Geodesi Satelit

Jam Atom

Jam atom adalah sebuah jenis jam yang menggunakan standar frekuensi resonansi atom sebagai penghitungnya. Jam atom tidak radioaktif. Mereka tidak bergantung pada peluruhan atom. Sebaliknya, mereka memiliki massa yang berosilasi dan musim semi, seperti jam biasa. Jam atom awal adalah maser dengan peralatan lainnya. Standar frekuensi atom terbaik sekarang ini berdasarkan fisika yang lebih maju melibatkan atom dingin dan air mancur atomik. National Institute of Standards and Technology - NIST (Lembaga Nasional Standar dan Teknologi Amerika Serikat) mempertahankan keakuratan 10^-9 detik per hari, dan ketepatan yang sama dengan frekuensi radio pemancar yang memompa maser. Jam ini mempertahankan skala waktu yang stabil dan berkelanjutan, yaitu Waktu Atom Internasional (International Atomic Time) (TAI). Untuk penggunaan masyarakat, skala waktu lainnya digunakan, Coordinated Universal Time (UTC). UTC diturunkan dari TAI, tetapi disinkronisasi dengan lewatnya hari dan malam berdasarkan pengamatan astronomikal.

Ada 3 sistem waktu [Moritz and Mueller, 1987] :

1.      Waktu bintang dan waktu matahari (universal/solar time) yang berdasarkan rotasi harian bumi. (UTC)

2.      Waktu dinamik, yang berdasarkan pada pergerakan benda-benda langit dalam sistem matahari.

3.      Waktu atom, yang berdasarkan pada osilasi elektromagnetik yang dikontrol atau dihasilkan oleh transisi kuantum dari suatu atom. (TAI)

Jenis Jam Atom

Perbedaan besar berkaitan dengan elemen yang digunakan dan cara mendeteksi ketika perubahan tingkat energi. Berbagai jenis jam atom meliputi:

·         Cesium atomic clocks mempekerjakan berkas atom cesium. Jam atom cesium memisahkan dari tingkat energi yang berbeda dengan medan magnet.

·         Hydrogen atomic clocks menjaga atom hidrogen pada tingkat energi yang dibutuhkan dalam wadah dengan dinding dari bahan khusus sehingga atom-atom tidak kehilangan keadaan energi yang lebih tinggi mereka terlalu cepat.

·         Rubidium atomic clocks, paling sederhana dan paling kompak dari semua, menggunakan sel segelas gas rubidium bahwa perubahan penyerapan cahaya pada frekuensi rubidium optik ketika frekuensi gelombang mikro sekitarnya tepat.

Jam atom paling akurat yang tersedia saat ini menggunakan atom caesium dan medan magnet normal dan detektor. Selain itu, atom caesium dihentikan dari zipping bolak-balik oleh sinar laser, mengurangi perubahan kecil pada frekuensi karena efek Doppler.

Perkembangan Jam Atom

Pada tahun 1945, Columbia University profesor fisika Isidor Rabi menyarankan bahwa jam bisa dibuat dari teknik yang dikembangkan pada tahun 1930-an disebut atomic beam magnetic resonance. Pada 1949, National Bureau of Standar (NBS, sekarang Institut Nasional Standar dan Teknologi, NIST) mengumumkan jam atom pertama di dunia dengan menggunakan molekul amonia sebagai sumber getaran, dan 1952 mengumumkan jam atom pertama yang menggunakan atom cesium sebagai sumber getaran, NBS-1. Pada tahun 1955, National Physical Laboratory di Inggris membangun jam cesium-beam pertama kali digunakan sebagai sumber kalibrasi. Hal ini menyebabkan persetujuan internasional yang menjelaskan detik sebagai dasar dari waktu atomik. Selama dekade berikutnya, bentuk-bentuk lebih maju dari jam diciptakan. Pada tahun 1967, 13 Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran mendefinisikan detik SI berdasarkan getaran dari atom caesium, waktu dunia menjaga sistem tidak lagi memiliki dasar astronomi pada saat itu. NBS-4, jam caesium paling stabil di dunia, selesai tahun 1968, dan digunakan dalam tahun 1990-an sebagai bagian dari sistem waktu NIST. Pada tahun 1999, NIST-F1 mulai beroperasi dengan ketidakpastian dari 1,7 bagian dalam 10 pangkat 15, atau ketepatan sekitar satu detik dalam 20 juta tahun, sehingga jam paling akurat yang pernah dibuat (perbedaan bersama dengan standar yang sama di Paris).

