PENGAMBILAN DATA 2,5D UNTUK VISUALISASI KOTA 3D
TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Oleh
Farrid Rafsanjani OP NIM : 151 02 009
Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika
Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir Sarjana
PENGAMBILAN DATA 2,5D UNTUK VISUALISASI KOTA 3D Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun oleh orang lain, baik di ITB maupun di instansi pendidikan lainnya. Bandung, Februari 2008 Penulis,
Farrid Rafsanjani NIM. 151 02 009 Bandung, Februari 2008 Pembimbing Pembimbing I,
Pembimbing II,
DR. Ir. D. Muhally Hakim, MSc NIP. 130 796 170
DR. Ir. Agung Budi Harto, M.Eng NIP. 132 052 382
Disahkan Oleh: Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung
DR. Ir. Wedyanto Kuntjoro, MSc NIP. 131 690 328
ABSTRAK Proses penentuan beda tinggi dari suatu objek bangunan yaitu dengan cara menumpangsusunkan data dari foto udara dengan data Digital Terrain
Model
(DTM). Ada beberapa metode interpolasi yang digunakan untuk menentukkan posisi dari koordinat gedung pada sistem koordinat piksel
antara lain metode interpolasi
tetangga terdekat (Nearest Neighbor Interpolation), metode interpolasi empat tetangga terdekat (Cubic Interpolation), dan metode interpolasi enam belas tetangga terdekat (Bicubic Interpolation).
Dari hasil pengolahan di dapat suatu analisis bahwa untuk daerah yang memiliki kontur curam lebih baik menggunakan metode cubic interpolation dibandingkan metode Interpolation
Nearest Neighbor Interpolation karena
metode Cubic
lebih teliti dibandingkan dengan metode Nearest Neighbor
Iinterpolation. Ketelitian inilah yang diperlukan untuk menentukan posisi dari gedung dengan tepat. Tetapi metode cubic interpolation lebih rumit dalam penghitungannya. Sedangkan untuk metode BiCubic Interpolation beda tinggi yang dihasilkan sangat ekstrim dibandingkan kedua metode di atas.
Kata kunci : Digital Terrain
Model, Nearest Neighbor Interpolation, Cubic
Interpolation, Bicubic Interpolation
iv
ABSTRACT The height determination process from building objects can be done by overlaying data from aerial photogrammetry with Digital Terrain Model (DTM) data. There are few method of interpolation used to determine the position of building coordinates in pixel coordinate system, which are Nearest Neighbor Interpolation method, Cubic Interpolation method, Bicubic Interpolation method.
From analyzing the data processing process, it shown that for area with steep slope is better using the cubic interpolation method than nearest neighbor interpolation method because the result of data processing of cubic interpolation method is more precise than nearest neighbor interpolation method. This precision is needed for determine the building position accurately. But the calculation in the cubic interpolation method is more complicated. And for BiCubic Interpolation, the result of data processing is very extreme than both method above.
Key Words : Digital Terrain
Model, Nearest Neighbor Interpolation, Cubic
Interpolation, Bicubic Interpolation
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah yang telah diberikan olehNya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tugas Akhir yang berjudul “Pengambilan Data 2,5D Untuk Visualisasi Kota 3D (Studi Kasus: Kampus ITB)” ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan program pendidikan sarjana di program studi Teknik Geodesi dan Geomatika Institut Teknologi Bandung.
Tugas Akhir ini membahas bagaimana mencari nilai tinggi suatu objek dari data Digital Terrain Model (DTM) yang ditumpangsusunkan (overlay) dengan data foto udara dengan menggunakan teknologi digital dimana hasil akhir yang ingin dicari adalah menganalisis metode mana yang terbaik antara metode Nearest Neighbour Interpolation, metode Cubic Interpolation, dan metode Bicubic Interpolation yang digunakan untuk memperoleh nilai tinggi suatu objek.
Penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu hingga selesainya Tugas Akhir ini. Penulis mengharapkan kritik, saran, dan masukan yang membangun dan bermanfaat bagi semua pihak di masa yang akan datang. S
Bandung, Februari 2008 Penulis,
Farrid Rafsanjani
i
LEMBAR PENGHARGAAN
Alhamdulillah, dalam salah satu kesempatan yang sangat mengesankan dalam hidup penulis ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak- pihak yang telah membantu memberikan ide, saran dan kritik kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini serta dalam menyelesaikan kuliah di Departemen Teknik Geodesi dan Geomatika. Saya ucapkan terima kasih kepada: 1. Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta rahmatnya kepada saya, dan senantiasa memberikan pertolongan setiap saat. 2. Junjungan Nabi dan Rasulullah Muhammad SAW yang telah memberikan inspirasi dalam perjalanan hidup saya. 3. Papa dan Mama yang selalu memberika kasih sayang, mendoakan saya tiada henti- hentinya, dan memberikan dukungan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Adikku Ilham Attamimi Scenda Putra, tanpa kehadiranmu di dunia ini, mungkin saya sulit untuk tersenyum. Keluarga Besar Siswosudarmo di Banjarnegara serta H.Ahmad Djamaan di Pekanbaru yang memberikan dukungan dan doanya. Serta Mariana Rahmasari S.Si yang telah memberikan semangat, kasih sayang, dan cinta kepada penulis. 5. DR. Ir. D. Muhally Hakim, MSc dan DR. Ir. Agung Budi Harto, M.Eng selaku dosen pembimbing saya di program studi Teknik Geodesi dan Geomatika. Terima kasih untuk segala bantuan, masukan, kritik, saran, semangat yang bapak berikan. 6. Ir. Kosasih Prijatna, MSc, DR. Ir. Deny Suwardhi, MSc, dan Ir.Andri Hernandi, MT selaku dosen penguji. Terima kasih untuk segala ilmu, kritikan, masukan, tempat penelitian yang bapak berikan. 7. DR. Ir. Wedyanto K, MSc sebagai ketua program studi Teknik Geodesi dan Geomatika. 8. Seluruh dosen di Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB. 9. Terima kasih untuk Pak Asep foto yang telah membantu penulis untuk belajar fotogrametri, software PCI Geomatic serta ilmu yang diberikan. 10. Staff dan karyawan tata usaha, Pak Dudi dkk yang telah membantu dalam segala hal akademik penulis selama kuliah di ITB
ii
11. Staff perpustakaan yang membantu dalam penyediaan literatur sebagai bahan untuk Tugas Akhir dan kuliah. 12. Kepada sahabat saudara dan sobatku Kamered IMG 02 yang telah memberikan warna warni dalam kehidupan kampus. Serta Kamerad muda dan tua yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. 13. Dan semua pihak yang pernah dan belum pernah bertemu penulis di dunia ini.
iii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR
i
LEMBAR PENGHARGAAN
ii
ABSTRAK
iv
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR TABEL
ix
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LISTING CODE
xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
1
1.3 Maksud dan Tujuan
2
1.4 Ruang Lingkup
2
1.5 Metodologi Penelitian
2
1.6 Sistematika Penulisan
4
BAB II DASAR TEORI
5
2.1. Fotogrametri
5
2.1.1 Pengamatan Stereoskopik
6
2.1.2 Restitusi Foto Udara a. Orientasi Dalam
7
b. Orientasi Relatif
7
c. Orientasi Absolut
9
2.2 Ekstraksi Data 3D Secara Fotogrametri 2.3 Digital Terrain Model (DTM)
9 11
2.3.1 Tinggi Titik (Spot Heights)
11
2.4 Overlay
11
2.5 Interpolasi
14
2.5.1 Metode Interpolasi Tetangga Terdekat (Nearest Neighbour
vi
Interpolation)
16
