Dasar-Dasar Positioning GPS

Global Positioning System (GPS) adalah konstelasi dari 24 satelit NAVTAR (Navigation satellite Timing and Ranging) yang dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat, semula untuk memenuhi kebutuhan militer dalam penentuan posisi, kecepatan dan waktu secara teliti dalam segala cuaca di daratan, lautan, dan udara. Dengan persetujuan US Congress, GPS kemudian dikembangkan untuk aplikasi non militer.Dalam sejarah perkembangannya, GPS merupakan proyek lanjutan dari sistem satelit TRANSIT atau satelit Doppler yang juga telah dikembangkan untuk aplikasi non militer. 

GPS sebagai suatu sistem terdiri dari tiga segmen utama, yakni space segmen, control segmen, dan user segmen. Space segmen merupakan subsistem yang berada di angkasa, terdiri dari 24 satelit (21 aktif dan 3 cadangan) yang mengorbit pada ketinggian 20.200 km dari permukaan bumi. Dua puluh empat satelit tersebut mengorbit dalam enam bidang orbit, masing-masing bidang orbit memuat empat satelit. Dengan kontelasi satelit seperti tersebut, sembaran 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, ColoradoUSA. Segmen ini juga dilengkapi dengan empat stasiun monitoring dan empat stasiun distribusi. Masing-masing satelit akan melewati satsiun monitoring dua kali sehari. User atau pengguna adalah semua pengguna yang memanfaatkan sinyal satelit GPS untuk navigasi dan penentuan posisi dengan menggunakan receiver GPS dan perangkat lunaknya. 

B. Sistem Kerja GPS 

Teknik penentuan posisi GPS adalah dengan mengetahui dan mengukur jarak dan posisi beberapa satelit terhadap seceiver GPS, sehingga dari interseksi sinyal beberapa satelit akan didapat posisi tepat GPS receiver di bumi. Pengukuran berdasarkan sinyal tiga satelit hanya akan mendapat posisi 2D, sedangkan untuk mendapatkan hasil posisi 3D yang akurat dibutuhkan hasil pengamatan minimal 4 sinyal satelit. Terdapat tiga metode untk penentuan posisi yaitu : 

1. Autonomous 

Mengumpulkan data posisi menggunakan receiver GPS tanpa melakukan koreksi. Banyak dilakukan oleh pemakai GPS tipe navigasi. Hasil akurasi yang diperoleh < 10 meter. 

2. Diferensial 

Proses pengukuran posisi menggunakan receiver GPS lebih dari satu, dengan salah satu receiver sebagai base stasiun. Data base satasiun selanjutnya dipergunakan untuk mengoreksi data receiver lainnya yang bergerak (rover). Metode ini memberikan akurasi centimeter hingga 5 meter. Sinyal yang digunakan mempunyai kode L 

3. Phase diferensial 

Teknik koreksi dengan menggunakan sinyal dengan kode P(Y) yang memberikan akurasi 10 cm – 30 cm. 

C. Sumber-Sumber Kesalahan GPS 

Akurasi posisi yang terekam oleh receiver GPS dipengaruhi oleh berbagai factor. Kontribusi gangguan dari masing-masing factor kesalahan tidak sama. Faktor terbesar yang (dulu) dianggap paling besar potensinya dalam mengurangi akurasi GPS adalah Selective Availability. Faktor lingkungan seperti karakteristik obyek dalam memantulkan sinyal turut meningkatkan kesalahan. Kesalahan dapat diminimalkan dengan memahami secara benar teknik setup GPS danteknik perekaman data di lapangan. Terdapat tiga factor utama yang berpotensi meningkatkan kesalahan GPS, yaitu : 

1. Selective Availability 

Selective Availability (SA) merupakan upaya Amerika Serikat untuk memproteksi ketelitian posisi absolut yang tinggi secara real time. Hal ini dimaksudkan untuk kepentingan militer Amerika Serikat. Kesalah dibuat secara sengaja dengan cara memanipuilasi frekuensi jam satelit dan data yang dikirimkan dalam navigation massage. SA merupakan sumber kesalahan yang terbesar dalam penentuan posisi absolut menggunakan GPS. Dengan adanya SA ini, pengukuran posisi menggunakan metode autonomous hanya menghasilkan akurasi 100 m. Untunglah sejak awal tahun 2000, SA telah dicabut oleh Departemen Pertahanan AS, sehingga akurasi GPS dengan metode autonomous dapat ditingkatkan menjadi 10 m 

2. Multipath 

Multipath merupakan suatu fenomena yang disebabkan karena adanya interferensi gelombang atau sinyal yang mencapai antenna dipantulkan oleh muka tanah atau benda lain di sekitar titik pengamatan. Kesalahan akibat multipath sangat dipengaruhi oleh bentuk dan tipe antenna serta kondisi lingkungan si sekitar lokasi survey. Benda-benda yang dapat memantulkansinyal GPS antara lain jalan raya, gedung, danau, kendaraan, dan lain-lain. Akibat adanya multipath maka sinyal-sinyal yang sampai ke antenna tidak lagi murni sebagai posisi obyek yang dipetakan namun gabungan dari berbagai obyek lain di sekitar obyek yang dipetakan. 

