Pemetaan Wilayah Menggunakan Drone (Laporan Praktikum IUTP)
Postingan ini diperbarui 13 Desember 2021
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan permintaan akan pemetaan suatu wilayah dalam berbagai bidang, maka semakin berkembang pula berbagai macam metode pemetaan. Dengan memanfaatkan kemajuan teknologi kamera udara, film dan pesawat, maka pekerjaan pemetaan dapat dilakukan dengan waktu yang relatif cepat dan akurasi tinggi. Penggunaan satelit dalam menjalankan misi pemetaan saat ini dinilai kurang, karena foto yang dihasilkan kurang jelas dan membutuhkan waktu lama untuk mendapatkan pemetaannya.
Berkembangnya teknologi menciptakan teknologi yang dapat dikendalikan tanpa harus berada dalam lokasi, seperti drone. Drone banyak dipakai saat ini dalam proses pemetaan dengan mengandalkan metode foto udara.
Ditinjau dari efisiensi biaya pada pemetaan menggunakan metode foto udara sangat dipengaruhi oleh jenis kamera dan wahana yang digunakan.Untuk luas area yang relatif lebih kecil (±100ha) pemotretan menggunakan kamera metrik menjadi tidak optimal, karena biaya operasional yang dikeluarkan tidak sebanding dengan kecilnya volume pekerjaan.
Foto yang diperoleh menggunakan drone dapat diolah menggunakan aplikasi Agisoft Photoscan yang pada akhirnya dapat menghasilkan hasil pemetaan yang actual dan akurat. Untuk itulah praktikum ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana pemanfaatan drone dan proses penggunaannya serta bagaimana cara untuk mengolahnya menjadi bentuk pemetaan dalam aplikasi Agisoft Photoscan.
1.2 Tujuan Praktikum
Tujuan praktikum iutp tentang pemetaan wilayah menggunakan drone adalah mengetahui proses penggunaan drone dalam memetakan suatu wilayah dengan menggunakan aplikasi Agisoft Photoscan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Drone
2.1.1 Pengertian Drone
Drone merupakan pesawat tanpa pilot yang mana pada sistem kendalinya dapat dikendalikan secara otomatis melalui program komputer yang dirancang, atau melalui kendali jarak jauh dari pilot yang terdapat di dataran atau di kendaraan lainnya. Drone, yang lebih dikenal Unmanned Aerial Vehicle (UAV) awalnya dikembangkan untuk kebutuhan militer.
2.1.2 Sejarah Drone
Ide pengembangan pesawat tanpa pilot sudah ada sejak 22 Agustus 1849. Waktu itu, Austria berusaha menyerang kota Venesia di Italia dengan menggunakan balon tak berawak yang penuh akan bahan peledak. Cara kerja drone sederhana ini tidak sepenuhnya berhasil. Beberapa balon mengenai sasaran, tetapi ada pula yang terjebak angin dan berubah arah.
2.1.3 Manfaat Drone
Awalnya UAV merupakan pesawat yang dikendalikan jarak jauh, namun sistem otomatis kini mulai banyak diterapkan. Perkembangan teknologi membuat drone juga mulai banyak diterapkan untuk kebutuhan sipil, terutama di bidang bisnis, industri dan logistik.
Amazon memulai persaingan industri ini melalui peluncuran layanan Amazon Prime Air.Pengangkutan barang menjadi lebih cepat, lebih praktis, minim human error, dan mampu menjangkau lokasi terpencil. Hingga saat ini di dunia industri bisnis, drone telah diterapkan dalam berbagai layanan seperti: Pengawasan Infrastruktur Fisik (pabrik, pelabuhan, jaringan listrik, dsb.), pengiriman paket barang, pemadam kebakaran hutan, eksplorasi lokasi tambang maupun minyak/mineral.
