Volume 12 Nomor 2. April 2017 Terbit 2 bulan sekali

PEMANFAATAN UNMANNED AERIAL VEHICLE (UAV) DALAM BIDANG HIDROLOGI

ISSN 1907 - 8773

Pendahuluan

Banyak pilihan wahana udara yang berkembang untuk pemanfaatan berbagai aplikasi,

dimulai pada era perang dunia ke 2 dengan memanfaatkan burung merpati untuk

melakukan pemotretan situasi di daerah musuh sampai pemanfaatan citra satelit. Terlebih

lagi dalam kurun waktu 10 tahun terakhir pemanfaatan wahana tanpa awak dimulai dari

mini-copter, pesawat berukuran kecil sampai drone yang sekarang booming digunakan

untuk berbagai aplikasi, misalnya; dokumentasi, photografi, videografi, dan pemetaan.

Pada tulisan ini akan berfokus pada pemanfaatan pemotretan udara untuk keperluan

pemetaan bidang hidrologi. Banyak alasan yang mendasari pemanfaatan drone begitu

berkembang pesat diantaranya; drone dapat dikendalikan dari jauh, efektifitas waktu dan

sumberdaya manusia dalam pengumpulan data lapang, serta updating data dapat

dilakukan secara cepat, dioperasikan secara independen serta kemudahan interpretasi hasil

pemotretan. Tren yang berkembang saat ini teknologi sudah sampai level dimana antar

pengguna drone untuk sharing hasil pemotetran, sehingga antar pengguna dapat saling

tukar informasi dan pengalaman. Di lingkup Litbang Kementerian Pertanian sendiri drone

mulai dimanfaatkan dalam diseminasi hasil pertanian terutama sebagai contoh untuk profil

Taman Teknologi Pertanian baik dalam bentuk live broadcast video atau gambar

dokumentasi.

Terobosan lain yang sudah dilakukan adalah penggunaan drone dalam mendukung

penelitian seperti untuk penyemprotan pestisida oleh Balai Besar Sumberdaya Lahan

Pertanian Litbang Kementan dan pemantauan kesehatan suatu tanaman dimana

dikombinasikan dengan sensor infra merah, sehingga suatu tanaman dapat diketahui

tingkat kesehatannya melalui analisi sangka visual value klorofil daun. Peluang lain

pemanfaatan drone adalah aplikasi dalam bidang hidrologi untuk pemetaan hidro topografi

salah satunya, output yang dapat dihasilkan berupa data DTM beserta turunannya seperti

kelerengan dan kontur dengan ketelitian yang memadai. Dalam bidang monitoring dapat

dimanfaatkan seperti pemantauan kondisi water level pada water storage baik berupa long

storage, embung atau dam yang mana didapatkan penampakan secara bird eye, sehingga

gambaran secara menyeluruh diperoleh.

Prinsip Pemetaan menggunakan drone :

Bila untuk keperluan dokumentasi, pemotretan dapat dilakukan secara bebas dari segala

sudut (tegak, miring, atau efek refocusing), untuk keperluan pemetaan pengambilan foto

dilakukan secara tegak atau orthogonal. Pengambilan posisi pemotretan ini untuk

menghindari semaksimal mungkin distorsi yang biasa terjadi pada lensa kamera pada sisi-

sisi foto.

2

Gambar 1 menjelaskan faktor penting dalam pemotretan menggunakan drone yaitu, fokus

kamera (f) dan juga ketinggian terbang (H), dimana faktor ini menentukan skala dan

strategi perencanaan operasional pemotretan. Sedangkan dari alur diagram kerja untuk

pemetaan diperlukan 2 kegiatan di lapangan: pemotretan menggunakan drone itu sendiri

dan pengukuran titik ground control dengan menggunakan alat GPS tipe geodetic RTK

untuk proses rektifikasi dan pembentukan DTM.

Pemotretan dilakukan secara orthogonal dengan adanya saling overlapping antar foto

biasa disebut Orthofoto. Proses rektifikasi diferensial untuk menghilangkan distorsi saat

pemotretan. Rektifikasi dilakukan dengan menggunakan alat stereo orthofoto. Input yang

diperlukan adalah model foto yang saling overlap. Tujuan proses orthofoto secara

keseluruhan adalah:

1. Menghilangkan kemiringan kamera.

2. Menyamakan skala.

3. Menghilangkan pergeseran relief.

Sesuai teknik fotogrametri, maka foto digital yang mempunyai overlap (misalnya

60%) dengan menggunakan algoritma transformasi dengan objek berdimensi 2 (2D) dapat

direkonstruksi menjadi model 3 dimensi (3D). Dari model 3D tersebut dapat diperoleh satu

informasi penting berupa ke dalaman atau ketinggian suatu objek yang ada pada kedua

foto.

Gambar 1. Prinsip pemotretan udara untuk pemetaan

Fixed wing Rotate wing

Gambar 2. Tipe UAV

Pada Gambar 2 disajikan contoh drone dengan tipe rotate wing yang sudah

diaplikasikan di lingkup Litbang Kementan.