Pada Agustus 2004, ilmuwan NIST mempertunjukkan sebuah jam atom skala-chip. Menurut para periset, jam ini seukuran seperseratus dari jam lainnya yang telah ada sebelumnya. Dan mereka menyatakan bahwa jam ini hanya memerlukan 75 milliwatt, membuatnya cocok untuk aplikasi yang menggunakan baterai. Jam radio modern menggunakan jam atom sebagai referensi, dan menyediakan sebuah cara mendapatkan waktu yang disediakan oleh jam atom berkualitas tinggi di wilayah yang luas dengan menggunakan perlatan yang tidak mahal. Jet Propulsion Laboratory (JPL) di NASA mengembangkan teknologi jam atom terbaru disebut Deep Space Atomic Clock (DSAC) dengan 10 kali lebih akurat dibanding jam atom saat ini. Teknologi jam atom DSAC berbasis ion merkuri dikembangkan sebagai pengukur waktu untuk misi-misi ruang angkasa NASA masa depan.

The PHARAO (Projet dHorloge Atomique nominal Refroidissement den Atomes Orbite) jam atom adalah melekat pada ISS dalam upaya untuk lebih akurat menguji teori relatif Einstein serta meningkatkan akurasi Coordinated Universal Time (UTC) antara lain geodesi percobaan. PHARAO adalah generasi cesium jam atom dengan akurasi yang sesuai dengan kurang dari satu detik itu melayang setiap 300.000 tahun. PHARAO ini akan diluncurkan oleh European Space Agency (ESA) pada tahun 2013.

Selama bertahun-tahun, jam atom dianggap sebagai perangkat yang paling akurat untuk menunjukkan waktu. Jam yang menggunakan partikel berukuran sub atomik yang bergerak beberapa kali per detik tersebut nyaris tidak pernah melakukan kesalahan. Namun demikian, kini kehandalan jam atom sebagai jam yang paling akurat di seluruh dunia kemungkinan akan tergeser oleh jam nuklir karena secara alamiah, nuklir lebih tahan terhadap gangguan dari luar dibandingkan dengan atom dan membuat munculnya potensi kesalahan jadi lebih rendah. Meski jam atom mengukur sejumlah getaran tertentu per detik, kekuatan dari luar seperti medan magnet dan listrik bisa mempengaruhi elektron yang digunakan dalam jam atom. Ini berpotensi menimbulkan kesalahan. Di sisi lain, partikel yang digunakan dalam jam nuklir yang mengukur getaran dan juga menentukan waktu, bisa dipicu menggunakan cahaya ultraviolet rendah energi. Ini mengakibatkan pengaruh faktor eksternal terhadap sistem yang ada di dalam jam atom lebih rendah. Dengan metode ini, Corey Campbell dan rekan-rekan peneliti dari Georgia Institute of Technology, Atlanta, Amerika Serikat telah membuat skema yang menggunakan laser untuk mengontrol orientasi spasial dari orbit elektron di dalam atom. Peneliti mengklaim, jam nuklir yang memiliki thorium nukleus yang dikontrol dengan cara ini hanya akan meleset hingga satu detik dalam kurun waktu 200 miliar tahun. Namun demikian, sebelum jam nuklir bisa direalisasikan, peneliti harus mengidentifikasikan frekuensi cahaya yang tepat yang dibutuhkan untuk memicu thorium nukleus tersebut.

