1

MEKANISME KALIBRASI TERRESTRIAL LASER SCANNER

[Calibration Mechanism for Terrestrial Laser Scanner]

Rahman Adhitiaputra1), Hasanuddin Z. Abidin2), Irwan Gumilar2), Nia Haerani2)

1) Mahasiswa S1 Teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung

2) Kelompok Keahlian Geodesi, Institut Teknologi Bandung

Institut Teknologi Bandung

Teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung

Jalan Ganesha No. 10, Bandung, Indonesia

adhitiarahman@gmail.com

ABSTRAK

Dalam setiap pengukuran yang dilakukan pasti memiliki kesalahan, salah satunya berasal dari dalam alat yang digunakan. Kesalahan ini biasa disebut kesalahan sistematis. Untuk meminimalkan pengaruh dari kesalahan sistematis alat, dapat dilakukan suatu proses kalibrasi terhadap alat ukur yang digunakan. Dalam penelitian ini, alat yang akan dikalibrasi adalah Terrestrial Laser Scanner (TLS). Dikarenakan TLS merupakan alat yang memiliki teknologi baru, belum terdapat metode kalibrasi yang dibakukan. Menurut Optical Test and Calibration Ltd, kalibrasi merupakan pengecekan akurasi data dengan membandingkannya dengan ukuran yang yang dianggap benar. Dalam penelitian ini, kalibrasi yang akan dilakukan adalah dengan membandingkan data hasil pengukuran TLS dengan data hasil pengukuran ETS atau yang dianggap benar.

Dalam proses pelaksanaannya, kalibrasi dilakukan di dalam suatu ruangan yang telah dipasang target-target yang akan dijadikan obyek pengukuran. Akuisisi data dengan TLS diawali dengan melakukan pemindaian target-target tersebut kemudian dilanjutkan oleh pemindaian ruangan. Sedangkan akuisisi data dengan ETS hanya dilakukan dengan melakukan pengukuran terhadap target-target yang ada. Hasil akuisisi data dari kedua alat tersebut kemudian diolah hingga mendapatkan data hasil yang akan dibandingkan, yaitu data jarak ruang dan koordinat target yang dihasilkan. Selisih dari hasil perbandingan tersebut akan dianggap sebagai nilai kesalahan pengukuran dari TLS. Dari hasil penelitian ini, selisih rata-rata ukuran jarak ruang yang didapatkan adalah sebesar 4 mm, sedangkan selisih rata-rata nilai koordinat target yang dihasilkan adalah sebesar -4 mm pada sumbu-e (easting), -2 mm pada sumbu-n (northing) dan -3,2 cm pada sumbu-u (up).

Kata Kunci : Kalibrasi, Terrestrial Laser Scanner (TLS), Electronic Total Station (ETS)

2

ABSTRACT

Every measurement performed must have an error, one of them is derived from the inside of instrument used. This error usually called as systematical error. In order to minimize the effects of systematical error, some calibration can applied to the instrument. In this research, the instrument will be calibrated is Terrestrial Laser Scanner (TLS). Since TLS is an instrument within new technology, there is no standardized method of TLS calibration. According to Optical Test and Calibration Ltd, calibration is the activity of checking, by comparison with a standard, the accuracy of a measuring instrument of any type. So, in this reaserch, the calibration will be carried out is by comparing the measurement results of TLS with the measurement results of ETS which is has a true measurement results.

In the process of its implementation, the calibration is performed in a room that has been set targets that will become the object of measurement. Data acquisition with TLS is started by scanning the target and followed by scanning the room. The acquisition of data with the ETS is only done by measure the existing target. The results from these two data acquisition are then processed to obtain the data to be compared, i.e. the data range and target coordinates result. The difference between the results of the comparison shall be considered as the value of the measurement error of the TLS. From this research, the average value of distance differences is 4 mm and the average value of targets coordinate differences are -4 mm on e-axis (easting), -2 mm on n-axis (northing), and -3.2 m on u-axis (up).

Keywords : Calibration, Terrestrial Laser Scanner (TLS), Electronic Total Station (ETS)

1. PENDAHULUAN

Geodesi merupakan disiplin ilmu yang mempelajari tentang pengukuran dan perepresentasian Bumi dan benda-benda langit lainnya, termasuk medan gaya beratnya masing-masing, dalam ruang tiga dimensi yang berubah terhadap waktu (International Association of Geodesy, 1979). Dalam suatu pengukuran, suatu alat ukur pasti memiliki kesalahan-kesalahan, salah satunya berasal dari dalam alat itu sendiri yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran atau menjadikan hasil pengukuran menjadi salah. Kesalahan ini sering disebut sebagai kesalahan sistematis atau kesalahan instrumen. Untuk meminimal-kan pengaruh sistematis dari kesalahan instrumen, instrumen atau alat ukur yang digunakan harus dikalibrasi dan hasil pengamatan/pengukuran harus dikoreksi berdasarkan parameter kalibrasi yang didapat (INGENSAND dkk, 2003).

