuan mandiri, otonom, atau single
point positioning, menggunakan reciver GPS tunggal, tidak terdiferensial ke
titik manapun. Reciver ini melacak empat atau lebih satelit GPS untuk
menentukan posisinya terhadap kerangka acuan orbit satelit dikenal sebagai GPS broadcast frame WGS84. Hal ini
dimungkinkan untuk meningkatkan akurasi dari single point positioning dengan ketersediannya precise ephemeris dan produk ketelitian jam satelit dari International GPS Service (IGS) dan
organisasi lain yang menghasilkan hal tersebut. Penggunaan kedua kode pseudorange dan gelombang fase yang
membawa data pengukuran dan koreksi lainnya seperti satellite antenna offset, ocean
tide loading, atmosphere loading
dan site displacement effect disebut
dengan Precise Point Positioning (PPP)
yang dapat menghasilkan ketelitian desimeter hinggal sentimeter.
3. ELEMEN PRECISE POINT POSITIONING
Pada
dasarnya perhitungan data pseudorange
dan fase dalah sebagai berikut:
Pi = ρ + dρ + dtrop + dioni + (
dt – dT ) + MP1 + ϑPi
Li = ρ + dρ + dtrop + dioni + (
dt – dT ) + MCi – λi – ϑCi
Dimana:
Pi = c. ∆t
= pseudorenge pada frekuensi
fi ( m ), ( i = 1 , 2 ),
Li = λi . φi
= jarak fase (carrier range)
pada frekuensi fi (m), ( i = 1, 2 ),
ρ =
jarak geometris antara pengamat (x,y,z) dengan satelit (m),
c = kecepatan cahaya dalam vakum
(m),
λ = panjang gelombang dari sinyal
(m)
= c / f (f adalah frekuensi),
dρ=kesalahan
jarak yang disebabkan oleh kesalahan ephimeris,
dtrop = bias yang disebabkan oleh refraksi troposfer (m),
dioni = bias yang disebabkan oleh refraksi ionosfer (m) pada
frekuensi fi,
dt, dT = kesalahan dan offset dari jam receiver dan jam satelit (m),
MPi, MCi =efek
multipath pada hasil pengamatan Pi dan Li (m),
Hal-hal
tersebut adalah faktor utama yang mempengaruhi kualitas posisi yang di hasilkan
dari precise point positioning (PPP).
3.1
EPHIMERISE DAN JAM SATELIT
Kualitas orbit GPS dan
informasi jam mempengaruhi diturunkanperkiraan PPP. GPS tepat orbit dan produk jam
adalah tersedia
dalam format SP3 dari IGS setelah 13 hari, dan dikenal
sebagai IGS final.
3.2
KUALITAS GEOMETRIK
Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas geometri adalah
jumlah akses- penerimaan satelit, distribusi satelit diakses, masker elevasi sudut
dan panjang rentang
waktu pengamatan fase pembawa.
3.3
INFORMASI ANTENA
PPP dapat menentukan ketinggian, lintang dan bujur dari pusat
fase
antena (PFA) diwujudkan dengan
pengolahan
pengamatan. Untuk menghitung posisi titik tanah, jarak vertikal
antara titik dasar dan
titik pusat
antena (tinggi
antena)
serta jarak antara PFA dan tinggi
antena harus diketahui.
1.
Tinggi
antena:
Ini adalah jarak vertikal antara titik tanah dan referensi antena titik (ARP),
yang relevan untuk instalasi antena. Jarak ini harus masuk dalam komponen H dari
antena delta H / E / N di yang RINEX header.
2.
Pusat fase antenna dan tinggi antena:
Jarak antara Pusat
fase antenna dan tinggi antena adalah fungsi dari sifat elektronik dari antena serta
elevasi dan azimut dari sinyal satelit yang masuk. Jarak ini ditentukan
oleh kalibrasi laboratorium
atau lapangan dan nilainya tetap konstan untuk setiap model yang diberikan.