Cara kerja

Maser untuk referensi frekuensi menggunakan ruangan (atau chamber) berbinar berisi gas terionisasi, pada umumnya caesium, karena caesium adalah elemen yang digunakan di dalam definisi resmi detik internasional. Sejak tahun 1967, Sistem Satuan Internasional (SI) telah mendefinisikan detik sebagai 9.192.631.770 getaran dari radiasi yang berhubungan dengan transisi antara dua tingkat energi dari ground state atom Caesium-133.

Frekuensi osilasi atom memiliki karakteristik. Mungkin frekuensi yang paling akrab adalah cahaya oranye dari natrium dalam garam meja jika ditaburkan pada api. Sebuah atom akan memiliki banyak frekuensi, beberapa pada panjang gelombang radio, beberapa dalam spektrum terlihat, dan beberapa di antara dua. Cesium 133 merupakan unsur paling sering dipilih untuk jam atom.

Untuk mengaktifkan resonansi caesium atom menjadi jam atom, perlu untuk mengukur salah satu transisi atau frekuensi resonansi akurat. Hal ini biasanya dilakukan dengan mengunci suatu osilator kristal terhadap resonansi microwave pokok dari atom cesium. Sinyal ini dalam jangkauan gelombang mikro dari spektrum radio, dan kebetulan berada pada jenis yang sama frekuensi sebagai sinyal satelit siaran langsung. Insinyur mengerti bagaimana membangun peralatan di daerah ini dari spektrum dengan sangat rinci.

Untuk membuat jam, cesium adalah pertama dipanaskan sehingga atom mendidih dan mewariskan tabung dipertahankan pada vakum tinggi. Pertama, mereka melewati medan magnet yang memilih atom negara energi yang tepat, kemudian mereka melewati sebuah medan gelombang mikro intens. Frekuensi energi gelombang mikro menyapu mundur dan maju dalam kisaran yang sempit frekuensi, sehingga pada beberapa titik di setiap siklus melintasi frekuensi persis 9192631770 Hertz (Hz, atau siklus per detik). Kisaran generator microwave sudah dekat dengan ini frekuensi yang tepat, karena berasal dari osilator kristal yang akurat. Ketika sebuah atom cesium menerima energi gelombang mikro tepat pada frekuensi yang tepat, perubahan negara energi.

Di ujung tabung, lain medan magnet keluar memisahkan atom-atom yang telah diubah keadaan energi mereka jika medan gelombang mikro adalah tepat pada frekuensi yang benar. Sebuah detektor pada ujung tabung memberikan output sebanding dengan jumlah atom cesium mencolok, dan karena itu puncak dalam output ketika frekuensi gelombang mikro adalah tepat benar. Puncak ini kemudian digunakan untuk membuat sedikit koreksi yang diperlukan untuk membawa osilator kristal dan karenanya lapangan tepat pada frekuensi gelombang mikro. Frekuensi ini dikunci kemudian dibagi dengan 9192631770 untuk memberikan pulsa akrab per detik yang diperlukan oleh dunia nyata.

Gedesi Satelit

Penentuan Titik Pusat Bumi

Ilmu geodesi pasti akan identik dengan hal penentuan posisi, begitu pula kebalikannya.  Posisi (suatu  titik)  dapat  dinyatakan  secara  kualitatif  maupun kuantitatif.  Untuk menjamin adanya konsistensi dan standardisasi, perlu ada suatu sistem dalam menyatakan koordinat.  Sistem ini disebut sistem  referensi koordinat,  atau  secara  singkat  disebut sistem  koordinat,  dan realisasinya umumnya dinamakan kerangka referensi koordinat.

Sistem koordinat  dapat  didefinisikan dengan  menspesifikasikan tiga  parameter,  yaitu lokasi  titik  nol  dari  sistem koordinat,  orientasi  dari  sumbu-sumbu  koordinat,  dan parameter-parameter  (kartesian,  curvilinier)  yang  digunakan  untuk  mendefinisikan posisi suatu titik dalam sistem koordinat tersebut. Posisi  titik  dipermukaan bumi  umumnya  ditetapkan  dalam  suatu sistem  koordinat terestris (CTS: Conventional Terrestrial System). 