2.1.4 Komponen Penyusun Drone
Dalam proses pembuatannya drone quadcopter memiliki beberapa komponen penyusun yang biasa terdapat pada quadcopter. Berikut beberapa penjelasan tentang komponen penyusun quadcopter.
a. Frame F450Q
Frame quad F450 merupakan frame yang berukuran diameter 450 mm. Frame ini terbuat dari bahan plastik solid agar tidak terlalu berat dan lebih kuat. Selain itu frame ini cukup lentur, sehingga dapat mengurangi getaran/goncangan pada saat pesawat mendarat atau terjadi crash. Frame ini memiliki 4 sayap untuk menempatkan motor pada masing-masing ujung lengan. Selain itu frame ini memiliki landing gear kecil pada bagian bawah masing-masing ujung lengan agar perangkat lain tidak kontak langsung ke landasan. Hal tersebut berguna untuk melindungi flight controller agar tidak terkena benturan ke tanah jika terjadi crash.
b. Remote Control Teknologi Pengendali
Remote Control adalah sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah mesin dari jarak jauh. Remote control terdiri dari Tx dan Rx (transmitter dan receiver) yang merupakan pengirim data dan penerima data, data yang dikirim adalah data PPM (Pulse Position Modulation) atau PCM ( Pulse Code Modulation). Dengan frekuensi 27, 35, 72 dan 2,4 GHz. Radio transmitter mengirimkan sinyal-sinyal sesuai dengan posisi dari tiap kanal. Bentuk sinyal yang dikirim tidak ada aturan baku yang mengatur sehingga perusahaan pembuat dapat membuat sinyal kirim sesuai dengan keinginan.
c. Baterai Lithium Polymer (LiPo)
Baterai Lithium Polimer atau biasa disebut dengan LiPo merupakan salah satu jenis baterai yang sering digunakan dalam dunia RC.Utamanya untuk RC tipe pesawat dan helikopter.Baterai LiPo tidak menggunakan cairan sebagai elektrolit melainkan menggunakan elektrolit polimer kering yang berbentuk seperti lapisan plastik film tipis.Lapisan film ini disusun berlapis-lapis diantara anoda dan katoda yang mengakibatkan pertukaran ion.
Kekurangan pada baterai li-po yaitu lemahnya aliran pertukaran ion yang terjadi melalui elektrolit polimer kering.Hal ini menyebabkan penurunan pada charging dan discharging rate.Masalah ini sebenarnya bisa diatasi dengan memanaskan baterai sehingga menyebabkan pertukaran ion menjadi lebih cepat, namun metode ini dianggap tidak dapat untuk diaplikasikan pada keadaan sehari-hari.
d. Flight Controller Drone
Flight controller drone merupakan komponen quadcopter yang menentukan apa saja fitur dari quadcopter tersebut atau dapat disebut sebagai pusat saraf dari drone. Cara kerja flight control dapat dikendalikan berdasarkan GPS untuk mengaktifkan sistem autopilot dan diterbangkan dengan sistem stabilisasi dasar menggunakan hardware kelas radio kontrol. Flight controller memiliki banyak sensor yang tersedia seperti sensor posisi, sensor tekanan udara, dan sensor kecepatan udara.perangkat utama perhitungan penerbangan berbasis pada gyroscope dan ditambah dengan accelerometer. Accelerometer sensor digunakan untuk mengukur percepatan dynamic dan static suatu objek.
e. Electronic Speed Control (ESC)
ESC yang digunakan adalah berjenis brushless, terdiri atas susunan MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) untuk mengendalikan kecepatan motor brushless.ESC bekerja secara cepat untuk menghidupkan atau mematikan pulsa ke motor, sehingga respon kendali motor cepat.Selain itu ESC yang digunakan telah berbasis mikroprosessor, sehingga dapat diprogram sesuai dengan kebutuhan.Keempat ESC yang digunakan tergabung dalam satu fisik, atau dapat disebut sebagai Quattro ESC, sehingga tidak memerlukan konfigurasi wiring yang banyak.
