PRAKTIKUM GPS

PENGERTIAN GPS SECARA UMUM

GPS atau Global Positioning System atau di Indonesia dikenal dengan istilah Sistem Penentuan Posisi Global adalah sebuah Sistem Jaringan Satelit yang secara terus menerus memberikan informasi sehingga memungkinkan para pengguna untuk mengetahui posisi dan waktu di bumi. GPS pada era 1980-an merupakan satelit Departemen Pertahanan Amerika Serikat, yang digunakan sebagai alat bantu navigasi, penempatan pasukan dan alat perang. Dan untungnya tahun 1980-an Keputusan Pemerintah Amerika Serikat memperbolehkan GPS digunakan untuk khalayak ramai, dan sekarang ini setiap orang dapat menikmati keuntungan penggunaan GPS tanpa batas dan gratis. GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga-dimensi serta informasi mengenai waktu, secara   kontinyu di seluruh dunia tanpa tergantung waktu dan cuaca, kepada banyak orang secara simultan.

Prinsip dasar penentuan posisi dengan GPS adalah pengukuran jarak ke beberapa satelit (yang koordinatnya telah diketahui) sekaligus, yang tidak lain merupakan kombinasi dari beberapa permukaan posisi bola konsentrik dalam ruang. Dibandingkan dengan sistem dan metode penentuan posisi lainnya, GPS mempunyai banyak kelebihan dan menawarkan lebih banyak keuntungan, baik dalam segi operasionalisasi maupun kualitas posisi yang diberikan. Saat ini ada juga sistem penentuan posisi berbasis satelit yang operasional, yaitu GLONASS yang dimiliki Rusia dan dalam waktu dekat Komunitas Eropa akan meluncurkan sistem satelit GALILEO.

Saat ini Receiver GPS sudah sangat akurat, karena adanya desain parallel multi channel, sebagai contoh Garmin receiver memiliki akurasi sampai 15 meter. Beberapa receiver GPS dengan WAAS (Wide area Augmentation System)/Sistem Penambahan area yang lebih lebar bahkan memiliki tingkat akurasi sampai 3 meter. Pengguna dapat juga mendapatkan akurasi yang lebih teliti dengan GPS diferensial (Differential GPS atau DGPS) dengan mengkoreksi sinyal GPS sampai ketelitian 3-5 meter. Sistem DGPS memiliki Menara/Tower Transmitter yang menerima sinyal GPS dan mentransmisikannya ke receiver DGPS. Sistem Satelit GPS/Space Segment Saat ini terdapat 24 satelit GPS (juga disebut NAVSTAR, NAVigational System Time And Ranging, milik Dephan USA) yang mengorbit pada ketinggian 12.000 mil atau sekitar 19.354 km dari bumi. Satelit-satelit GPS ini secara konstant mengelilingi bumi pada orbitnya sebanyak 2 kali dalam waktu 24 jam, artinya satelit ini kembali pada posisi sebelumnya dalam waktu 12 jam. Kecepatan satelit ini mengitari orbitnya secara kasar dipekirakan 7.000 mil per jam. Sumber tenaga Satelit GPS adalah energi Matahari, dimana setiap satelit mempunyai baterai cadangan sebagai sumber energi apabila tidak mendapatkan sinar matahari.

Pengendali/stasiun Bumi/Ground Control (Control Segment). Pengendali atau sering disebut ground control merupakan bagian yang mengatur dan mengontrol satelit dari bumi. Stasiun ini mengoreksi semua informasi yang berhubungan orbit dan informasi waktu. Ada 5 stasiun pengendali yang tersebar di seluruh dunia, empat stasiun monitoring tak berawak dan satu stasiun pengendali induk (master control station). Empat stasiun tak berawak secara kontinyu menerima data dari satelit dan mengirimkan informasi tersebut ke satsiun induk. Kemudian stasiun induk mengkoreksi data dari satelit dan bersama dengan dua antena lapangan mengirim (uplink) informasi ke satelit GPS.