Parameter Sistem koordinat yaitu

·         Lokasi Titik nol

Geosentrik (di pusat Bumi)

Toposentrik (di permukaan Bumi)

·         Orientasi Sumbu

Terikat Bumi ( Earth Fixed )

Terikat Langit ( Space Fixed )

·         Besaran Koordinat

Jarak → Kartesian ( X , Y , Z )

Sudut dan Jarak → Geodetik ( L , B , h )

Titik nol dari sistem koordinat terestris ini  dapat  berlokasi di  titik pusat masa bumi  (sistem koordinat  geosentrik),  maupun di salah satu titik di permukaan bumi (sistem koordinat toposentrik).  Sementara itu posisi titik di ruang angkasa (posisi satelit, dan benda langit) biasanya ditetapkan dalam suatu sistem koordinat celestial/ sistem Inersia (CIS: Conventional Inersial System). Survey untuk penentuan posisi dari suatu jaringan di permukaan bumi, dapat dilakukan secara  terestris maupun ekstra-terestris. 

Pada  survey  dengan  metoda terestris, penentuan posisi  titik-titik dilakukan dengan melakukan pengamatan terhadap target atau  obyek yang terletak di  permukaan bumi.  Sementara itu pada survey penentuan posisi  secara ekstra-terestris,  penentuan posisi  titik-titik dilakukan dengan melakukan pengamatan  atau  pengukuran  terhadap  benda-benda  langit  atau  obyek di  angkasa, seperti  bintang,  bulan,  dan  quarsar,  maupun juga  benda-benda  atau  obyek buatan manusia yaitu berupa satelit.

Penentuan Gaya Berat Bumi

Salah satu tujuan ilmu geodesi adalah menentukan bentuk dan ukuran bumi termasuk didalamnya  menentukan  medan  gaya  berat  bumi  dalam dimensi  ruang  dan  waktu. Bentuk bumi  didekati  melalui  beberapa model  diantaranya ellipsoida yang merupakan bentuk ideal dengan asumsi bahwa densitas (kerapatan) bumi homogen. Sementara itu kenyataan sebenarnya, densitas massa bumi  yang heterogen dengan adanya gunung, lautan, cekungan,dataran akan membuat ellipsoid berubah menjadi Geoid. Geoid memiliki peran yang penting dalam berbagai hal seperti untuk keperluan aplikasi geodesi,  oseanografi,  dan  geofisika. 

Contoh  untuk bidang  geodesi  yaitu penggunaan teknologi  GPS dalam penentuan tinggi  orthometrik untuk  berbagai  keperluan praktis seperti  rekayasa,  survei,  dan  pemetaan  membutuhkan  infomasi geoid teliti.  Pada prinsipnya  geoid (model  geopotensial) dapat diturunkan dari  data gaya berat sebagai data utamanya yang  distribusinya mencakup seluruh permukaan bumi.  Akurasi suatu model  geopotensial terutama  ditentukan  oleh  kualitas data  gaya  berat,  selain  juga ditentukan  oleh  formulasi  matematika yang  digunakan  ketika  menurunkan  model tersebut.  Data  gaya  berat  dapat  diperoleh  dari  pengukuran  secara  terestris menggunakan  gravimeter,  dari  udara  dengan  teknik  air  borne  gravimetry,  dan diturunkan dari  data satelit (satelit  sistem geometrik seperti  satelit  altimetry (wilayah laut)  dan satelit  sistem dynamic seperti  GRACE dan GOCCE,  serta melalui  interpolasi untuk wilayah-wilayah yang tidak ada data gayaberatnya.

Geoid memiliki bentuk yang sangat mendekati ellips putar dengan sumbu pendek sebagai sumbu putar yang berimpit dengan sumbu putar bumi. Ellipsoid digunakan sebagai bidang hitungan geodesi, yang kemudian disebut sebagai ellipsoid referensi. Namun karena penentuan tinggi orthometrik dengan geoid sulit maka digunakan MSL yang dianggap mendekati geoid.

