Cara Pembuatan kerangka dasar dalam pemetaan, cakupan survey topografi

Kali ini saya membagikan cara melakukan pengukuran kerangka pemetaan. Dalam pembuatan peta yang dikenal dengan istilah pemetaan dapat dicapai dengan melakukan pengukuran pengukuran di atas permukaan bumi yang mempunyai bentuk tidak beraturan. Pengukuran-pengukuran dibagi dalam pengukuran yang mendatar untuk mendapat hubungan titik-titik yang diukur diatas permukaan bumi (Pengukuran Kerangka Dasar Horizontal) dan pengukuran-pengukuran tegak guna mendapat hubungan tegak antara titik-titik yang diukur (Pengukuran Kerangka Dasar Vertikal) serta pengukuran titik-titik detail.

Kerangka dasar pemetaan untuk pekerjaan  rekayasa pada kawasan yang tidak luas dimana bumi masih bisa dianggap sebagai bidang datar, umumnya merupakan bagian pekerjaan pengukuran dan pemetaan dari satu kesatuan paket pekerjaan perencanaan/perancangan bangunan.

Titik-titik kerangka dasar pemetaan yang akan ditentukan terlebih dahulu  koordinat dan ketinggiannya itu dibuat tersebar merata dengan kerapatan tertentu, permanen, mudah dikenali dan didokumentasikan secara baik sehingga memudahkan penggunaan selanjutnya.

1. Kerangka Dasar Vertikal

Kerangka dasar vertikal merupakan kumpulan titik-titik yang telah diketahui atau ditentukan posisi vertikalnya berupa ketinggiannya terhadap bidang rujukan ketinggian tertentu. Bidang ketinggian rujukan ini bisa berupa ketinggian muka air laut rata-rata (mean sea level - MSL) atau ditentukan lokal. Umumnya titik kerangka dasar vertikal dibuat menyatu pada satu pilar dengan titik kerangka dasar Horizontal.

Pengadaan jaring kerangka dasar vertikal dimulai oleh Belanda dengan menetapkan MSL di beberapa tempat dan diteruskan dengan pengukuran sipat datar teliti. Bakosurtanal, mulai akhir tahun 1970-an memulai upaya penyatuan sistem tinggi nasional dengan melakukan pengukuran sipat datar teliti yang melewati titik-titik kerangka dasar yang telah ada maupun pembuatan titik-titik baru pada kerapatan tertentu. Jejaring titik kerangka dasar vertical ini disebut sebagai Titik Tinggi Geodesi (TTG).

Hingga saat ini, pengukuran beda tinggi sipat datar masih merupakan cara pengukuran beda tinggi yang paling teliti, sehingga ketelitian kerangka dasar vertical (K) dinyatakan sebagai batas harga terbesar perbedaan tinggi hasil pengukuran sipat datar pergi dan pulang. Untuk keperluan pengikatan ketinggian, bila pada suatu wilayah tidak ditemukan TTG, maka bisa menggunakan ketinggian titik triangulasi sebagai ikatan yang mendekati harga ketinggian teliti terhadap MSL dan dapat juga menggunakan titik orthometrik dari pengukuran GPS Geodetik. 

Pengukuran tinggi adalah menentukan beda tinggi antara dua titik. Beda tinggi antara dua titik dapat ditentukan dengan :

1. Metode pengukuran penyipat datar

2. Metode trigonometris

3. Metode barometri

1.1.            Metode Pengukuran Sipat Datar

Metode sipat datar optis adalah proses penentuan ketinggian dari sejumlah titik atau pengukuran perbedaan elevasi. Perbedaan yang dimaksud adalah perbedaan tinggi diatas air laut ke suatu titik tertentu sepanjang garis vertikal. Perbedaan tinggi antara titik-titik akan dapat ditentukan dengan garis sumbu pada pesawat yang ditunjukan pada rambu yang vertical.

Tujuan dari pengukuran penyipat datar adalah mencari beda tinggi antara dua titik yang diukur. Misalnya bumi, bumi mempunyai permukaan ketinggian yang tidak sama atau mempunyai selisih tinggi. Apabila selisih tinggi dari dua buah titik dapat diketahui maka tinggi titik kedua dan seterusnya dapat dihitung setelah titik pertama diketahui tingginya.