3

Hasil dari pemetaan menggunakan drone adalah selain foto dalam bentuk image

(dalam berbagai format misal: JPEG, TIFF, BMP atau PNG) juga data koordinat (X, Y, Z),

karena pada drone juga telah disematkan GPS dengan tipe navigasi. Namun koordinat

yang dihasilkan masih mempunyai kesalahan horizontal dan vertikal yang belum memenuhi

standar pemetaan. Maka diperlukan koreksi geometris dengan proses rektifikasi dengan

pengukuran Ground Control Point di lapangan dengan menggunakan GPS atau Total

station.

Salah satu produk dari hasil foto udara drone adalah Digital Terrain Model (DTM),

sebagian besar biasa disebut DEM (Digital Elevation Model). Pembuatan DTM diawali

dengan pengukuran objek-objek yang memiliki beda tinggi dengan terain lahan, seperti

bangunan dan kanopi pohon. Hasil pengukuran digunakan sebagai pengurang pada objek

surface area yang menjulang tinggi terhadap muka lahan, seperti pada Gambar 4.

Tabel 1. Perbandingan tipe drone

Fixed Wing Rotary Wing

Sayap tunggal Lebih dari satu sayap

Lebih populer di kalangan komunitas pemetaan

Populer untuk fotografi, videografi, monitoring, atau pemetaan area kecil.

Durasi penerbangan lebih panjang Biaya lebih rendah

Kecepatan terbang lebih besar Kecepatan terbang kurang dan durasi penerbangan lebih lama

Biaya lebih besar Lebih terkontrol, Karena kecepatannya relatif kecil

Gambar 3. Bagian-bagian dari sistem UAV sistem rotary

DSM DTM

Gambar 4. Prinsip analisis untuk memperoleh data DTM

4

Muchamad Wahyu Trinugroho

Alamat Penyunting: Jl. Tentara Pelajar No 1A, Bogor 16111 Telp : (0251) 8312760 E-mail : balitklimat@litbang.pertanian.go.id http://www.balitklimat.litbang.pertanian.go.id

Penanggung jawab : Kepala Balai Penelitian Agroklimat dan Hidrologi Redaktur : Kurmen Sudarman Yeli Sarvina, Nani Heryani Penyunting : Yulius Argo Baroto Redaktur Pelaksana : Eko Prasetyo dan Tuti Muliani

Info Agroklimat dan Hidrologi memuat informasi aktual dan inovasi teknologi hasil-hasil penelitian bidang agroklimat, hidrologi, dan pengelolaan air

Balai Penelitian Agroklimat dan Hidrologi Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian

Selanjutnya, perbedaan dari proses pengurangan dihilangkan dengan interpolasi

ulang DTM. Data DTM yang diperoleh dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi,

misalnya untuk penentuan bending berdasarkan cekungan dari penampakan DTM serta

penentuan jalur pipa baik pipa explorasi maupun pipa distribusi air, dan dapat pula

digunakan untuk jalur irigasi skala besar. Untuk pekerjaan yang lebih besar lagi DTM dapat

digunakan untuk pekerjaan hidrologi semisal pemodelan aliran limpasan, banjir, dll.

Gambar 5. Data DTM yang dihasilkan dari analisis pemotretan menggunakan drone

Sebagai contoh untuk pemanfaatan jalur pipa irigasi dari sumber air, hasilpengolahan

data DTM digunakan sebagai data utama untuk pemodelan penentuan jaringan pipa.

Secara sederhana, jaringan pipa air irigasi ditentukan berdasarkan data elevasi pada

penampakan di lahan. Titik tertinggi digunakan untuk menentukan titik awal pipa dan

mengarah ke titik terendah lokasi target irigasi, supaya aliran air dapat disalurkan secara

gravitasi. Penggambaran jaringan pipa utama berdasarkan data kemiringan lereng yang

bisa dihasilkan dari penghitungan data DTM.

Kesimpulan

Pemanfaatan drone untuk pemetaan memungkinkan untuk di explore lagi terutama

monitoring dalam hidrologi maupaun pemetaan teliti terkait data ketinggian yang didapat.

Hasil pemotretan wahana pesawat tanpa awak adalah foto udara dengan resolusi spasial

tinggi. Foto udara dapat diolah menjadi data Digital Terrain Model (DTM) dan mosaik foto.

Teknologi pesawat tanpa awak merupakan teknologi sederhana yang dapat digunakan

sebagai sarana dalam berbagai aplikasi. Teknologi pesawat tanpa awak dapat diterapkan

untuk akuisisi data spasial dengan resolusi spasial tinggi (X,Y,Z) dan sangat sesuai untuk

memantau kegiatan yang memerlukan data spasial rinci dengan area yang cukup luas,

sumberdaya operasional yang relatif sedikit serta waktu yang relatif pendek.

*Artike ini direview dari workshop pemanfaatan drone di AIT, Thailand