## PENGGUNAAN DATA TEC SUAR SATELIT DARI PENGAMATAN GRBR BERBASIS KAMPANYE UNTUK TOMOGRAFI IONOSFER DI ATAS JAWA BARAT INDONESIA
(THE USE OF SATELLITE BEACON TEC DATA FROM GRBR CAMPAIGN-BASED OBSERVATIONS FOR IONOSPHERIC TOMOGRAPHY OVER WEST JAVA INDONESIA)
Timbul Manik 1* , Mario Batubara 1 , Musthofa Lathif 1 , Peberlin Sitompul 1 , Yana Robiana 1 , Mamoru Yamamoto 2
1 Pusat Sains Antariksa, Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN)
2 Research Institute for Sustainable Humanosphere (RISH), Kyoto University, Japan
* e-mail: timbul.manik@lapan.go.id
Diterima 30 Januari 2018; Direvisi 23 Mei 2018; Disetujui 6 Juni 2018

## ABSTRACT
The experiment of ionospheric tomographic reconstruction using satellite beacon TEC data from three adjacent GnU–Radio Beacon Receiver (GRBR) observation stations have been conducted by using,. data  from  campaign-based  observation  in  Sumedang,  Pameungpeuk  and  Indramayu,  West  Java,  in 2016 and 2017. The reconstruction technique utilized is a simple Algebraic Reconstruction Technique (ART).  The result obtained is the ionospheric electron density distribution along the longitude of 108 degrees East over the area of  West Java and Indonesia. The ionospheric electron density parameters obtained from the IRI-2012 Model were used as the initiation to construct ionospheric tomography. The validation performed by correlating foF2 from the ionospheric tomographic reconstruction with that from ionosonde  observation  at  Sumedang  station,  one  of  the  GRBR  observation  sites,  shows  correlation coefficient of 0.8665 and a frequency bias of 1.6903 MHz, whereas the correlation with the maximum electron density NmF2 gives a correlation coefficient of 0.8529.
Keywords: GRBR observation, TEC, tomography reconstruction, ART

## ABSTRAK
Percobaan  rekonstruksi  tomografi  ionosfer menggunakan data pengamatan  TEC  suar satelit dari  tiga  stasiun pengamatan  GnU– Radio  Beacon Receiver (GRBR)  yang  berdekatan  telah  dilakukan menggunakan  data  pengamatan  berbasis  kampanye  di  Sumedang,  Pameungpeuk,  dan  Indramayu, Jawa  Barat,  pada  tahun  2016  dan  2017.  Teknik  rekonstruksi  yang  digunakan  adalah  teknik rekonstruksi aljabar sederhana, yaitu Algebraic Reconstruction Technique (ART). Hasil yang diperoleh adalah distribusi kerapatan elektron ionosfer sepanjang bujur 108 derajat Timur di atas wilayah Jawa Barat  dan  Indonesia.  Parameter  kerapatan  elektron  ionosfer  yang  diperoleh  dari  Model  IRI-2012 digunakan sebagai inisiasi awal untuk membangun tomografi ionosfer. Validasi yang dilakukan dengan mengkorelasikan foF2 hasil rekonstruksi tomografi ionosfer dengan foF2 hasil pengamatan ionosonda di stasiun Sumedang, salah satu lokasi pengamatan GRBR, menunjukkan koefisien korelasi 0,8665, dan  bias  frekuensi  1,6903  MHz,  sedangkan  korelasi  dengan  kerapatan  elektron  maksimum  NmF2 memberikan koefisien korelasi 0,8529.
Kata kunci: Pengamatan GRBR, TEC, rekonstruksi tomografi, ART

## 1 PENDAHULUAN
Salah  satu  pengamatan  ionosfer yang  berkembang  saat  ini  adalah penerima  GPS  yang  mengorbit  pada ketinggian  ~20.200  km,  namun  hasil pengukuran  ionosfer  dengan  penerima GPS  masih  sangat  dipengaruhi  oleh lapisan plasmasfer (Jin dan Park, 2007). Sementara  itu,  penerima  radio  suar ( beacon )  satelit  dari  satelit  orbit  rendah (LEO)  pada  ketinggian  750-1100  km dapat  memberikan  hasil  pengukuran ionosfer  yang  hanya  sedikit  dipengaruhi oleh  lapisan  plasmasfer  (Thampi  dan Yamamoto, 2010). Sistem penerima radio suar  satelit  pada  dasarnya  mengukur perbedaan  fase  antara  sinyal  frekuensi 150 dan 400 MHz dari satelit-satelit orbit rendah  untuk  memperoleh  kerapatan elektron  ionosfer.  Teknik  pengamatan yang  sebelumnya  merupakan  penerima analog kemudian dikembangkan menjadi penerima digital berbasis perangkat yang open source, dinamai GnU- Radio Beacon Receiver (GRBR) (Yamamoto, 2008). Di Indonesia, penerima radio suar satelit mulai dikembangkan sejak tahun 2010 dan telah dilakukan pengembangan secara  mandiri.  GRBR  dioperasikan  di beberapa  lokasi  dalam  suatu  jaringan pengamatan real-time ,  disebut  jaringan pengamatan beacon TEC ekuator Indonesia. Pembangunan jaringan
pengamatan beacon TEC  ekuator  ini berawal dari keinginan untuk memperluas cakupan pengamatan ionosfer  di  wilayah  Indonesia.  Beberapa ionosonda  untuk  pengamatan  ionosfer konvensional  dan  penerima  GPS  untuk pengamatan  ionosfer  telah  dioperasikan di Indonesia sejak lama, dan keberadaan jaringan  pengamatan beacon TEC  ini diharapkan  dapat  mencakup  seluruh wilayah  Indonesia.  Lokasi  pengamatan GRBR  saat  ini  terdapat  di  Kototabang, Sumatera  Barat  (0,2°  LS,  100,32°  BT), Pontianak,  Kalimantan  Barat  (0,05°  LS, 109,25°  BT),  Tomohon,  Sulawesi  Utara (1,21° LU, 124,49° BT), dan Biak, Papua (1,08°  LS,  136,05°  BT).  Setiap  penerima
mampu  menerima  sinyal  radio  suar satelit frekuensi 150 dan 400 MHz selama 10-15 menit yang dipancarkan dari setiap satelit LEO yang melintas di atas wilayah Indonesia. (Manik dan Lathif, 2011).
