PERCEPATAN PEMETAAN KADASTERMEMANFAATKAN TEKNOLOGI WAHANA UDARA TANPA AWAK

Catur Aries Rokhmana*

Abstract: Abstract: Abstract: Abstract: Abstract: Since May 2013, the National Land Agency has begun serving Thematic Map production. This implies that thereis some additional workload on the ongoing land register mapping. Therefore, it will be necessary to develop efficienttechnology to accelerate the production of cadastal maps. Nowadays, the remote sensing technologies using high-resolutionsatellite imagery has been used to produce maps, such as Land Use map, in BPN. To some needs, as a matter of fact, there arestill weaknesses on remote sensing technology. This paper is aimed at introducing the use of unmanned aereal vehicletechnology (UAV) to accelerate the production of thematic mapping. This technology is able to produce a sharper orthophotoin seeing parcel objects rather than that of satellite imagery. It has the production capacity of > 300Ha per day. Theinexpensive and portable instrument led the idea of “on demand mapping” and the establishment of an efficient photogrammet-ric surveyor team that can serve in a relatively small area (<5.000Ha). The mapping will be done in locations with small changeor the location needing a need a quick response. Moreover, there is no need to wait for a wide area as well as the use of remotesensing technology or conventional air mapping. Using the UAV for mapping technology can produce images with a value of<20cm Ground Sampling Distance (GSD) with average Horizontal positional accuracy of approximately 2 times GSD.KeywordsKeywordsKeywordsKeywordsKeywords: Cadaster mapping and land use map, orthophoto image, unmanned aerial vehicle.

Intisari: Intisari: Intisari: Intisari: Intisari: Sejak bulan Mei 2013 Badan Pertanahan Nasional (BPN) telah mulai melayani produksi peta tematik yang berimplikasimenambah beban pekerjaan pemetaan pendaftaran tanah yang masih berjalan. Maka perlu dikembangkan teknologi yang efisienuntuk mempercepat pekerjaan produksi peta kadaster. Saat ini teknologi penginderaan jauh (inderaja) dengan citra satelit resolusitinggi sudah digunakan dalam produksi peta di BPN, seperti peta penggunaan lahan. Pada kenyataanya untuk sejumlah kebutuhan,teknologi inderaja masih ada kelemahannya. Tulisan ini akan mengenalkan pemanfaatan teknologi Wahana Udara Tanpa Awak(WUTA) untuk mempercepat proses produksi pemetaan tematik. Teknologi ini mampu menghasilkan produk citra ortofoto yanglebih tajam dalam melihat obyek persil daripada citra satelit dengan kemampuan produksi > 300Ha per hari. Instrumen yangmurah dan portabel memunculkan ide “on demand mapping” dan pembentukan tim surveyor fotogrametri yang efisien bekerjamelayani di luasan relatif kecil (<5.000Ha). Pemetaan akan dapat dilakukan di lokasi kecil yang dianggap berubah atau perludirespon cepat, tidak perlu menunggu seluruh wilayah yang luas seperti halnya penggunaan teknologi Inderaja atau Foto Udarakonvensional. Pemetaan dengan memanfaatkan teknologi WUTA mampu menghasilkan citra dengan nilai Ground SamplingDistance (GSD) < 20cm dengan akurasi posisi Horisontal rata-rata 2 kali GSD.Kata KunciKata KunciKata KunciKata KunciKata Kunci: Pemetaan kadaster dan penggunaan lahan, citra ortofoto, wahana udara tanpa awak

*Staff pengajar di Jurusan Teknik Geodesi, FakultasTeknik Universitas Gadjah Mada. email: caris@ugm.ac.id,website: http://www.potretudara.com