3.4
BIAS IONOSFER
Ionosfer adalah lapisan
atmosfer terionisasi
sekitar bumi
membentang dari 50 km sampai 1000 km di atas permukaan. Ionosfer adalah media yang membuat gelombang
merambat lebih cepat yang
dilalui
oleh sinyal Gobal Navigasi Satelite System (GNSS). Untuk
menghilangkan bias ionosfer,
dengan
menggunakan kode ionosfer bebas dan fase pembawa kombinasi
dengan menggunakan
pengamatan dual frekuensi
3.5
. BIAS TROPOSFER
Troposfer adalah lapisan bawah
atmosfer bumi. Ketebalan
bervariasi 8-16 km antara kutub dan khatulistiwa. Penundaan troposfer adalah berdasarkan suhu,
tekanan, kelembaban,
dan uap air dan
merupakan fungsi dari ketinggian dan lintang penerima. Model troposfer digunakan untuk
mengurangi itu
efek troposfer sekitar 92% sampai 95% dan sisa bagian dapat
dihapus dengan menggunakan teknik dasar diferensial pendek [Wells et al, 1999.].
4. LAYANAN
PENGOLAHAN DATA GPS SECARA ONLINE
Dalam beberapa tahun terakhir banyak
organisasi telah memperkenalkan GPS secara online alat yang
memberikan jumlah tak terbatas estimasi GPS pengolahan kepada pengguna
secara gratis. Pengguna mengirimkan data pengamatan dalam format Receiver Independent Exchange (RINEX) ke website tersebut dan member informasi alamat email penerima dari pengguna untuk dikirim kembali
hasil pengolahan dalam waktu singkat jangka waktu
tidak lebih dari beberapa menit. Perbandingan dari beberapa website
tersebut di sajikan pada penelitian ini.
4.1
DATA PENGAMATAN
Data
yang digunakan dalam penelitian ini berupa data CORS yang di simpan dalam
format RINEX 2.11. Pengamatan CORS ITB, UPI, Gn.Ceremai, Alsaka, Pago pago, ini
dibagi menjadi beberapa jam pengamatan yaitu 2, 4, 6, 12, 24 jam setiap
stasiunnya. Lebih jelasnya data tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.1 .
Tabel 4.1 Data pengamatan.
Nama Titik
|
Lokasi
|
Waktu Pengamatan
|
ITB1
|
ITB
|
29 Juni 2010
|
UPI1
|
UPI
|
29 Juni 2010
|
POSC
|
Gn. Ceremai
|
29 Juni 2010
|
BRW1
|
Alaska , USA
|
16 Januari 2011
|
ASPA
|
Pago Pago, USA
|
16 Januari 2012
|
4.2
GAPS (GPS Analysis
and Positioning Software) dari University
of New Brunswick Canada
Situs
website yang dikelola oleh University of New Brunswick Canada ini
memberikan layanan kepada penggunanya yang menggunakan single GNSS receiver metode statik dan kinematik secara presisian
dan akurasi. Layanan ini manggunakan precise
orbit dan clock products dari Insternational GNSS Service (IGS) dan
memungkinkan ketelitian hingga sentimeter pada metode statik dan desimeter pada
metode kinematik. Layanan ini dapat di akses pada: http://gaps.gge.unb.ca/
4.3 OPUS ( Online
Positioning User Service ) dari National Geodetic Survey, USA
Situs website ini dikelola oleh National Geodetic Survey, USA ini menyediakan layana dengan ke
akurasian tinggi dengan metode statik dan rapid-statik. . UPOS menggunakan
koreksi dari 3 CORS terdekat demi meningkatkan kepresisan dari pengolahan data.