Jaringan  ini  sangat  unik  karena merupakan  jaringan  pengamatan  TEC ionosfer  pertama  berbasis  penerima digital radio suar satelit di Indonesia yang tepat  berada  di  ekuator,  mencakup pengamatan  TEC  ionosfer  dari  ujung Barat  hingga  ujung  Timur  Indonesia. Beberapa  pengamatan  jangka  pendek juga  dilakukan  di  beberapa  tempat  di pulau  Jawa  sebagai  tambahan  terhadap jaringan  ini,  yaitu  di  Sumedang,  Jawa Barat (6,91° LS, 107,83° BT), Yogyakarta (7,68°  LS,  110,26°  BT),  dan  Pasuruan, Jawa  Timur  (7,34°  LS,  112,65°  BT). Seluruh hasil pengukuran dapat diperoleh  di  pusat  data  di  Bandung secara real-time / near-real-time . Karakteristik ionosfer dalam bentuk  informasi Total  Electron  Content (TEC)  ionosfer  sangat  berguna  untuk telekomunikasi, penentuan posisi berbasis satelit, maupun prakiraan cuaca antariksa.  Upaya  karakterisasi  dan parameterisasi  ionosfer  untuk  wilayah ekuator dan lintang rendah memerlukan banyak  instrumen  pengamatan  yang tentu  saja  berbiaya  tinggi.  Sebuah konsep  yang  dikenal  dengan  tomografi ionosfer  telah  diusulkan  untuk  dapat memecahkan  masalah  ini.  Pemetaan distribusi  kerapatan  elektron  di  lapisan ionosfer dapat dilakukan dengan menggunakan  teknik  tomografi  yang memiliki keunggulan, yaitu dapat mencakup  wilayah-wilayah  terpencil yang  tidak  dapat  dijangkau  oleh instrumen  pengamatan  (Manik  dan Lathief, 2011; Batubara et al., 2016). Austen
(1988) menunjukkan bahwa  beberapa  perangkat  penerima yang  bekerja  simultan  dalam  suatu rangkaian yang mengikuti lintang geografis  akan  dapat  memperoleh  data TEC  yang  dapat  digunakan  untuk pencitraan  tomografi,  yaitu  distribusi
kerapatan  elektron  ionosfer  mengikuti garis  lintang  (latitudinal)  sebagai  fungsi dari  ketinggian.  Beberapa  percobaan tomografi  lainnya  yang  dilakukan  di lintang  menengah  dan  tinggi  juga  telah berhasil mendapatkan informasi struktur ionosfer  skala  luas,  seperti  palung ionosfer, travelling ionospheric disturbances (TIDs), serta struktur quasi- wave yang sering terlihat pada perturbasi ionosfer (Raymund et al., 1994, Thampi et al., 2007). Tomografi juga telah dilakukan di  lintang  rendah  untuk  mengamati struktur ionosfer dan gangguan ionosfer di lintang rendah.
Percobaan tomografi dengan rangkaian  penerima  suar  satelit  dalam suatu  jaringan  pengamatan  untuk mengamati struktur ionosfer dan gangguan ionosfer di lintang rendah telah pernah  dilakukan oleh Tsai et al. (2002) di Taiwan, tim Coherent  radio experiment (CRABEX) di India (Thampi et al., 2007), dan  Thampi  dan  Yamamoto  (2010)  di Jepang.
Usaha-usaha  untuk  melakukan percobaan  rekonstruksi  ionosfer  di Indonesia sebelumnya juga telah pernah dilakukan,  namun  hasilnya  masih memerlukan penyempurnaan dan pengujian untuk memastikan kebenaran hasil rekonstruksi. (Manik dan Sitompul, 2012; Sitompul, et al., 2015; Batubara et al., 2016; Manik et al., 2016; Manik et al., 2017).
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah untuk mendiskusikan hasil rekonstruksi tomografi  kerapatan  elektron  ionosfer dari pengamatan GRBR berbasis kampanye  tahun  2016  dan  2017  di sepanjang  bujur  108  derajat  Timur Indonesia dan validasinya.

## 2 DATA DAN METODOLOGI
2.1  Lokasi dan Data Pengamatan ionosfer dengan
GRBR berbasis kampanye telah dilakukan  dua  kali.  Kampanye  yang pertama dilakukan pada 8-10 November 2016  dan  yang  kedua  pada  25-29 September  2017  di  wilayah  Jawa  Barat
seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar 2-1.
Gambar  2-1:  Lokasi  pengamatan  berbasis kampanye  di  pulau  Jawa,  dari Selatan ke Utara berturut-turut adalah Pameungpeuk, Tanjungsari, dan Indramayu.
Tiga set perangkat sistem penerima  GRBR  ditempatkan  di  tiga lokasi, yaitu  Anjatan,  Indramayu  (INDR: 6,35°  LS,  108,33°  BT),  Tanjungsari, Sumedang  (TJS:  6,91°  LS,  107,83°  BT), dan  Pameungpeuk  (PMPK:  7,63°  LS, 107,69°  BT).  Jarak  antara  INDR-TJS diperkirakan  sekitar  62  km  dan  TJS- PMPK sekitar 80 km. Waktu pengamatan di  tiga  lokasi  disesuaikan  sedemikian rupa  mengikuti  waktu  pada  jaringan internet  global,  sehingga  tidak  ada perbedaan  waktu  saat  satelit  melintas. Jadwal perlintasan satelit dibuat berdasarkan  data Two-Line  Elements (TLE)  yang  mengacu  pada  lintasan masing-masing  satelit.  TLE  diperoleh saat pengamatan dari situs http://www.rish.Kyoto-u.ac.jp/digital beacon/sub2.html.