A. Pengantar

Sejak bulan Mei 2013 lalu, Badan PertanahanNasional (BPN) menambah pelayanan sebagaipenyedia peta tematik. Hal ini akan menambah

beban pekerjaan rumah yang saat ini masihberlangsung. Sampai tahun 2006 lalu, dari sekitar195 juta Ha wilayah Indonesia (Sumarto, dkk.2008) hanya kurang dari 15 persen dari luastersebut telah tergambar dalam peta skala besarpada skala 1:1.000 dan 1:2.500. Oleh sebab itu,saat ini teknologi penginderaan jauh (inderaja)dengan citra satelit resolusi tinggi (citra Ikonos,QuickBird, GeoEye, WorldView, dll.) sudah

264 Bhumi No. 38 Tahun 12, Oktober 2013

digunakan dalam produksi peta di BPN, sepertiPeta Penggunaan Lahan dan Peta Dasar Pendaf-taran Tanah. Teknologi inderaja dipilih untukmempercepat proses produksi dan produknyapaling siap dipasaran. Pada kenyataanya, untuksejumlah kebutuhan, teknologi inderaja masihada kelemahannya. Beberapa diantaranya sepertiliputan awan, ketergantungan dengan produkdari luar negeri, dan pengadaan lebih bersifatterpusat (Instruksi Presiden No. 6 Tahun 2012Tentang Penyediaan, Penggunaan, Pengenda-lian Kualitas, Pengolahan dan Distribusi DataSatelit Penginderaan Jauh Resolusi Tinggi).

Disamping itu, ada kebutuhan kasus yangmasih perlu ef isiensi produksi seperti yangdisampaikan oleh Sumarto (2008): “Luas wilayahpemukiman yang membutuhkan citra resolusitinggi total 10 Juta Ha, tersebar di 70.000 lokasidesa/kelurahan. Sehingga apabila dibagi makaluas satuan pemukiman per lokasi desa + 140 Ha.”Maka masih perlu dikembangkan teknologipemetaan yang ef isien untuk luasan 100-500Ha.Fakta lainmya, pada umumnya perubahan padawilayah Kota/Pemukiman hanya terjadi padasebagian wilayah dengan luas lebih kecil dari 5000Ha. Perubahan sedikit ini pada banyak kasus ti-dak dapat terekam seluruhnya oleh sistem peme-taan di BPN yang berjalan saat ini. Maka kondisidata peta kadaster selalu lebih tua usianya diban-dingkan kondisi kenyataan di lapangan yangberpotensi menyebabkan konflik kepentingan.Permintaan pasar personil/privat umumnya ter-batas pada luasan yang sempit (< 5.000 Ha), biayaterbatas, dan kebutuhan interpretasi visual,sehingga diperlukan resolusi spasial yang tinggi.

Dari sisi teknologi perlu dikembangkan sistempemetaan lahan/persil yang bercirikan: biaya ren-dah, mudah dioperasikan oleh tenaga lokal, cepatdalam proses produksi, dan kualitas yang mema-dai untuk dapat melihat obyek persil. Pengguna-an teknologi Wahana Udara Tanpa Awak (WUTA)

untuk pemetaan dari udara adalah pilihan yangef isien untuk memenuhi kebutuhan tersebut.

Tulisan ini memperkenalkan ide pemanfa-atan WUTA dalam bentuk tim surveyor fotogra-metri untuk memenuhi kebutuhan produksipeta kadaster di BPN. Tim surveyor ini di-def inisikan sebagai suatu tim teknis yang memi-liki kompetensi untuk memproduksi data geospa-sial secara mandiri yang dilakukan denganteknologi fotogrametri digital dan kamera digi-tal sebagai sensor pencitraan yang dibawa olehWahana Udara Tanpa Awak (WUTA). Data geospa-sial yang bisa diberikan adalah citra ortofotoresolusi tinggi, dan model elevasi digital darisuatu obyek/kawasan. Ilustrasi tim ini adalahseperti halnya tim land-surveyor dengan perang-kat total station atau RTK-GPS (Real-time Kine-matic Global Positioning System), maka tim sur-veyor fotogrametri membawa perangkat kameradigital yang ditempatkan pada wahana udara ataudarat yang portabel (lihat Gambar 1). Selanjutnyatulisan ini akan menggambarkan lebih mendetailyang meliputi arsitektur sistem dan sejumlahcontoh kasus pemanfaatannya, dan diskusi kele-bihan dan kelemahan teknologi ini secara praktis.