Kalibrasi perlu dilakukan kepada setiap alat ukur sekalipun alat ukur tersebut merupakan alat ukur yang memiliki teknologi baru. Alat

ukur yang akan dikalibrasi dalam penulisan ini adalah Terrestrial Laser Scanner (TLS). TLS merupakan suatu alat ukur terestris berteknologi baru yang merupakan perkembangan dari alat ukur Electronic Total Station (ETS). TLS merupakan suatu alat pencitraan aktif yang dapat dengan cepat mendapatkan satu set titik 3-D (Point Clouds) dari suatu permukaan atau objek dalam satu kali pengamatan, berbeda dengan ETS yang hanya mendapatkan satu titik dalam satu kali pengamatan. Hampir sama dengan teknik pengukuran Close-Range Photogrammetry, salah satu tujuan penggunaan TLS yaitu untuk memodelkan objek yang sudah ada ke dalam bentuk 3-D, atau sering disebut reverse engineering. Hasil dari pemodelan ini kemudian dapat digunakan lebih lanjut untuk kegunaan-kegunaan praktis dalam bidang geodesi, seperti pengukuran volume, pemantauan deformasi dan kestabilan kemiringan, dan lain-lain.

Dalam teknik survei dengan menggunakan TLS, kalibrasi sangat penting dan merupakan prasyarat untuk mengekstraksi

3

informasi metrik 3-D secara teliti dan dapat dipercaya dari point clouds yang didapatkan (Remondino dan Fraser, 2006). Namun dikarenakan teknik pengukuran antara TLS dengan alat ukur terestris lainnya berbeda, teknik kalibrasi untuk mengeliminasi kesalahan sistematis pada TLS pun berbeda pula. Dikutip dari Optical Test and Calibrarion Ltd, kalibrasi merupakan suatu kegiatan pengecekan akurasi data yang dihasilkan oleh suatu alat dengan membandingkannya dengan ukuran yang distandarkan atau yang dianggap benar. Dikarenakan belum terdapat ukuran yang distandarkan dalam suatu pengukuran dengan menggunakan TLS, dalam kalibrasi TLS ini akan digunakan data pengukuran ETS sebagai data ukuran yang dianggap benar.

Ada pun tujuan dari dari penelitian ini, yaitu melakukan kalibrasi terhadap instrumen TLS dengan menentukan besarnya perbedaan antara jarak ruang dan koordinat hasil pengukuran yang didapatkan dengan TLS dengan ETS; serta menentukan keefektifan metode kalibrasi yang digunakan terhadap instrumen TLS yang digunakan dalam pengujian kalibrasi.

2. METODOLOGI

Terrestrial Laser Scanner merupakan suatu alat pencitraan aktif menggunakan laser yang dapat dengan cepat mendapatkan satu set titik (Point clouds) dari suatu permukaan atau objek yang dilakukan dalam satu kali pengamatan. Point clouds merupakan sekumpulan titik dalam sistem koordinat tiga dimensi yang mana juga juga memberikan informasi tambahan berupa warna atau nilai reflektivitas (Quintero dkk, 2008) TLS yang digunakan dalam penulisan ini memiliki prinsip pengukuran jarak berbasis pulsa, yaitu melakukan pengukuran jarak dengan menggunakan waktu tempuh laser mulai dipancarkan hingga kembali lagi ke alat. Untuk mendapatkan suatu nilai koordinat dari suatu titik atau obyek, data ukuran yang didapatkan dari hasil pengukuran TLS

adalah jarak, sudut vertikal, dan sudut horizontal. Ada pun metodologi yang akan digunakan dalam pelaksanaan kalibrasi TLS pada penelitian ini yang akan ditampilkan dalam visualisasi skematik metodologi pada Gambar 2.1

Gambar 2.1. Visualisasi skematik metodologi kalibrasi TLS

2. 1 Persiapan

Dalam tahap persiapan dilakukan beberapa kegiatan dalam pelaksanaan penelitian, seperti pembuatan proposal Tugas Akhir, pelatihan pengoperasian dan pengolahan data dengan TLS dan pengumpulan referensi atau literatur yang akan digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Literatur yang akan digunakan berasal dari buku teks dan jurnal ilmiah yang tersedia. Semua literatur yang didapatkan dianalisis dan kemudian disimpulkan menjadi suatu metode kalibrasi TLS yang nantinya akan dipraktikkan.