Selama  pengamatan,  GRBR  yang dioperasikan  bersamaan  di  tiga  lokasi tersebut menerima sinyal dual frekuensi 150  dan  400  MHz  dari  beberapa  satelit orbit rendah (LEO) yang melintas di atas Indonesia,  antara  lain  Cosmos  2407, Cosmos 2463, dan DMSP F15. Ketinggian satelit  COSMOS  berkisar  antara  1000- 1100  km,  sedangkan  satelit  DMSP  F15 sekitar 850 km.

## 2.2  Standardisasi Data
Data  TEC  relatif  (S-TEC)  dan lintasan  satelit  diperoleh  dari  akuisisi data GRBR. Pada Gambar 2-2 diperlihat- kan  lintasan  satelit  Cosmos  2407,  yang dipantau  dari  Anjatan,  Indramayu  pada 27 September 2017. Satelit melintas dari Selatan  ke  Utara  dan  diterima  pada pukul  10.30.12-10.47.54  UT.  Satelit melintas dalam radius lebih dari 60° dari lokasi pengamatan.
Data  pengamatan  yang  diperoleh di  tiga  lokasi  kemudian  dikumpulkan, kemudian  dilakukan  akuisisi  data  TEC dan lintasan satelit. Tabel 2-1 menunjukkan  waktu  perlintasan  satelit yang  diterima  di  Anjatan,  Indramayu pada periode kampanye 2016 dan 2017, terdiri dari 6 set data pada periode 2016 dan 24 set data pada tahun 2017 (Manik et al., 2017).
Pemrosesan  data  pengamatan untuk  rekonstruksi  tomografi  dilakukan setelah kampanye, yaitu setelah data dari ketiga stasiun dikumpulkan. Alur
pemrosesan  data  diperlihatkan  pada Gambar 2-3. Pada rekonstruksi tomografi ini,  model  global  IRI  ionosfer  (IRI-2012) ini,  model  global  IRI  ionosfer  (IRI-2012) digunakan  sebagai  inisiasi  awal  TEC ionosfer.
Slant TEC
(S-TEC)
dari pengamatan  GRBR  dikoreksi  dengan teknik koreksi dua stasiun dari Leitinger et  al. (1975).  Data  lintasan  satelit  dan koreksi S-TEC digunakan untuk perhitungan  nilai  absolut  TEC  (V-TEC) dan geometri tomografi.
Selanjutnya  matriks  geometri tomografi dihasilkan dengan membangun jalur  pancar  satelit  yang  diperoleh  dari perhitungan  spasial  trigonometri  dalam dua  dimensi  berdasarkan  data  lintasan satelit. Akhirnya, data inisiasi TEC  latar belakang dari IRI-2012, data TEC absolut dari  pengamatan,  dan  matriks  geometri dari  lintasan  satelit  digunakan  dalam proses  tomografi  untuk  mendapatkan matriks tomografi sebagai hasil rekonstruksi tomografi ionosfer.
Tabel 2-1: DAFTAR PENGAMATAN BERBASIS KAMPANYE (DITERIMA DI ANJATAN, INDRAMAYU)
No Tanggal Waktu (UT) Nama Satelit Keterangan (arah) 1 08-11-2016 22.53.30 Cosmos 2407 S-U* 2 09-11-2016 12.02.39 Cosmos 2407 U-S 3 23.19.05 Cosmos 2407 S-U 4 10-11-2016 07.11.27 DMSP F15 S-U 5 10.12.31 Cosmos 2463 S-U 6 23.45.50 Cosmos 2407 S-U 7 25-09-2017 19.16.18 DMSP F15 U-S 8 22.47.41 Cosmos 2407 U-S 9 26-09-2017 07.55.14 DMSP F15 S-U* 10 09.17.58 Cosmos 2463 U-S 11 10.04.20 Cosmos 2407 S-U 12 19.00.29 DMSP F15 U-S 13 20.37.16 Cosmos 2463 S-U 14 23.14.08 Cosmos 2407 U-S 15 27-09-2017 07.39.25 DMSP F15 S-U 16 10.30.13 Cosmos 2407 S-U 17 18.44.58 DMSP F15 U-S* 18 21.08.11 Cosmos 2463 S-U* 19 22.54.47 Cosmos 2407 U-S 20 28-09-2017 07.23.19 DMSP F15 S-U 21 08.34.30 Cosmos 2463 U-S 22 10.56.40 Cosmos 2407 S-U 23 19.54.06 Cosmos 2463 S-U* 24 22.20.39 Cosmos 2407 U-S 25 29-09-2017 07.07.47 DMSP F15 S-U 26 09.05.43 Cosmos 2463 U-S 27 09.37.18 Cosmos 2407 S-U 28 19.53.34 DMSP F15 U-S* 29 20.04.43 Cosmos 2463 S-U 30 22.47.06 Cosmos 2407 U-S
Gambar 2-2: Lintasan satelit Cosmos 2407 dari Selatan  ke  Utara,  dipantau  dari Anjatan,  Indramayu  pada  27 September  2017,  mulai  pukul 10.30.12  UT  dan  berakhir  pukul 10.47.54 UT.
Gambar 2-3: Diagram alur pemrosesan data
Gambar  2-4:  Metode  pengukuran  TEC  dengan penerima  radio  suar  satelit (GRBR).
Dalam  pemrosesan  data  ini, bidang  kerja  yang  akan  direkonstruksi dibagi  dalam  kisi-kisi  dengan  resolusi vertikal 50 km dan horizontal (lintang/bujur)  0,5°,  sehingga  diperoleh
gambaran dengan cakupan vertikal 100- 1000 km, dan cakupan horizontal setiap 0,5° dari 9° LS hingga 8,5° LU, sehingga diperoleh  matriks  dengan  cakupan spasial 19 × 36 untuk bidang yang akan direkonstruksi.

