Salah satu kecanggihan teknologi dimasa saat ini adalah berkembangnya informasi geospasial yang sangat pesat. Sebut saja merk dagang jasa seperti Grab, Gojek, Tokopedia, Shopee hingga Google menggunakan informasi geospasial untuk meningkatkan usaha mereka. Tapi, apakah kalian tahu bagaimana lokasi kalian dapat diketahui ? Kuy kita bahas secara ilmiah mulai dari dasar pengukuran posisi.
Saat menginjak sekolah dasar pasti pernah belajar garis bilangan. Garis bilangan berkembang menjadi bidang kartesian yang menyimbolkan 4 arah mata angin. Titik 0 adalah pusat atau origin pada sistem koordinat. sedangkan garis (sumbu) empat arah mata angin untuk memperoleh jarak dan arahnya,
Dari bidang tersebut kita diminta untuk mengetahui posisi suatu titik. Setelah belajar ilmu Geodesi, ternyata dasar yang paling penting untuk menentukan lokasi suatu titik adalah mengetahui ukuran jarak dan arah. Kunci dasarnya adalah jarak dan arah, tetapi untuk mencapai jarak dan arah banyak sekali metode yang digunakan. Salah satu metode penentuan posisi di bumi adalah menggunakan teknologi GNSS (Orang banyak mengatakan GPS, tetapi GPS adalah merk dagang, sedangkan perangkatnya adalah GNSS).
GNSS (Global Navigation Satelite System) adalah Sistem navigasi dan penentuan posisi berbasiskan satelit. Segmem pendukung agar sistem ini berhasil adalah satelit posisi sebagai alat untuk memancarkan sinyal, sistem kontrol untuk mengtrol aktifitas satelit seperti sinkronisasi waktu (antara sistem waktu luar angkasa dengan sistem waktu bumi), montoring kesehatan satelit dan prediksi orbit. Kemudian segmen terakhir adalah pengguna, yaitu orang-orang yang menggunakan sistem pemantauan satelit. Pengguna satelit diantaranya adalah untuk pengukuran teliti dinamika bumi, aplikasi geospasial (Google map, waze, heremap dan lainnya).
Bagaimana Sistem Bekerja
Sebelum jauh, mari kita ulas kembali sistem kartesian yang kita pelajari di zaman sekolah dasar. Kalau pada saat mempelajari sistem kartesian di sekolah dasar, angka 0 menjadi origin, maka untuk menentukan posisi di bumi, titik originnya adalah di pusat model matematis bumi. Jika bidang yang digunakan untuk menentukan posisi kartesian pada saat sekolah dasar adah 2 dimensi (diatas bidang datar) maka untuk menentukan posisi titik di bumi menggunkanan bidang ellipsoid (ellipsoida) yang merupakan pendekatan matematis model bumi. Sistem koordinatnya disebut sistem koordinat Geodestik. Ilutrasinya sebagai berikut.
Prinsip dasar untuk mengetahui posisi suatu objek adalah dengan mengetahui jarak dan arah. Untuk mencari jaraknya secara sederhana menggunakan konsep berikut.
Dari ilustrasi gambar, diketahui bahwa kita hanya mencari jarak antara titik pengamatan dengan pusat model bumi. Nilai jarak antara pusat model bumi dengan satelit (r) diketahui pada stasiun observasi dan Nilai antara pengamat dengan satelit (rho) harus diperlukan (artinya, data mentahnya sudah ada hanya tinggal dilakukan perhitungan).
Menemukan Sesuatu yang Diperlukan (rho)
Jarak antara pengamat dengan satelit dapat diketahui melalui gelombang yang membawa data satelit dari satelit ke pengamat (receiver, dapat berupa perangkat GNSS, handphone dan lainnya yang dapat menentukan lokasi dengan satelit). Komponen gelombang pada satelit terdiri dari :
- Kode penginformasi jarak C/A dan P(Y). Kode ini berbentuk bilangan biner yang mengadung informasi jarak. C/A adalah kode yang digunakan untuk umum (Clear Access) sedang kode P(Y) adalah kode untuk kebutuhan tertentu (Private).
- Navigation Message yang merupakan pesan yang mengandung informasi tentang satelit seperti jam pada satelit, kondisi satelit maupun posii satelit.
- Carrier Wave atau gelombang pembawa, yang membawa komponen Kode dan Navigation Message dari satelit menuju pengamat. Jenis carrier wave adalah L1 dan L2. L1 adalah gelombang yang membawa kode C/A, kode P(Y) dan navigation message sedang L2 adalah gelombang yang hanya membawa kode P(Y) dan navigation message.
Kode penginformasi jarak dan navigation message agar dapat diterima oleh receiver pengamat harus ditumpangkan oleh carrier wave. Bagaimana kode-kode tersebut dan navigation message dapat ditumpangkan ke carrier wave ?
Agar komponen kode dan naviation message dapat dibawa, maka kedua komponen tersebut harus memodulasikan gelombang pembawa (carrier wave). Gelombang pembawa yang tidak dimodulasi akan membawa informasi kosong. Secara umum, untuk memodulasikan gelombang terdapat beberapa parameter yang dapat diubah dalam proses modulasi yaitu modulasi frekuensi, modulasi amplitudo dan modulasi fase. Untuk sinyal GPS, menggunakan modulasi fase yang disebut binary phase modultion.
Menentukan Jarak antara Receiver dengan Satelit
Jarak antara satelit dan receiver dapat dihitung dengan 3 metode, yaitu pengukuran jarak dengan menggunakan kode penginformasi jarak C/A dan P(Y) disebut dengan Pseudorange, pengukuran jarak dengan Fase gelombang disebut dengan Pseudophase dan gabungan kedua metode (dapat dilihat pada penelitian Næsset, E. (1999). Point Accuracy Of Combined Pseudorange And Carrier Phase Differential GPS Under Forest Canopy)
Pseudorange
Intinya, untuk mendapat jarak pseudorange, rumus matematis dasarnya adalah :
Pseudorange = Kecepatan Cahaya x Selisih Waktu
Pseudophase
Kemudian, untuk mengetahui posisi minumum yang diperlukan 1 receiver adalah 4 satelit sebagai parameternya.
Nah, bagitulah konsep bagaimana GPS menentukan lokasi. Kuncinya ada pada jarak dan arah. Tetapi yang paling utama pada GPS ini adalah jarak.
Demikian artikel ini dibuat. Semoga dapat membantu
Referensi :
- Abidin, HZ (207). Penentuan Posisi dengan GPS dan Aplikasinya. PT Pradnya Paramita, Jakarta
- Abidin, HZ. “Teaching Material”. Survey Satelit.
- http://geodesy.gd.itb.ac.id/hzabidin/. Institut Teknologi Bandung
- http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps.html Seeber 2003, Satellite Geodesy, 2nd completely revised and extended edition
- Sasmito, B. Materi Kuliah Survey Sateit Teknik Geodesi Universitas Diponegoro