Gambar 1. Ilustrasi tim land-surveyor dan timsurveyor fotogrametri.

B. Sistem Pemetaan MemanfaatkanWahana Udara Tanpa Awak

Dalam sepuluh tahun terakhir ini kembalimuncul sejumlah penelitian yang memanfaatkaninstrumen Wahana Udara Tanpa Awak (WUTA)

265Catur Aries Rokhmana: Percepatan Pemetaan Kadaster...: 263-268

dalam sistem pemetaan dari udara untuk pro-duksi peta skala besar (>1/10.000). Salah satunyadikembangkan di Laboratorium Fotogrametridan Inderaja Teknik Geodesi Universitas GadjahMada sejak tahun 2005 yang disebut RIMS: RapidImaging and Mapping System (lihat http://www.potretudara.com). Sistem ini dimaksudkanuntuk mengisi kebutuhan pemetaan yangberbiaya rendah pada cakupan wilayah < 5.000Ha(lihat Rokhmana, 2007, Rokhmana, 2008, Rokh-mana, 2009). Arsitektur sistem dapat dilihat padaGambar 2. Hakekat dari sistem ini adalah peng-gunaan suatu wahana udara portabel (modelaeromodelling) sebagai platform pembawa ka-mera digital (sensor pencitraan) untuk melaku-kan pekerjaan pemotretan dari udara pada posisieksposur yang telah direncanakan (jalur ter-bang).

Selanjutnya dari foto udara tersebut dapatdiproses secara fotogrametrik menjadi dataspasial seperti citra ortofoto, data elevasi digital,pengukuran bentuk dan dimensi, dll.

Gambar 2. Arsitektur sistem pemetaan dari udaramamanfaatkan WUTA.

Seperti halnya tim survei pada umumnya, timsurveyor fotogrammetri terdiri dari bagianinstrumentasi dan personil yang menjalankansistem ini. Personil tim ini terdiri dari (1) pilotyang mengoperasikan wahana pembawa kamera,(2) Pembantu navigasi pilot; dan (3) koordinatoryang bertugas survei titik kontrol, dan pemro-sesan fotogrametri digital. Sedangkan instrumenutama terdiri dari sejumlah modul, yaitu (1) Wa-hana Udara Tanpa Awak yang dilengkapi dengan

avionic-autopilot; (2) sensor pencitraan (kamerapocket) dan dudukannya; (3) pemrosesan datadan visualisasi hasil; (4) stasiun pengontrol didarat; dan (5) software pengolah fotogrametridengan algoritma structure from motion. Tabel1 menunjukkan karakteristik dari sisteminstrumentasi dengan memanfaatkan WUTAsebagai platform pembawa kamera digital dansistem avionik navigasi wahana. Interval shuttercamera menggunakan script program yang bisadiatur kecepatannya sehingga jeda waktu antareksposure dapat diatur. Jadi pada hakekatnya timsurveyor fotogrametri mengerjakan pekerjaanpemetaan fotogrametri dengan instrumentasiyang disederhanakan agar dapat dikerjakan olehpersonil dan perangkat yang banyak tersedia dipasaran teknologi informasi pada umumnya.