## 2.3  Metode Penelitian
Ilustrasi  grafis  sederhana  teknik tomografi  ionosfer  diperlihatkan  pada Gambar  2-4  (Tucker,  1998).  Tiga perangkat sistem penerima yang bekerja simultan dan menerima sinyal radio suar satelit yang berbeda (150 dan 400 MHz) dari satelit LEO yang melintas memungkinkan  perolehan  data  TEC dengan cakupan spasial yang lebih luas. Hal  ini  dapat  digambarkan  oleh  jalur pancar  ( ray  path )  antara  satelit  dengan ketiga sistem penerima tersebut. Dengan demikian, area di ionosfer tersebut dapat memberikan banyak informasi TEC pada arah yang berbeda.
Pengukuran  TEC  dengan  GRBR menerapkan perbedaan
frekuensi
Doppler  di  antara  dua  frekuensi  yang dipancarkan satelit dan diterima GRBR di bumi.  Perbedaan  frekuensi  Doppler  ini berkorelasi  dengan  TEC  sepanjang  jalur pancar  sinyal  satelit.  Nilai  absolut  TEC adalah  data  dasar  untuk  inversi tomografi  yang  secara  matematis  dapat dinyatakan  sebagai  persamaan  linier berikut:
𝑌 = 𝐴𝑥 + 𝐸 (2-1)
dengan Y adalah data pengamatan TEC, x adalah  parameter  kerapatan  elektron yang  tidak  diketahui,  A  adalah  matriks geometri,  dan  E  adalah  kesalahan pengukuran  dan  diskretisasi  (Thampi et al., 2007,  Manik et  al., 2017).  Dengan adanya  data  TEC  ini,  rekonstruksi distribusi  kerapatan  elektron  ionosfer akan  dapat  dilakukan  (Leitinger et  al., 1975; Austen et al., 1986; Austen et al.,
1988;  Thampi et  al., 2007;  Thampi  dan Yamamoto, 2010; Vierinen et al., 2014). Konfigurasi sistem penerima ditempatkan  sepanjang  garis  bujur
untuk  satelit  LEO  yang  bergerak  pada orbit polar. Sementara itu, untuk satelit yang  bergerak  dengan  orbit  ekuatorial, konfigurasi sistem penerima ditempatkan sepanjang  garis  lintang.  Satelit  akan melintas selama sekitar 10-15 menit, dan setiap  penerima  suar  satelit  akan mendapatkan/mengukur nilai TEC relatif untuk setiap posisi satelit yang bergerak di  atas  lokasi  penerima.  Sinyal  satelit diterima  oleh  GRBR  setiap  kali  satelit melintas.  Sinyal  satelit  menembus ionosfer  dengan  ketebalan  tertentu. Selanjutnya,  posisi    satelit  dan  data parameter  sinyal  satelit  yang  tersimpan di  pusat  data  dapat  dihitung  untuk merekonstruksi  area  cakupan  sinyal satelit.
Metode Algebraic  Reconstruction Technique (ART)  adalah  suatu  metode rekonstruksi dengan menggunakan proses perhitungan berulang-ulang (iterasi)  untuk  menyelesaikan  masalah pada persamaan multilinier. ART difokuskan  untuk  merekonstruksi  isi setiap  elemen  matriks  ( m × n )  yang mencerminkan  nilai  fungsi  kerapatan elektron  pada  dua  dimensi.  Langkah pengolahan  ART  adalah  pembentukan matriks  inisialisasi,  perhitungan  faktor koreksi,  proses  rekonstruksi,  kemudian pengujian konvergensi hasil perhitungan. Di akhir proses, keluaran dari teknik ini adalah  pendekatan  numerik  yang  dapat dihitung dengan persamaan berikut:
𝑓 𝑗 𝑘+1 = 𝑓 𝑗 𝑘 +∝ 𝑝 𝑖 −∑ 𝐴 𝑖𝑛 𝑓 𝑛 𝑘 𝑁 𝑛=1 ∑ 𝐴 𝑖𝑛 2 𝑁 𝑛=1 𝐴 𝑖𝑗 (2-2)
dengan ∝ adalah  parameter  relaksasi, p i adalah  data  yang  diamati, A adalah matriks  geometri,  dan f adalah  nilai kerapatan elektron ( Ne ).
Nilai  TEC  yang  diperoleh  dari tomografi  dapat  dikorelasikan  dengan nilai frekuensi kritis lapisan F/F2 (foF2), dengan  menganggap  bahwa  ionosfer memiliki kerapatan yang homogen secara vertikal,  dan  kerapatan  elektron  (Ne) sama dengan kerapatan elektron maksimum lapisan F2 ionosfer (NmF2).
Hubungan antara kerapatan elektron  maksimum  lapisan  F2  ionosfer (NmF2)  dengan  frekuensi  kritis  lapisan F2 adalah berikut:
𝑁𝑚𝐹2 = 1.24 × 10 −6 (𝑓𝑜𝐹2) 2 (2-3)
Dari  persamaan  ini,  diperoleh frekuensi  kritis  lapisan  F2  sebagai berikut:
𝑓𝑜𝐹2 = √ 𝑁𝑚𝐹2 1.24×10 −6
(2-4)
dengan foF2 dalam MHz dan nilai NmF2 dalam elektron/m 3 .
Dalam pemrosesan data rekonstruksi  tomografi  ini,  bidang  kerja yang  akan  direkonstruksi  dibagi  dalam kisi-kisi  dengan  resolusi  vertikal  50  km dan  horizontal  (lintang/bujur)  0,5°. Dengan  demikian,  dapat  diperoleh gambaran dengan cakupan vertikal 100- 1000 km, dan horizontal setiap 0,5° dari 9° LS hingga 8,5° LU sehingga diperoleh matriks dengan cakupan spasial 19 × 36 untuk bidang yang akan direkonstruksi. Sebagai perbandingan, rekonstruksi tomografi  dengan  resolusi  50  km (vertikal) ×  100  km  (horizontal)   di- lakukan  sebelumnya  pada  percobaan CRABEX  di  India  (Thampi et  al., 2007). Gambaran rekonstruksi tomografi dengan resolusi yang lebih baik,  sebagai contoh resolusi 25 km (vertikal) × 50 km (horizontal), atau 25 km (vertikal) × 25 km (horizontal),  akan  dihasilkan  kemudian untuk  penelitian  yang  lebih  terperinci (Thampi  dan  Yamamoto,  2010;  Vierinen et al., 2014).