Jika pengguna bersedia dia bisa menampilkan kepada public hasil pengolahan
datanya pada situs NGS. Layanan ini dapat di akses pada: http://www.ngs.noaa.gov/OPUS/opus.jsp
4.4 APPS (Automatic Precise Positioning Service)
dari NASA
Situs website yang
dikelola oleh NASA ini memberikan pelayanan merupa statik dan kinematik. Hasil
dari pengolahan data tersebut di cantumkan pada website tersebut. Ada beberapa
layanan yang di batasi oleh situs ini, jika pengguna mendaftar menjadi anggota
pada situs ini akan diberikan layanan pemilihan gelombang L1 yang digunakan P
code atau C/A code, dan dapat menentukan sendiri apriori pengamatan. Layanan
ini dapat diakses pada: http://apps.gdgps.net/apps_file_upload.php
5.
PERBANDINGAN ANTARA WEBSITE
Ada beberapa aspek-aspek
umum yang harus dipertimbangkan dalam penilaian setiap layanan seperti pendekatan
pengiriman dan penerimaan data,
waktu tunda dalam hasil menerima, pilihan diakses
dan layanan keterbatasan.
Selain itu aspek khusus yang harus juga di pertimbangkan adalah koreksi yang
digunakan pada masing-masing website yang berdampak pada hasil koordianat dan
kepresisiannya.
5.1 PERBANDINGAN PILIHAN
ANTAR WEBSITE
Pebandingan secara umum dapat dilhat dari setiap website adalah pilihan yang diberikan
kepada pengguna dan karakteristik data yang dapat diolah serta berapa lama
penerimaan hasil dari olahan data tersebut. Lebih jelas dapat dilihat pada Tabel 5.1.
Tabel 5.1 Perbandingan pilihan website
Nama servis
|
Metode Transfer Data
|
Pilihan yang Tersedia
|
Penerimaan hasil Pengolahan
|
Panjang Data yang bisa di olah
|
Frekuensi yang di pergunakan
|
Institusi
|
OPUS
|
Unggah
|
Tinggi antena
Tipe Antena
Static atau Rapid-Static
|
<5menit
|
Minimum 2 jam
Maksimum 24 jam
|
Dual frekuensi static, hanya untuk Amerika Tengah dan Utara
|
NOAA, USA
|
Auto - GIPSY
|
Unggah
|
P
code atau C/A code
|
<3
menit
|
Minimal
1 jam
Maksimal
Size data 5Mb
|
Dual
Frekuensi
|
NASA,
USA
|
GAPS
|
Unggah
|
Apriori koordinat
Mengunggah tinggi muka laut
|
<5 menit
|
Minimum 2 jam
|
Dual frekuensi
|
UNB, Canada
|
5.2 PERBANDINGAN PARAMETER
Setiap
website mengunakan software yang berbeda-beda, begitu juga parameter yang
digunakannya. Perbedaan tersebut berpengaruh pada koordinat yang dihasilkan.
Persamaan dari ketiga website ini adalah sama-sama hanya mengolah perekaman
data GPS. Perbedaan paremeter yang digunakan pada setiap websitenya dapat
dilihat pada Tabel 5.2. yang
disediakan pada halaman terakhir pada paper
ini.
5.3 PERBANDINGAN
HASIL
Hasil dari pengolahan setiap website berbentuk
koordinat dalam geodetik dan kartesian, kecuali OPUS memberikan hasil tambahan
koordinat proyeksi Universal Transverse
Mercator (UTM) sesuai zona titik pengamat. Untuk melihat perbadingan hasil
dari setiap solusi pengolahan maka koordinat yang diberikan ditransformasi ke
zona UTM masing-masing lokasi pengamat. Perbandianga di lakukan terhadap X, Y,
dan H setiap lokasi pada ketiga website,
lebih jelasnya dapat dilihat dibawah ini.
