geosat-1

TRANSPARANSI KULIAH

GD-2213. Geodesi Satelit - I oleh : Dr. Hasanuddin Z. Abidin Jurus Jurusan an Te Tekn knik ik Geode Geodesi si Institut Teknologi Bandung Jl. Jl. Gan Ganes esha ha 10, 10, Band Bandun ung g 40132 0132 e-mail : [email protected] versi Januari 2006

Materi Kuliah • • • • • •

Pendahuluan Sistem Koordinat Sistem Waktu Sistem Orbit Propagasi Sinyal Sist Si stem em da dan n Ap Apli lika kasi si - SLR (Sate (Satelli llite te Laser Laser Rang Ranging ing)) - LLR (Lu (Lunar nar Las Laser er Ran Rangin ging) g) - VL VLBI BI (Ver (Very y Long Long Basel Baselin ine e In Inte terf rfer erom omet etry ry)) - Sat Satel elit it Al Alti time metr trii - Sat Satel elit it Na Navi viga gasi si (D (Dop oppl pler er,G ,GPS PS,G ,Glo lonas nass) s)

Materi Kuliah • • • • • •

Pendahuluan Sistem Koordinat Sistem Waktu Sistem Orbit Propagasi Sinyal Sist Si stem em da dan n Ap Apli lika kasi si - SLR (Sate (Satelli llite te Laser Laser Rang Ranging ing)) - LLR (Lu (Lunar nar Las Laser er Ran Rangin ging) g) - VL VLBI BI (Ver (Very y Long Long Basel Baselin ine e In Inte terf rfer erom omet etry ry)) - Sat Satel elit it Al Alti time metr trii - Sat Satel elit it Na Navi viga gasi si (D (Dop oppl pler er,G ,GPS PS,G ,Glo lonas nass) s)

Buku Referensi UTAMA : •

GEODESI SATELIT by Hasanuddin Z. Abidin, Pradnya Paramita, Jakarta, 2001

•

SATELLITE GEODESY, FOUNDATIONS, METHODS, AND APPLICATIONS, by Gunter Gunter Seeber, Seeber, Walter de Gruyter, Gruyter, Berlin, Berlin, 2003.

TAMBAHAN : •

GEODESY by Wolfgang Torge, Alter de Gruyter, Berlin, 2000 20 00

Kalau hanya buka buku sih, dia juga bisa…

SISTEM PENILAIAN • Penilaian Nilai Akhir : - 50 % (UTS + UA) - 50 % Tugas • Absensi Berpengaruh. • Tidak Mengumpulkan Satu Tugas Tidak Lulus • Nyontek Pada Saat Ujian Tidak Lulus

GD-2213 Geodesi Satelit - I

Bagian I PENDAHULUAN

GEODESI ? 1. Termasuk profesi yang palind tua di dunia ini. 2. Secara semantik, berasal dari kata-kata :

geo = = earth daisia = = I divide

"geo daisia" = "dividing the earth"

Definisi Geodesi • Definisi Klasik : Ilmu tentang pengukuran dan pemetaan permukaan Bumi. (Helmert, 1880)

• Definisi Modern : Disiplin ilmu yang mempelajari tentang pengukuran dan perepresentasian dari Bumi dan benda-benda langit lainnya, termasuk medan gaya beratnya masing-masing, dalam ruang tiga dimensi yang berubah dengan waktu. (International Association of Geodesy) Has

ddi Z. Abidin 1995

Definisi Geodesi (OSU, 2001) GEODESI adalah bidang ilmu inter-disiplin yang menggunakan pengukuran-pengukuran pada permukaan Bumi serta dari wahana pesawat dan wahana angkasa untuk • mempelajari bentuk dan ukuran dari Bumi, planet-planet dan satelitnya, serta perubahan-perubahannya; • menentukan secara teliti posisi serta kecepatan dari titik-titik ataupun obyek-obyek pada permukaan Bumi atau yang mengorbit Bumi dan planet-planet dalam suatu sistem referensi tertentu; serta • mengaplikasikan pengetahuan tersebut untuk berbagai aplikasi ilmiah dan rekayasa dengan menggunakan matematika, fisika, astronomi, dan ilmu komputer.

