< Previous 19 Setiap satelit GPS secara kontinu memancarkan sinyal-sinyal gelombang pada dua frekuensi, yaitu L1 (1575,42 MHz) dan L2 (1227,60 MHz). Sinyal L1 membawa dua buah kode biner, yaitu kode P (Precise/Private Code) dan kode C/A (Clear Access atau Coarse Acquisation code), sedangkan L2 hanya membawa kode C/A saja. Dengan kontelasi satelit seperti tersebut, sembarang tempat di muka bumi akan dapat mengamati sekurang-kurangnya empat satelit pada setiap saat. Control segmen merupakan otak dari GPS. Sistem satelit GPS dikendalikan dari Falcon Air Base di Colorado Spring, Colorado USA. Segmen ini juga dilengkapi dengan empat stasiun monitoring dan empat stasiun distribusi. Masing-masing satelit akan melewati satsiun monitoring dua kali sehari. Segmen ini berfungsi untuk monitor dan mengontrol kelaikgunaan seluruh satelit dan komponennya, memantau operasional satelit dan memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya, serta untuk menentukan orbit seluruh satelit GPS yang merupakan informasi utama untuk penentuan posisi dengan satelit. Secara spesifik, segmen kontrol ini terdiri dari Monitor Stations (MS), Ground Antena Stations (GAS), Preplaunch Compability Station (PCS) dan Master Control Station (MCS) yang tersebar di seluruh dunia. GAS berlokasi di Ascension Diego Garcia dan Kwajelin. Lima stasiun MS terdiri dari stasiun GCS ditambah stasiun di Colorado Springs dan Hawaii. Stasiun PCS berlokasi di Cape Caneveral dan stasiun ini juga berfungsi sebagai backup dari GAS. Lokasi dari stasiun-stasiun tersebut dapat dilihat seperti dalam gambar 5. 20 Gambar 5. Segmen Kontrol GPS Dalam segmen sistem kontrol GPS ini, MS bertugas mengamati secara kontinyu satelit GPS yang terlihat. Pada prinsipnya stasiun MS tidak melakukan pengolahan data, tetapi hanya mengirimkan data pseudorange serta pesan navigasi yang dikumpulkan ke MCS untuk diproses secara realtime. Setiap stasiun MS ini beroperasi secara otomatis, tidak dijaga oleh orang (unmanned) dan dioperasikan dengan pengontrolan jarak jauh dari MCS. Seluruh data yang dikumpulkan oleh MS ini kemudian dikirimkan ke MCS untuk diproses guna memperoleh parameter-parameter dari orbit satelit dan waktu serta parameter-parameter penting lainnya. MCS sendiri berlokasi tepatnya di Consolidated Space Operations Center (CSOC), pangkalan Angkatan Udara Falcon, Colorado Springs. Pusat pengolah data dari jaringan Operasional Control System (OCS) ini beroperasi secara kontinyu (24 Jam per hari, 7 hari per minggu) dan dioperasikan oleh personil-personil terlatih dari Air Force Space 21 Command, Amerika Serikat. Di samping pengolahan data tersebut, MCS juga bertanggung jawab dalam pengontrolan satelit dalam orbitnya serta status kesehatannya, injeksi data, prediksi orbit, dan sinkronisasi waktu. User atau pengguna adalah semua pengguna yang memanfaatkan sinyal satelit GPS untuk navigasi dan penentuan posisi dengan menggunakan receiver GPS dan perangkat lunaknya. Komponen utama dari suatu reciever GPS secara umum adalah antena dengan pre-amplifier, bagian RF (Radio Frequency) dengan pengidentifikasi sinyal dan pemroses sinyal, pemroses mikro untuk pengontrol receiver, data sampling, dan pemroses data (solusi navigasi), osilator presesi, catu daya, unit perintah dan tampilan dan memori serta perekam data. Receiver GPS yang beredar di pasaran cukup bervariasi dari segi jenis, merek, harga, ketelitian yang diberikan, berat, ukuran maupun bentuknya. Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk mengklasifikasikan receiver GPS, yaitu antara lain berdasarkan fungsi, data yang direkam, jumlah kanal maupun penggunanya. Receiver GPS untuk penentuan posisi, pada dasarnya dapat dibagi atas receiver tipe navigasi, tipe pemetaan, dan tipe geodetik. Contoh receiver GPS tipe navigasi dari berbagai merek seperti Garmin 38, Garmin 12 CX, Magellan 4000XL, Magellan GPS Tracker dll. Receiver tipe pemetaan, data yang direkam dapat dipindahkan (didownload) ke komputer untuk diproses lebih lanjut. Oleh sebab itu tidak seperti halnya tipe navigasi, reciever tipe pemetaan ini dapat digunakan untuk penentuan posisi secara diferensial dan dalam hal ini ketelitian yang diperoleh adalah sekitar 1-5 meter. Beberapa merek receiver GPS untuk tipe ini diantaranya adalah Trimble Pro-XRTM, Magellan ProMARK XTM, Trimble GeoExplorer3 dsb. 22 Dari ketiga tipe receiver GPS untuk penentuan posisi, tipe geodetik adalah tipe receiver yang relatif paling canggih, paling mahal dan juga memberikan data yang paling akurat. Oleh sebab itu receiver tipe geodetik umumnya digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang menuntut ketelitian yang reltif tinggi seperti untuk pengadaan titik-titik kontrol geodesi, pemantauan deformasi dan studi geodinamika. Beberapa merk reciever dalam tipe ini antara lain adalah Trimble 4000 SSE dan 4000 Ssi, Ashtech Z-12, Leica System 300. Gambar 6. Beberapa contoh Receiver GPS 3) Penentuan Posisi Menggunakan GPS Receiver Pada prinsipnya penentuan posisi dengan GPS adalah pengukuran jarak secara bersama-sama ke beberapa satelit (yang koordinatnya telah diketahui) sekaligus. Untuk menentukan koordinat suatu titik dibumi, receiver setidaknya membutuhkan 4 satelit yang ditangkap sinyalnya dengan baik, secara default posisi atau koordinat yang diperoleh bereferensi ke global datum yaitu World Geodetic System 1984 atau disingkat WGS’ 84. Secara garis besar penentuan posisi dengan GPS ini dibagi menjadi dua metoda yaitu : a) Metode Absolut atau juga dikenal sebagai point positioning. Menentukan posisi hanya berdasarkan pada 1 pesawat penerima 23 saja (receiver). Ketelitian tidak begitu tinggi dan biasanya digunakan hanya untuk keperluan Navigasi. Keterbatasan dari segi ketelitian yang didapat dengan metoda penentuan posisi absolut tersebut adalah terutama disebabkan oleh ketidak telitiannya pada orbit satelit broadcast dan waktu (clock). Ketidak telitian ini memang disengaja oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat (institusi yang mengelola satelit GPS) untuk maksud tertentu, dengan menurunkan kualitas broadcast satelit dan menyelewengkan waktu (clock) satelit. Penurunan kualitas tersebut dikenal dengan Selective Availability (S/A) Selain dua hal tersebut keterbatasan ketelitian ini ditambah lagi dengan beberapa kesalahan yang diakibatkan oleh terhambatnya sinyal GPS pada waktu perjalanannya menembus lapisan ionosfir dan troposfir bumi, efek multipath (sinyal GPS yang diterima direceiver bukan merupakan sinyal yang langsung datang dari satelit, tetapi sinyal pantulan yang memantul dari media lain sekitar receiver) dan kesalahan sistimatis receiver itu sendiri (receiver noise). Untuk meningkatkan ketelitian pada penentuan posisi dengan memanfaatkan GPS, dari ketelitian 100m ke tingkat ketelitian antara 3m sampai 10m, dapat dilakukan dengan metoda penentuan posisi relatif artinya terhadap stasiun acuan yang mempunyai koordinat dalam WGS84 teliti, pada metoda ini minimum dua receiver mengamati minimum 4 (empat) satelit GPS yang sama pada waktu yang bersamaan/simultan atau dengan metoda penentuan posisi absolut dengan menggunakan orbit dan waktu teliti (metoda ini baru dapat diaplikasikan bila Stasiun Tetap Penjejak Satelit GPS pada tahap operasional. Kedua metoda ini adalah untuk meningkatkan ketelitian seoptimal mungkin, dengan upaya meminimalkan/mengurangi atau menghilangkan sumber-sumber 24 kesalahan yang dikemukakan di atas, termasuk kesalahan yang diakibatkan S/A. Beberapa kesalahan dalam penentuan posisi dengan metode absolut ini antara lain disebabkan oleh : efek multipath, Efek Slective Availability (SA), maupun kesalahan karena ketidak sinkronan antara peta kerja dengan setting yang dilakukan saat menggunakan GPS. Ketidak akuratan posisi karena setting receiver hanya dapat diatasi dengan melakukan setting parameter GPS saat dipakai sesuai dengan parameter yang terdapat