Beberapa informasi yang menarik mengenai satelit GPS ini antara lain adalah:

1.    Satelit GPS pertama diluncurkan tahun 1978

2.    Konstalasi sepenuhnya dari 24 satelit GPS ini dicapai pada tahun 1994

3.    Setiap satelit berumur sampai kira-kira 10 tahun. Penggantian satelit secara rutin dibuat dan diluncurkan ke orbitnya

4.    Berat sebuah satelit GPS kira-kira 2.000 pound atau sekitar 907 km dan mempunyai lebar (termasuk lempengan sumber energi/solar) 17 feet atau sekitar 5,18 meter

5.    Tenaga transmitter hanya 50 watt atau kurang Masing-masing satelit mentransmit gelombang radio rendah pada beberapa frekewensi, yaitu L1, L2, dst. Pada frekwensi L1, receiver GPS sipil dapat menangkapnya pada 1575.42 MHz band UHF. Sinyal ini dapat menembus awan, kaca atau plastik tetapi tidak dapat melewati benda-benda kongkrit seperti gunung, gedung dll.

BAGIAN PENTING (SEGMENT) DARI GPS

Ada tiga bagian (Segment) penting dari GPS, yaitu:

1.    Luar Angkasa/Sistem Satelit (Space Segment)

2.    Pengendali/Stasiun Bumi/Ground Stations (Control Segment)

3.    Pengguna: Manusia dan Receiver GPS (User Segment)

CARA PENGGUNAAN DAN SPESIFIKASI ALAT GPS

Berikut dibawah ini, tersedia sebuah mini tutorial GPS yaitu sebuah panduan cepat cara menggunakan GPS khususnya tipe Garmin seri eTrex.

TOMBOL eTREX

1.    Tombol UP/DOWN

·         Digunakan untuk memilih menu dan pages

·         Mengatur tampilan kontras pada satelite page

·         Zoom in dan zoom out pada map page

·         Melihat seluruh data perjalanan pada pointer page

2.    Tombol ENTER

·         Konfirmasi masukan data atau memilih menu

·         Menampilkan menu pada halaman utama

·         Tekan dan tahan tombol ENTER untuk mengaktifkan menu mark waypoint

3.    Tombol PAGE

Untuk kembali ke halaman sebelumnya, jika anda melakukan sesuatu dan tidak akan melanjutkan anda dapat berhenti dengan menekan tombol PAGE.

4.    Tombol POWER

·         Menghidupkan dan mematikan GPS

·         Menghidupkan dan mematikan lampu layar.

PEMASANGAN BATERAI

eTrex dioperasikan dengan 2 baterai jenis AA, yang dipasang dibagian belakang GPS. Untuk memasang baterai, buka bagian tutup baterai dengan memutar kunci D pada bagian belakang GPS seperempat putaran berlawanan arah jarum jam. Masukkan baterai dengan memperhatikan polaritas yang telah ada. Tutup kembali tutup baterai dengan memutar kunci D seperempat putaran searah jarum jam.

MEMILIH HALAMAN

Semua informasi yang dibutuhkan untuk mengoperasikan eTrex dapat ditemukan dalam empat halaman utama (layar tampilan). Halaman-halaman ini antara lain satelit, peta, pointer, dan menu. Ketika dinyalakan tekan tombol PAGE untuk memilih halaman-halaman tersebut.

LANGKAH PERTAMA

Sebelum anda dapat benar-benar menggunakan eTrex untuk navigasi, pertama anda harus menentukan posisi pasti anda saat ini. Untuk melakukan ini, bawalah eTrex anda keluar ke tempat terbuka yang cukup luas. Tekan dan tahan tombol POWER untuk menyalakan GPS anda akan melihat halaman muka selama beberapa detik sebelum eTrex melakukan pengujian secara otomatis, diikuti dengan halaman satelit. eTrex memerlukan sekurang-kurangnya 4 sinyal satelit yang kuat untuk mementukan posisi anda. Setelah anda melihat READY TO NAVIGATE pada halaman satelit, eTrex telah menemukan lokasi anda dan siap untuk digunakan.