Sistem Koordinat dalam Geodesi Satelit

            Pada dasarnya ada tiga sistem referensi koordinat yang banyak digunakan dalam bidang Geodesi Satelit yaitu sistem – sistem

·         CIS ( Conventional Inertial System ), Sistem koordinat referensi yang terikat langit, dalam geodesi satelit digunakan untuk pendeskripsian posisi dan pergerakan satelit. Pengikatan sumbu dapat dilakukan dengan cara : metode VLBI, pengamatan bintang dan pengamatan dengan satelit.

·         CTS ( Conventional Terrestrial System ), Sistem koordinat referensi yang terikat bumi, dalam geodesi satelit digunakan untuk pendeskripsian posisi dan pergerakan titik di permukaan bumi. Pengikatan sumbu dapat dilakukan dengan cara : CTS VLBI, CTS LLR, CTS SLR, CTS GPS, dll.

Kerangka yang cukup banyak digunakan adalah

WGS 1984 dan ITRF.

·         Sistem Ellipsoid

ITRF ( International Terrestrial Reference System )

ITRF merupakan suatu sistem geosentrik, dimana pusat dari masa bumi didefinisikan untuk seluruh bumi, termasuk lautan dan juga atmosfer. ITRF merupakan kerangka realisasi dari sistem referensi ITRS, yang direalisasikan dengan koordinat dan kecepatan dari sejumlah titik yang tersebar di seluruh permukaan bumi dengan menggunakan metode-metode pengamatan VLBI, LLR, GPS, dan DORIS. ITRS pada prinsipnya adalah sistem CTS yang direalisasikan dan dipantau oleh IERS (International Earth Orientation System). Secara umum karakteristiknya :

1         Sistem geosentrik, dimana pusat massanya didefinisikan untuk seluruh bumi, termasuk lautan dan atmosfer.

2         Satuan panjang yang digunakan adalah meter.

3         Sumbu-Z mengarah ke kutub CTP yang dinamakan IRP (IERS Reference Pole).

4         Sumbu-X berada dalam bidang meredian Greenwich yang dinamakan IRM (IERS Reference Meredian) dan terletak pada bidang ekuator bumi.

5         Sumbu-Y tegak lurus dengan sumbu-sumbu X dan Z dan membentuk system koordinat tangan kanan.

6         Evolusi waktu dari orientasi sistem koordinat dipastikan dengan menerapkan kondisi no net-rotation dalam konteks pergerakan tektonik (horizontal) untuk seluruh permukaan bumi.

Kerangka ITRF juga terikat dengan kerangka ICRF melalui pengamatan VLBI. ICRF merupakan kerangka realisasi dari sistem ICRS, yang direalisasikan dengan suatu set kuasar yang koordinatnya ditentukan oleh metode VBBI. ICRF terdiri dari 608 kuasar yang tersebar secara merata di langit, dan diturunkan dari sekitar 1,6 juta pengamatan dari jaringan observatory di seluruh dunia dalam periode1979-1995. Koordinat dari kuasar ini diberikan dalam sistem ekuatorial asensiorekta yaitu dengan komponen koordinat asensiorekta dan deklinasi. Kuasar yang membangun kerangka referensi ICRF mempunyai kualitas koordinat yang variatif, karena adanya perbedaan dalam sejarah dan strategi pengmatannya.

Kesimpulan

·         Titik pusat bumi sama dengan titik berat bumi (titik pusat massa bumi, pada sistem Geosentrik)

·         Untuk menentukan titik pusat bumi digunakan model pendekatan matematis dengan  data  gaya  berat yang diperoleh  dari  pengukuran  secara  terestris menggunakan  gravimeter,  dari  udara  dengan  teknik  air  borne  gravimetry,  dan diturunkan dari  data satelit satelit  sistem geometrik seperti  satelit  altimetry (wilayah laut)  dan satelit  sistem dynamic seperti  GRACE dan GOCCE,  serta melalui  interpolasi untuk wilayah-wilayah yang tidak ada data gayaberatnya. Namun bumi dinamis sehingga setiap saat bentuknya selalu berubah menyebabkan titik pusat bumi selalu berubah setiap saat ^^.

