## ANALISA PERBANDINGAN KOORDINAT HASIL PENGUKURAN
TERRESTRIAL LASER SCANNER (TLS) DAN ELECTRONIC TOTAL STATION (ETS)
Agung Budi Cahyono, Alif Fariq’an Setiawan
Departemen Teknik Geomatika — FTSLK — Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) E-mail: agungbc@geodesy.its.ac.id

## Abstrak
TLS  ( Terrestrial  Laser  Scanner )  merupakan  salah  satu equipment teknologi  terbaru  dalam  melakukan pengukuran  terestris.  Penggunaan  alat  ini  akan  mampu  menghemat  waktu  dan  tenaga  untuk  melakukan  proses pengukuran. Aplikasi penggunaan TLS semakin meluas pada kalangan surveyor dan ahli ilmu kebumian karena TLS ini mampu mengambil banyak data titik yang sangat rapat ( point-cloud ) dan akurat dalam waktu yang cepat. Penelitian ini melakukan analisa hasil pengukuran koordinat TLS dengan ETS ( Electronic Total Station) sebagai pembanding. Analisis yang dilakukan adalah selisih nilai koordinat dari data TLS dengan ETS dianggap sebagai nilai kesalahan sistematis. Hasil penelitian  ini  dilakukan  pada  sebuah  ruang  dengan  luas  dan  bentuk  tertentu.  Akuisisi  data  ETS  dilakukan  dengan melakukan proses pengukuran koordinat pada target yang telah tersebar didalam ruangan. Sedangkan untuk akuisisi data TLS dilakukan dengan melakukan pemindaian pada setiap ruangan yang telah tersebar targetnya. Hasil penelitian menunjukkan terdapat selisih nilai koordinat masing-masing adalah :  koordinat X sebesar 0.003 m, koordinat Y sebesar 0.004 m, dan koordinat Z sebesar 0.001 m.
Kata Kunci — Kesalahan Sistematis, Terrestrial Laser Scanner, Total Station

## PENDAHULUAN
Terrestrial Laser  Scanner  merupakan salah  satu  alat  modern  yang  menunjang perkembangan  permodelan  3  dimensi  (3D). Permodelan 3D ini digunakan untuk memodelkan bangunan atau suatu wilayah sehingga terbentuk sebuah  peta  3D  yang  dapat  digunakan  untuk banyak  hal.  Aplikasi  penggunaan  TLS  semakin meluas  pada  kalangan  surveyor  dan  ahli  ilmu kebumian  karena  TLS  ini  mampu  mengambil banyak  data  titik  yang  sangat  rapat  dan  akurat dalam  waktu  yang  cepat  serta  teknik  yang  bisa dikatakan  mudah.  Teknologi  ini  merupakan  alat pencitraan aktif yang menggunakan laser sebagai medianya  untuk  mendapatkan  satu  set  titik  3D (point  cloud)  dari  suatu  permukaan  atau  objek dalam  satu  kali  pengamatan.  Hasil  dari permodelan  3D  ini  telah  banyak  diterapkan diberbagai aplikasi dalam bidang rekayasa, untuk pengadaan  data  as-built  dan  pemodelan  dalam aplikasi  transportasi,  termasuk  pengukuran tanah,  studi  arkeologi,  arsitektur,  struktur jembatan,  dan  survey  jalan  raya,  dan  bahkan
untukk  analisis  tempat  kejadian  perkara  (TKP) (Hiremagalur,  J.,  dkk,  2009).Data  koordinat  3D TLS  tersebut  diperoleh  dari  data  sudut  dari backsight  ke objek dan data jarak yang dihitung dari waktu tempuh laser dan cepat rambat laser. Suatu  alat  ukur  pasti  memiliki  nilai  kesalahan. Salah satunya dari alat itu sendiri, sehingga dapat mempengaruhi hasil pengukuran atau menjadikan  hasil  dan  data  pengukuran  menjadi salah  (Ingensand,  H.,  dkk,  2003).  Untuk mengetahui nilai kesalahan point cloud dari TLS, dapat dibandingkan dengan alat Electronic Total Station.  Hal  ini  dilakukan  untuk  memahami seperti apa akurasi antara ETS dan TLS ketika data ETS  menjadi  data  acuan  (Liscio,  E.,  dkk,  2015). Pada  penelitian  sebelumnya  yang  berjudul Mekanisme  Kalibrasi  TLS,  kesalahan  data  TLS terhadap  ETS  disebabkan  oleh  beberapa  hal. Pertama  perbedaan  jenis  dan  kelas  rangefinder yang digunakan pada penelitian tersebut, kedua perbedaan dalam jumlah pengukuran kedua alat yang  berbeda.  Karena  hal  itu  dibutuhkan penelitian lanjutan mengenai penerapan pengaruh besarnya kesalahan TLS terhadap data
ukuran ETS (Adhitiaputri, R., 2013). Penelitian ini membahas  analisa  hasil  pengukuran  koordinat point  cloud  pada  alat  ukur  Terestrial  Laser Scanner  kemudian  membandingkannya  dengan data  koordinat  (X,Y,Z)  yang  didapat  dari    Total Station  Reflektorless.  Analisa  yang  dilakukan adalah  membandingkan  hasil  ukuran  koordinat point cloud dari alat ukur Terestrial Laser Scanner dengan koordinat dari pengukuran menggunakan Total  Station  Reflektorless yang  hasilnya  nanti digunakan  sebagai  data  acuan.    Selanjutnya adalah  menghitung  hasil  proses  pengukuran koordinat Terestrial Laser Scanner dan  Electronic Total Station, kemudian menganalisa perbedaan hasil perhitungan koordinat dari dua alat tersebut berdasarkan  pola  target  yang  digunakan  serta menganalisa penyebab perbedaan hasil perhitungan koordinat dari dua alat tersebut.