LAMPU LAYAR DAN TINGKAT KEJELASAN GAMBAR

Untuk menyalakan lampu layar, tekan dan kemudian lepaskan tombol POWER pada layar. Lampu layar sudah ditentukan untuk menyala selama 30 detik untuk menghemat tenaga baterai. Untuk menyesuaikan tingkat kejelasan gambar pada layar, tekan tombol UP untuk membuat layar lebih gelap, dan tekan tombol DOWN untuk membuat layar lebih terang.

MENENTUKAN WAYPOINT

Waypoint adalah lokasi dimana anda dapat mengeplot (menyimpan dalam memori) sebagai arah untuk navigasi nantinya. Untuk menentukan waypoint:

1.    Tekan tombol PAGE dan pilih halaman menu. Tekan tombol UP atau DOWN dan pilih bagian “MARK”.

2.    Tekan tombol ENTER. Halaman MARK WAYPOINT akan muncul dengan kata ‘OK?’. Tekan ENTER. Sekarang waypoint telah tersimpan dalam eTrex’s memori.

MASUK KE MENU WAYPOINT

eTrex membantu anda ke waypoint dengan menggunakan GOTO (GOTO artinya GOing TO (menuju ke) sebuah tujuan dalam garis yang terarah).

Untuk memulai GOTO:

1.    Tekan tombol PAGE dan pilih halaman MENU. Tekan tombol UP atau DOWN dan pilih ‘WAYPOINT’. Tekan ENTER. Halaman waypoint akan muncul.

2.    Tekan tombol UP atau DOWN dan pilih tab yang berisi nama waypoint yang diinginkan dan tekan ENTER. Tekan tombol UP atau DOWN untuk memilih nama waypoint yang diinginkan dan tekan ENTER. Halaman REVIEW WAYPOINT untuk melihat waypoint yang ada/muncul.

3.    Tekan tombol UP atau DOWN untuk memilih ‘GOTO’, dan tekan ENTER.

DASAR HALAMAN POINTER

Setelah anda memilih GOTO, eTrex akan memandu anda ke tujuan dengan menggunakan halaman pointer (pointer page). Pointer (panah) akan menunjukkan anda arah ke waypoint tujuan anda. Jalan ke arah yang ditunjukkan panah hingga panah menunjuk ke arah atas dari kompas. Jika panah menunjuk ke arah kanan, berarti anda harus berjalan ke kanan. Jika panah menunjuk kea rah kiri, pergilah ke kiri. Jika panah telah menunjuk tepat ke atas pada kompas, berarti anda telah berada pada jalur yang benar.

MENYELESAIKAN GOTO

Menyelesaikan GOTO :

1.    Tekan tombol PAGE dan pilih halaman POINTER. Lalu tekan ENTER.

2.    Pilih ‘STOP NAVIGATION’ dalam halaman OPTIONS dan tekan ENTER.

MEMBERSIHKAN TRACKLOG

Setelah anda menggunakan eTrex untuk beberapa kali perjalanan, tampilan peta akan menjadi penuh karena menyimpan trek/jalur yang telah anda lalui. Karenanya anda perlu untuk membersihkan layar dengan membersihkan track log (barisan di sebelah kiri pada halaman peta):

1.    Tekan tombol PAGE dan pilih halaman MENU.

2.    Tekan tombol UP atau DOWN dan pilih ‘TRACKS’.

3.    Tekan ENTER. Sekarang anda berada di halaman TRACK LOG. Gunakan tombol UP dan pilih ‘CLEAR’. Tekan ENTER.

4.    Gunakan tombol DOWN dan pilih ‘yes’. Tekan ENTER. Tekan tombol PAGE untuk memilih halaman

KEGUNAAN GPS

GPS saat ini digunakan untuk berbagai aplikasi, baik di darat, laut, maupun udara. Pada dasarnya GPS dapat membantu kita merekam atau menciptakan lokasi di bumi dan menolong kita dalam navigasi dari dan ke lokasi tertentu. GPS dapat digunakan dimana saja kecuali ditempat-tempat yang tidak mungkin menerima sinyal, seperti: di dalam ruangan, di dalam gua, di dalam air.