Sebelum digunakan alat sipat datar mempunyai syarat yaitu : garis bidik harus sejajar dengan garis jurusan nivo. Dalam keadaan di atas, apabila gelembung nivo tabung berada di tengah garis bidik akan mendatar. Oleh sebab itu, gelembung nivotabung harus di tengah setiap kali akan membaca skala rambu.

Karena interval skala rambu umumnya 1 cm, maka agar kita dapat menaksir bacaan skala dalam 1 cm dengan teliti, jarak antara alat sipat datar dengan rambu tidak lebih dari 60 meter. Artinya jarak antara dua titik yang akan diukur beda tingginya tidak boleh lebih dari 120 meter dengan alat sipat datar ditempatkan di tengah antar dua titik tersebut dan paling dekat 3,00 m.

Peralatan

Pengukuran sipat datar memerlukan dua alat utama yaitu sipat datar (waterpas) dan rambu ukur. Umumnya waterpass dilengkapi dengan nivo yang berfungsi untuk mendapatkan sipatan mendatar dari kedudukan alat dan unting-unting untuk mendapatkan kedudukan alat tersebut di atas titik yang bersangkutan.

Waterpass yang sering dipakai sekarang ini adalah jenis Automatik Level, pada alat ini yang otomatis adalah sistem pengaturan garis bidik yang tidak lagi bergantung pada nivo yang terletak di atas teropong. Alat ini hanya mendatarkan bidang nivo kotak melalui tiga sekrup penyetel dan secara otomatis sebuah bandul menggantikan fungsi nivo tabung dalam mendatarkan garis nivo ke target yang dikehendaki.

Bagian-bagian dari alat sipat datar otomatis diantaranya: kip bagian bawah (sebagai landasan pesawat yang menumpu pada kepala statif), sekrup penyetel kedataran (untuk menyetel nivo), teropong, nivo kotak (sebagai pedoman penyetelan rambu kesatu yang tegak lurus nivo), lingkaran mendatar (skala sudut), dan tombol pengatur fokus (menyetel ketajaman gambar objek).

Keistimewaan utama dari penyipat datar otomatis adalah garis bidiknya yang melalui perpotongan benang silang tengah selalu horizontal meskipun sumbu optik alat tersebut tidak horizontal.

Gambar 1. Salah satu automatic level dan rambu ukur

Istilah dalam Pengukuran Sipat Datar (Waterpass)

Beberapa istilah yang digunakan dalam pengukuran alat sipat datar dan keterangan gambar dibawah ini, diantaranya :

Gambar 2. Pengukuran sipat datar optis

a.      Stasion (A, B, C, X)

Stasion adalah titik dimana rambu ukur ditegakan, bukan tempat alat sipat datar ditempatkan, tetapi pada pengukuran horizontal stasion adalah titik tempat berdiri alat.

b.      Tinggi alat (t1 dan t2)

Tinggi alat adalah tinggi garis bidik diatas tanah dimana alat sipat datar didirikan.

c.       Tinggi garis bidik (Ta, Tb)

Tinggi garis bidik adalah tinggi garis bidik di atas bidang referensi ketinggian (permukaan air laut rata-rata).

d.      Pengukuran ke belakang (b)

Pengukuran ke belakang adalah pengukuran ke rambu yang ditegakan di stasion yang diketahui ketinggiannya, maksudnya untuk mengetahui tingginya garis bidik. Rambunya disebut rambu belakang.

e.      Pengukuran ke muka (m)

Pengukuran ke muka adalah pengukuran ke rambu yang ditegakan di stasion yang diketahui ketinggiannya, maksudnya untuk mengetahui tingginya garis bidik. Rambunya disebut rambu muka.

f.        Titik putar/turning point (m=b)

Titik putar (turning point) adalah stasion dimana pengukuran ke belakang dan ke muka dilakukan pada rambu yang ditegakan di stasion tersebut.

g.      Stasion antara (intermediate stasion)

Stasion antara (intermediate stasion) adalah titik antara dua titik putar, dimana hanya dilakukan pengukuran ke muka untuk menentukan ketinggian stasion tersebut.

h.      Seksi (X ke B)

Seksi adalah jarak antara dua stasion yang berdekatan, yang sering pula disebut slag.