f. Motor BrushLess DC (BLDC)
Motor brushless direct current (BLDC) adalah motor yang tidak menggunakan sikat atau brush untuk pergantian medan magnet (komutasi) tetapi dilakukan secara komutasi elektronis. Adapun beberapa keuntungan dengan menggunakan Motor BLDC pada pembuatan drone Quadcopter, yaitu: Kecepatan yang lebih baik untuk melawan karakteristik tenaga putaran, tanggapan dinamis tinggi, efisiensi tinggi, tahan lama atau usia pakai lebih lama, dan nyaris tanpa suara bila dioperasikan, serta speed range yang lebih luas.
g. Baling-Baling (Propeller)
Baling-baling (propeller) adalah alat untuk menjalankan pesawat terbang. Balingbaling memindahkan tenaga dengan mengkonversi gerakan rotasi menjadi daya dorong untuk menggerakkan sebuah kendaraan seperti pesawat terbang untuk melalui suatu massa seperti udara dengan memutar dua atau lebih bilah kembar dari sebuah poros utama. Sebuah propeler berperan sebagai sayap berputar dan memproduksi gaya yang mengaplikasikan prinsip Bernoulli dan hukum gerak Newton menghasilkan sebuah perbedaan tekanan antara permukaan depan dan belakang. Baling-baling yang digunakan pada quadcopter berdimensi 10 x 45 inch.
h. Telemetry
Telemetry adalah Sebuah Unit Komunikasi System yg di Buat oleh Angkatan Bersenjata Israel.Tujuan utamanya adalah untuk mengakhiri era Komunikasi Satelit OFEQ di Luar Angkasa. Yang Terkesan Bagi Bangsa Yahudi ini, Program Tersebut agak Boros banget, Membutuhkan Biaya Mahal dan Kemampuan Signal & Penglihatannya juga Terbatas Pada Lengkungan Bumi.
Sinyal Komunikasi atau pertukaran data pada telemetry merupakan hal penting.Telemetry diperuntukan untuk memperpanjang basis sinyal-sinyal untuk penerbangan pesawat, robot drone atau untuk penerbangan arah rudal Jelajah seperti halnya milik bangsa Yahudi.Seperti David Sling, Arrow, Barak8, atau Popeye Turbo. Namun apabila tidak ada signal-signal telemetry maka pesawat drone tersebut tidak bisa terbang semakin jauh. Drone tersebut hanya mampu terbang berdasarkan lokasi yg tidak terlampau luas.
2.1.5 Jenis-jenis Drone
Berdasarkan jenisnya, terdapat dua jenis drone, yaitu multicopter dan fixed wing. Fixed wing memiliki bentuk seperti pesawat terbang biasa yang dilengkapi sistem sayap.Tipe fix-winged memerlukan desain aerodinamika pada sayap dan badannya sehingga perancangannya cukup rumit.
Sedangkan multicopter yaitu jenis drone yang memanfaatkan putaran baling-baling untuk terbang. Multicopter dibagi lagi menjadi dua yaitu single-rotor dan multi-rotor.Tipe single-rotor berbentuk seperti helikopter menggunakan baling-baling tunggal, sedangkan multi-rotor menggunakan 3 sampai 8 baling-baling.
2.2 Survey dan Pemetaan Kehutanan Menggunakan Drone
Data penginderaan jarak jauh telah banyak digunakan untuk identifikasi dan pemantauan kondisi kawasan hutan. Penggunaan citra satelit optik seringkali terkendala oleh tutupan awan, ketergantungan pada penyedia data, harga yang relatif mahal, dan waktu akuisisi dan lokasi data yang diperlukan tidak fleksibel. Terlepas dari kendala tersebut, penggunaan drone punya prospek yang baik untuk digunakan secara operasional baik di sektor kehutanan maupun sektor yang lain.