dalam sistem peta kerja. Hal ini biasanya berhubungan dengan sistem proyeksi dan koordinat, serta datum yang digunakan dalam peta kerja. b) Metode Relatif atau sering disebut dengan differential positioning, yaitu menentukan posisi dengan menggunakan lebih dari satu receiver. Metode ini menghasilkan posisi yang berketelitian tinggi (umumnya kurang dari 1 meter) dan diaplikasikan untuk keperluan survey geodesi ataupun pemetaan yang memerlukan ketelitian yang tinggi. Dengan metoda penentuan posisi differensial stasiun acuan (base station = master) harus mempunyai koordinat dalam WGS84 teliti (JKHN Orde Nol dan atau Orde Satu). Dengan menempatkan satu receiver pada stasiun acuan yang mempunyai koordinat absolut teliti. Receiver lainnya (bisa satu atau lebih ) dapat berpindah-pindah ke berbagai lokasi yang akan ditentukan posisinya, yang selanjutnya dinamakan stasiun roving. Begitu pada saat yang bersamaan baik stasiun acuan maupun stasiun roving mengamati minimum 4 satelit yang sama, masing-masing kedua stasiun tersebut dapat ditentukan posisi/koordinatnya sama seperti pada penentuan posisi absolut. Koordinat stasiun acuan hasil penentuan 25 posisi absolut ini selanjutnya dibandingkan dengan koordinat teliti stasiun acuan telah diketahui sebelumnya. Selisih kedua koordinat pada titik acuan ini selanjutnya diasumsikan sebagai kesalahan posisi (Ex , Ey, Ez) dari yang sebenarnya. Bila stasiun roving relatif tidak begitu jauh dengan jarak ,10km dari stasiun acuan, besarnya kesalahan posisi di stasiun acuan diasumsikan sama dengan kesalahan posisi di stasiun roving. Dengan demikian besarnya kesalahan posisi di stasiun acuan dapat dipakai sebagai koreksi di stasiun roving hingga mendapatkan koordinat yang benar, relatif terhadap stasiun acuan. Metoda pendekatan dengan memberikan kesalahan posisi di stasiun acuan tersebut sebagai koreksi untuk untuk stasiun roving terdapat suatu kelemahan, yaitu bila kedua stasiun tersebut tidak mangamati secara simultan ke minimum 4 satelit yang sama, ketelitian posisi absolut di masing-masing stasiun akan berbeda, hingga kesalahan posisi di stasiun acuan tidak merefleksikan kesalahan posisi yang sama di stasiun roving. Untuk menghindari kelemahan metoda pendekatan dengan memberikan koreksi koordinat, terdapat metoda lain yaitu dengan memberikan koreksi jarak (range) antara satelit dan receiver. Dengan pendekatan yang hampir sama dari stasiun acuan yang mengamati ke minimum 4 satelit, dihitung jarak antara receiver di stasiun acuan ke satelit dengan menggunakan masing-masing koordinat (informasi koordinat satelit ada dibawa oleh sinyal broadcast pada waktu meninggalkan satelit menuju receiver). Jarak hitungan ini selanjutnya dikurangi dengan jarak ukuran untuk mendapatkan koreksi-koreksi jarak pada setiap satelit ke receiver. 26 Koreksi-koreksi jarak ini kemudian diberikan kemasing-masing satelit ke receiver yang sama di stasiun roving. Metoda pendekatan dengan koreksi jarak ini lebih teliti, akan tetapi juga mempunyai kelemahan. Metoda ini menjadi tidak efektif bila jumlah satelit yang sama diamati kurang dari 4 satelit. Penentuan posisi secara diferensial dapat diaplikasikan secara statik maupun kinematik dengan menggunakan data pseudorange dan/ataupun fase. Aplikasi utama dari metoda penentuan posisi diferensial antara lain adalah survei pemetaan, survei geodesi serta navigasi berketelitian menengah dan tinggi. Dalam penentuan posisi secara diferensial ada beberapa aplikasi yang menuntu informasi posisi relatif secara instan (real-time). Untuk melayani aplikasi-aplikasi tersebut saat ini tersedia dua sistem yang umumnya dikenal dengan nama DGPS (Differential GPS) dan RTK (Real Time Kinematic). DGPS adalah suatu akronim yang sudah umum digunakan untuk sistem penentuan posisi real-time secara diferensial yang menggunakan data pseudorange. Sedangkan RTK adalah suatu akronim yang digunakan untuk sistem penentuan posisi real-time secara diferensial menggunakan data fase. Penetuan posisi dengan cara posisi relatif adalah posisi suatu titik ditentukan relatif terhadap titik lain yang telah diketahui koordinatnya, Pengukuran dilakukan secara bersamaan pada dua titik atau lebih dalam selang waktu tertentu (receiver GPS ≥ 2), data hasil pengukuran diproses (post precessing), diperoleh perbedaan koordinat kartesian 3 dimensi (dx, dy, dz) atau disebut juga dengan baseline antar titik yang diukur. 