Keluaran yang diharapkan adalah gambaran  distribusi  kerapatan  elektron sepanjang  lokasi  geografis  tertentu  di atas  wilayah  Jawa  Barat,  Indonesia. Pengujian  hasil  rekonstruksi  tomografi ionosfer dapat dilakukan dengan membandingkan  parameter  frekuensi kritis (foF2) dan nilai kerapatan elektron maksimum  (NmF2)  terhadap  hasil pengamatan ionosonda dari stasiun yang terdekat.

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  analisis  perbedaan  fase antara  dua  sinyal  (150  dan  400  MHz) yang  diterima  GRBR  pada  setiap  lokasi, diperoleh  nilai  TEC  relatif  atau  S-TEC antara satelit dengan penerima. Nilai TEC relatif terendah diasumsikan bernilai nol adalah  nilai  TEC  pada  jarak  terdekat antara  satelit  dengan  penerima  pada masing-masing  lokasi.  Gambar  3-1 menunjukkan  profil  dari  sebagian  nilai TEC  relatif  untuk  masing-masing  lokasi pengamatan pada tahun 2016 dan 2017.
Nilai  S-TEC  kemudian  dikonversi ke  nilai  V-TEC  dengan  menggunakan metode dua stasiun yang dikembangkan oleh Leitinger et al. (1975) dan digunakan untuk  rekonstruksi  tomografi  ionosfer. Gambar 3-2 menunjukkan sebagian hasil konversi TEC relatif ke nilai absolut yang diperoleh  di  setiap  lokasi  pengamatan pada tahun 2016 dan 2017.
Informasi awal yang diperoleh dari pengamatan  adalah  koordinat  lintasan satelit  yang  melintas  dalam  bentuk
koordinat  azimut  dan  elevasi  yang dikonversikan menjadi koordinat lintang dan bujur geografis. Data lintasan satelit hasil  pengamatan  digunakan  untuk mendapatkan  jalur  pancar  ( ray  path ) satelit  seperti  yang  diperlihatkan  pada Gambar 3-3. Dari  gambaran ini terbentuk  perpotongan  lintasan  sinyal satelit  dalam  cakupan  koordinat  106°- 108°  BT  yang  diterima  di  tiga  stasiun penerima.  Dari  jalur  pancar  satelit  ini diperoleh  area  tomografi  dalam  dua dimensi, menampilkan profil cakupan di ionosfer  hingga  ketinggian  perlintasan satelit dengan penambahan radius Bumi yang diasumsikan sekitar 6400 km.
Model
International Reference Ionosphere (IRI)  yang  diperoleh  tahun 2016 dari situs http://omniweb.- gsfc.nasa.gov/vitmo/iri2012_vitmo.html digunakan  untuk  d ata  inisiasi  awal ionosfer .  Pada  penelitian  ini  dipilih keluaran  model  IRI-2012.  Gambar  3-4 menampilkan  sebagian  dari  30  set keluaran model IRI-2012.
Gambar 3-1: Nilai TEC relatif ( Slant -TEC) untuk masing-masing lokasi pengamatan pada tahun 2016 dan tahun 2017.
Gambar 3-2: Hasil konversi TEC relatif menjadi nilai TEC absolut untuk masing-masing lokasi pengamatan pada tahun 2016 dan 2017.
Langkah selanjutnya adalah proses  rekonstruksi  tomografi  ionosfer dengan  menerapkan  persamaan  (2-2) dengan  masukan  koordinat  data  jalur pancar  sinyal  satelit,  data  TEC  vertikal (V-TEC),  dan  data  inisiasi  awal  sebagai latar belakang TEC ionosfer yang sudah dilakukan sebelumnya
Dari  30  set  data  yang  diperoleh dalam  dua  periode  kampanye  (tahun 2016  dan  2017),  sebagian  data  kurang memadai untuk dilanjutkan pemrosesannya  karena  kualitas  data yang  kurang  baik.  Dari  data-data  yang baik diperoleh tomogram hasil rekonstruksi
tomografi
kerapatan elektron yang sebagian hasilnya ditampilkan  pada  Gambar  3-5.  Sumbu tegak  menyatakan  ketinggian  ionosfer dalam  kilometer  (km),  dan  sumbu mendatar adalah posisi lintang geografis dalam derajat.
Hasil rekonstruksi
tomografi ionosfer  dari  dua  periode  pengamatan ionosfer dengan GRBR berbasis kampanye di Jawa Barat tahun 2016 dan 2017  memberikan  gambaran  distribusi vertikal  ionosfer  di  atas  Jawa  Barat sepanjang  bujur  108°  Timur.  Secara umum  dapat  dilihat  rentang  nilai kerapatan elektron pada saat malam hari
antara  0,5-2  ×  10 11 elektron/m 3 ,  saat menjelang siang hari pada rentang 2-4 × 10 11 elektron/m 3 , dan pada rentang 2,5- 5,5  ×  10 11 elektron/m 3 dan  lebih  pada saat siang hari.
Untuk menguji hasil rekonstruksi tomografi ionosfer,
dilakukan perbandingan
hasil rekonstruksi
tomografi  dengan  hasil  pengamatan ionosonda  dari  stasiun  terdekat,  yaitu stasiun LAPAN Sumedang yang merupakan  salah  satu  lokasi  stasiun pengamatan  GRBR.  Sejak  awal proses rekonstruksi tomografi ini, data pengamatan  ionosonda tidak digunakan sama sekali untuk inisiasi awal ionosfer. Sebagai  gantinya,  data  model  global ionosfer  IRI-2012  digunakan  untuk inisiasi  awal  sehingga  rekonstruksi tomografi yang dilakukan menggunakan data  TEC  suar  satelit  ini  terbebas  dari data ionosonda.