 

Cara Pengukuran Sipat Datar

Berikut adalah cara-cara pengukuran dengan sipat datar :

a.      Alat sipat datar ditempatkan di stasion yang diketahui ketinggiannya

Perhatikan gambar berikut.

Gambar 3. Cara Tinggi Garis Bidik

Keterangan :

ta       = tinggi alat di A

T         = tinggi garis bidik

HA      = tinggi stasion A

b         = bacaan rambu di B

HB      = tinggi stasion B

hAB    = beda tinggi dari A ke B = ta – b

untuk menghitung tinggi stasion B

digunakan rumus sbb:

HB = T – b

HB = HA + ta – b

HB = HA + hAB

b.      Alat sipat datar ditempatkan diantara dua stasion (tidak perlu segaris).

Gambar 4. Waterpass di tengah-tengah stasioner

Perhatikan gambar diatas:

hAB = a – b

hBA = b – a

Bila tinggi stasion A adalah HA, maka

tinggi stasion B adalah:

HB = HA + hAB = HA + a – b = T – b

Bila tinggi stasion B adalah HB, maka

tinggi stasion A adalah:

HA = HB + hBA = HB + b – a = T – a

c.       Alat sipat datar tidak ditempatkan diantara atau pada stasion.

Gambar 5. Waterpass tidak ditempatkan diantara atau pada stasion

Perhatikan gambar diatas:

hAB = a – b

hBA = b – a

bila tinggi stasion C diketahui HC, maka:

HB = HC + tc – b = T – b

HA = HC + tc – a = T – a

Bila tinggi stasion A diketahui, maka:

HB = HA + hAB = HA + a - b

Bila tinggi stasion B diketahui, maka:

HA = HB + hAB = HB + b – a

Dari ketiga cara di atas, cara yang paling teliti adalah cara kedua, karena pembacaan a dan b dapat diusahakan sama teliti yaitu menempatkan alat sipat datar tepat di tengah-tengah antara stasion A dan B (jarak pandang ke A sama dengan jarak pandang ke B).

Jenis-Jenis Pengukuran Sipat Datar

            Ada beberapa macam pengukuran sipat datar di antaranya:

a.      Sipat datar memanjang.

Digunakan apabila jarak antara dua stasion yang akan ditentukan beda tingginya sangat berjauhan (di luar jangkauan jarak pandang). Jarak antara kedua stasion tersebut dibagi dalam jarak-jarak pendek yang disebut seksi atau slag. Jumlah aljabar beda tinggi tiap slag akan menghasilkan beda tinggi antara kedua stasion tersebut.

Tujuan pengukuran ini umumnya untuk mengetahui ketinggian dari titik-titik yang dilewatinya dan biasanya diperlukan sebagai kerangka vertical bagi suatu daerah pemetaan. Hasil akhir daripada pekerjaan ini adalah data ketinggian dari pilar-pilar sepanjang jalur pengukuran yang bersangkutan. Yaitu semua titik yang ditempati oleh rambu ukur tersebut.

b.      Sipat datar resiprokal

Kelainan pada sipat datar ini adalah pemanfaatan konstruksi serta tugas nivo yang dilengkapi dengan skala pembaca bagi pengungkitan yang dilakukan terhadap nivo tersebut. Sehingga dapat dilakukan pengukuran beda tinggi antara dua titik yang tidak dapat dilewati pengukur. Seperti halnya sipat datar memanjang, maka hasil akhirnya adalah data ketinggian dari kedua titik tersebut.

c.       Sipat datar profil.

Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui profil dari suatu trace baik jalan ataupun saluran, sehingga selanjutnya dapat diperhitungkan banyaknya galian dan timbunan yang perlu dilakukan pada pekerjaan konstruksi. Pelaksanaan pekerjaan ini dilakukan dalam dua bagian yang disebut sebagai sipat datar profil memanjang dan melintang. Hasil akhir dari pengukuran ini adalah gambaran (profil) dari pada kedua jenis pengukuran tersebut dalam arah potongan tegaknya.

d.      Sipat datar luas

Untuk merencanakan bangunanbangunan, ada kalanya ingin diketahui keadaan tinggi rendahnya permukaan tanah. Oleh sebab itu dilakukan pengukuran sipat datar luas dengan mengukur sebanyak mungkin titik detail. Kerapatan dan letak titik detail diatur sesuai dengan kebutuhannya. Apabila makin rapat titik detail pengukurannya maka akan mendaptkan gambaran permukaan tanah yang lebih baik. Bentuk permukaan tanah akan dilukiskan oleh garis-garis yang menghubungkan titik-titik yang mempunyai ketinggian sama. Garis ini dinamakan kontur.