4

2. 2 Persiapan Kalibrasi

Dalam tahap ini, proses akuisisi data akan segera dilakukan. Diperlukan persiapan-persiapan seperti penyiapan alat ukur TLS dan ETS yang akan digunakan beserta peralatan-peralatan penunjang lainnya. Selain itu dilakukan pula penyiapan ruangan yang akan dijadikan tempat melaksanakan kalibrasi TLS. Ruangan yang akan digunakan dalam pelaksanaan kalibrasi ini adalah Ruang 3103-3104, Gedung Labtek IX C, Institut Teknologi Bandung. Sebelum pelaksanaan kalibrasi dilakukan, ruangan yang akan digunakan dikondisikan terlebih dahulu dan target-target dipasang menyebar mengelilingi seluruh ruangan, seperti yang terdapat pada Gambar 2.2. Jumlah target yang dipasang dalam ruangan tersebut berjumlah 43 target.

Gambar 2.2. Posisi penempatan target dalam R.3103-3104

2. 3 Akuisisi Data dengan TLS

Dalam melaksanakan akuisisi data dengan menggunakan TLS, penentuan posisi sangatlah penting dalam melakukan

pemindaian. Dalam menentukan posisi pemindaian, dibutuhkan pertimbangan dalam memilih sudut pandang posisi pemindaian dengan target-target yang ada. Hal ini dilakukan agar setiap posisi pemindaian dapat memindai target yang ada semaksimal mungkin dengan kualitas pemindaian yang baik. Terdapat empat posisi pemindaian TLS dalam penelitian ini dan keempat posisi pemindaian tersebut akan ditampilkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Keempat posisi pemindaian TLS

Dalam akuisisi data dengan TLS, hal yang pertama dilakukan adalah memindai target-target yang ada dari empat posisi pemindaian. Target yang dipindai harus memiliki kualitas pemindaian yang baik, yaitu mampu memberikan titik tengah target secara tepat seperti pada Gambar 2.4. Target yang memiliki kualitas pemindaian yang baik akan disimpan, sedangkan yang tidak akan dipindai kembali. Setelah melakukan pemindaian target, dilakukan pemindaian keseluruhan ruangan dari setiap posisi pemindaian.

5

Gambar 2.4. Contoh hasil pemindaian target yang baik

2. 4 Akuisisi Data dengan ETS

Proses akuisisi data dengan menggunakan ETS dilakukan seperti melakukan pengukuran titik detil. ETS yang digunakan dalam akuisisi data ini merupakan ETS berjenis reflectorless. Akuisisi data dengan ETS diawali dan diakhiri dengan melakukan kalibrasi ETS dengan melakukan pengecekan kesalahan alat. Hal ini dilakukan agar data pengukuran ETS dapat memiliki hasil ukuran yang dianggap benar, sebagai-mana yang akan digunakan sebagai data pembanding ukuran TLS. Akuisisi data dengan ETS hanya dilakukan dari satu titik pengukuran, yaitu Station-001. Hasil peng-ukuran dengan ETS akan dilampirkan pada lampiran penulisan ini.

2. 5 Pengolahan Data TLS

Data pemindaian TLS yang telah didapatkan diolah untuk menghasilkan data-data yang diperlukan dalam kalibrasi ini, yaitu data ukuran jarak dan koordinat dari setiap target yang digunakan. Pengolahan data TLS terdiri dari beberapa tahap, yaitu pengecekan kualitas hasil pemindaian target, impor data hasil pemindaian, registrasi hasil pemindaian, pembuatan model space, dan georeferencing. Piranti lunak yang digunakan untuk mengolah data pemindaian TLS yaitu Leica Cyclone 7.1.1.

Pengecekan kualitas hasil pengukuran target

Tahap pengolahan ini akan mereduksi sejumlah target yang memiliki kualitas pemindaian yang kurang baik karena hasil pemindaian yang kurang baik, target berpindah posisi, dan tidak terlihat. Dari 43 target yang dipindai, hanya 32 target yang akan digunakan dalam proses pengolahan data TLS ini.

Impor data hasil pemindaian

Agar data hasil pemindaian TLS dapat diolah, hasil pemindaian dari semua stasiun yang digunakan harus dimasukkan ke dalam basis data piranti lunak Leica Cyclone 7.1.1 dengan cara melakukan impor data.