Referensi

·         Kahar, Joenil, Geodesi, Penerbit ITB, Cetekan 1, Bandung 2008

·         Team Bakosurtanal , Panduan Teknis Datum dan Sistem Koordinat Peta Rupabumi Indonesia, BADAN KOORDINASI SURVEI DAN PEMETAAN NASIONAL, www.bakosurtanal.go.id, Edisi I, © Bakosurtanal, Cibinong 2005

·         Kelompok Keilmuan Geodesi, Glosari Geodesi, http://geodesy.gd.itb.ac.id/?page_id=13

·         All About Datums http://www.ga.gov.au/earth-monitoring/geodesy/geodetic-datums/about.html

·         Abidin HA, Geodesi Satelit, PT Pradnya Paramita, Jakarta 2001, ISBN 979 408 462 X

·         IGN, Science background – General concepts, ITRF Website – January 2011 – IGN, http://itrf.ensg.ign.fr/general.php

·      

Referensi Sistem Koordinat

Referensi Sistem Koordinat

Pendahuluan

Posisi suatu titik dapat dilihat secara kuantitatif melalui koordinat yang ditetapkan pada suatu sistem koordinat terestris dengan titik nol pada pusat bumi atau geosentris ataupun pada permukaan bumi yang disebut toposentris. Agar koordinat ini konsisten dan standar diperlukan suatu sistem yang bisa menyatakan koordinat. Sistem tersebut adalah sistem referensi koordinat, atau sering juga disebut sistem koordinat dan realisasinya dinamakan kerangka referensi koordinat.

Sistem referensi koordinat adalah sistem (termasuk teori, konsep, deskripsi fisis serta standard dan parameter) yang digunakan dalam pendefinisian koordinat dari suatu atau beberapa titik dalam ruang (Abidin, HA 2001).

Datum adalah suatu framework yang bisa mendefinisikan suatu sistem koordinat yang mencakup ellipsoid dan parameter lainnya. Ada dua cara untuk menentukan datum dengan cara tradisional yaitu dengan menggunakan 2 datum terdiri dari datum vertical dan darum horizontal dan dengan cara modern yang berdasarkan pada beberapa titik yang sudah terdefinisi..

Datum Vertikal digunakan sebagai acuan untuk arah vertikal (ketinggian). Sedangkan datum horisontal digunakan sebagai referensi untuk posisi arah X dan Y yang didefinisikan dengan menggunakan ellipsoid yang mendekati harga geoid dan titik asal.

Penentuan datum dengan cara modern berdasarkan pada titik titik yang sudah terdefinisi biasanya menggunakan beberapa titik yang kemudian digunakan untuk mendefinisikan suatu datum dihitung dalam bentuk Internasional Terrestrial Reference Frame (ITRF) menjadi suatu kerangka fiducial. Walaupun perhitungan koordinatnya dalam bentuk 3 dimensi, biasanya yang diambil hanya komponen horisontalnya saja.

Dengan adanya teknologi GPS penggunaan datum yang geosentris sudah menjadi suatu keharusan, sehingga semua koordinat harus dikonversikan kedalam datum ini. Dengan pengkonversian ini penggunaan koordinat akan menjadi lebih mudah lagi.

Dalam penetapan datum harus memperhatikan hal-hal sebagai berikut (Kahar, J 2008):

1.      Menetapkan ellipsoid putaran sebagai bidang acuan hitungan geodetic dengan menetapkan setengah sumbu panjang a dan pegepengan f,

2.      Menentukan koordinat awal (φ, λ, h)

3.      Menentukan azimuth dari titik datum ke titik jaringan geodetic lainnya,

4.      Mengukur jarak dari titik datum ke titik jaringan geodetic lainnya itu,

Terestrial Reference System (TRS) didefinisikan sebagai tri-dimensi kerangka acuan dan ikut berputar dengan bumi. Titik pangkal O letaknya dekat dengan geocenter dan 3 sumbu Ox, Oy dan Oz saling ortogonal satu sama lain. Ox Oy letaknya berada di bidang ekuator dan arah sumbu Z adalah sumbu rotasi dekat dengan bumi (Conventional Terrestrial System-CTS) dari pusat bumi ke arah Conventional International Origin (CIO), dan pusat bumi sebagai titik pangkal system CTS. CIO adalah posisi kutub utara rata-rata bola langit yang diamati dari tahun 1900 – 1905 yang ditetapkan dan tercantum dalam Resolusi No 19 IUGG pada General Assembly ke 14 di Zurich.