Mengingat pendekatan secara matematis tidak dapat dilakukan untuk mengeliminasi efek multipath, maka perlu suatu langkah-langkah untuk menghindari dan memperkecil efek ini. Langkah-langkah tersebut antara lain : 

• Menghindari lingkungan pengamatan yang potensial menimbulkan adanya pantulan dan memilih atau menggunakan antenna yang baik dan tepat 
• Menggunakan receiver yang dapat mengurangi efek multipath secara internal dan antenna yang dapat mengabsorsi sinyal. 
• Melakukan pengamatan yang lebih lama 
• Menggunakan eksternal sensor berupa laser, atau mengaplikasikan teknik offset dalam perekaman data. 

3. Bias atmosfer 

Lapisan troposfer yang netral mempunyai ketebalan setinggi 9 sampai 16 km, tergantung pada tempat dan waktu. Ketika melalui troposfer sinyal GPS akan mengalami refraksi yang menyebabkan perubahan pada kecepatan dan arah dari sinyal tersebut. Efek utama dari toposfer adalah terhadap kecepatan dengan demikian berkaitan dengan hasil ukuran jarak. 

D. Pengumpulan Data 

Pengumpulan data dengan receiver GPS yang akan dijelaskan disini adalah dengan menggunakan Receiver GPS Garmin (eTrex Vista Cx). Untuk Receiver GPS tipe navigator, cara kerjanya tidak terlalu banyak perbedaan. Beberapa langkah yang harus dilakukan sebelum mengumpulkan data adalah sebagai berikut : 

Bagian-­bagian GPS 

Untuk memudahkan penggunaan GPS, pengguna GPS harus mengetahui terlebih dahulu bagian­bagian dan fungsi GPS. 

Tampilan dan Bagian­bagian eTrex Vista HCx 

Fungsi 

A. Rocker Key (Tombol Rocker), ada juga yang mengatakan Joy Stick, juga berfungsi sebagai enter. Ada tiga fungsi pada tombol ini, yaitu: 

• Berfungsi untuk menggerakan kursor ke kiri­ kanan atas­bawah, yaitu dengan membuat pilihan berwarna hitam (highlight). Juga untuk menggerakan panah penunjuk pada halaman peta. 
• Untuk mengkonfirmasi pesan yang tampil atau fungsi enter: Tekan sedetik. 
• Tekan dan tahan: akan menampilkan jendela Mark. Sehingga ini merupakan jalan pintas untuk menggunakan fungsi mark, tanpa harus bersusah payah mencari halaman Mark untuk menandai suatu titik. 

B. Tombol Zoom In atau Out:  Pada halaman peta, tombol ini berguna untuk memperbesar atau memperkecil peta. 

C. Tombol Menu dan juga Find. 

• Untuk mengaktifkan tombol menu halaman: Tekan sedetik. 
• Untuk menampilkan menu find: Tekan dan tahan sampai tampil menu find. 

D. Tombol Halaman. 

Tombol ini bisa digunakan untuk menampilkan menu utama, dengan cara: Tekan sedetik. 

Untuk mengaktifkan atau menonaktifkan kompas: Tekan dan tahan, sampai tampil kotak kombo. 

E. Tombol Tenaga: 

berguna untuk mengaktifkan atau menonaktifkan GPS. 

Tekan dan tahan, sehingga GPS aktif atau non aktif. 

mengaktifkan lampu pada layar 

Bila GPS sedang aktif: tekan sebentar, sehingga pengatur pencahayaan tampil, gunakan tombol rocker untuk meningkatkan pencahayaan sesuai yang anda inginkan. 

F. USB port: berguna untuk mengunggah dan mengunduh data dari dan ke GPS. 

G. Penutup batere. 

H. Lubang adapter breket GPS: Lubang ini untuk menempatkan adapter huruf K) yang nantinya berguna saat memasang breket pada kendaraan anda (misalnya sepeda, sepeda motor, mobil). 