Bidang Kajian ILMU GEODESI



Penentuan Posisi



Penentuan Medan Gaya Berat



Variasi Temporal dari Posisi dan Medan Gaya Berat

Ruang Lingkup GEODESI Pengumpulan Data

Pengolahan dan Manipulasi Data

Perepresentasian Data & Informasi

Pemanfaatan Peta & Sistem Informasi Hasanuddin Z. Abidin 2004

TEORITIS 

Darat



Laut



Udara



 Angkasa

PRAKTIS

Geomatika

Sub-Disiplin GEODESI

       

Geodesi GEOMETRIK  Geodesi FISIK  Geodesi MATEMATIK  Geodesi DINAMIK  Geodesi SATELIT Geodesi KELAUTAN Geodesi GEOFISIK  Dan seterusnya

Pembagian Konvensional

Hasanuddin Z. Abidin, 1995

GEODESI SATELIT 

Geodesi Satelit adalah bidang ilmu geodesi yang menggunakan bantuan satelit (alam ataupun buatan manusia) untuk menyelesaikan problem-problem geodesi.



Geodesi Satelit meliputi teknik-teknik pengamatan dan perhitungan yang digunakan untuk memecahkan problem-problem geodesi dengang menggunakan pengukuran-pengukuran yang teliti ke, dari, dan antara satelit buatan yang umumnya dekat dengan permukaan bumi [Seeber, 1993]. Hasanuddin Z. Abidin 1995

ASPEK GEODESI SATELIT Sinyal & Propagasi  Teori Orbit Dinamika Satelit Sistem Waktu

Sistem Koordinat

GEODESI SATELIT Pengolahan Data

Sistem Pengamatan dan Pengukuran

Aplikasi

Peran dan Fungsi Satelit (1) 

Sebagai target atau wahana pengukur - Bersifat geometrik - METODE GEOMETRIK dari GEODESI SATELIT



Sebagai sensor atau probe dari medan gaya berat bumi - Bersifat dinamik - METODE DINAMIK dari GEODESI SATELIT Hasanuddin Z. Abidin 1995

Peran dan Fungsi Satelit (2) METODE DINAMIK 

METODE GEOMETRIK  Ref. : Seeber (1993)

Hasanuddin Z. Abidin 1997

KEUNTUNGAN PENGGUNAAN SATELIT DIBANDINGKAN METODE TERESTRIS, PENGGUNAAN SATELIT MEMPUNYAI BEBERAPA KEUNTUNGAN :  

  



Wilayah cakupannya relatif lebih luas. Dapat mengamati/mengukur parameter yang lebih banyak dan lebih beragam. Dapat mengamati lebih baik dinamika suatu fenomena. Operasionalisasinya bersifat lebih kontinyu. Memberikan nilai dan ketelitian parameter dalam suatu sistem yang umumnya terdefinisi secara baik dan jelas (sistem koordinat global, tiga-dimensi, dan homogen). Relatif lebih tidak dipengaruhi oleh cuaca, kondisi topografis, ataupun batas-batas politis/administratif.

KEUNTUNGAN PENGGUNAAN SATELIT

Satelit GPS 

20.000 km

Cakupan satelit yang relatif luas

SatelitGPS 

Satu titik di balik gunung 

Relatif tidak dibatasi oleh topografi di antara titik

 Receiver 

KEUNTUNGAN PENGGUNAAN SATELIT 40    )   m   c   m   a    l   a    d    ( 30    k    i    t    i    t   r   a    t   n   a    k 20   a   r   a    j    f    i    t   a    l   e   r   n 10   a    i    t    i    l   e    t   e    K

INS = Inertial Navigation System INS

TRANSIT  Doppler 

Terestris GPS  SLR  VLBI 

0 1 Ref. : Seeber, 1993

10

100 Jarak antar titik (km)

1000

10000

Hasanuddin Z. Abidin 1997

PROBLEM DASAR GEODESI SATELIT 

Penentuan posisi 3D yang teliti secara global, regional, maupun lokal.



Penentuan medan gaya berat bumi dan fungsi-fungsi linearnya (seperti geoid yang teliti).



Pengukuran dan pemodelan dari fenomena geodinamika, seperti pergerakan kutub, rotasi bumi, dan deformasi kerak bumi. Hasanuddin Z. Abidin 1995

METODE PENGAMATAN GEODESI SATELIT •

BUMI ke ANGKASA . Satellite photography . (Satellite/Lunar) Laser Ranging . Satelit Navigasi (Doppler, GPS, Glonass)

•

ANGKASA ke BUMI . Satelit altimetri . Spaceborne laser . Satelit gradiometri

•

ANGKASA ke ANGKASA . Satellite-to-satellite tracking (SST) Hasanuddin Z. Abidin, 1995

METODE PENGAMATAN GEODESI SATELIT Bulan

Satelit GPS

Quasar  Satelit SLR

Satelit Doppler 

Satelit

Bintang SLR

GPS

TRANSIT  (Doppler)

LLR VLBI   Astronomi Geodesi

Fotografi Satelit

BUMI  Ref. : [Wells et.al., 1986].