Sistem Referensi Celestrial Konvensional (CR) didefinisikan mirip dengan sistem terestrial konvensional. Dalam CR, yang Sumbu Z dalam sistem ini sesuai dengan posisi sumbu putaran Bumi pada awal 2000. Ini dikenal sebagai referensi standar zaman J2000.0 dimana J mewakili Julian hari dan 2000.0 berarti 1 Januari di tengah malam (00:00:00) waktu universal (UT) pada tahun itu.

• Jadi sumbu Z merepresentasikan posisi sesaat dari tiang pada J2000.0.

• Sumbu X pergi dari asal (pusat massa Bumi) melalui titik vernal ^

• Sumbu Y membentuk suatu sistem koordinat tangan kanan.

Poin referensi ini adalah bagian dari Frame Referensi Surgawi (CRF). Yang paling penting dari sistem ini adalah yang dikembangkan oleh IERS yang didefinisikan oleh stasiun referensi diposisikan menggunakan sekitar 500 benda extragalactic (quasar dan inti galaksi). Sistem ini dikenal sebagai ICRF yang merupakan sumber IERS. Sudut rotasi dalam bidang ekuator sekitar sumbu Z antara CRS dan CTS disebut Greenwich Time sidereal Nyata (Gast) dan sering ditunjuk dengan modal omega, W. Untuk transfer antara CRF dan TRF sistem koordinat, kita harus memperhitungkan gerak kutub (xp, yp), waktu sidereal W, presesi, dan angguk kepala.

Internasional Terrestrial Reference Frame (ITRF)

Bumi selalu berubah bentuk dengan pergerakannya kulit bumi dan untuk mengamati pergerakan ini diperlukan acuan. Terrestrial Reference Frame menyediakan satu set koordinat dari beberapa titik yang terletak di permukaan bumi yang dapat digunakan untuk mengukur lempeng tektonik, subsidence regional dan/atau digunakan untuk mengukur rotasi bumi. Rotasi ini diukur dengan mengacu kepada bingkai yang terikat ke obyek bintang, dan disebut Celestrian Reference Frame. International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) diciptakan pada tahun 1988 untuk membangun dan memelihara Internasional Celestrial Reference Frame, ICRF, dan Internasional Terrestrial Reference Frame, ITRF. Parameter Orientasi Bumi (Earth Orientation Parameters, EOPs) menghubungkan dua frame tersebut menjadi satu-sama. Frame ini memberikan referensi umum untuk membandingkan pengamatan dan hasil dari lokasi yang berbeda. Saat ini ada empat teknik geodesi utama yang digunakan untuk menghitung koordinat akurat yaitu GPS, VLBI, SLR, dan Doris. Dengan dilengkapi instrumen yang mendukung teknik tersebut dan data yang meningkat secara periodik dari waktu ke waktu.

ITRF dapat diperbaharui secara terus-menerus. 11 realisasi dari ITRS didirikan dari tahun 1988, yang terbaru adalah ITRF2008. Internasional Terrestrial Reference System (ITRS) adalah sistem referensi spasial dunia yang ikut berrotasi dengan Bumi dalam gerakan diurnal di ruang angkasa. IERS bertugas untuk menyediakan referensi global untuk masyarakat astronomi, geodesi dan geofisika, dan mengawasi realisasi ITRS. Realisasi dari ITRS diproduksi oleh IERS Pusat Produk ITRS (ITRS-PC) di bawah nama ITRF. Koordinat ITRF diperoleh dengan kombinasi solusi TRF dihitung oleh pusat analisis IERS menggunakan pengamatan teknik Space Geodesi (GPS, VLBI, SLR, LLR dan Doris). Mereka semua menggunakan jaringan stasiun yang terletak di seluruh bumi.