I. Cincin pembuka dan penutup untuk penutup batere: digunakan untuk membuka atau menutup pelindung batere, bila anda ingin mengganti, memasang atau mengeluarkan batere. 

J. Tempat mengikat tali leher. 

K. Adapter untuk breket GPS: Diaplikasikan bersama dengan huruf H. 

Perawatan GPS 

Seperti halnya perkakas elektronik umumnya, maka GPS­pun harus dirawat dengan baik agar GPS saat digunakan tidak bermasalah. 

GPS yang kita gunakan memang termasuk barang “badak”, namun tetap saja butuh tindakan atau perlakuan yang layak. Misalnya adalah pembersihan, dan penyimpanan. 

Pembersihan: 

• Gunakan sabun untuk menyeka GPS, atau gunakan cairan yang memang dikhususkan untuk membersihkan barang elektronik. Bila anda akan menyekanya, teteskan cairan ke bahan yang lembut sebelum diseka ke GPS. Kemudian keringkan. 
• Bersihkan GPS secara berkala.
• Penyimpanan: Bila GPS sedang tidak digunakan maka sebaiknya:
• Keluarkan baterai GPS dari GPS. 
• Simpan GPS dalam wadah kedap udara, lebih baik dalam wadah tersebut juga diletakkan silica gel. 
• Jangan disimpan pada suhu diatas 70° C atau dibawah ­15°. 
• Bila anda ingin mengirimkan GPS melalui paket, ingatlah bahwa barang elektronik itu barang yang mudah rusak karena benturan atau goncangan. Maka bila anda ingin mengirimkan GPS ke mitra anda melalui jasa kurir, sebaiknya: 
• Bungkus GPS dengan menggunakan bahan yang dapat meredam goncangan dan benturan. Anda bisa menggulungnya dengan bahan kain yang tebal. 
• Tuliskan BARANG PECAH BELAH pada bungkus/kemasan paket GPS. 
• Jangan sekali­kali hanya membungkusnya dengan amplop biasa !!! 

Mengaktifkan GPS 

Untuk mengaktifkan dan mematikan GPS, anda harus: 

1. Tekan tombol Tenaga beberapa detik. 

Setelah GPS aktif maka GPS akan menampilkan jendela yang berisi informasi pemilik yang dilanjutkan dengan tampilnya jendela yang memperlihatkan satelit mengelilingi bumi. Kemudian tampil jendela main page menu yaitu menu satelit dengan tampilan pencarian satelit GPS. Saat GPS baru mulai aktif maka akan terdapat kalimat “Locating Satellite” atau “Acquiring Satellite”. 

GPS siap digunakan bila jendela satelit telah berganti menjadi jendela peta (Map). 

Pada kondisi dimana satelit yang telah terhubung mengalami proses pemutusan hubungan, baik karena adanya penghalang antara GPS dan satelit akan ditandai dengan tampilnya kotak kombo yang berisi tulisan Poor Satellite Reception atau pada jendela satelit terlihat informasi “Weak GPS Signal” terlihar lingkaran satelit kosong, tidak ada satelit yang terkoneksi. Bila indikator ini timbul maka anda harus segera mencari lokasi yang “bersih” sehingga GPS terhubung kembali dengan satelit. 

Bila kotak kombo terlihat maka akan ada empat pilihan untuk memanfaatkan GPS, yaitu: 

Use With GPS Off: Pilih ini bila anda ingin mematikan fungsi GPS. 

New Location: Pilih ini bila anda terakhir kali menggunakan GPS ini pada daerah yang jauhnya ratusan kilometer dari posisi anda saat ini, misalnya anda baru menggunakan GPS anda di luar negeri atau dalam negeri tetapi jauh. 

Restart Search: Pilih opsi ini bila alat penerima GPS anda baru saja disimpan dengan melepaskan batere (disimpan tanpa batere) atau bila tamggal yang ditunjukkan GPS tidak sesuai dengan hari anda menggunakan GPS. 

Continue Acquiring: Pilih opsi ini bila tidak satupun pilihan diatas cocok dengan kondisi GPS anda. 

Halaman Satelit 

Lingkaran besar merujuk pada arah di horizon pandangan kita. Sedangkan lingkaran kecil merujuk pada arah 45° dari horizon. Titik ­titik yang ada di sekitar lingkaran besar menandakan satelit yang bersangkutan berada di sekitar horison, demikian untuk titik­titik yang berada di sekitar lingkaran kecil menandakan bahwa satelit berada 45° dari horizon. 

Nomor pada titik­titik baik yang berwarna maupun abu­abu menunjukkan bahwa titik itu mewakili satelit nomor yang bersangkutan, misalnya satelit nomor 27 ditunjukkan dengan titik yang bernomor 27. 