## METODOLOGI
Penelitian ini dilakukan pada ruang kelas Teknik Geomatika ITS. Lokasi penelitian ditunjukan pada gambar berikut ini :

## Gambar 1 Lokasi Penelitian Ruang Kelas
Ruang  ini  memiliki  ukuran  dimensi  seperti gambar berikut ini :
Gambar 2. Dimensi Ruang Kelas
Data  yang  digunakan  didapat  dari  pengukuran langsung pada lokasi penelitian. Data pengukuran yang  digunakan  adalah  data  pengukuran koordinat  yang  didapat  dari  dua  alat  yang berbeda yaitu Terrestrial Laser Scanner dan  Total Station.  Data  yang  diamati  adalah  data  jarak sudut dari Total Station yang diolah menjadi data koordinat.  Sedangkan  data  TLS  yang  diamati adalah  data  hasil  pemindain  yang  diolah kemudian diamati data koordinat yang dihasilkan.  Adapun  peralatan  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  meliputi Terrestrial  Laser Scanner Topcon  GLS  2000, Total  Station Reflektorless Hi  Target  ZTS-320R  serta  target koordinat.  Adapun  perangkat  lunak  yang digunakan  adalah  Maptek  I-Site  Studio  7.0 sebagai pengolah data.
Tahapan  pengolahan  data  pada  penelitian  ini adalah sebagai berikut:

## Gambar 3. Diagram Alir Penelitian
Penjelasan diagram alir di atas sebagai berikut.
1. Menyiapkan obyek Penelitian Terlebih  dahulu  mempersiapkan  obyek penelitian  yang  digunakan,  dengan  menata ruangan  agar  titik  control  dan    titik  target
dapat  dipasang  dan  tidak  terhalang.  Titik control  itu  nantinya  akan  digunakan  untuk berdiri  alat  TLS  dan Total  Station .  Kemudian titik target target ini ditempel  secara merata pada ruangan .
2. Pengukuran Titik Kontrol Pengukuran  ini  dilakukan  untuk  mengetahui titik  koordinat  dimana  posisi  alat  berdiri.
Pengukuran polygon ini menggunakan sistem koordinat  lokal  dan  menggunakan  polygon tertutup. Toleransi pengukuran polygon yang digunakan adalah toleransi kesalahan
penutup sudut yaitu i√n, sebesar 4 detik dan juga  toleransi  pengukuran  linier  sebesar
1/5000.
3. Akuisisi Data Dalam  penelitian  ini,  proses  akuisisi  data menggunakan TLS  dilakukan  di  titik  control yang  telah  diukur.  Pengumpulan  data  juga dilakukan dengan alat Total Station , pengukurannya  dilakukan  dari    posisi  yang sama seperti proses akuisisi data menggunakan  TLS.  Pengukuran  dengan Total Station dilakukan  dengan  membidik  target pada  titik  tengah  keseluruhan  target  yang akan  diukur.  Data  hasil  ukuran Total  Station hanyalah data sudut horizontal, sudut vertikal yang  berupa  sudut  miring,  dan  jarak  miring antara Total  Station dengan  target  yang tersebar.
4. Pengolahan data Pengolahan  data  TLS,  yang  berbentuk  point cloud harus melalui beberapa tahap. Pertama proses  tahap Georeferencing yaitu  proses menambahkan    sistem  koordinat  pada point cloud yang  telah  dihasilkan.  Hal  tersebut dilakukan agar hasil data point cloud memiliki sistem  koordinat  yang  seragam  dengan  hasil data dari Total Staton, sehingga perbandingan hasil  ukuran  koordinat  dapat  dilakukan. Kemudian  tahap filtering, yaitu  tahap  yang bertujuan  untuk  melakukan  pengurangan titik-titik point  cloud yang  tidak  digunakan atau bisa disebut dengan noise , noise ini dapat berpengaruh  pada  proses Registrasi karena semakin  banyak  noise  yang  ada  dapat mempengaruhi  hasil  RMS  error  dari  proses
registrasi. Tahap selanjutnya yaitu Registrasi , yaitu  proses  menyatukan  beberapa  hasil scanning yang memiliki sistem koordinat yang berbeda  agar  menjadi  satu  sistem  koordinat yang seragam.
Kemudian diamati koordinatnya  pada  bagian  tengah  target sehingga  dapat  diketahui  nilai  koordinat target tersebut.
Gambar 4. Target Ruang Kelas 104
Untuk pengolahan data Total Station melalui bebeerapa tahap yaitu perhitungan kesalahan indeks alat dan kesalahan kolimasi, perhitungan  sudut  horizontal  dan  sudut vertikal  sebenarnya,  perhitungan  azimuth, perhitungan jarak mendatar dan jarak vertikal, kemudian  dilakukan  perhitungan  koordinat target.
5. Analisa Perbandingan Proses analisa koordinat TLS dilakukan dengan cara  membandingkan  data  koordinat  yang didapat  dengan  data  hasil  pengukuran Total Station sebagai  data  acuan  yang  dianggap benar.  Kemudian  dianalisa  berapa  nilai perbedaannya    Antara  data  point  cloud  TLS dengan data ETS.

## HASIL DAN ANALISA

## Hasil Pengukuran Titik Kontrol
Dalam  penelitian  ini,  pengukuran  titik  kontrol digunakan untuk mengetahui nilai koordinat yang digunakan untuk berdiri alat kedua alat tersebut. Titik  control  yang  digunakan  sebanyak  4  titik, berikut  ini  adalah  koordinat  titik  control  pada ruang kelas :
Tabel 1.  Koordinat Titik Kontrol No Titik Ruang Kelas X Y Z 1 0 0 0 2 -0.013 -3.614 -0.007 3 2.404 -3.624 -0.004 4 2.415 0 0.003 Penutup Sudut 4"

## Hasil Pengukuran Koordinat TLS
Untuk  mendapatkan  nilai  koordinat  pada Terrestrial Laser Scanner harus melalui beberapa tahap  terlebih  dahulu  yaitu  Georeferening, Filtering dan Registrasi. Pada obyek penelitian ini menggunakan  30  target.  Berikut  ini  merupakan point  cloud yang  dihasilkan Terrestrial  Laser Scanner .
Gambar 5. Hasil Scan Ruang Kelas

## Hasil Pengukuran Koordinat ETS
Data koordinat dari Total Station didapatkan dari pengukuran  detail  pada  target-target  yang tersebar pada obyek penelitian. Untuk mengurangi  kesalahan  dari  instrument  maka ditambahkan  koreksi  kesalahan  indeks  dan kesalahan kolimasi. Dan untuk mendapatkan titik yang  dianggap  benar  setiap  titik  harus  memiliki nilai standar deviasi senilai < 3mm.