Registrasi hasil pemindaian

Setelah data hasil pemindaian diimpor ke dalam basis data piranti lunak Cyclone 7.1.1, dilakukan tahap selanjutnya yaitu meregistrasi hasil pemindaian. Dikarenakan dalam pengukuran ini menggunakan target-target sebagai titik ikatnya, registrasi hasil pemindaian ini menggunakan metode target-based registration. Selain itu penggunaan metode ini juga dikarenakan untuk mendapatkan hasil yang cukup akurat. Hasil registrasi data yang dilakukan memberikan nilai galat paling besar 0,007 m dengan rata-rata galat sebesar 0,002 m.

Pembuatan model space

Setelah proses registrasi telah dilakukan, dapat dibuat model 3-Dimensi dari hasil pemindaian yang telah dilakukan, yaitu dengan cara membuat model space dengan menggunakan data hasil registrasi. Model space ini digunakan untuk memudahkan dalam proses memvisualisasikan ruangan kalibrasi beserta peletakan target-target yang digunakan. Hasil pemindaian yang dilakukan terkadang juga dapat meng-hasilkan objek yang seharusnya tidak perlu ikut dipindai, yang biasanya disebut noise. Noise yang nampak pada model space dapat dihilangkan melalui proses filtering, walaupun proses ini tidak akan

6

mempengaruhi nilai ukuran hasil pengolahan data pemindaian. Contoh dari model space yang dihasilkan dari pembuatan model space ini akan ditampilkan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Hasil dari pembuatan model space

Georeferencing

Dalam model space yang dibuat, titik pusat sistem koordinat terletak pada posisi pertama pemindaian TLS. Agar hasil pemindaian TLS memiliki sistem koordinat yang disamakan dengan sistem koordinat lokal yang digunakan pada pengukuran ETS, maka perlu dilakukan proses georeferencing. Titik pusat koordinat lokal yang diinginkan memiliki ketinggian yang lebih rendah sebesar 1,664 m dari posisi pemindaian pertama TLS. Oleh karena itu, untuk membuat titik pusat dalam georeferencing ini hanya dengan membuat titik baru pada model space dengan koordinat (0,000; 0,000; -1664) m dan dijadikan titik pusat yang baru (origin) untuk sistem koordinat lokalnya.

Walaupun telah didapatkan titik pusat pada sistem koordinat lokal yang baru, arah dari sumbu-sumbu pengukurannya belum tepat. Arah sistem koordinat lokal yang diinginkan

mempunyai arah nol azimuth (sumbu-n) atau arah utara mengarah ke target pertama (T01), sumbu-u mengarah ke titik zenit, dan sumbu-e tegak lurus dengan kedua sumbu lainnya. Untuk mewujudkan hal tersebut, dapat dilakukan dengan memilih titik pusat sistem koordinat baru dan titik target T01 yang kemudian dilanjutkan mengatur arah azimuth dari titik pusat ke target T01 menjadi 0.

Pembuatan Titik Nol ETS

Setelah dilakukan proses georeferencing, didapatkan koordinat setiap target yang diikutsertakan dalam pengolahan. Namun untuk mendapatkan nilai ukuran jarak ruang yang sama dengan pengukuran ETS, perlu dibuat suatu titik yang mewakili titik pengukuran ETS dalam model space. Titik ini diberi nama titik nol ETS. Dikarenakan titik nol ETS berada pada 1,573 m lebih tinggi dari titik pusat sistem koordinat lokal, perlu dibuat titik baru pada model space yang dapat mewakili titik nol ETS. Titik baru yang akan dibuat memiliki nilai koordinat sebesar (0,000; 0,000; 1,573) m pada sistem koordinat lokal.

2. 6 Pengolahan Data ETS

Data ukuran yang diakuisisi oleh ETS merupakan suatu data mentah. Untuk mendapatkan koordinat target yang berasal dari hasil ukuran ETS, data ukuran tersebut haruslah diolah melalui beberapa tahap, yaitu menghitung besar kesalahan pengukuran ETS (salah indeks dan salah kolimasi), menghitung sudut vertikal yang seharusnya, menghitung sudut horizontal yang seharusnya atau azimuth, menghitung jarak mendatar dan jarak vertikal, dan menghitung koordinat target.

Dalam penelitian ini, hasil pengolahan data TLS dan ETS yang akan dibandingkan adalah jarak ruang antara titik nol ETS ke target dalam model space dengan jarak pengukuran ETS. Selain itu dilakukan juga perbandingan koordinat 3-Dimensi target hasil pengolahan data TLS dan ETS.