Dalam hal survei dan pemetaan serta penentuan posisi di laut, GPS telah digunakan untuk keperluan survei hidro-oseanografi, survei seismik, penentuan posisi   rambu-rambu dan peralatan bantu navigasi serta titik-titik pengeboran minyak lepas   pantai, ataupun untuk mempelajari karakteristik arus, gelombang, ataupun pasut di lepas pantai. Bahkan beberapa peneliti di Amerika Serikat juga telah menggunakan GPS, dikombinasikan dengan sistem penentuan posisi akustik, untuk menentukan   posisi titik-titik di dasar laut secara teliti, dalam rangka mempelajari dinamika lempeng-lempeng benua di bawah lautan. GPS juga telah digunakan untuk membantu proses pengerukan pelabuhan. Sebelum adanya GPS, survei hidro-oseanografi umumnya menggunakan sistem penentuan posisi elektronik yang memanfaatkan gelombang radio   seperti Mini Ranger, Polarfix, Syledis, Hyperfix dan Argo untuk mendapatkan informasi tentang posisi. Kadangkala sekstan dan theodolit juga masih digunakan.

Satelit Doppler (Transit) juga digunakan oleh beberapa pihak. Saat ini penggunaan GPS dalam survei hidro-oseanografi terutama terkait dengan:

·         penentuan posisi titik-titik kontrol di pantai

·         navigasi kapal survei

·         penentuan posisi titik-titik perum (sounding)

·         penentuan posisi sensor-sensor hidrografi dan oseanografi, serta

·         penentuan posisi struktur atau objek di laut seperti wahana pengeboran (rig).

Berikut beberapa kegunaan GPS yang saya kutip dari priscomline :

1.    Pelacak kendaraan

Kegunaan lain GPS adalah sebagai Pelacak kendaraan, dengan bantuan GPS pemilik kendaraan/pengelola jasa sewa mobil bisa mengetahui ada di mana saja kendaraan/aset bergeraknya berada saat ini.

2.    Navigasi

GPS banyak juga digunakan sebagai alat navigasi seperti kompas. Beberapa jenis kendaraan telah dilengkapi dengan GPS untuk alat bantu navigasi dengan menambahkan peta, sehingga dapat digunakan untuk memandu pengendara mengetahui jalur yang sebaiknya dipilih untuk mencapai tujuan yang diinginkan.

3.    Militer

GPS digunakan untuk keperluan perang, seperti menuntun arah bom, atau mengetahui posisi pasukan berada. Dengan cara ini maka kita bisa mengetahui teman dan lawan untuk menghindari salah target ataupun menentukan pergerakan pasukan.

4.    Pemantau gempa

Bahkan saat ini, GPS dengan ketelitian tinggi bisa digunakan untuk memantau pergerakan tanah, yang ordenya hanya mm dalam setahun. Pemantauan pergerakan tanah berguna untuk memperkirakan terjadinya gempa, baik pergerakan vulkanik ataupun tektonik.

5.    Sistem Informasi Geografis

Untuk keperluan Sistem Informasi Geografis, GPS sering juga diikutsertakan dalam pembuatan peta, seperti mengukur jarak perbatasan ataupun sebagai referensi pengukuran.

CARA KERJA GPS

Dalam kaitannya dengan aktivitas pemetaan laut di atas, metode penentuan posisi yang digunakan umumnya adalah:

1.    Metode survei GPS: untuk penentuan posisi titik-titik kontrol di pantai;

2.    Metode kinematik diferensial: untuk tahapan lainnya, baik menggunakan data pseudorange untuk aplikasi-aplikasi yang menuntut ketelitian menengah (level meter), maupun menggunakan data fase untuk ketelitian yang lebih tinggi (level cm);

3.    Sistem DGPS dan RTK; untuk aplikasi-aplikasi yang menuntut informasi posisi secara instan (real-time); dimana sistem DGPS umumnya digunakan untuk melayani aplikasi berketelititan menengah dan sistem RTK untuk aplikasi berketelitian lebih tinggi.

Keunggulan metode penentuan posisi GPS adalah:

1.    Dapat digunakan setiap saat tanpa tergantung waktu dan cuaca, baik siang maupun malam hari, dalam kondisi cuaca yang buruk sekalipun seperti hujan ataupun kabut.