Titik abu­abu pada jendela menunjukkan bahwa satelit yang bersangkutan belum tehubung dengan GPS anda. Titik berwarna dan berkedip­kedip menunjukkan satelit yang bersangkutan sudah terhubung namun masih lemah sehingga mudah lepas dari GPS, sedangkan titik yang berwarna serta tidak berkedip­kedip berarti satelit yang bersangkutan telah terhubung dengan “erat” terhadap GPS anda. 

Batere GPS 

GPS tipe ini menggunakan betere tipe AA alkaline, NiMH, atau Lithium. 

Mengganti atau Memasang Batere 

Untuk mengganti atau memasang batere dapat mengikuti langkah berikut: 

Buka penutup batere, dengan cara memutar cincin pengait penutup batere melawan arah jarum jam, sekitar ¼ arah. 

Angkat penutup batere. 

Pasang atau ganti batere. Ingat!!! Selalu gunakan batere yang sejenis dan ganti kedua­duanya dengan batere baru. 

Batere 

Keluarkan batere bila anda tidak menggunakan GPS untuk waktu yang lama. 

Data yang tersimpan dalam GPS tidak akan terhapus atau hilang, walaupun batere dikeluarkan saat penggantian atau penyimpanan untuk jangka waktu lama tanpa batere. 

Mengkalibrasi kompas GPS 

Mengkalibrasi kompas GPS dilakukan setiap kali setelah mengganti baterai agar tingkat akurasi GPS baik. Penulismenyarankan untuk mengkalibrasi GPS setiap akan menggunakan GPS bila GPS telah lama tidak digunakan. 

Untuk mengkalibrasi GPS, anda dapat melakukannnya dengan cara: 

Klik tongkat kendali pada icon lapisan buku yang terletak di sudut kanan atas. 

Tampil Menu. 

Klik Calibration. 

Klik tombol start > kemudian anda berputar searah jarum jam, sebanyak dua kali. Jangan terlalu cepat berputar 

Terlihat kotak yang mengindikasikan proses kalibrasi sedang berlangsung.

Klik OK bila indikasi kalibrasi telah penuh. 

GPS anda telah terkalibrasi. 

Kartu MicroSD™ 

GPS tipe ini dilengkapi dengan slot MicroSD yang berguna untuk menyimpan data. Sehingga kita bisa mengunggah atau mengunduh data. 

Fungsi lain dari Kartu MicroSD adalah kartu ini memuat data peta kota­kota besar di Indonesia. Slot Micro SD terletak di kompartemen baterai (lihat gambar 3). Untuk menginstalasinya adalah dengan cara: 

Buka penutup kompartemen baterai. 

Slot terletak di kiri atas kompartemen, masukkan kartu ke slot tersebut. 

Untuk mengeluarkan MicroSD, tekan kartu dan angkat jari anda dengan cepat. Silahkan angkat Micro SD­nya. 

Manfaatnya bila kita menggunakan data tambahan yang terdapat di MicroSD ini adalah tampilan peta pada GPS akan lebih lengkap dan bisa memanfaatkan fasilitas Highway untuk mencari suatu lokasi. 

Halaman Satellite 

Halaman ini tampil otomatis bila anda mengaktifkan GPS dan juga bisa diakses melalui Main Menu. 

Bila anda mengklik tombol Menu, maka di layar akan tampil kotak dialog yang memuat: 

Use With GPS Off/On: Fungsi ini berguna untuk mengaktifkan atau menonaktifkan GPS pada alat penerima GPS yang sedang kita gunakan. 

Track Up/North Up: Pegklikkan Track Up akan menampilkan cincin indikasi satelit berdasarkan kemana arah GPS anda mengarah, sedang untuk North Up akan menampilkan arah mata angin utara (N) diatas tampilan (lihat gambar 3). 

Multicolor/Single Color: Bila anda mengklik Multicolor maka tampilan satelit GPS akan berwarna­warni, sedangkan bila anda mengklik SingleColor maka tampilan satelit hanya berwarna hitam­putih. 

New Location: Gunakan fungsi ini bila GPS yang sedang anda gunakan terakhir kali digunakan lebih dari 1.000 Km jaraknya dari jarak anda saat ini. 

GPS Elevation: menunjukkan tingkat elevasi saat anda menggunakan GPS. 

Halaman Peta 

Dibahas lebih lanjut pada bab 5 mengenai Set Up. Umumnya halaman peta ini akan otomatis tampil bila GPS telah siap digunakan (jumlah satelit mencukupi). 