7

3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN 3. 1 Analisis Kualitas Target

Dari 43 target yang dipasang, hanya 32 target yang diikutsertakan dalam pengolahan data TLS. Hal ini dikarenakan terdapat beberapa faktor yang menjadi dasar pertimbangan dalam memilih target mana saja yang akan diikutsertakan dalam pengolahan data TLS ini, yaitu:

Kualitas hasil pemindaian target TLS dari setiap posisi pemindaian;

Kenampakan target dari posisi pemindaian;

Kestabilan target dalam pelaksanaan pemindaian.

Dari 43 target, hanya terdapat 18 target yang memiliki kualitas hasil pemindaian yang baik dari empat posisi pemindaian, 14 target yang memiliki kualitas hasil pemindaian yang baik dari tiga posisi pemindaian, dan sisanya target memiliki kualitas hasil pemindaian hanya pada dua posisi pemindaian hingga sama sekali tidak memiliki kualitas hasil pemindaian yang baik. Terdapat beberapa hal yang dapat mempengaruhi hasil pemindaiannya, yaitu:

Pemilihan penempatan posisi pemindaian dan target;

Sifat atau bahan dasar target yang memiliki sifat reflektif;

Adanya radiasi atau cahaya eksternal.

Selain itu, dari 43 target yang dipindai terdapat 4 buah target yang tidak dapat dipindai karena alasan tidak terlihat dari salah satu posisi pemindaian. Namun tiga dari empat target ini masih dapat diikutsertakan dalam pengolahan data karena ketiga target tersebut memiliki kualitas yang baik dari tiga posisi pemindaian lainnya.

Terdapat juga 3 buah target yang posisinya berubah, yaitu T23, T33, dan T36. Tiga buah target yang posisinya berubah tidak perlu dipindai kembali pada posisi pemindaian

yang belum dilakukan. Jika target yang berubah posisinya dipindai dan diikutsertakan dalam proses pengolahan data, maka bentuk geometri model 3-Dimensi yang dibentuk akan memiliki kesalahan, sehingga posisi target-target yang terdapat dalam model pun juga akan menjadi salah.

3. 2 Analisis Registrasi Data

Registrasi data hasil pemindaian yang digunakan dalam kalibrasi TLS menggunakan metode target-based registration. Hal ini dilakukan agar target memiliki ketelitian yang baik dalam pembuatan model. Hasil registrasi data yang dilakukan memberikan nilai kesalahan paling besar 0,007 m dengan rata-rata kesalahan sebesar 0,002 m.

Semua hasil data registrasi diikutsertakan dalam pembuatan model space. Hal ini dilakukan agar model 3-Dimensi yang dihasilkan sesuai dengan hasil pemindaian yang dilakukan. Selain itu hal ini juga dilakukan agar dapat dilihat besarnya perbedaan atau kesalahan pengukuran TLS dari nilai data ukuran yang akan dibandingkan dengan acuan yang dianggap benar, yaitu ETS.

3. 3 Analisis Model Space

Dalam pembuatan model space, model space yang dihasilkan masih memiliki point clouds yang tidak termasuk berada di dalam ruangan yang digunakan. Point clouds ini dianggap sebagai noise dalam pemindaian. Namun dalam kalibrasi TLS, noise ini tidak dipermasalahkan. Noise hanya akan mempengaruhi hasil dalam pemodelan, sedangkan dalam kalibrasi pemodelan tidak dilakukan. Akan tetapi dalam model space ini, beberapa noise dihilangkan dengan melakukan filtering dengan tujuan hanya untuk merapikan sisi-sisi luar ruangan.

8

Model space yang dihasilkan memiliki intensitas atau pewarnaan yang berbeda. Hal ini dikarenakan dikarenakan oleh warna dan sifat reflektivitas dari objek yang dipindai. Selain itu, kerapatan dari point clouds dalam model space juga mempengaruhi intensitas/warna menjadi lebih padat, seperti empat lingkaran yang lebih renggang yang terdapat pada lantai, menandakan daerah yang tidak dapat dipindai dari masing-masing posisi pemindaian alat, karena keterbatasan dari field-of-view (FOV) TLS yang digunakan.

