ANALISIS NILAI TOTAL ELECTRON CONTENT (TEC) NEAR REAL TIME MENGGUNAKAN DATA GPS DUA FREKUENSI (STUDI KASUS: SURABAYA)
Mokhamad Nur Cahyadi 1 , Almas Nandityo Rahadyan 2 , Buldan Muslim 3
1,2 Departemen Teknik Geomatika FTSLK-ITS, Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111
3 Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional, Jl. Dr. Junjunan 133, Bandung, 4017 e- mail : cahyadi_geod@yahoo.com 1 , almas.nandityo@gmail.com 2 , mbuldan@gmail.com 3

## Abstrak
Ionosfer adalah bagian  dari lapisan atmosfer yang terletak  antara 50 sampai 1000 km  diatas permukaan bumi yang terdiri  dari  elektron-elektron  yang  dapat  mempengaruhi  propagasi  gelombang  elektromagnetik  berupa  tambahan waktu tempuh dalam penjalaran sinyal, hal ini bergantung pada Total Electron Content (TEC) di ionosfer dan frekuensi sinyal  GPS.  Dalam  penentuan  posisi  presisi  tinggi  dengan  GPS,  pengaruh  ionosfer  harus  diestimasi  sehingga  koreksi ionosfer dapat ditentukan untuk mengeliminasi pengaruh ionosfer pada pengamatan GPS. Penentuan koreksi ionosfer maka dapat dilakukan dengan perhitungan nilai TEC menggunakan data GPS dual frekuensi dari stasiun referensi atau model. Dalam pembuatan model TEC secara spasial digunakan fungsi polinomial untuk jam tertentu. Hasil pengolahan menunjukkan nilai TEC maksimum terjadi pada siang hari jam 14.00 WIB untuk tanggal 13 Februari 2018 dengan nilai 35,510 TECU dan nilai TEC minimum terjadi pada pagi hari jam 05.00 WIB untuk tanggal 7 Februari 2018 dengan nilai 2,138 TECU. Model TEC secara spasial menunjukkan warna merah pada daerah Surabaya dan sekitarnya untuk nilai TEC tertinggi pada saat siang hari berkisar jam 13.00 WIB hingga 16.00 WIB.
Kata Kunci: Ionosfer, TEC, TEC Model

## Abstract
The ionosphere is part of the atmospheric layer located between 50 and 1000 km above the earth's surface consisting of electrons  that  can  affect  the  propagation  of  electromagnetic  waves  in  the  form  of  additional  travel  time  in  signal propagation,  this  depends  on  the  Total  Electron  Content  (TEC)  in  the  ionosphere  and  the  frequency  GPS  signal.  In positioning high precision with GPS, the effect of the ionosphere must be estimated so that ionospheric correction can be determined to eliminate the influence of the ionosphere on GPS observation. Determination of ionospheric correction can be done by calculating the TEC value using dual frequency GPS data from the reference station or from the model. In making TEC spatial model used polynomial function for certain hours. The processing result shows that the maximum TEC value occurs at 14.00 WIB for February 13rd 2018 with a value of 35,510 TECU and the minimum TEC value occurs at 05.00 WIB for February 7th, 2018 with a value of 2,138 TECU. TEC spatial model shows the red color in Surabaya and its surrounding area for the highest TEC value during the day ranging from 13.00 WIB to 16.00 WIB.
Keywords : Ionosphere, TEC, TEC Model

## PENDAHULUAN
Ionosfer adalah bagian dari lapisan atmosfer yang terletak  antara  50  sampai  1000  km  diatas permukaan  bumi.  Ionosfer  mengandung  elektron yang  dapat  mempengaruhi  propagasi  gelombang elektromagnetik berupa tambahan waktu tempuh dalam  penjalaran  sinyal,  hal  ini  bergantung  pada Total  Electron  Content (TEC)  di  ionosfer  dan frekuensi sinyal GPS.
Efek  ionosfer  yang  terbesar  adalah  pada kecepatan sinyal, dimana akan langsung mempengaruhi nilai ukuran jarak dari pengamat ke satelit. Ionosfer akan memperlambat pseudorange (ukuran  jarak  menjadi  lebih  panjang)  dan mempercepat  fase  (ukuran  jarak  menjadi  lebih pendek),  dengan  bias  jarak  (dalam  unit  panjang) yang  sama  besarnya.  Besarnya  bias  jarak  karena efek  ionosfer  akan  tergantung  pada  konsentrasi elektron  sepanjang  lintasan  sinyal  serta  frekuensi sinyal  yang  bersangkutan.  Sedangkan  konsentrasi elektron  sendiri  akan  tergantung  pada  beberapa faktor,  terutama  aktivitas  matahari  dan  medan magnetik bumi.
TEC  merupakan  jumlah  elektron  dalam kolom vertikal (silinder) berpenampang seluas 1m2 sepanjang  lintasan  sinyal  dalam  lapisan  ionosfer. pengaruh  TEC  terhadap  sinyal  adalah  sinyal  dari satelit GPS yang melalui ionosfer akan mengalami delay time karena dipengaruhi oleh elektron bebas di ionosfer.
Ionosfer  merupakan  sumber  penting  dari jarak dan nilai kesalahan rentang untuk pengguna
Global Positioning System (GPS) yang membutuhkan pengukuran akurasi tinggi.
Penentuan koreksi ionosfer maka dapat dilakukan dengan  perhitungan  nilai  TEC  menggunakan  data GPS  dual  frekuensi  dari  stasiun  referensi  atau model.
Dalam  penelitian  yang  akan  dilakukan  ini adalah analisis nilai TEC ionosfer di Surabaya secara near  real  time  dengan  metode  komputasi  TEC harian dari data  GPS  dua frekuensi  dan dilakukan penggambaran  TEC  secara  spasial  pada  wilayah Surabaya  dan  sekitarnya.  Hal  ini  dilakukan  untuk memberi  informasi  karakteristik  TEC  di  Surabaya secara near real time.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian yang dilakukan berada pada lokasi wilayah Surabaya pada koordinat 07º 09' - 07º 21' LS dan 112º 36' - 112º 54' BT.