1.2.   Metode Pengukuran Dengan Mengunakan Barometris

Pengukuran Barometris pada prinsip-nya adalah mengukur beda tekanan atmosfer. Pengukuran tinggi dengan menggunakan metode barometris dilakukan dengan menggunakan sebuah barometer sebagai alat utama.

Seperti telah di ketahui, Barometer adalah alat pengukur tekanan udara. Di suatu tempat tertentu tekanan udara sama dengan tekanan udara dengan tebal tertentu pula. Idealnya pencatatan di  setiap titik dilakukan dalam kondisi atmosfer yang sama tetapi pengukuran tunggal hamper tidak mungkin dilakukan karena pencatatan tekanan dan temperatur udara mengandung kesalahan akibat perubahan kondisi atmosfir.

Gambar 6. Salah Satu Tipe Barometer

1.3.Metode pengukuran trigonometris

Pengukuran kerangka dasar vertical metode trigonometris pada prinsipnya adalah perolehan beda tinggi melalui jarak langsung teropong terhadap beda tinggi dengan memperhitungkan tinggi alat, sudut vertikal (zenith atau inklinasi) serta tinggi garis bidik yang diwakili oleh benang tengah rambu ukur.

Alat  theodolite, target dan rambu ukur semua berada diatas titik ikat. Prinsip awal penggunaan alat theodolite sama dengan alat sipat datar yaitu kita harus mengetengahkan gelembung nivo terlebih dahulu baru kemudian membaca unsur-unsur pengukuran yang lain. Jarak langsung dapat diperoleh melalui bacaan optis benang atas dan benang bawah atau menggunakan alat pengukuran jarak elektronis yang sering dikenal dengan nama EDM (Elektronic Distance Measurement). Untuk menentukan beda tinggi dengan cara trigonometris diperlukan alat pengukur sudut (Theodolit) untuk dapat mengukur sudut sudut tegak.

Sudut tegak dibagi dalam dua macam, ialah sudut miring m clan sudut zenith z, sudut miring m diukur mulai ari keadaan mendatar, sedang sudut zenith z diukur mulai dari keadaan tegak lurus yang selalu ke arah zenith alam.

Gambar 7. Pengukuran Trigonometri

2.      Kerangka Kontrol Horisontal

Kerangka dasar horizontal adalah hubungan mendatar titik-titik yang diukur di atas permukaan bumi. Jadi untuk hubungan mendatar diperlukan data sudut mendatar yang diukur pada skala lingkaran yang letaknya mendatar sehiga pada akhirnya akan memperoleh koordinat suatu lokasi.

Dalam rangka Pelaksanaan Pengukuran Pemetaan Suatu wilayah dengan cara Terestris, terlebih dahulu dilakukan pelaksanaan pengukuran Kerangka Dasar pada wilayah tersebut melalui penyebaran titik-titik kerangka dasar dan dilaksanakan pengukuran Poligon yaitu pengukuran sudut dan jarak terhadap titik-titik kerangka dasar tersebut. Sedangkan untuk penentuan posisi titik-titik pada suatu areal tertentu dapat dilakukan pengukuran sudut dan jarak antara titik-titik atau detail detail lain di luar titik poligon yang akan ditentukan posisinya.

Pengukuran Poligon dibagi dua yaitu Pengukuran Poligon tertutup dan Poligon terbuka.

2.1.  Poligon Tertutup dan Poligon Terbuka

            Poligon berasal darikata “poly” yang berarti banyak dan “gono” yang berarti sudut. Secara harafiah, poligon berarti sudut banyak. Namun arti yang sebenarnya adalah rangkaian titik-titik secara berurutan sebagai kerangka dasar pemetaan. Sebagai kerangka dasar, posisi, atau koordinat titik-titik poligon harus diketahui atau ditentukan secara teliti.