Hasanuddin Z. Abidin, 1995

OPERASIONALISASI SISTEM GEODESI SATELIT PERIODE OPERASIONAL

SISTEM Astronomi Geodesi Satelit Fotografi SLR  LLR  VLBI

1884

1957

1964

1964 1969 1965

Satelit Altimetri Satelit Navigasi

2004

1973 1964

PARAMETER UTAMA YANG DIBERIKAN OLEH SISTEM GEODESI SATELIT Parameter utama yang diberikan

Sistem

1

Posisi (absolut dan relatif) serta variasi spasial dan temporalnya

Satelit Fotografi, SLR, LLR, VLBI, Spaceborne laser , Satelit Navigasi

2

Gaya berat serta variasi spasial dan temporalnya.

Satelit Gradiometri, Satellite-Satellite-Tracking (SST)

3

Karakteristik muka laut serta variasi spasial dan temporalnya

No.

Satelit Altimetri

Hasanuddin Z. Abidin 2001

PERKEMBANGAN GEODESI SATELIT 

Periode 1958 - 1970 Pembangunan metode-metode dasar untuk pengamatan satelit, dan untuk perhitungan dan analisa dari orbit satelit.



Periode 1970 - 1980 Masa dari proyek-proyek ilmiah



Periode 1980 - 1993 Masa dari aplikasi teknik-teknik satelit dalam bidang geodesi, geodinamika, dan surveying.



Periode 1993 – sekarang. Masa pemanfaatan yang meluas dan intensif dari sistem-sistem satelit navigasi, altimetri, dan inderaja. Hasanuddin Z. Abidin 1995

Periode 1958 - 1970 • Periode ini dapat dianggap sebagai periode pembangunan metodemetode dasar untuk pengamatan satelit, dan untuk perhitungan dan analisa dari orbit satelit. • Yang perlu dicatat dalam periode ini adalah pembangunan dan pemanfaatan metode fotografi satelit, penentuan koeffisien harmonik utama dari geopotential, serta publikasi dari modelmodel bumi pertama, yaitu SAO-SE I sampai SAO-SE III dan GEM. • Periode ini juga ditandai dengan peluncuran satelit pertama yang membawa reflektor laser di tahun 1964, sehingga memulai era sistem SLR. • Disamping itu sejak 1965, sistem VLBI juga mulai menjadi salah satu teknik standar yang digunakan untuk aplikasi geodetik. • Sistem satelit navigasi TRANSIT (Doppler) dinyatakan operasional pada tahun 1964; dan pada tahun 1969 dengan ditempatkannya suatu kelompok reflektor di permukaan Bulan oleh misi Apollo 11, era metode LLR juga dimulai.

Periode 1958 - 1970 1958: peluncuran satelit EXPLORER-1 dan Vanguard-I 1958: parameter penggepengan Bumi ditentukan dari penjejakan satelit dengan metode satelit fotografi (f = 1/298.3) 1959: pembuktian bahwa Bumi berbentuk "pear-shape" dari analisa orbit satelit Vanguard yang dijejak dengan metode satelit fotografi. 1960: peluncuran satelit TRANSIT-1B, 1960: peluncuran satelit ECHO-1, 1962: peluncuran satelit ANNA-1B, 1962: koneksi Perancis dengan Aljazair secara geodetik. 1964: koneksi antara beberapa datum geodetik yang penting dengan tingkat ketelitian sekitar 50 m. 1964: peluncuran satelit pertama yang dilengkapi dengan reflektor laser, yaitu satelit BEACON-Explorer B 1964: sistem satelit navigasi TRANSIT operasional untuk militer. 1967: sistem satelit navigasi TRANSIT operasional untuk pihak sipil. 1969: Misi Apollo 11 menempatkan suatu kelompok reflektor di permukaan Bulan.

PERIODE 1970 - 1980 • Periode ini adalah periode pelaksanaan dari proyekproyek ilmiah geodesi satelit. • Pada periode ini teknik-teknik pengamatan baru dikembangkan atau dipercanggih, seperti SLR, LLR (Lunar Laser Ranging) dan Satelit Altimetri. • Metode satelit altimetri mulai berkembang sejak diluncurkannya satelit-satelit yang membawa radar altimeter, yaitu Skylab (1973) dan GEOS-3 (1975). • Disamping itu periode ini juga ditandai dengan maraknya penggunaan sistem satelit TRANSIT untuk survey geodetik, serta penyempurnaan model-model bumi.