3. 4 Analisis Perbandingan Data TLS dengan ETS

Setelah pengolahan data pemindaian TLS dilakukan, didapatkan data hasil pengolahan TLS yang berupa jarak ruang antara posisi

titik nol ETS dengan target dan hasil nilai koordinat target yang digunakan. Hasil pengolahan tersebut kemudian akan dibandingkan dengan data pengukuran koordinat target hasil pengolahan dengan ETS. Dengan menganggap data ukuran ETS merupakan data yang benar, nilai perbandingan yang dihasilkan dapat digunakan sebagai koreksi yang untuk pengukuran TLS. Rentang dan nilai rata-rata selisih ukuran data TLS dengan ETS akan ditampilkan pada Tabel 3.1. Hasil perbandingan antara data ukuran jarak ruang dan nilai koordinat target TLS dengan ETS akan ditampilkan pada lampiran penulisan ini.

Tabel 3.1. Rentang dan nilai rata-rata selisih ukuran data TLS dengan ETS

Selisih Data Nilai Min (m) Nilai Max (m) Rata-Rata (m)

Koordinat Target

Sumbu-e (de) -0,014 0,008 -0,004

Sumbu-n (dn) -0,022 0,006 -0,002

Sumbu-u (du) -0,035 -0,029 -0,032

Jarak Ruang (dSD) -0,004 0,023 0,004

Ukuran Jarak Ruang TLS ke Target

1,901 11,280 5,818

3. 5 Analisis Selisih Data Perbandingan

Dari hasil perbandingan data TLS dan ETS yang didapatkan, dapat dilihat bahwa semakin besar jarak ruang yang dihasilkan, besar selisih perbedaan jarak antar TLS dengan ETS cenderung mengecil, seperti yang terdapat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Kurva perbandingan selisih jarak ruang dengan pertambahan jarak

ruang

9

Hal ini terjadi dimungkinkan karena adanya sudut insidensi yang dibentuk laser dengan target yang mana sudut tersebut akan semakin besar bila jaraknya semakin dekat. Sudut ini menyebabkan kemungkinan terjadinya kesalahan pengukuran akibat pemantulan tak langsung atau penghamburan laser semakin besar. Namun data perbandingan TLS dan ETS yang didapatkan melihatkan bahwa semakin besar jarak ruang, besar selisih perbedaan koordinat antara TLS dengan ETS dalam ketiga sumbu cenderung semakin besar. Hal ini dibuktikan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Kurva perbandingan selisih koordinat dengan pertambahan jarak ruang

Perbandingan ini menandakan semakin jauh jarak pengukuran target atau objek, semakin besar kesalahan yang dihasilkan oleh TLS. Bila dibandingkan dengan pengukuran jarak, semakin panjang jarak ruang pengukuran, semakin kecil perbedaan jarak yang dihasilkan. Hal ini menandakan adanya kesalahan lain dalam proses pelaksanaan kalibrasi ini. Kesalahan ini kemungkinan dikarenakan adanya perambatan kesalahan dalam pelaksanaan kalibrasi TLS ini, dimulai dari penyiapan alat saat melakukan penempatan dan pendataran alat, pengukuran tinggi TLS dan ETS yang berbeda, dan proses pembuatan titik nol ETS yang melalui beberapa tahapan pengolahan data. Kesalahan-kesalahan ini dapat diminimalkan atau dihindari dengan dilakukannya survei pendahuluan sebelum dilaksanakannya kalibrasi.

3. 6 Analisis Validasi Ukuran Objek

Hasil pemindaian dengan menggunakan TLS membentuk suatu model 3D yang memiliki faktor skala, yang mana faktor skala dapat memberikan informasi yang berupa informasi ukuran spasial dalam ruang 3-dimensi menjadi lebih akurat. Untuk mengecek kualitas ukuran objek dalam model space, perlu dilakukan validasi terhadap beberapa objek seperti pada Gambar 3.2 dengan menggunakan pita ukur.

Gambar 3.2. Beberapa bagian objek model space untuk validasi pengukuran jarak

10

Dari hasil pengukuran validasi jarak, didapatkan rentang selisih jarak pengukuran menggunakan pita ukur dengan ukuran jarak pada model space sebesar -1,5 cm hingga 1,5 cm dengan selisih rata sebesar 1 mm. . Dari hasil ini dapat dikatakan model space yang dibentuk dari hasil pemindaian ini cukup akurat. Hanya saja perbedaan pengukuran jarak yang dihasilkan dapat diakibatkan karena pita ukur yang kurang teregang kuat atau pemilihan point clouds yang kurang tepat.

3. 7 Analisis Aspek Luar Alat

Selain dari dalam instrumen, terdapat hal yang dapat dianalisis dari luar alat.