2.    Ketinggian orbit yang cukup tinggi yaitu sekitar 20.000 km di atas permukaan bumi, dan jumlahnya relatif banyak yaitu 24 satelit, sehingga dapat meliputi wilayah yang cukup luas.

3.    Tidak terlalu terpengaruh dengan kondisi topografis dan pantai sekitar kawasan survei kelautan, serta jarak kawasan survei dari pantai, dibandingkan dengan menggunaan metode optik maupun metode elektronik.

4.    Posisi yang ditentukan mengacu ke suatu datum global yang dinamakan WGS-84.

5.    Tidak dikenakan biaya (gratis). Investasi yang pelru dilakukan oleh pengguna hanyalah untuk alat penerima sinyal GPS beserta perangkat keras dan lunak untuk pemrosesan datanya.

6.    Alat penerima sinyal (receiver) GPS cenderung menjadi lebih kecil ukurannya, lebih murah harganya, lebih baik kualitas data yang dibeirkannya, dan lebih tinggi keandalannya.

Satelit GPS mengelilingi bumi dua kali dalam satu hari melalui orbitnya dan mentransmit sinyal informasi ke bumi. Receiver GPS menerima informasi ini dan mengunakan metode triangulasi untuk mengkalkulasi posisi pengguna secara tepat. Lebih penting lagi, receiver GPS membandingkan antara waktu sinyal ditransmit oleh satelit dengan waktu saat diterima. Perbedaan waktu memberitahukan pada receiver GPS seberapa jauh satelit tersebut. Saat ini, dengan pengukuran jarak dari beberapa satelit, receiver dapat mengetahui posisi pengguna dan menampilkannya dalam suatu peta elektronik. Sebuah receiver GPS menerima sinyal paling tidak dari empat satelit untuk mengkalkulasi posisi 2 dimensi (Bujur dan Lintang) dan pergerakan track. Dengan empat satelit atau lebih, maka receiver dapat menentukan posisi 3 dimensi (bujur, lintang dan ketinggian). Setelah posisi pengguna dapat ditentukan, maka GPS dapat juga menghitung informasi lainnya, misalnya kecepatan, sudut arah (bearing), jalur (track), jarak tempuh, waktu matahari terbit dan terbenam dan banyak lagi.

Cara kerja GPS relatif sederhana. Saat Anda menekan tombol GPS, antena GPS otomatis akan menangkap sinyal beberapa satelit navigasi yang sedang berada di atas kepala Anda. Perbedaan posisi dan jarak antara satelit dengan GPS memungkinkan terjadinya triangulasi yang akhirnya memunculkan posisi unik untuk setiap jengkal permukaan Bumi. Departemen Pertahanan Amerika Serikat telah berbaik hati melayangkan 24 satelit navigasi di seluruh permukaan Bumi. Dengan enam lintasan satelit, maka dapat dipastikan setiap sisi muka Bumi dapat terliput selama 24 jam sepanjang tahun.

BAHAS ISI PETA DAN LOKASI TIAP TITIK

KENDALA DI LAPANGAN

Kendala GPS dalam penentuan posisi:

1.    Tidak boleh ada penghalang antara alat penerima tersebut dengan satelit yang bersangkutan.

2.    Datum penentuan posisi yang digunakan adalah WGS-84, jika harus dipresentasikan dalam datum lainnya, maka diperlukan proses transformasi koordinat dari datum WGS 1984 ke datum bersangkutan.

3.    Komponen tinggi koordinat tiga-dimensi yang diberikan adalah tinggi yang mengacu ke permukaan ellipsoid, yaitu ellipsoid referensi WGS-84. Jadi, tinggi titik yang didapatkan dengan GPS bukanlah tinggi ortometris, yaitu tinggi yang mengacu ke permukaan geoid (umum didekati dengan muka laut rata-rata, MSL).