Dengan menggunakan drone, survei udara dengan tujuan pemetaan dan fotogrametri bisa lebih mudah, murah, serta cepat. Drone yang dapat terbang rendah akan menghasilkan resolusi peta citra yang tinggi (hingga 2 sentimeter per piksel), serta bentuknya yang ringkas membuatnya mudah diterbangkan di mana saja.
Kombinasi teknologi pesawat tanpa awak dan konsep pemetaan di bidang kehutanan bisa memberikan masukan terkait investasi jangka panjang.Ini merupakan bentuk survei berbiaya rendah (low cost survey) tetapi memberikan manfaat yang lebih banyak.Dengan drone, informasi dari data dan fakta lapangan yang cepat dan tepat diharapkan membantu pengelolaan hutan lebih baik.
Sebelum adanya drone, pemantau kawasan hutan hanya dilakukan dengan cara manual oleh patroli tim pengamanan hutan yang bisa memakan waktu, biaya yang besar dan sumber daya manusia yang banyak. Survei potensi, untuk mengumpulkan informasi tentang kepadatan hutan dari posisi pohon besar dan potensi regenerasi, sekaligus memperoleh informasi tentang lingkungan abiotik juga dilakukan dengan cara serupa. Namun, dengan adanya drone saat ini, manajemen hutan sangat terbantu dalam pemetaan dan monitoring kawasan hutan dan dapat menghemat sumber daya manusia dan biaya.
2.3 Kelebihan dan Kekurangan Drone dalam Pemetaan Areal
Keuntungan dari multicopter bisa terbang vertikal hingga 300 meter, sehingga cocok untuk pemetaan infrastruktur, lahan pertanian dan wilayah hutan. Multicopter dapat terbang selama 40 menit dengan area cover 100-400 hektare. Sedang untuk jenis fixed wing, meski bisa meliputi area yang jauh lebih luas dan terbang hingga 1,5 jam, drone ini tidak bisa terbang secara vertikal.
Semakin canggih teknologi yang ditanam dalam suatu desainnya, semakin rumit pula cara kerja drone. Namun, kemudahan mengatur pesawat tanpa awak ini secara jarak jauh justru memberikan fleksibilitas bagi pengguna melakukan suatu misi di area tertentu atau tidak mudah dijangkau oleh manusia.Sebagai contoh saat melakukan tinjauan di area yang terkena bencana. Saat tim penyelamat masih kesulitan menjangkau tempat tersebut untuk melakukan penyusuran dan evakuasi, satu atau beberapa drone dapat dikirim untuk meninjau lokasi dan mengirimkan laporan dengan lebih cepat.
Memotret atau merekam gambar, drone lebih hemat biaya dan waktu jika dibandingkan dengan menggunakan helikopter, apalagi dengan satelit. Drone juga dapat diarahkan atau diprogram secara otomatis sesuai dengan kebutuhan. Evaluasi terhadap hasil yang dibidik pun dapat dilakukan dalam waktu cepat.Sifatnya pun bisa dikatakan real time.
Desain Drone Multi Rotor Tenaga Matahari ( DMRTM ) beranjak dari 3 prinsip penting, yaitu : kelimpahan sinar matahari di wilayah nusantara untuk bisa terbang di angkasa, mampu terbang dengan tinggi yang diharapkan, tahan lama dalam pemakaian dan pemanfaatan Intinya drone bertenaga matahari mampu untuk terbang tanpa henti berbulan-bulan bahkan bertahun tahun, dengan memanfaatkan sumberdaya alami karunia Tuhan YME yang diberikan ke wilayah Nusantara ini. Terkait dengan jenis drone, maka drone multi rotor dipilih sebagai awal pengembangan drone bertenaga matahari, dengan berbagai alasan desain dan produksi lebih mudah, biaya pengembangan lebih murah dan bahan relatif lebih mudah didapat.