Dengan  menggunakan  persama- an  (2-4)  di  atas  dilakukan  perhitungan frekuensi kritis foF2 dan nilai maksimum kerapatan elektron NmF2 yang diperoleh dari pengamatan ionosonda. Dari keluaran  model  IRI-2016  diperoleh  nilai elektron  maksimum,  disusun  dalam Tabel  3-1.  Persamaan  regresi  dan  nilai koefisien  korelasi  diperoleh  untuk
melihat  kesesuaian  antara  parameter yang dibandingkan.
Dari data pengamatan kampanye tahun  2016,  nilai  foF2  dari  hasil rekonstruksi  tomografi  dikorelasikan dengan  foF2  dari  data  ionosonda. Gambar 3-6 (kiri) menunjukkan korelasi yang tinggi dengan koefisien determinasi 0,9403 dan bias frekuensi kurang dari 3 MHz. Selanjutnya dilakukan perbandingan  antara  nilai  maksimum kerapatan  elektron  NmF2  tomografi dengan  NmF2  pengamatan  ionosonda. Gambar  3-6  (kanan)  juga  menunjukkan korelasi  yang  tinggi  dengan  koefisien determinasi 0,9767 (Manik et al., 2017). Dari hasil di atas, walaupun di-
peroleh  nilai  korelasi  yang  tinggi  dari perbandingan  yang  telah  dilakukan, keterbatasan  data  pengamatan  tahun 2016  yang  digunakan  sebagai  masukan rekonstruksi  tomografi  (sebanyak  5 pasang  data)  belum  memadai  untuk mengambil kesimpulan. Oleh karena itu, pengujian  ini  masih  memerlukan  data pengamatan yang lebih banyak.
Selanjutnya, pengujian hasil dilakukan dengan menggabungkan titik- titik  koordinat  yang  diperoleh  dari pengamatan  tahun  2016  dan  2017 sehingga  berjumlah  25  titik  koordinat dan  diperoleh  persamaan  regresi  y  = 0,4682x + 1,6903.
Gambar 3-3: Pembentukan jalur pancar ( ray path ) sinyal satelit Cosmos 2407 untuk masing-masing lokasi (Pameungpeuk, Sumedang, dan Indramayu) pada 09 November 2016, pukul 23 UT.
Gambar 3-4: Keluaran model IRI-2012 sebagai inisiasi awal rekonstruksi tomografi ionosfer.
Gambar 3-5: Sebagian hasil rekonstruksi tomografi dari pengamatan tahun 2016 dan 2017.
Tabel  3-1:  PERBANDINGAN  HASIL  REKONSTRUKSI  TOMOGRAFI  DENGAN  PENGAMATAN IONOSONDA DAN KELUARAN MODEL IRI-2016.
No. Tanggal Waktu Tomografi Ionosonda IRI-2016 foF2 NmF2 foF2 NmF2 NeMax 1 9-11-2016 12 UT 6,68 5,54E+11 9,33 1,08E+12 1,44E+12 2 23 UT 5,02 3,12E+11 5,38 3,59E+11 4,35E+11 3 10-11-2016  07 UT 9,44 1,11E+12 13,3 2,19E+12 1,43E+12 4 10 UT 8,29 8,53E+11 11,5 1,64E+12 1,47E+12 5 23 UT 5,04 3,14E+11 3,34 1,38E+11 4,48E+11 6 25-09-2017  19 UT 2,60 8,38E+10 3,81 1,80E+11 1,12E+11 7 22 UT 3,11 1,20E+11 3,71 1,71E+11 1,54E+11 8 26-09-2017  09 UT 7,64 7,24E+11 13,6 2,29E+12 9,69E+11 9 10 UT 7,64 7,24E+11 13 2,10E+12 8,47E+11 11 19 UT 2,63 8,59E+10 5,5 3,75E+11 1,14E+11 12 20 UT 2,20 6,02E+10 4,22 2,21E+11 7,94E+10 13 23 UT 5,02 3,13E+11 5,2 3,35E+11 4,32E+11 14 27-09-2017  07 UT 8,44 8,83E+11 13,3 2,19E+12 1,16E+12 15 10 UT 7,18 6,40E+11 12,7 2,00E+12 8,55E+11 16 22 UT 3,15 1,23E+11 2,88 1,03E+11 1,58E+11 17 28-09-2017  07 UT 8,48 8,92E+11 14,2 2,50E+12 1,18E+12 18 08 UT 8,21 8,35E+11 15 2,79E+12 1,10E+12 19 10 UT 7,21 6,45E+11 13,4 2,23E+12 8,62E+11 20 22 UT 3,17 1,25E+11 2,17 5,84E+10 1,60E+11 21 29-09-2017  07 UT 8,52 9,01E+11 13,3 2,19E+12 1,19E+12 22 09 UT 7,77 7,49E+11 14,4 2,57E+12 9,89E+11 23 10 UT 7,24 6,50E+11 13,6 2,29E+12 8,70E+11 24 20 UT 2,28 6,46E+10 3,22 1,29E+11 8,56E+10 25 22 UT 3,19 1,27E+11 2,71 9,11E+10 1,62E+11
Gambar 3-6: Perbandingan nilai elektron maksimum hasil tomografi tahun 2016 dengan pengamatan ionosonde  stasiun  terdekat,  foF2  tomografi  dengan  pengamatan  (kiri),  dan  NmF2 tomografi dengan pengamatan (kanan).
Gambar 3-7: Perbandingan nilai  elektron maksimum hasil  tomografi  tahun  2016 dan 2017 dengan pengamatan ionosonde stasiun terdekat, foF2 tomografi dengan pengamatan (kiri), dan NmF2 tomografi dengan pengamatan (kanan).
Hasil yang diperoleh dari perbandingan  antara  Nilai  foF2  dari tomografi  dengan  foF2  dari  data ionosonda
menunjukkan
koefisien determinasi
0,8665
dengan bias frekuensi  1,6903  MHz  seperti  pada Gambar 3-7 (kiri).