Analisis Target yang Digunakan

Target yang digunakan sebagai objek adalah target-target TLS yang berbentuk bidang datar. Hal ini mengakibatkan pemindaian ke beberapa target tidak menghasilkan hasil pemindaian yang baik yang dikarenakan adanya sudut pandang TLS ke target (sudut insidensi) yang dapat membuat pemindaian dan pemilihan titik tengah target menjadi salah atau tidak tercapai. Oleh karena itu, sebaiknya dalam pelaksanaan kalibrasi dengan TLS digunakan target-target TLS yang berbentuk bola atau spherical target agar sudut pandang TLS ke target menjadi sama dari beberapa posisi pemindaian.

Analisis Penempatan Posisi Alat dan Target

Pada saat melakukan kalibrasi, didapatkan beberapa target yang tidak dapat dipindai karena tidak dapat terlihat oleh TLS atau pun terhalang oleh bentuk fondasi ruangan. Akan tetapi dalam penempatan posisi pemindaian telah dilakukan pertimbangan berdasarkan jumlah target yang dapat dipindai dari posisi tersebut.

Analisis Hasil Pemindaian

Hasil pemindaian target yang dilakukan tidak semuanya memiliki hasil pemindaian yang bagus. Selain sudut pandang pemindaian yang menyebabkan hasil pengukuran

kurang baik, kesalahan akibat gangguan radiasi luar seperti cahaya matahari yang masuk melalui ventilasi dapat mempengaruhi hasil pemindaian. Oleh karena itu kalibrasi TLS sebaiknya dilakukan di dalam ruangan yang tertutup atau dilakukan di malam hari.

Biaya Pelaksanaan

Biaya yang dikeluarkan dalam melaksanakan kalibrasi ini cukup murah. Hal ini dikarenakan tidak perlunya mengeluarkan sejumlah biaya yang banyak dalam meminjam ruangan dan ETS yang digunakan serta target TLS yang tidak perlu dibeli. Hanya dalam pelaksanaan kalibrasi TLS, target yang sebaiknya digunakan merupakan target bola, yang mana saat ini belum dimiliki oleh geodesi ITB. Dalam hal ini, manajemen kegiatan kalibrasi TLS yang digunakan haruslah cukup baik agar dapat meminimalkan biaya operasional yang harus dikeluarkan.

Penerapan Hasil Kalibrasi

Selisih yang didapatkan antara TLS dan ETS dapat digunakan sebagai koreksi data ukuran TLS. Hanya saja dalam penerapannya sampai saat ini belum ditemukan piranti lunak yang dapat memasukkan data hasil kalibrasi yang berupa koreksi ke dalam data ukuran TLS secara otomatis. Oleh karena itu untuk dapat memasukkan atau menerapkan koreksi ke dalam data TLS harus dilakukan secara manual menggunakan piranti lunak di luar piranti lunak TLS, seperti Microsoft Office Excel. Hal ini mengakibatkan waktu yang dibutuhkan dalam proses pelaksanaan kalibrasi ini bertambah dan akan dapat berdampak pada biaya operasional yang dapat dikeluarkan.

3. 8 Analisis Hasil Penelitian

Setelah melakukan serangkaian pelaksanaan kalibrasi TLS dengan menggunakan data ETS sebagai data

11

pembanding, dapat diambil beberapa hasil yang didapatkan, yaitu:

Hasil pengukuran dengan menggunakan TLS dapat dipengaruhi oleh faktor dalam alat dan faktor luar alat. Kesalahan dari dalam alat terletak pada laser rangefinder. Sedangkan faktor luar alat yang dapat memberikan pengaruh buruk terhadap data ukuran seperti jenis target yang digunakan, kondisi ruangan yang digunakan, gangguan radiasi luar saat pelaksanaan kalibrasi, dan adanya perambatan kesalahan yang terjadi selama proses kalibrasi berlangsung;

Target yang digunakan dalam kalibrasi TLS sebaiknya berbentuk bola atau spherical target agar pemindaian target dengan TLS memiliki sudut pandang yang sama dari posisi pemindaian yang berbeda-beda;

Pelaksanaan kalibrasi sebaiknya dilakukan di dalam ruangan yang tertutup atau dilakukan pada malam hari;

Sebelum melakukan kalibrasi TLS, sebaiknya dilakukan survei pendahuluan yang meliputi perencanaan penempatan alat, penempatan posisi target, dan jenis target yang akan digunakan

4. KESIMPULAN

Setelah melaksanakan penelitian kalibrasi Terrestrial Laser Scanner, dapat diambil kesimpulan bahwa:

1. Kalibrasi TLS dapat dilakukan dengan membandingkan data ukuran TLS dengan ETS. Besar nilai kesalahan TLS yang didapatkan dari hasil penelitian ini adalah sebesar:

0,004 m dalam ukuran jarak ruang;

-0,005 m dalam sumbu-e (easting);

-0,002 m dalam sumbu-n (northing);

-0,032 m dalam sumbu-u (up).