2.5.2 Metode Interpolasi Cubic (Cubic Interpolation)
17
BAB III PROSES PENGAMBILAN DATA 3D DARI FOTO UDARA DAN PENENTUAN NILAI BEDA TINGGI BANGUNAN 3.1 Akuisisi Data 3D dari Foto Udara
19 19
3.1.1 Lokasi Penelitian
19
3.1.2 Persiapan Data dan Peralatan Penelitian
20
a. Sumber Data
20
b. Perangkat Lunak
21
3.2 Pelaksanaan Penelitian
22
3.2.1 Pengidentifikasian GCP (Ground Control Point)
22
3.2.2 Pembentukan Model Stereo
23
3.2.3 Ekstraksi Data 3 Dimensi
24
a. Ekstraksi Data Foto Udara
24
b. Ekstraksi Data Digital Terrain Model (DTM)
26
3.3 Visual Basic
29
3.3.1 Membaca Data Input
29
3.3.2. Pembangunan Algoritma
30
a. Metode Nearest Neighbour Interpolation
30
b. Metode Cubic Interpolation
32
c. Metode BiCubic Interpolation
36
BAB IV ANALISIS
41
4.1 Analisis Ekstraksi Data Foto Udara
41
4.2 Analisis Ekstraksi Data Digital Terrain Model (DTM)
41
4.3 Analisis Metode Interpolasi
43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
47
5.1 Kesimpulan
47
5.2 Saran
47
vii
DAFTAR PUSTAKA
xii
LAMPIRAN
L-1
1. Modul Metode Nearest Neighbor Interpolation
L-1
2. Modul Metode Cubic Interpolation
L-3
3. Modul Metode BiCubic Interpolation
L-6
viii
DAFTAR TABEL
Table 3-1. Ground Control Point
22
Tabel 3-2. Koordinat gedung
26
Tabel 4-1. Hasil beda tinggi metode Nearest Neighbor
42
Tabel 4-2. Hasil beda tinggi metode Cubic
43
Tabel 4-3.Hasil beda tinggi metode BiCubic
44
Tabel 4-4. Nilai koordinat DTM selisih nilai Z paling tinggi
45
Tabel 4-5. Data koordinat piksel yang mempunyai beda tinggi minimum
46
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1-1. Diagram proses penelitian
3
Gambar 2-1. Konsep Dasar Fotogrametri
5
Gambar 2.2. Visualisasi proses restitusi foto udara
8
Gambar 2-3. Contoh ekstraksi data dan pengambilan data tinggi pada fotogrametri
10
Gambar 2-4. Contoh data arc
12
Gambar 2-5. Contoh data point, line, dan polygon
13
Gambar 2-6. Contoh proses overlay data DTM dan data vektor
14
Gambar 2-7. Interpolasi
15
Gambar 2-8. Nearest Neighbour Interpolation
16
Gambar 2-9. Cubic Interpolation
17
Gamabr 2-10. Bicubic Interpolation
18
Gambar 3-1. Lokasi Kampus ITB
20
Gambar 3-2. Foto Udara Run 7
21
Gambar 3-3. Titik GCP dan Tie Point
24
Gambar 3-4. Model Stereo
25
Gambar 3-5. Input data di Surfer 6
27
Gambar 3-6. Kontur di Surfer 6
28
Gambar 3-7. DTM di ER Mapper 6.4
29
Gambar 4.1. Visualisasi selisih beda tinggi maksimum
45
x
DAFTAR LISTING CODE
List Kode 3.1 Membaca data raster
30
List Kode 3.2 Membaca data input dan output notepad
30
List Kode 3.3 Menentukan letak jatuh titik gedung pada piksel
31
List Kode 3.4 Menentukan besar DTM pada piksel baris ke-n dan kolom ke-n
31
List Kode 3.5 Menentukan beda tinggimetode nearest neighbor
31
List Kode 3.6 Menentukan empat kemungkinan posisi piksel
32
List Kode 3.7 Menentukan titik tengah empat piksel
33
List Kode 3.8 Menentukan nilai DTM pada piksel baris ke-n dan kolom ke-n
33
List Kode 3.9 Menghitung jarak keempat piksel
34
List Kode 3.10 Menghitung nilai DTM titik ujung gedung yang diinterpolasi
34
List Kode 3.11 Menghitung beda tinggi metode cubic
35
List Kode 3.12 Menentukan titik tengah keenam belas piksel
37
List Kode 3.13 Menentukan tinggi DTM pada enam belas piksel
38
List Kode 3.14 Menghitung jarak keenambelas piksel
39
List Kode 3.15 Menghitung nilai bobot
40
List Kode 3. 16 Menghitung nilai DTM titik ujung gedung yang diinterpolasi
41
List Kode 3.17 Menghitung beda tinggi metode bicubic
xi