Dari  perbandingan  antara  nilai maksimum  kerapatan  elektron  (NmF2) tomografi  dengan  NmF2  pengamatan ionosonda,  diperoleh  persamaan  regresi y = 0,3013 x + 1 × 10 11 dengan koefisien determinasi 0,8529 seperti pada Gambar 3-7 (kanan).
Dibandingkan dengan hasil pengujian dari pengamatan tahun 2016, nilai koefisien determinasi yang diperoleh dari  gabungan  data  ini  masih  lebih rendah.  Meskipun  demikian,  hasil  dari penggabungan data masih lebih meyakinkan  karena  diperoleh  dari pengujian  menggunakan  data  yang relatif lebih banyak. Dari hasil ini dapat disimpulkan  bahwa  frekuensi  kritis (foF2)  dan  nilai  kerapatan  elektron
maksimum (NmF2) dari hasil rekonstruksi  tomografi  menggunakan data pengamatan tahun 2016 dan 2017 masih kurang sesuai dengan pengamatan  ionosonda  Sumedang  pada posisi  6,91°  LS  karena  bias  frekuensi yang  masih  lebih  besar  dari  1  MHz walaupun  telah  diperoleh  koefisien korelasi  yang  cukup  tinggi  antara paramater yang dibandingkan.
Adanya  perbedaan    antara  hasil rekonstruksi
tomografi dengan pengamatan ionosonda dapat disebabkan
karena rekonstruksi tomografi  memperoleh  nilai  kerapatan elektron  yang  dikonversi  ke  nilai frekuensi  kritis  foF2  dengan  resolusi ketinggian 50 km sedangkan pengamatan ionosonde memberikan nilai dari titik pengukuran langsung.
Perbandingan dengan pengukuran ionosonde ini memang memiliki keterbatasan  sehingga  masih  perlu diperbaiki  pada  penelitian  selanjutnya, namun  hal  ini  dilakukan  untuk
memudahkan
pengujian hasil rekonstruksi  tomografi.  Terlepas  dari perbedaan  tersebut,  dari  rekonstruksi tomografi ini dapat dihasilkan nilai NmF2 maupun  foF2  dengan  koefisien  korelasi yang  cukup  tinggi  dengan  pengukuran ionosonde.
Berikutnya dilakukan perbandingan kerapatan elektron NmF2 hasil rekonstruksi tomografi dengan keluaran model  IRI-2016  pada  waktu  dan  posisi lintang  yang  berbeda,  yaitu  dengan membandingkan nilai kerapatan elektron saat  malam,  menjelang  siang  dan  siang hari  untuk  tiga  posisi  lintang  yang berbeda yaitu pada posisi 7,5° LS, 7,0° LS dan  6,0°  LS.  Hasil  rekonstruksi  yang dibandingkan  adalah  dari  pengamatan
25 September 2017,  26 September 2017, dan 27 September 2017  sebagaimana di- tunjukkan pada Gambar 3-8.
Diperoleh  bahwa  nilai  kerapatan elektron  yang  lemah  di  malam  hari, meningkat menjelang siang dan mencapai  maksimum  pada  saat  siang hari,    dengan  nilai  kerapatan  elektron maksimum NmF2 masing-masing adalah 8,38×10 11 elektron/m 3 , 3,13 × 10 11 elektron/m 3 , dan 8,83 × 10 11
elektron/m 3 pada saat malam, menjelang siang dan siang hari. Nilai ini masih lebih rendah  dari  luaran  model  IRI2016. Perubahan  nilai  kerapatan  elektron untuk ketiga posisi lintang yang berbeda terlihat tidak signifikan karena perbedaan lintang hanya 0,5°.
Malam hari (25 September 2017, 19UT)
Menjelang siang (26 September 2017, 23UT)
Siang hari (27 September 2017, 07UT)
Gambar 3-8: Perbandingan hasil rekonstruksi tomografi dengan keluaran model IRI-2016 pada posisi lintang 7,5° LS, 7,0° LS, dan 60° LS saat malam hari (25 September 2017), menjelang siang (26 September 2017), dan siang hari (27 September 2017).
4

## KESIMPULAN
Rekonstruksi  tomografi  ionosfer menggunakan Teknik Rekonstruksi Aljabar ( Algebraic Reconstruction Technique /ART) dengan data dari pengamatan  GRBR  berbasis  kampanye telah  dilakukan  pada  posisi  geografis sepanjang  108  bujur  Timur  di  Pulau Jawa Indonesia, dan  hasil rekonstruksi tomografi  ionosfer  telah  disampaikan. Metoda yang digunakan dapat diandalkan  untuk  memonitor  ionosfer namun  resolusi  ketinggian  50  km  yang digunakan  masih  perlu  ditingkatkan dalam  penelitian  selanjutnya  untuk mendapatkan tomografi yang lebih baik.
Perbandingan  nilai  foF2  antara tomografi dengan pengamatan ionosonda menunjukkan  korelasi yang  cukup  baik dengan koefisien korelasi 0,8665 dengan bias  frekuensi    1,6903  MHz,  sedangkan nilai  kerapatan  elektron  maksimum NmF2  tomografi  juga  menunjukkan korelasi  yang  cukup  baik  dengan pengamatan ionosonda dengan koefisien korelasi 0,8529.   Namun demikian, hasil rekonstruksi tomografi ini masih kurang sesuai  dengan  pengamatan  ionosonda stasiun  terdekat  karena  bias  frekuensi yang diperoleh masih lebih besar dari 1 MHz.