27 Ada dua type GPS yang yang lazim digunakan yaitu : (1) GPS Mapping digunakan untuk memetakan obyek-obyek dipermukaan bumi baik yang memerlukan tingkat ketelitian/akurasi tinggi berupa titik, garis, maupun area/polygon seperti penetapan titik control geodesi, studi pergerakan lempeng tektonik dan sebagainya. GPS Mapping dapat mendukung Sistem Informasi Geografi (SIG) dalam pembuatan peta, dalam SIG posisi obyek harus dinyatakan dalam koordinat global. Sebagai contoh dalam memetakan lokasi sample, lokasi sounding, pola migrasi ikan, distribusi suatu komunitas perkotaan maupun jaringan transportasi dalam database SIG tidak dapat hanya direpresentasikan dalam bentuk table, namun harus memiliki informasi mengenai posisi koordinat. Proses pemetaan ini akan lebih mudah dilakukan dengan memanfaatkan GPS Mapping. (2) GPS Tracking umumnya digunakan untuk keperluan Navigasi dan biasa digunakan untuk memonitor gerakan obyek tersebut secara real time/ live. Biasanya digunakan oleh pesawat yang bersifat mobile untuk memandu perjalanan pesawat terbang, kapal laut dan lainya untuk keperluan perjalanan/ ekspedisi. Selama perjalanan/ ekspedisi berlangsung surveyor/ pengguna dapat melakukan entry data pada GPS mengenai informasi nama trayek, jarak, kecepatan, masa tempuh dan informasi lain secara otomatis akan tergambar mengikuti jalur yang dilalui. Tingkat ketelitian teknologi GPS sangat bergantung kepada type receiver yang digunakan. Data GPS memiliki kompatibilitas yang tinggi terhadap software GIS, setelah kegiatan survey selesai dilaksanakan, maka data dari GPS dapat didownload kekomputer dan selanjutnya dieksport kedalam format data SIG. 28 4) GPS Untuk Berbagai Bidang GPS pada saat ini sudah memasuki semua lini kehidupan manusia. Di Indonesia GPS telah banyak digunakan untuk menentukan koordinat titik-titik kontrol yang membangun kerangka dasar nasional untuk survai dan pemetaan di darat dan di laut. Dalam survei dan pemetaan darat, GPS telah banyak digunakan untuk pengadaan titik-titik kontrol untuk keperluan pemetaan (termasuk pemotretan udara); penentuan dan rekonstruksi batas kawasan serta luasnya; penentuan kemiringan lereng/ lahan ataupun beda tinggi; penentuan dan rekonstruksi arah di lapangan; penentuan dan rekonstruksi trase jalan, saluran irigasi, aliran sungai, lokasi pengambilan sampel tanah, sumur bor, mata air, sampel pohon; survei rekayasa, ataupun survei pertambangan. Aplikasi GPS dalam bidang pertanian terutama akan terkait dengan navigasi kendaraan pertanian, pemetaan kawasan dan lahan pertanian maupun pembangunan dan aplikasi dari suatu sistem informasi pertanian. Untuk navigasi kendaraan pertanian, GPS biasanya digunakan untuk penentuan titik pengambilan sampel tanah, penaburan benih, penyebaran pupuk, pengaplikasian pestisida, penanaman, pelubangan. Penggunaan GPS yang dikombinasikan dengan SIG akan sangat bermanfaat untuk berbagai kepentingan seperti: a) pemetaan, pendeteksian dan pemantauan hasil panen. b) pendistribusian pestisida, pupuk dan benih secara sistematik, dan. c) pemantauan tanah dan cuaca di kawasan pertanian. Dalam bidang perikanan teknologi GPS telah digunakan untuk keperluan mencari lokasi ikan (fishing ground), mendata lokasi ikan, memperluas jelajah penangkapan ikan. Untuk survei, pemetaan dan penentuan posisi di laut seperti untuk keperluan survei hidro-oseanografi, survei seismik, penentuan posisi bui-bui dan perlatan bantu navigasi serta titik-titik pengeboran minyak lepas pantai Next >