## Gambar 1. Lokasi Penelitian (BIG, 2017)

## Data dan Peralatan
- Data
Data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini meliputi :
1. Data  Observasi  Rinex  (pada  tanggal  7 Februari  2018  sampai  9  Februrari  2018 atau Days of Year 38 hingga Days of Year 44) dari stasiun CORS-GPS CSBY.
2. Data  Navigasi  Satelit  (pada  tanggal  7 Februari 2018 sampai 13 Februrari 2018 atau Days of Year 38 hingga Days of Year 44).
3. Data bias satelit.
4. Data bias receiver.
5. Data program rdrnx.f dan rdeph.
- Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Sistem  Operasi  Windows  10  dan  Linux Ubuntu.
2. Bahasa Pemrograman Gfortran.
3. Matlab versi R2013A.

## Pengolahan Data
1. Perhitungan TEC Melakukan  pengolahan  data  Observasi  format RINEX  menggunakan  program  rdrnx.f  untuk mendapatkan  waktu  dan  besar  nilai  STEC  dari stasiun  pengamatan.  Penentuan  nilai  STEC sesuai dengan satelit yang memiliki orbit dalam wilayah  Indonesia  dimana  hasil  tersebut
disesuaikan  dengan  data  IPP  yang  telah ditentukan. Dalam perhitungan STEC dilakukan pula koreksi terhadap bias satelit, bias receiver. Dalam penentuan nilai STEC didapatkan dengan rumus : STEC = TEC observasi – bias satelit – bias receiver .          (1)
2. Penentuan IPP
Posisi  orbit  satelit  yang  telah  didapatkan  dari pengolahan  menggunakan  program  rdeph.f pada  aplikasi  Gfortran  kemudian  dilanjutkan pengolahan  menentukan  posisi Ionospheric Pierce Point (IPP) menggunakan aplikasi Matlab. Dari  posisi Ionospheric  Pierce  Point (IPP)  yang telah didapatkan maka lokasi pada titik ionosfer dapat diketahui.
3. Perhitungan VTEC
Perhitungan  VTEC  terhadap  fungsi  pemetaan untuk  mendapatkan  nilai  VTEC  pada  wilayah Surabaya, dengan rumus:
[ 𝑆𝑇𝐸𝐶 1 𝑆𝑇𝐸𝐶 2 ⋯ 𝑆𝑇𝐸𝐶 𝑛 ] 𝑇 = [𝑎 0 + 𝑎 1 + 𝑎 3 + 𝑏 1 + 𝑏 2 ] .
[ 𝑚 1 𝑚 2 𝑚 𝑛 𝑚 1 𝜃 1 𝑚 1 𝜃 1 𝑚 𝑛 𝜃 1 𝑚 1 𝜃 12 𝑚 1 𝜃 13 𝑚 1 𝜆 1 𝑚 1 𝜆 12 𝑚 1 𝜃 12 𝑚 1 𝜃 13 𝑚 1 𝜆 1 𝑚 1 𝜆 12 𝑚 𝑛 𝜃 2 ⋯ 𝑚 𝑛 𝜃 3 𝑚 𝑛 𝜆 1 𝑚 𝑛 𝜆 2 ] (2)
𝑉𝑇𝐸𝐶 = 𝑎 0 + 𝑎 1 𝜃 1 + 𝑎 2 𝜃 2 + 𝑎 3 𝜃 3 + 𝑏 1 𝜆 1 + 𝑏 2 𝜆 2 (3)
4. Penggambaran Model VTEC
Penggambaran  model  VTEC  dilakukan  dengan membatasi  pada  wilayah  Surabaya  dan sekitarnya  dengan menyajikan  tabel  nilai  VTEC berwarna  sesuai  dari  nilai  VTEC  yang  telah didapat.
5. Tahap Analisa
Analisis  dilakukan  terhadap  grafik  dari perubahan nilai TEC dan karakteristik dari nilai TEC dalam harian. Serta analisis terhadap model dari nilai VTEC terhadap wilayah Surabaya dan sekitarnya