## Hasil Perbandingan Koordinat Target
Berdasarkan  data  koordinat  target  yang didapatkan  dari  dua  alat  yaitu  TLS  dan  ETS memiliki  nilai  yang  berbeda,  berikut  ini merupakan nilai perbedaannya:
Tabel 2. Perbedaan Koordinat Target Ruang Kelas
No Point ∆ x(m) ∆ y(m) ∆ Z(m) 1 0.001 0.002 0.003 2 0.003 0.003 0.006 3 0.004 0.004 0.003 4 0.003 0.005 0.009 5 0.004 0.009 0.008 6 0.001 0.005 0.011 7 0.006 0.003 0.018 8 0.001 0.005 0.020 9 0.003 0.008 0.010 10 0.002 0.003 0.012 11 0.009 0.005 0.011 12 0.003 0.003 0.002 13 0.002 0.004 0.012 14 0.002 0.004 0.005 15 0.004 0.003 0.009 16 0.002 0.008 0.019 17 0.008 0.004 0.007 18 0.004 0.002 0.002 19 0.001 0.003 0.005 20 0.002 0.010 0.012 21 0.003 0.004 0.018 22 0.004 0.004 0.012 23 0.004 0.005 0.008 24 0.004 0.003 0.016 25 0.003 0.002 0.005 26 0.003 0.001 0.019 27 0.006 0.002 0.012 28 0.002 0.003 0.010 29 0.003 0.009 0.001 30 0.004 0.004 0.002

## Analisa Statistik
Analisa statsistik dilakukan pada target koordinat yang tersebar pada ruang kelas sebanyak 30 titik. Pada  koordinat  X  rata-rata  kesalahan  sebesar 0.003  m  dengan  nilai  standar  deviasai  sebesar 0.002  m,  dan  memiliki  RMSE  sebesar  0.004  m. Untuk  mengevaluasi  kesalahan,  dilakukan  uji  t dengan tingkat kepercayaan 90% dimana nilai E 90 = 0.003 m. Dan memiliki nilai selang kepercayaan sebesar 0.000 m sampai 0.006 m.
0 0,01
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Erro r (m ) Titik Grafik Uji Error Probability 90% Koordinat X Error Batas Atas

## Gambar 6. Grafik Uji Error Probability Koordinat x
Pada  koordinat  Y  rata-rata  kesalahan  sebesar 0.004  m  dengan  nilai  standar  deviasai  sebesar 0.002  m,  dan  memiliki  RMSE  sebesar  0.005  m. Untuk  mengevaluasi  kesalahan,  dilakukan  uji  t dengan tingkat kepercayaan 90% dimana nilai E 90 = 0.003 m. Dan memiliki nilai selang kepercayaan sebesar 0.000 m sampai 0.007 m.
Gambar 7. Grafik Uji Error Probability Koordinat y
Pada  koordinat  Z  rata-rata  kesalahan  sebesar 0.010  m  dengan  nilai  standar  deviasai  sebesar 0.006  m,  dan  memiliki  RMSE  sebesar  0.011  m. Untuk  mengevaluasi  kesalahan,  dilakukan  uji  t dengan tingkat kepercayaan 90% dimana nilai E 90 = 0.000 m. Dan memiliki nilai selang kepercayaan sebesar 0.000 m sampai 0.018 m.

## Gambar 8. Grafik Uji Error Probability Koordinat z

## Analisa Perbedaan
NIlai koordinat yang dihasilkan antara TLS dan ETS memiliki  perbedaan.  Alasan  menyebabkan  nilai koordinat  yang  berbeda  adalah  perbedaan  jenis laser rangefinder pada alat TLS dengan ETS. Laser pada  TLS    memancarkan  banyak  gelombang untuk memindai suatu obyek sehingga menyebabkan  antar  gelombang  memiliki  jarak
antar  gelombang.  Sedangkan  laser  pada  ETS hanya  memancarkan  satu  gelombang  sesuai target  yang  ditentukan.  Hal  tersebut  dapat membuat  perbedaan  antara  koordinat  yang dihasilkan ETS dengan ETS. Penyebab selanjutnya adalah  jumlah  berdiri  alat  pada  porses pengukuran ruang kelas yang dilakukan sebanyak dua  kali  berdiri  alat.  Hal  ini  menyebabkan  titik referensinya  berbentuk  garis  yang  dapat menghasilkan kemungkinan kesalahan pada data TLS  pada  saat  proses georefrencing .  Kemudian perbedaan  dalam  pengamatan  tinggi  alat  pada ETS dan TLS, pada alat TLS pengamatan dilakukan langsung  oleh  instrument,  sedangkan  pada  ETS dilakukan secara manual (rol meter). Perbedaan cara pengamatan tinggi ini dapat mengakibatkan selisih yang cukup besar pada koordinat z antara TLS dengan ETS.