PERIODE 1970 - 1980 1970: publikasi peta gayaberat global Bumi berorder 16 serta hubungannya dengan tektonik lempeng, 1972: publikasi dari GEM (Goddard Earth Model) yang berketelitian sampai derajat dan order 12, 1972: peluncuran satelit inderaja yang pertama LANDSAT-1, 1973: peluncuran satelit altimetri Skylab, 1975: peluncuran satelit laser ranging STARLETTE, 1975: peluncuran satelit altimetri GEOS-3, 1976: penentuan geoid laut dari analisa data satelit altimetri, 1976: peluncuran satelit laser ranging LAGEOS-1, 1978: peluncuran satelit navigasi GPS yang pertama.

Periode 1980 - 1993 Periode ini adalah masa dari aplikasi teknik-teknik satelit dalam bidang geodesi, geodinamika, dan surveying. Disamping itu metode satelit GPS untuk survey dan pemetaan juga mulai banyak dimanfaatkan ketimbang metode-metode terestris. 1982: 1986: 1991: 1992: 1992:

peluncuran satelit peluncuran satelit peluncuran satelit peluncuran satelit peluncuran satelit

navigasi GLONASS pertama. inderaja SPOT-1, inderaja ERS-1, altimetri TOPEX/POSEIDON, inderaja JERS-1.

Periode 1993 - 2000 Pemanfaatan yang meluas dan intensif dari sistem-sistem satelit navigasi, altimetri, dan inderaja (remote sensing) seperti GPS, Topex/Poseidon, IKONOS, dan Synthetic Aperture Radar (SAR).

1995: peluncuran satelit inderaja RADARSAT-1, 1996: peluncuran satelit inderaja ADEOS-1, 1999: peluncuran satelit inderaja inderaja teliti IKONOS.

APLIKASI GEODESI SATELIT (Geodesi Global) 



  

Penentuan model dari Bumi, termasuk dimensi dari ellipsoid referensi nya. Penentuan model medan gaya berat Bumi, termasuk geoid globalnya. Studi-studi geodinamika. Pengadaan kerangka referensi global. Unifikasi datum-datum geodesi (termasuk datum regional, datum nasional, dan datum lokal) Hasanuddin Z. Abidin 1995

APLIKASI GEODESI SATELIT (Studi Geodinamika) 

Pengadaan jaringan pemantau (monitoring network) untuk mempelajari pergerakan lempeng ( plate/crustal motions) ataupun sistem sesar ( fault system).



Penentuan parameter-parameter pergerakan kutub ( polar motion) dan rotasi bumi (earth rotation).



Penentuan parameter-parameters dari pasang surut bumi (solid earth tides). Hasanuddin Z. Abidin 1995

APLIKASI GEODESI SATELIT (Kontrol Geodetik) 

Pengadaan kerangka dasar titik kontrol (nasional maupun lokal).



Pembangunan jaringan titik kontrol 3-D yang homogen.



Analisa dan peningkatan kualitas dari kerangka titik kontrol terestris yang ada.



Pengkoneksian kerangka geodetik antar pulau.



Densifikasi dan ekstensifikasi dari jaringan titik kontrol. Hasanuddin Z. Abidin 1995

Jaring Titik Kontrol Dasar Nasional SEMUA DITENTUKAN DENGAN SISTEM SATELIT GPS 

Jaring Stasiun Tetap GPS (BAKO)



Kerangka Dasar Orde-0 (BAKO) - puluhan titik, ibukota propinsi + kota-kota besar.



Kerangka Dasar Orde-1 (BAKO) - ratusan titik, ibukota kabupaten/kota + kota-kota.



Kerangka Dasar Orde-2 (BPN) - Interval sekitar 10 km, seluruh Indonesia di luar hutan.



Kerangka Dasar Orde-3 (BPN) - Interval 1-2 km, seluruh Indonesia di luar hutan. Hasanuddin Z. Abidin 1995

APLIKASI GEODESI SATELIT (Navigasi & Geodesi Kelautan) •

•

•

• •

Navigasi, baik untuk wahana darat, laut, udara, maupun angkasa. Penentuan posisi untuk keperluan survei pemetaan laut (hidrografi, oseanografi, geologi kelautan, geofisika kelautan, eksplorasi, eksploitasi, dll). Pengkoneksian antar stasion pasut (unifikasi datum tinggi). Penentuan SST (Sea Surface Topography). Penentuan pola arus dan gelombang. Hasanuddin Z. Abidin 1995