5.3.1
PERBANDINGAN HASIL ANTAR LAMA PENGAMATAN
Lama pengamatan yaitu 2, 4, 6, 12, 24 jam
menghasilkan perbedaan hasil koordinat. Jauh nya jarak perselisihan yang
dihasilkan dan persebarannya dapat dilihat pada tiap-tiap website pada gambar dibawah.dengan keterangan sebagai berikut:
1. GAPS
·
ITB
·
UPI
·
Ceremai
·
Alaska
·
Pago
2. OPUS
·
ITB
·
UPI
·
Ceremai
·
Alaska
·
Pago
3. APPS
·
ITB
·
UPI
·
Ceremai
·
Alaska
·
Pago
5.3.2
KEPRESISIAN KOORDINAT
Perbandingan dari kepresisian dari ketiga website pada setiap lokasi pengamatanya
digambarkan dalam bentuk grafik. Koordinat yang diberikan ditransformasi pada
zona masing-masing lokasi pengamatan. Lokasi ITB dan UPI terletak pada UTM zona
48S, Ceremai pada zona 49S, lalu Alaska dan Pago terletang pada 04N dan 02S.
Pada setiap grafik dapat dilihat perbedaan dari koordinat dari setiap hasil
pengolahan setiap website. Lebih
jelasnya dapat dilihat pada gambar-gambar berikut:
Gambar 5.1 CORS ITB
Gambar 5.2 CORS UPI
Gambar 5.3 CORS Ceremai
Gambar 5.4 CORS Alaska
Gambar 5.5 CORS Pago Gambar
5.4 CORS Pago
Keterangan:
5.3.3
PERBANDINGAN TINGGI
Setiap website menghasilkan nilai tinggi yang
berbeda-beda terkait dengan parameter yang digunakannya. Melihat perbedaan
tersebut maka ditampilkan dalam bentuk grafik terkait dengan lama
pengamatannya. Perbandingan dapat dilihat pada gambar-gambar dibawah.
Gambar 5.6 Nilai
tinggi di CORS ITB
Gambar 5.6 Nilai
tinggi di CORS UPI
Gambar 5.6 Nilai
tinggi di CORS Ceremai
Gambar 5.6 Nilai
tinggi di CORS Alaska
Gambar 5.6 Nilai tinggi
di CORS Pago
6.
KESIMPULAN
·
Hasil dan metoda pengolahan data masing-masing website
memiliki perbedaan
·
OPUS menghasilkan kepresisan yang baik pada CORS UPI
dan Ceremai, dan GAPS mengahasilkan kepresisian baik pada dan PAGO
·
APPS kurang baik dalam mengahasilkan koordinat
maupun tinggi, maupun dalam kinerja. Karena sering gagal dan hanya menghasilkan
beberapa koordinat yang di ulang pada setiap data yang dikirimkan.
·
GAPS sangat tidak presisi dalam penentuan tinggi di
daerah Indonesia, dan cukup stabil di Alaska dan Pago
·
OPUS dalam menentukan tinggi cukup stabil, dan
menghasilkan kepresisian yang bagus
·
GAPS dan OPUS memilik perbedaan data tinggi yang
cukup signifikan
·
Kepresisian pada pengamatan data panjang 24 jam
dapat menghasilkan kepresisian hingga sentimeter yang dapat digunakan pada
untuk pengukuran orde 3
·
Lama pengamatan mempengaruhi kepresisian hasil
pengolahan dari website
7.
SARAN
§ Menambah
variasi lama pengamatan
§ Menambah
lokasi pengamatan
§ Memperpanjang
pengamatan untuk mendapatkan kepersisian yang baik
§ Membandingkan
hasil pengolahan online dengan pengolahan manual software komersil
lainnya
8.
DAFTAR
REFERENSI
Abd-Elazeem,
M., Farah, A., & Farrag, F. A. (2011). Assessment Study of Using Online
(CSRS) GPS-PPP Service for Mapping Applications in Egypt. Geodetic Science
, 233-239.
Abidin, H. Z. (2007). Penentuan Posisi Dengan GPS Dan
Aplikasinya. Jakarta : PT. Pradnya Paramita .