Nilai  kerapatan  elektron  hasil rekonstruksi  tomografi  dengan  nilai 8,38 × 10 10 elektron/m 3 pada  malam hari,  3,13 × 10 11 elektron/m 3 menjelang siang  hari,  dan  8,83 × 10 11 elektron/m 3
pada siang hari menunjukkan peningkatan  dari  malam,  menjelang siang hingga ke siang hari, namun hasil rekonstruksi  tomografi  ini  masih  lebih rendah dari luaran model IRI-2016.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih  kepada  rekan-rekan  di  Stasiun- stasiun  Pengamat  GRBR  di  Kototabang, Pontianak,  Tomohon,  Biak,  Sumedang, Yogyakarta dan Watukosek atas bantuan dan  dukungan  dalam  pengoperasian GRBR.  Terima  kasih  juga  disampaikan kepada  SMK  I  Anjatan  Indramayu  dan
Stasiun Pameungpeuk Garut yang telah mengizinkan kami mengoperasikan peralatan GRBR dalam rangka kampanye pengamatan  GRBR  tahun  2016  dan 2017.  Terima  kasih  juga  disampaikan kepada  Dr.  Smitha  V.  Thampi,  Physical Research Laboratory,
India atas dukungan  yang  diberikan.  Kegiatan  ini merupakan bagian dari program penelitan  Pusat  Sains  Antariksa  dan dibiayai oleh DIPA Pusat Sains Antariksa LAPAN.

## DAFTAR RUJUKAN
Austen, J. R., S. J. Franke, C. H. Liu dan K. C. Yeh, 1986. Application of Computerized Tomography  Techniques  to  Ionospheric Research ,  in  Tauriannen    A.,  (Editor), Proceeding  of  URSI  and  COSPAR  Int. Beacon  Satellite  Symposium,  Part.  1, University  of  Oufu,  Finlandia,  pp.  23- 35.
Austen,  J.  R.,  S.  J.  Franke,  C.  H.  Liu,  dan K. C. Yeh,  1988. Ionospheric  Imaging using Computerized Tomography , Radio Science 23, pp. 299-307.
Batubara,  M.,  T.  Manik,  M.  Lathif,  dan  P. Sitompul,  2016. Iterative  Algorithm  for
Construction of Electron Density
Mapping  based  on  Beacon  Satellite Observation Data , Proceedings of ISAST IV,  2016,  Lombok,  September,  20-22, 2016.
Jin, S. G. dan J. U. Park, 2007. GPS Ionospheric Tomography: A Comparison With the IRI-
2001 Model over South Korea Shuanggen ,  Earth  Planets  Space,  59, 287-292.
Leitinger,  R.,  G.  Schmidt,  dan  A.  Tauriainen, 1975. An Evaluation Method Combining the  Differential  Doppler  Measurement from  Two  Stations  that  Enables  the Calculation  of  Electron  Content  of  the Ionosphere , J. Geophys., 40, 201-213. Manik, T., dan M. Lathif, 2011. Jaringan GRBR Indonesia , Proc. SNSAA 2011, Serpong,
22-23 November 2011.
Manik,  T.  dan  P.  Sitompul,  2012. Hasil  Awal TEC  Ionosofer  Indonesia  berbasis Penerima  Radio  Beacon ,  Prosiding
Siptekgan XVI-2012, 03-22, Serpong, 4 Juli 2012, pp. 662-667.
Manik, T., M. Lathif, P. Sitompul, M. Batubara,
R.  Suryana,  S.  Anggarani,  dan A. Z. Utama, 2016. Rekonstruksi Tomografi Ionosfer berbasis TEC-beacon dari Jaringan GRBR Indonesia , Laporan
Akhir  Program  Penelitian  Pusat  Sains Antariksa LAPAN 2016, Bandung.
Manik,  T.,  M.  Batubara,  M.  Lathif,  dan
M. Yamamoto, 2017. Rekonstruksi Tomografi  Kerapatan  Ionosfer  Berbasis Pengamatan GRBR di Indonesia ,
Seminar  Nasional  Sains  Antariksa (SNSA)  2017,  Disubmit  ke  Prosiding Seminar  Nasional  Sains  Antariksa 2017, 22 November 2017.
Raymund,  T.  D.,  S.  J.  Franke, dan  K.  C.  Yeh,
1994. Ionospheric  Tomography:  Its Limitation  and  Reconstruction  Methods , J. Atm. and Terr. Phys. 56, pp. 637-657. Sitompul, P., T. Manik, dan M. Batubara, 2015.
Determination of TEC above Yogyakarta and  Watukosek  using  Beacon  Receiver ,
Proc. of ISSH LIPI 2015, Jakarta, 29-30 September 2015, pp. 67-76. Thampi, S. V., S. Ravindran, C. V. Devasia, P. Sreelatha, T. K. Pant,  R. Sridharan, V. Ratnam, A. D. Sharma, C. R.  Reddi,  J.  Jose,  dan  J.  H.  Sastry,
2007. Coherent    Radio  Experiment (CRABEX)  for Tomographic  Imaging  of the  Equatorial  Ionosphere  in  the  Indian Longitudes: Preliminary Results , Adv. Space Res., 40, 436-441.
Thampi,  S.  V.  dan  M.  Yamamoto,  2010. First Result from the Ionospheric Tomography Experiment  using  Beacon  TEC  Data Obtained by Means of a Network along a Longitude  of  136 o E  over  JAPAN , Earth Planets Space, Vol. 62 (No. 3), pp. 359- 364.
Tsai, L. C, C. H. Liu, W. H. Tsai, dan C. T. Liu, 2002. Tomogrrafic  Imaging  of  the Ionsophere  using  the  GPS/MET  and NNSS Data , J. AST Phys. 64, pp. 2003- 20011.
Tucker,  A.  J.,  1998. Computerized  Ionospheric
Tomography , John Hopkins Apl. Technical Digest, Vol. 19, Number 1, pp. 66-71.
Vierinen,  J.,  J.  Norberg,  M.  S.  Lehtinen,  O. Amm,  L.  Roininen,  A. Vaananen,  P.  J. Erickson,  dan  D.  McKay-Bukowski, 2014. Beacon  Satellite  Receiver  for Ionospheric Tomography , Radio Science doi. 10.1002/2014RS005434.
Yamamoto, M., 2008. Digital Beacon Receiver for Ionospheric  TEC  Measurement ,  Earth Planets Space, 60 e21-e24.