Tabel 1. Karakteristik sistem instrumentasidengan memanfaatkan WUTA

Tipe WahanaUdara

- Type High-Wing Semi Glider- Fitur :

Autonomous Flight

Cruise speed: 50 km per jam

Endurance: < 40 menit

Max. Crosswind 30km/jam

Jangkauan R/C dan telemetry: < 10km

Kemampuan liputan sekali terbang: < 300 Ha

Portable Backpack < 3kg

Take-Off (Hand Launch)

Landing: belly atau net landing atau parachutedrop

Power: Motor electric brushless

Flying High: 200m – 450m

Sistem Avionik

Autopilot System (open source: Ardupilot Controller)

R/C min. 7 CH dan booster 433MHz Long RangeRadio < 20km

RF Modem for data telemetry (900MHz 1Watt) <20km

GPS Logger Freq. 5Hz

Sensor Kamera

Point and Shoot Digital Camera 12 -14 MPix, field ofview > 65deg

Canon S100 dengan GPS Tag Enabled

Mounting and anti-vibration system dengan Foam

Portable GroundControl Station

(Laptop danBooster

Antenna)

Open Source Mission Planner

Laptop atau netbook

Antenna > 8 dBi

Universal Extended Baterai untuk netbook dan RFreceiver

PemrosesanData

Software fotogrametri dengan structure from motion

Software interpretasi citra (ecognition)

Software Quantum GIS (open source GIS)

266 Bhumi No. 38 Tahun 12, Oktober 2013

Modul pemrosesan data didesain sedemikianrupa agar dapat menghasilkan sejumlah produkdasar seperti: (1) Ortofoto, (2) Model Elevasi Digi-tal, dan (3) 3D modeling. Untuk kebutuhan pro-duk pemetaan di BPN, maka produk dasar yangsesuai adalah citra mosaik ortofoto.

C. Citra Foto Udara VS Citra Satelit

Saat ini citra satelit resolusi sangat tinggiseperti citra satelit IKONOS dan QUICKBIRDtelah banyak diminta untuk keperluan pemetaandi bidang kadaster. Citra satelit memiliki kele-mahan utama adanya liputan awan yang meng-halangi pandangan obyek di bumi. Disampingitu, citra satelit tidak dapat digunakan untukproduksi Peta dengan skala yang lebih besar dari1/2.500. Di lain pihak, citra foto udara menjadisubstitusi yang melengkapi kebutuhan penggu-na untuk produksi skala 1/5.000 – 1/1.000. Peng-gunaan foto udara metode konvensional terken-

dala pada keterbatasan dana, karena biaya penga-daannya jauh lebih mahal dibandingkan citrasatelit. Tetapi penggunaan WUTA dapat mere-duksi kebutuhan biaya, sebab WUTA dapat diap-likasikan dengan efisien pada luasan kecil (< 5.000Ha). Tabel 2 mengilustrasikan perbandingan prak-tis antara citra satelit dengan citra foto udara.

Sistem pemotretan dengan wahana udaratanpa awak memiliki tingkat portabilitas yanglebih tinggi dibandingkan penggunaan pesawatudara standar. Penggunaan wahana udara tanpaawak dapat mereduksi kebutuhan biaya sewapesawat yang mahal. Sehingga pada luasan < 10Ha pun dapat ef isien untuk dilakukan pemot-retan udara.

A. Diskusi Kualitas Produk OrtofotoMemanfaatkan WUTA

Berbeda dengan pemetaan fotogrametri kon-vensional dengan pesawat berawak dan instru-men profesional, sistem WUTA menggunakaninstrumen hobi/amatir yang banyak dipasaran(mass product) dengan kualitasnya lebih rendah.Agar bisa memenuhi kebutuhan professional,maka perlu sejumlah perlakuan dan perbaikankhusus untuk meningkatkan kemampuan danmemberikan kualitas akurasi yang memenuhistandar. Berikut ini sejumlah upaya peningkatankualitas dan kelemahan yang masih timbuldalam pemanfaatan WUTA, sebagai berikut:1. Salah satu sumber kesalahan dominan adalah

penggunaan kamera non-metrik tipe pointand shoot/pocket. Bekerja dengan kameranon-metrik, terdapat sejumlah isu terkaitakurasi, yaitu: (1) Kualitas lensa non-metrik,dan (2) Kestabilan Lensa. Persoalan akurasiini diselesaikan dengan prosedur In-FlightSelft-Calibration. Hasil presisi hitungantriangulasi udara umumnya dapat mencapai< 2 piksel. Tabel 3 menunjukkan ilustrasi per-baikan kualitas lensa yang cukup signif ikan.