2.4 Software Agisoft PhotoScan Professional
Agisoft PhotoScan Professional merupakan software pengolahan foto udara yang dikembangkan oleh AgiSoft LLC Suport dari Rusia. Software Agisoft PhotoScan Professional dapat digunakan untuk proses pembentukan mosaic dengan pengidentifikasian tie point secara otomatis, pembentukan point cloud beserta hasil residual hitungan bundle adjustment, pembentukan DEM dan DSM dari mosaik yang dibentuk. Point cloud dalam software ini adalah tie point yang secara otomatis dibentuk menjadi model tiga dimensi. Secara umum point cloud merupakan titik-titik hasil perekaman data DTM ataupun DSM permukaan bumi yang tersusun dengan menggunakan system koordinat tiga dimensi. Titik-titik ini biasanya terdefinisikan dengan koordinat X,Y,Z dan biasanya dimaksudkan untuk memberi gambaran suatu permukaan pada suatu objek.
Point cloud biasanya dihasilkan dari scanner tiga dimensional. Scanner ini secara automatis mengukur serta merekam banyak titik yang terdapat pada suatu objek dan dikeluarkan dalam bentuk data.Kelebihan dari software ini adalah dapat melakukan pengolahan mosaic dalam waktu singkat dengan mosaik yang dihasilkan mempunyai color balancing yang baik, dan sambungan antar foto yang tidak terlihat. Proses ortorektifikasi dilakukan secara otomatis oleh program. Ortorektifikasi ini digunakan untuk menghapus efek kemiringan sumbu dan hasilnya berupa ekuivalen foto tegak.Karena pergeseran letak gambar sehubungan dengan perubahan relief, ekuivalen foto tegak masih mengandung skala yang tidak seragam. Di dalam proses peniadaan pergeseran letak oleh relief pada sembarang foto, variasi skala juga dihapus sehingga skala menjadi sama bagi seluruh foto.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Tempat dan Waktu
Adapun praktikum yang dilaksanakan pada Rabu, 19 Juni 2019 pukul 09.30 WIB-selesai di ruang kuliah Jurusan Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Palangka Raya.
3.2 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah:
- Drone digunakan untuk mengambil data yang telah didapat dalam bentuk file
- Laptop yang telah menginstal aplikasi Agisoft PhotoScan Professional
3.3 Prosedur Pengambilan Data Lapangan Menggunakan Drone
Prosedur pengambilan data adalah sebagai berikut:
- Melakukan perencanaan penerbangan dengan membutuhkan boundary yang dikirm oleh klient.
- Memasangkan dan mengukur premark.
- Memperhatikan data aqcuisition.
- Menggabungkan data premark yang diperoleh dengan GPS geodetik dan foto udara dengan UAV.
- Menyimpan hasil foto dari drone.
3.4 Pengolahan Data Menggunakan Software Agisoft Photoscan
Adapun prosedur kerja praktikum Ilmu Ukur Tanah dan Pemetaan ini adalah:
- Menyediakan alat dan bahan yang telah ditentukan.
- Melihat properties pada masing-masing foto yang ada lalu menentukan foot mana yang nantinya akan digunakan untuk diolah.
- Membuka program Agisoft Photoscan terlebih dahulu dari PC/Laptop yang digunakan, dengan cara : klik star menu, pilih Agisoft Photoscan, pilih dan klik icon Agisoft Photoscan profesional. Kemudian ditunggu beberapa saat.
- Memasukan foto-foto yang telah didapat, melalui menu workflow, pilih add photo, masukan semua foto yang ingin diolah di Agisoft Photoscan.
- Proses selanjutnya yaitu membuat foto-foto tersebut menjadi point-point dengan cara klik workflow, pilih Align Photos, pada menu Align Photos lakukan pengaturan resolusi yang diinginkan.
- Setelah proses Align Photos selesai, kemudian dilanjutkan dengan proses Build Dense Cloud , menggabungkan titik-titik tersebut dan merapatkannya. Klik workflow, pilih Build Mesh, atur resolusi yang diinginkan.