## Gambar 2. Diagram Alir Tahapan Pelaksanaan

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisa  Nilai Total  Electront  Content (TEC) terhadap Waktu
Gambar 3. Grafik Nilai TEC untuk Hari Pertama
Gambar 5. Grafik Nilai TEC untuk Hari Ketiga
Gambar 6. Grafik Nilai TEC untuk Hari Keempat
Gambar 7. Grafik Nilai TEC untuk Hari Kelima
Gambar 8. Grafik Nilai TEC untuk Hari Keenam

## Gambar 9. Grafik Nilai TEC untuk Hari Ketujuh
Berdasarkan  gambar  3  hingga  gambar  9  maka didapat  nilai  TEC  untuk  nilai  maksimum  dan minimum pada tanggal 7 Februari 2018 hingga 13 Februari 2018 dengan rincian pada tabel dibawah.
Tabel 1. Nilai TEC Maksimum dan Minimum pada Tanggal 7 Februari 2018 hingga 13 Februari 2018
Tanggal Jam Nilai TEC (TECU) 7 Februari 2018 16.00 WIB 28,394 05.00 WIB 2,138 8 Februari 2018 14.00 WIB 24,889 05.00 WIB 4,166 9 Februari 2018 16.00 WIB 25,031 04.00 WIB 2,552 10 Februari 2018 13.00 WIB 33,395 05.00 WIB 2,337 11 Februari 2018 15.00 WIB 25,880 04.00 WIB 2,529 12 Februari 2018 15.00 WIB 33,636 05.00 WIB 2,400 13 Februari 2018 14.00 WIB 35,510 05.00 WIB 2,319
Berdasarkan  nilai  TEC  yang  didapat, menunjukkan bahwa nilai TEC mengalami kenaikan pada  siang  hari  dimana  hal  ini  disebabkan  oleh adanya  pengaruh  matahari  yang  menyebabkan jumlah  elektron  meningkat.  Sedangkan  nilai  TEC minimum terjadi pada malam hari yang disebabkan karena  lemahnya  aktifitas  matahari  sehingga jumlah elektron melemah.
Analisa Model Nilai Total Electron Content (TEC) Pada gambar 10 merupakan model TEC untuk jam 14.00 WIB dari tanggal 7 Februari 2018 hingga 13 Februari  2018.  Dapat  diketahui  untuk  nilai  TEC terbesar  terjadi  pada  tanggal  13  Februari  2018 sehingga gambar 10g area Surabaya dan sekitarnya berwarna  merah.  Untuk  gambar  10a  hingga  10f mengalami  keadaan  peningkatan  nilai  TEC
sehingga area Surabaya dan sekitarnya mengalami perubahan ke warna merah.
Gambar 10. Model Nilai TEC jam 14.00 WIB

## KESIMPULAN
Berdasarkan  pengolahan  dan  analisis  data  yang dilakukan,  penulis  dapat  mengambil  kesimpulan dalam penelitian ini sebagai berikut:
1. Nilai TEC maksimum terjadi pada tanggal 13 Februari  2018  dengan  nilai  35,510  TECU pada  jam  14.00  WIB.  Sedangkan  nilai  TEC minimum  terjadi  pada  tanggal  7  Februari 2018 dengan nilai 2,138 TECU pada jam 5.00
WIB.
2. Pergerakan Model TEC untuk jam 14.00 WIB menunjukkan keadaan nilai TEC yang tinggi, hal  ini  dapat  terlihat  warna  merah  yang berada pada area Surabaya dan sekitarnya.
1.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  A.N.R  mengucapkan  terima  kasih  dosen pembimbing  Mokhamad  Nur  Cahyadi  ST,  M.Sc, PhD  dan  Dr.  Buldan  Muslim,  M.Si  .  dengan dedikasinya telah membimbing dalam berjalannya penelitian  ini  dan  juga  kepada  instansi  Badan
Informasi Geospasial (BIG) karena telah memberikan  dukungannya  dalam  bentuk  data sehingga menjadikan penelitian ini selesai sampai akhir. Dengan bantuan yang telah diberikan hingga menjadikan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Muslim,  B.  2009.  “Pemodelan  TEC  Ionosfer  Di  Atas Sumatra Dan Sekitarnya  Mendekati Real Time Dari  Data  GPS  NTUS”.  Bandung:  Pusat Pemanfaatan Sains Antariksa, LAPAN.
Ri zal,  Mochammad.  2009.  “Analisa  Nilai  TEC  (Total Electron  Content)  pada  Lapisan  Ionosfer Dengan  Menggunakan  Data  Pengamatan  Gps Dua  Frekuensi”.  Surabaya:  Jurusan  Teknik Geomatika Institut Teknologi Sepuluh Nopember. TE C U TE C U TE C U TE C U TE C U TE TE C U TE C U (a) (e) (b) (c) (d) (f) (g)