Resolusi spasial citrasatelit di pasaranIkonos (1m);Quickbird (0.6m);GeoEye (0.45m);WorldView (0.5m)

Resolusi spasial citrafoto udaramemanfaatkanWUTA (5cm – 20cm)

Citra satelit adaminimum order,sedangkan citra dariWUTA efektif untukluasan 5 – 5.000Ha.

Biaya pengadaan citraRp. 2.300 – Rp. 4.000per Ha dan belumpandangan stereountuk menghasilkanmodel elevasi digital

Biaya foto udaradengan WUTA Rp.25.000 – Rp. 45.000per Ha tergantungluasan dan sudahmenghasilkanpandangan stereo.

Foto Udara Mampumelihat sampai bataspematang sawah danobyek di dalambidang tersebut

Foto udara dariWUTA bebas awan,sebab terbangdibawah awan (<300m)

Usia data WUTAlebih terkini, sebabdapat merekam foto(near-realtime) padasaat diperlukan

Interpretasi padacitra foto udaramenghasilkan obyekpenggunaan lahanyang lebih detail

Resolusi Citra Foto Udara lebih tajam 3 – 8 kali dari citra satelit

Citra foto udara bebas awan dan merekam data terkini

Interpretasi penggunaan lahan pada citra foto udara lebih detail

Liputan Awan

Tabel 2. Perbandingan produk citra foto udaradan citra satelit

267Catur Aries Rokhmana: Percepatan Pemetaan Kadaster...: 263-268

Tabel 3. Perbandingan akurasi hasil Adjust-ment pada kamera Canon Ixus 125HS

Keterangan: ukuran 1 pixel sensor CCD 2.4 danhasil dapat bervariasi tergantung kualitas lensa

2. Penggunaan WUTA dengan berat saatterbang (takeoff weight) < 3kg menyebabkantidak tahan terhadap cross wind di udara,maka pada saat cuaca berangin > 30km/jamakan sulit untuk dapat mengikuti rencanajalur terbang secara sempurna. Untuk meng-kompensasi kelemahan ini dilakukan denganmemperlebar area overlap menjadi 85% dansidelap 20%. Akibatnya akan diperoleh jum-lah foto yang lebih banyak dari pada pere-kaman konvensional yang umumnya meng-gunakan tingkat overlap 60% dan sidelap 10%.Selanjutnya perlu otomatisasi untuk me-nangani jumlah foto yang lebih banyak.

3. Jumlah foto yang banyak dan tingkat overlapyang besar dapat digunakan untuk pening-katan kualitas produksi. Proses otomatisasitriangulasi udara dengan algoritma imagematching lebih reliabel hasilnya, sebab nilaikorelasi antar foto lebih tinggi. Satu obyekakan terekam di lebih dari 4 (empat) framefoto yang menyebabkan banyak redundansidata, sehingga dapat meningkatkan presisihitungan. Disamping itu, jumlah titik tie-point dapat mencapai jutaan titik yangmenyebabkan presisi hitungan triangulasiudara (bundle adjustment) menjadi lebihstabil dan reliabel.

4. Citra foto udara dari WUTA umumnyamemiliki GSD (Ground Sampling Distance)=5cm - 20cm yang memenuhi spesif ikasiuntuk pembuatan peta sampai skala 1/1.000.

5. Pada umumnya, kualitas posisi horizontaldapat mencapai 2 kali ukuran GSD atau ber-

kisar 15cm – 60cm tergantung nilai GSD padasaat pemotretan udara dilakukan.

6. Konfigurasi foto udara dari WUTA memilikisudut Stereo (parallax) = 17-25 derajat yangdapat memenuhi spesif ikasi untuk hitungantipe terain pegunungan.