Track

Menggunakan Fasilitas Track 

Dalam pemetaan risiko, anda harus mendapatkan data HVRC dan salah satu fungsi yang dapat digunakan dalam GPS adalah fungsi Track. Track digunakan untuk membuat lintasan­lintasan, baik itu batas Desa, dusun, sungai perkebunan, persawahan, atau danau dsb. 

Untuk mengaktifkan fasilitas ini anda harus: 

Klik icon main menu > klik Track. 

Tampil jendela track.

Icon Track tergambar sebagai orang yang sedang berjalan dan meninggalkan jejak.

Bila jendela Track masih menunjukkan adanya data pada bar prosentase maka clear­kan terlebih dahulu dengan mengklik tombol Clear. 

Bila masih menunjukkan track belum dihentikan (off), maka Off­kan terlebih dahulu, simpan bila ingin disimpan atau langsung dibersihkan dengan mengklik tombol Clear. 

HAPUS SEMUA DATA PADA SAVED TRACKS DISAAT ANDA AKAN MEMULAI MENGUMPULKAN DATA TRACK

GPS Vista HCx dapat menyimpan data maksimal sebanyak 20 data. 

Letakkan kursor pada icon On > klik. Maka anda telah siap men­track lintasan yang anda inginkan. Indikator bahwa anda telah siap, terlihat pada berpindahnya kursor secara otomatis ke icon Off (Icon Off berwarna hitam). 

Setelah anda menyelesaikan satu Track maka anda harus menyimpan Track tersebut ke dalam GPS, dengan jalan: 

Klik icon Off. 

Pindahkan kursor ke icon Save. 

Selanjutnya terlihat jendela yang memuat informasi Save Back Through, klik icon yang telah berwarna hitam. 

Kemudian terlihat lintasan hasil Track yang telah anda lakukan, selanjutnya klik icon OK. 

Yakinkan bahwa anda telah menekan tombol OK sebelum anda melakukan langkah nomor 5 di bawah ini. 

5. Jendela akan kembali ke jendela Track, pindahkan kursor ke icon Clear dan klik. 

Langkah meng­Clear-kan ini sangat penting sehingga lintasan yang akan anda buat selanjutnya tidak tumpang tindih dengan lintasan yang telah dibuat. 

6. Bila ingin melakukan track lain lakukan seperti langkah no. 3. 

Menggunakan fasilitas track dalam memetakan daerah 

Fungsi track dalam pemetaan biasanya digunakan untuk memetakan: 

. Batas daerah (dusun, desa)

. Batas perkebunan atau persawahan

. Jalan atau gang

. Pipa penyaluran air bersih (mis. PAM)

. Daerah yang sering terkena bencana 

Untuk menggunakan fungsi track: 

1. Tentukan tim pemetaan dengan komposisi: 

Ketua tim, pengguna GPS (KSR atau Sibat)

Sekretaris, bertugas mengisi form pemetaan (KSR atau Sibat)

Penunjuk jalan (masyarakat setempat yang mengerti daerahnya – ingat, tidak semua masyarakat lokal tahu daerahnya, termasuk batas­batas dan kepemilikan)

Masyarakat, sumber informasi

2. Sebelum anda memulai pemetaan yakinkan anda telah menentukan titik awal dan menandainya. Bila area yang dipetakan kecil anda dapat kembali ke tanda awal tersebut untuk meng­off­kan fungsi track pada GPS. 

Namun bila daerahnya luas anda tidak harus kembali ke tempat semula, namun dapat meng­off­kan fungsi track ditempat yang telah anda sepakati bersama tim lain (yang biasanya merupakan titik awal dari tim lain yang juga memetakan area) 

Titik A merupakan titik awal untuk tim A, tim A berjalan menyusuri batas sampai titik B yang merupakan titik yang telah disepakati sebagai titik awal tim B dan titik akhir tim A, demikian seterusnya. Sehingga titik A adalah titik awal untuk tim A dan juga titik akhir untuk tim E, titik B adalah titik awal untuk tim B dan juga sebagai titik akhir tim A, demikian seterusnya. 

Anda bisa juga meng­off­kan fungsi track bukan dititik awal tetapi dititik dimana anda sudah tidak bisa lagi melanjutkan pemetaan dikarenakan anda harus melewati (misalnya) rawa yang sulit dilalui atau hambatan lainnya. 

3. Setelah anda menentukan titik awal, on­kan fungsi track seperti pada panduan diatas. Kemudian setelah kursor otomatis pindah ke icon off maka anda sudah bisa bergerak untuk menyusuri batas yang akan anda petakan.