4.    Sumber daya manusia yang menguasai masalah teknologi ini di Indonesia relatif masih belum terlalu banyak.

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN GPS

FAKTOR-FAKTOR KESALAHAN DALAM PRAKTIKUM

Sumber Kesalahan Sinyal GPS. Beberapa faktor yang dapat mengurangi sinyal GPS dan mempengaruhi akurasi antara lain adalah sebagai berikut:

1.    Penundaan Ionosphere dan Troposphere

Sinyal satelit menjadi lambat sewaktu melewati atmosfir. Saat ini sistem GPS sudah memiliki alat yang dapat menghitung rata-rata dari penundaan ini untuk mengkoreksi kesalahan tersebut.

2.    Penggandaan Sinyal (Signal multipath)

Kesalahan ini terjadi apabila sinyal dipantulkan dari objek misalnya ketinggian gedung atau batuan besar sebelum sinyal dijangkau oleh receiver GPS. Lama waktu penerimaan sinyal juga menyebabkan kesalahan ini.

3.    Kesalahan Jam pada Receiver

Sebuah receiver memiliki jam di dalamnya, yang tidak begitu akurat sebagaimana jam atom pada satelit GPS. Meskipun demikian kesalahan ini hanya merupakan kesalahan yang sangat kecil sekali.

4.    Kesalahan orbit Juga dikenal sebagai kesalahan sebentar

Kesalahan ini disebabkan tidak akuratnya posisi satelit diorbit.

5.    Penampakan Jumlah Satelit

Semakin banyak jumlah satelit yang “tampak” akan semakin baik akurasinya. Gedung, kemiringan, gangguan elektronik, dan kadang-kadang kerapatan penutupan daun dapat menghalangi sinyal yang menyebabkan kesalahan posisi atau kehilangan posisi sama sekali. GPS sama sekali tidak dapat bekerja didalam ruangan, didalam air, atau dibawah tanah.

6.    Posisi Geometri Satelit/Arah posisi

Satelit (Shading) Kesalahan relative ini berhubungan dengan posisi satelit dari suatu waktu ke waktu yang lain. Posisi ideal satelit adalah pada posisi sudut relative yang lebar satu sama lain. Posisi geometri yang kurang baik akan terjadi bila posisi satelit dalam satu garis atau posisi berhimpitan.

SPESIFIKASI DAN ISI DARI ALAT GPS

Setiap obyek yang direkam oleh GPS biasa disebut dengan waypoint. Perekaman satu waypoint sangat singkat, tidak lebih dari sepuluh detik. Selain berisi informasi posisi koordinat, waypoint dilengkapi pula dengan note berupa deskripsi singkat mengenai obyek yang direkam, tanggal dan waktu perekaman, elevasi, dan lain-lain.

Perbedaan fitur akan Anda temui pada berbagai merek yang berbeda. Informasi jarak akan muncul otomatis jika Anda memasukkan dua buah waypoint, satu kedalam option from waypoint dan satu lagi ke dalam to paypoint. Tentulah jarak yang disajikan GPS adalah jarak lurus mengingat perhitungan dilakukan berdasarkan beda posisi koordinat. Jumlah waypoint yang mampu disimpan oleh sebuah GPS genggam berkisar antara 500 hingga 1.000 obyek. Artinya, jika si wartawan ingin memetakan lokasi rumah pejabat, kedutaan besar, terminal, stasiun kereta api, kafe, ATM, bahkan rumah para artis tentulah tidak masalah.

Lebih dari itu, GPS juga dapat sekaligus merekam jaringan jalan yang dilewati. Caranya sederhana, aktifkan GPS dan taruhlah di dashboard mobil, atau ikat di stang sepeda motor jika Anda belum sempat kredit mobil. Selanjutnya biarkan GPS sibuk merekam lintasan yang Anda lewati. Lintasan inilah yang biasa disebut dengan track log. Jika hal ini Anda lakukan terus-menerus setiap kali Anda keliling kota, maka dalam waktu singkat Anda akan memiliki peta Jakarta yang lebih lengkap dari peta Jabotabek buatan Gunther W Holtorf.

Fasilitas map display yang tersedia di dalam GPS memungkinkan Anda untuk melihat persebaran obyek secara spasial. Berbekal GPS yang sudah berisi peta persebaran obyek dan jaringan jalan, seseorang  dapat memilih jalur yang akan dilalui atau menyusun suatu rute jika obyek yang akan dikunjungi lebih dari satu.