Pengukuran poligon harus memenuhi kriteria atau persyaratan tertentu dan kegunaan poligon adalah sebagai berikut :

1.      Sebagai kerangka horizontal pada daerah pengukuran

2.      Kontrol jarak dan sudut

3.      Basik titik untuk pengukuran selanjutnya

4.      Memudahkan dalam perhitungan dan ploting peta

Ada tiga hal utama dalam pengukuran poligon, yaitu : pengukuran sudut mendatar (horisontal), pengukuran asimut, dan pengukuran jarak.

Pengukuran sudut mendatar

            Pengukuran sudut menggunakan theodolit, baik yang bacaannya sudah dijital maupun yang masih manual pada dasarnya adalah selisih pembacaan dua arah piringan horisontal.

 

Gambar 8. Pengukuran sudut horisontal

Jikalau berdiri alat di titik 2, selanjutnya akan dicari sudut titik 2 tersebut, maka dapat dihitung sebagai berikut :

β = Bac. Pir. Hors arah titik 3 minus  Bac. Pir. Hors arah titik 1.

Misalnya :

·         Bac. Pir. Hors arah titik 3 = 130^o25’40’’

·         Bac. Pir. Hors arah titik 1 = 050^o15’20’’

·         Jadi β = 130^o25’40’’ - 050^o15’20’’ = 080^o10’20’’

Sebelum lebih jauh dengan perhitungan poligon, berikut dijelaskan prinsip dasar penentuan posisi.

	∆ X = J sin A ∆ Y = J cos A Sehingga Xp = Xo + ∆ X, dan Yp = Yo + ∆ Y

 

Gambar 9. Prinsip Dasar Penentuan Posisi

Sudut jurusan awal (asimut awal) ditentukan dengan penentuan koordinat dua titik menggunakan GPS dan rumusnya sebagai berikut :

Poligon Tertutup

Poligon tertutup adalah poligon yang titik awal dan titik akhir menjadi satu. Poligon ini merupakan poligon yang paling disukai dan paling banyak digunakan dilapangan karena tidak membutuhkan titik ikat yang banyak yang memang sulit ditemukan dilapangan. Namun demikian hasil pengukurannya cukup terkontrol.

Poligon terbuka adalah poligon dengan titik awal dan titik akhir yang tidak sama, biasanya berbentuk memanjang. Titik awal hitungan pada poligon di atas lazimnya dikatakan sebagai titik ikat yang merupakan titik referensi (acuan) dalam perhitungan koordinat titik-titik selanjutnya.

Gambar 10. Poligon Tertutup

Data yang diperlukan dalam pengukuran poligon tertutup adalah :

·      Koordinat awal (X, Y, Z),

·      Sudut jurusan awal (asimut),

·      Semua sudut dalam (melalui pembacaan arah-arah),

·      Semua jarak.

Sebelum lebih jauh dengan perhitungan poligon, berikut dijelaskan prinsip dasar penentuan posisi.

Syarat Poligon Tertutup

Syarat geometris poligon tertutup adalah :

1.             ∑ S                = (n – 2) . 180^o

2.             ∑ J sin A        = 0

3.             ∑ J cos A       = 0

Karena ada kesalahan dalam pengukuran sudut dan jarak, yang terjadi adalah :

fS    =      ∑ S – ((n – 2) . 180^o)

fx    =      ∑ J sin S

fy    =      ∑ J cos S

Keterangan :

 n         = adalah jumlah titik polygon,

S          = sudut dalam/sudut ke-kanan,

J           = jarak antar titik,

A          = asimut

fx         = kesalahan linier jarak arah sumbu X,

fy         = kesalahan linier jarak arah sumbu Y.