2. Metode kalibrasi yang dilakukan pada TLS cukup efektif. Hal ini dikarenakan pelaksanaan kalibrasi dengan membandingkan data ukuran cukup sederhana, cepat, dan tidak memakan biaya yang cukup mahal. Hanya saja terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pelaksanaan kalibrasi TLS, yaitu:

Perlu dilakukan survei pendahuluan sebelum melaksanakan kalibrasi;

Penempatan posisi alat dan target harus dilakukan secara hati-hati;

Jumlah target yang digunakan sebaiknya sebanyak-banyaknya untuk memberikan nilai ukuran lebih dalam proses kalibrasi;

Ruangan yang digunakan sebaiknya tertutup atau terhindar dari adanya cahaya atau radiasi luar.

3. Data hasil kalibrasi yang didapatkan masih belum dapat diterapkan secara langsung untuk koreksi data hasil pengukuran, sehingga kalibrasi yang dilakukan saat ini hanya baru sebatas mencari kesalahan instrumen TLS yang digunakan. Akan tetapi, koreksi ini dapat dijadikan acuan untuk perbaikan metode akuisisi data

REFERENSI

Bae, K-H. dan Lichti, D. D. (2007). On-Site Self-Calibration Using Planar Feature for Terrestrial Laser Scanner. Perth, Australia: Curtin University of Technology.

Boehler, W. dan Marbs, A. (2003). Investigating Laser Scanner Accuracy.

12

Mainz, Germany: University of Applied Sciences.

Cruikshank, K. (2010). Use of the Electronic Total Station. Portland, United States:

Portland State University.

Gielsdorf, F., Rietdorf, A, dan Gruendig, L. (2004). A Concept for The Calibration of Terrestrial Laser Scanner. Athens,

Greece: FIG Working Week.

Gumus, K. dan Erkaya, H. (2013). The Comparison Of Accuracy Of Length Measurement Obtained From Terrestrial Laser Scanner And Total Station. Istanbul, Turkey: Yildiz Technical University.

Heritage, G. L. dan Large, A. R. G. (2009). Laser Scanning Evolution of the Discipline. Hal: 1-20. Dalam Heritage, G. L. dan Large, A. R. G. Laser Scanning for The Environmental Sciences. West Sussex, United Kingdom: Wiley-Blackwell.

Heritage, G. L. dan Large, A. R. G. (2009). Principle of 3D Laser Scanning. Hal: 21-34. Dalam Heritage, G. L. dan Large, A. R. G. Laser Scanning for The Environmental Sciences. West Sussex, United Kingdom: Wiley-Blackwell.

Kersten, T. P., Mechelke, K., Lindstaedt, M, dan Sternberg, H. (2009). Methods for Geometric Accuracy Investigations of Terrestrial Laser Scanning Systems. Germany: Photogrammetrie Fernerkundung Geoinformation.

Petrie, G., dan Toth, C. K. (2009). Terrestrial Laser Scanner. Hal: 87-126. Dalam Shan, J., dan Toth, C. K. Topographic Laser Ranging and Scanning: Principles and Processing. United Kingdom: CRC

Press/Taylor & Francis Group.

Quintero, M. S., Genechten, B. V., Bruyne, M. D., Ronald, P., Hankar, M, dan Barnes, S. (2008). Theory And Practice On Terrestrial Laser Scanning. The Learning Tools for Advanced Three-dimensional Surveying In Risk Awareness Project (3DRiskMapping).

Reshetyuk, Y. (2009). Terrestrial Laser Scanning, Error Source, Self-calibration, And Direct Georeferencing. Saarbrucken,

Germany: VDM Verlag Dr. Muller.

Schulz, Thorsten. (2007). Dissertation: Calibration of a Terrestrial Laser Scanner for Engineering Geodey. Zurich,

Switzerland: ETH Zurich University.

Walker, J. (2008). Fundamentals of Physics Eighth Edition. United States: WileyPLUS.

LEMBAR PENGESAHAN PAPER

Diperiksa dan disetujui oleh:

Pembimbing I, Pembimbing II, Pembimbing III,

Prof. Dr. Ir. Hasanuddin Z. Abidin, M.Sc. Irwan Gumilar, ST., M.Si. Nia Haerani, ST., MT.

NIP.196008081986011001 NIP.197803292010121004 NIP.197108302003122001