- Setelah itu di menu workflow, pilih Bulid Texture. Kemudian pilih Build Orthophoto.
- Kemuidan export gambar ke Orthopoto, lau klik save, kemudian pilih tempat penyimpanan filenya. Format file Agisoft Photoscan adalah JPG.
3.5 Pembahasan dan Analisis Data Hasil Praktikum
Berdasarkan gambar diatas menjelaskan bahwa gambar tersebut memiliki bentuk ruang bangun yang sembarang yang mengartikan bahwa dalam hasil foto atau gambar yang dihasilkan oleh alat Drone tidak sepenuhnya dipakai. Hal ini dapat terjadi karena dalam pengambilan foto melalui drone tidak membentuk ruang bangun yang teratur, artinya bahwa drone dijalankan secara acak terhadap objek yang diamari
Proses penggabungan gambar melalui software agisoft photoscan membutuhkan foto sebanyak 20 foto dari 21 foto hasil drone. Proses pengabungan gambar ini tidak memiliki kesulitan dalam analisis datanya. Hal ini dapat terjadi apabila pengambilan foto melalui drone yang sempurna, artinya bahwa posisi ketinggian drone dengan objek yang diamati signifikan hampir sama antara objek yang satu dengan yang lainnya dengan rata-rata ketinggiannya adalah 132,075-133,275 m.
Berdasarkan gambar diatas menjelaskan bahwa gambar tersebut memilki bentuk ruang bangun sembarang yang disebabkan adanya perbedaan ketinggian drone terhadap objek yang diamati. Proses penggabungan gambar mealui software agisoft photoscan membutuhkan foto 10 dari 22 foto hasil drone dengan nilai attitude 121,921-122.021 m. Hal ini dapat terjadi karena ketinggian drone terhadap objek yang diamati memiliki signifikan yang berbeda jauh antara foto satu dengan foto yang lainnya. Sehingga dalam analisis data gambar ini memilki kesulitan dalam meng-align photo.
IV. PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari praktikum Ilmu Ukur Tanah dan Pemetaan (IUTP) tentang pemetaan wilayah menggunakan drone adalah bahwa dalam kegiatan pemetaan menggunakan drone menghasilkan berbagai foto yang memilki ketinggian masing-masing yang dapat digabung melalui software agisoft photoscan.
4.2 Saran
Adapun saran dalam praktikum Ilmu Ukur Tanah dan Pemetaan (IUTP) tentang pemetaan wilayah menggunakan drone adalah bahwa praktikum kedepannya dapat mencoba kegiataan pemetaan menggunkan drone dengan objek yang diamati dalam bentuk ruang bangun persegi.
Baca juga: Perhitungan dan Penggunaan Proyeksi Peta (Laporan Praktikum IUTP)
DAFTAR PUSTAKA
Anjani, I., Analisis Pesawat Tanpa Awak Drone Dalam Kebijakan Kontraterorisme Amerika Serikat di Pakistan Pasca 9/11. Journal of International Relations, Volume 1, Nomor 2, Tahun 2015, hal. 79-87
Balanukhin, R., 2015, The AR.Drone 2.0 controlling library for C#/.NET and Mono, with video support. https://github.com/Ruslan-B/AR.Drone (diakses 25 Juni 2019)
http://zonaelektro.net/komponen-dan-prinsip-kerja-quadcopter/ (diakses pada tanggal 22 Juni 2019)
Robinson, Joell. 2016. Elements of Cartograpy. Universty of waterloo
Sofianti, R., Teknologi Pesawat tanpa Awak untuk Pemetaan dan Pemantauan Tanaman dan Lahan Pertanian, Jurnal Informatika Pertanian. Balai Besar Pertanian Volume 20, No.2. Desember 2011, hal.58-62
Silahkan download laporan praktikum IUTP tentang pemetaan wilayah menggunakan drone.
Download full-text PDFLamboris Pane