## KESIMPULAN
Dari  penelitian  ini  dapat  disimpulkan  sebagai berikut :
1. Nilai  rata-rata  perbedaan  koordinat  antara TLS  dan  ETS  adalah  koordinat  x  :0.003  m, koordinat y : 0.004 m dan koordinat z : 0.010 m.
2. RMS error yang dihasilkan data TLS terhadap data ETS pada koordinat X sebesar 0.004 m dengan standar deviasi 0.002 m. Sedangkan koordinat  y  sebesar  0.005  dengan  standar deviasi  0.002  m.  Dan  untuk  koordinat  z memiliki RMS error sebesar 0.011 m dengan standar deviasi sebesar 0.006 m.
3. Penyebab  perbedaan  nilai antara  koordinat TLS dengan ETS disebabkan oleh  perbedaan jenis  laser  Rangefinder  yang  digunakan, jumlah  titik  referensi  yang  hanya  dua  titik, serta perbedaan pengamatan tinggi alat.
Saran  dari  penelitian  ini  adalah  target  yang digunakan  sebaiknya  menggunakan  target  yang berbahan  stiker  reflector    yang  memiiki  nilai reflektifitas  yang  lebih  tinggi.  Selain  itu  ukuran target  yang  digunakan  minimal  memiliki  ukuran 15 x 15 cm sehingga terlihat cukup besar.
0 0,02
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Erro r (m ) Titik Grafik Uji Error Probability 95% Koordinat Y Error 0 0,05 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Erro r (m ) Titik Grafik Uji Error Probability 90% Koordinat Z Error Batas Atas

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Adhitiaputra,  R.  2013. Mekanisme  Kalibrasi Terestrial  Laser  Scanner. Bandung:  Institut Teknologi Bandung.
[2]  Hiremagalur,  J.,  Yen,  K,S.,  Lasky,  T.A.,  & Ravani,  B.,  2009, Testing  and  Performance
Evaluation  of  Fixed  Terrestrial  3D  Laser
Scanning Systems for Highway Applications , Transportation Research Board 88th Annual Meeting 2009, Advanced Highway Maintenance  and  Construction  Technology (AHMCT)  Research  Center  Department  of Mechanical  &  Aeronautical  Engineering
University of California – Davis, Paper no 09-
1995.
[3]   Ingensand,  H.,  Ryf,  A.,  Schulz,  T.,  2003. Performances and Experiences in Terrestrial Laser  Scanning,  Optical  3D  Measurement Techniques  VI,  Gruen/Kahmen  (Eds.),  pp. 236-243.
[4]  Liscio,  E.,  Hayden,  A.,  &  Moody,  J.  2015. A Comparison of the Terrestrial Laser Scanner
&  Total  Station  for Scane Documentation .  J Assoc Crime Scene Reconstr, 20:1-8.
[5]  Putra, A. R. (2016). Permodelan 3D Dengan Menggunakan  Metode  Structure  From Motion dan Terrestrial Laser Scanner (Studi Kasus  :  Candi  Singosari  Malang).  Surabaya: Jurusan Geomatika ITS.
[6]  Rachmawan,  F.  E.  2016.  Visualisasi  3D Bangunan  Cagar  Budaya  (Cultural  Heritage) Menggunakan  Terrestrial  Laser  Scanner  . Surabaya: Jurusan Geomatika ITS.
[7]  Reshetyuk,  Y.  2009.  Terrestrial  Laser Scanning, Eror Source, Self-Calibration, And Direct Georeferencing. Saarbrucken,
Germany: VDM Verlag Dr. Muller.
[8]   Wolf, P. R. & Ghilani, C. D. 2006. Adjustment Computations  Spatial  Data  Analysis.  New Jersey: John Wiley