            Selanjutnya urutan perhitungan poligon tertutup adalah sebagai berikut :

1.             Hitung fS dengan rumus : fs = ∑ S – ((n – 2) . 180^o),

2.             Hitung koreksi masing-masing sudut dalam (ks) dengan rumus : ks = fs/n, dimana n adalah jumlah titik poligon,

3.             Hitung sudut dalam terkoreksi (S’) dengan rumus : S’ = S + ks,

4.             Hitung masing-masing sudut jurusan (asimut) dengan rumus :

A(n.n+1) = A(n-1).n + 180 - S’n,

5.             Hitung masing-masing semua absis dan ordinat dengan rumus : ∆X = J sin A,   dan  ∆Y = J cos A,

6.             Hitung kesalahan linier jarak arah sumbu X (fx) dengan rumus : fx = ∑ J sin A, dan kesalahan linier jarak arah sumbu y (fy) dengan rumus : fy = ∑ J cos A,

7.             Hitung koreksi absis untuk masing-masing segmen dengan rumus : kn(x) = Jn/∑J . fx,

8.             Hitung koreksi ordinat untuk masing-masing segmen dengan rumus :      kn(y) = Jn/∑J . fy,

9.             Hitung masing-masing absis terkoreksi : ∆X’ = (J sin A) + k(x), dan masing-masing ordinat terkoreksi : ∆Y’ = (J cos A) + k(y),

10.         Hitung masing-masing koordinat definitif dengan rumus :

Xn = X(n-1) + ∆X’(n-1).n dan Yn = Y(n-1) + ∆Y’(n-1).n.

Poligon Terbuka (Poligon Memanjang)

Seperti dijelaskan di atas poligon memanjang (poligon terbuka) adalah poligon yang titik awal dan titik akhir tidak menjadi satu. Poligon memanjang terdiri dari poligon memanjang lepas, poligon memanjang terikat sepihak/sebagian, dan poligon memanjang terikat sempurna.

                 Poligon memanjang memanjang terikat sempurna terdiri dari rangkaian poligon memanjang yang di kedua ujungnya terikat pada titik tetap/titik yang diketahui koordinatnya dalam sistem tertentu (BM).

Gambar 11. Poligon Memanjang Terikat Sempurna

Syarat geometris poligon memanjang terikat sempurna adalah :

1.             A_CD – A_AB             = ∑ S – n.180^o

4.             X_CD – X_AB             = ∑ J sin A

5.             Y_CD – Y_AB             = ∑ J cos A

Karena ada kesalahan dalam pengukuran sudut dan jarak, yang terjadi adalah :

1.             fS    =      (A_CD – A_AB)  - (∑ S – n.180^o )

2.             fx    =      (X_CD – X_AB)  - (∑ J sin A)

3.             fy    =      (Y_CD – Y_AB)  - (∑ J cos A)

Keterangan :

CD       = akhir

AB        = awal

Selanjutnya urutan perhitungan poligon tertutup adalah sebagai berikut :

Hitung fS dengan rumus : fs = ∑ S – ((n – 2) . 180^o),

1.             Hitung koreksi masing-masing sudut dalam (ks) dengan rumus : ks = fs/n, dimana n adalah jumlah titik poligon,

2.             Hitung sudut dalam terkoreksi (S’) dengan rumus : S’ = S + ks,

3.             Hitung masing-masing sudut jurusan (asimut) dengan rumus :

4.             A(n.n+1) = A(n-1).n - 180 + S’n,

5.             Hitung masing-masing semua absis dan ordinat dengan rumus : ∆X = J sin A,   dan  ∆Y = J cos A,

6.             Hitung kesalahan linier jarak arah sumbu X (fx) dengan rumus : fx = (X_akhir – X_awal)  - (∑ J sin A), dan kesalahan linier jarak arah sumbu y (fy) dengan rumus : fy = (Y_akhir – Y_awal)  - (∑ J cos A),

7.             Hitung koreksi absis untuk masing-masing segmen dengan rumus : kn(x) = Jn/∑J . fx,

8.             Hitung koreksi ordinat untuk masing-masing segmen dengan rumus :      kn(y) = Jn/∑J . fy,

9.             Hitung masing-masing absis terkoreksi : ∆X’ = (J sin A) + k(x), dan masing-masing ordinat terkoreksi : ∆Y’ = (J cos A) + k(y),

10.         Hitung masing-masing koordinat definitif dengan rumus :

11.         Xn = X(n-1) + ∆X’(n-1).n dan Yn = Y(n-1) + ∆Y’(n-1).n.

 Selamat mencoba ya Gaess.....