7. Problem utama yang menjadi keterbatasanteknik survei dari udara adalah obyek yangakan diukur tidak dapat terlihat akibat ter-tutup oleh obyek lainnya yang lebih tinggi (li-hat Gambar 2). Pada umumnya vegetasi rapatatau bangunan menjadi penghalang untukdapat melihat obyek batas persil.

Gambar 2. Ilustrasi keterbatasan kemampuansurvei dari udara.

8. Gambar 3 mengilustrasikan hasil percobaanperhitungan luas petak sawah antara pengu-kuran luas di lapangan dengan pita ukurdibandingkan pengukuran luas di citra orto-foto (Rokhmana, 2009). Hasil evaluasi mem-buktikan bahwa seluruh perbedaan hasilukuran luas telah memenuhi spesif ikasi tole-ransi perbedaan yang luas yang disyaratkan

Gambar 3. Ilustrasi hasil evaluasi perbedaanhitungan luas persil

Metode Adjustment rms (micron)Tanpa camera calibration 18.6 (7.75 pixel)

Bundle Adjustment with SelfCalibration (in flight calibration)

2.83 (1.17 pixel)

268 Bhumi No. 38 Tahun 12, Oktober 2013

B. Kesimpulan

Tulisan ini telah memberikan ilustrasi peman-faatan teknologi WUTA untuk kegiatan produksipemetaan kadaster. Teknologi ini mengenalkanide pembentukan tim surveyor fotogrametri atau.Tim terdiri dari bagian instrumentasi danpersonil yang menjalankan sistem ini. Sistem inidapat menghasilkan sejumlah produk dasar yangtidak selalu untuk tujuan survei-pemetaan saja,tetapi lebih luas pada penyedia jasa informasispasial. Pemetaan akan dapat dilakukan di lokasikecil yang dianggap berubah atau perlu diresponcepat saja, tidak perlu menunggu seluruhwilayah yang luas seperti halnya penggunaanteknologi Inderaja atau Foto Udara konvensional.Pemetaan dengan memanfaatkan teknologiWUTA mampu menghasilkan citra dengan nilaiGround Sampling Distance (GSD) < 20cmdengan akurasi posisi Horisontal rata-rata 2 kaliGSD. Gambar yang dihasilkan cukup jelas untukdapat diinterpretasi sampai tingkat obyekpenggunaan lahan.. Dimasa mendatang dengansemakin majunya sensor optik-elektrik, sistemtele-kontrol, dan sistem auto-pilot, makadiharapkan pekerjaan surveyor berbasisfotogrametri akan semakin mudah dan cost-effectives.

Daftar Pustaka

Rokhmana. C.A.. and Soetaat. 2004. The Criti-cal Review of Using Small Format Aerial Pho-togrammetry for Municipality Mapping inIndonesia. Proceeding Map Asia 2004.Jakarta.

Rokhmana. C.A.. 2007. The Low-Cost Monitor-ing System For Landslide And Volcano WithDigital Photogrammetry, Proceeding JointConvention HAGI, IAGI, IATMI.

Rokhmana. C.A.. 2008. Some Notes on UsingBalloon Photography For Modeling TheLandslide Area, Proceeding Map Asia 2008.

Rokhmana. C.A.. 2009. The Potential Applica-

tions of Balloon Photogrammetry for Ca-dastre Mapping, Proceeding Outh East AsiaSurveying Congress.

Sumarto Irawan, W.R. Idrus, Virgo Eresta Jaya,R. Eko, D. K. Gindow, B. Adhi, E. Putranty,E. Pintadi, P. Hadi, Y. Aziz, A. Giyanto,Rahardjo, F. H. Feryandi, I. Herawati,Firman AS and S. Yusra, 2008, CadastralBase Mapping Activity in Indonesia, FIGWorking Week 2008, Stockholm, Sweden14-19 June 2008.