 Datum Geodesi Nasional 1995 (DGN-95)

Di Negara kita penggunaan datum telah ditetapkan berdasarkan Surat Keputusan Kepala Bakosurtanal Nomor : HK.02.04/II/KA/96 tanggal 12 Februari 1996 untuk menggunakan Datum Geodesi Nasional 1995 (DGN-95) yang merupakan referensi tunggal dalam pengelolaan (pengumpulan, penyimpanan dan penggunaan) data geospasial pada strata lokal, regional, nasional bahkan internasional. DGN-95 adalah datum geodesi yang geosentris dan diberlakukan untuk keperluan survei dan pemetaan di seluruh wilayah NKRI. DGN-95 menggantikan datum yang telah ada seperti Datum Indonesia 1974 (ID-74).

Pekerjaan pemetaan telah dilakukan oleh Indonesia sejak dulu berdasarkan pada datum lokal, seperti datum Batavia (gn. Genuk), datum Gn. Sagara dan Datum Indonesia 1974. Saat ini semua pekerjaan pemetaan telah menggunakan sistem kordinat yang baru, yaitu berdasarkan Datum Geodesi Nasional 1995 (DGN-95).

Pada tahun 1992, Indonesia turut bagian dalam survei kampain yang menghasilkan 60 stasiun GPS yang berklasifikasi sebagai orde nol. Jaring Orde nol tersebut adalah realisasi Datum Geodesi Nasional 1995 di lapangan. Selanjutnya pada tahun yang sama dan berikutnya dilakukan densifikasi jaring dengan orde yang lebih rendah ke seluruh wilayah Indonesia dengan kerapatan 50 km. Jaringan tersebut disebut sebagai Jaring Kontrol Horisontal Nasional (JKHN)

Spesifikasi DGN-95

Datum	Geosentris
Koordinat Geodesi	Datum Geodesi Nasional 1995 (DGN-95)
Koordinat Grid/Peta	Universal Transvere Mercator(UTM)
Kerangka Referensi	International Tereseterial Reference Frame (ITRF)
Elipsoid	World Geodetic Sistem 1984 (WGS-84)
Sumbu semi mayor (a)	6.378.137,0 meter
Faktor Pegepengan (1/f)	298,2572223563

DGN-95 adalah sistem koordinat Indonesia, dimana sistem koordinat ini kompatibel dengan GPS yang berbasiskan World Geodetic Sistem 1984 (WGS-84), DGN-95 merupakan datum geosentris. Perbedaan datum DGN-95 dan ID-74 mengakibatkan pergeseran koordinat berkisar 30 meter dan datum DGN-95 dengan datum Jakarta/Genuk, Sagara, Moncongloe berkisar antara 200 meter (dalam komponen utara, timur). Untuk merubah koordinat dari satu sistem ke sistem diperlukan transformasi.

Datum Vertikal

Jaring Kontrol Vertiksl (JKV) mempunyai datum vertikal yang realisasinya dilaksanakan dengan penetapan tinggi ortometrik pada suatu titik TTG. Penetapan tinggi ortometrik TTG awal ini harus diikatkan dengan stasiun pasut yang diamati selama kurun waktu sekurang-kurangnya 18,6 tahun untuk memperoleh tinggi TTG terhadap Muka Laut Rerata (MLR) atau Mean Sea Level, (MSL). Datum Vertikal yang ditetapkan adalah Bidang yang mempunyai potensial yang sama (ekipotensial) yang melalui MLR pada stasiun pasut di titik datum atau juga sering disebut Geoid. Untuk mendapatkan Tinggi Orthometris (H) ada dua cara yaitu dengan pengukuran sipat datar dan dengan pengukuran GPS (h) di gabungkan dengan Geoid (N) dengan hubungan H = N + h

Penyatuan datum vertikal untuk seluruh wilayah Indonesia yang merupakan negara kepulauan belum bisa diwujudkan, karena belum ada data yang memadai. Dengan adanya hal tersebut JKV nasional orde nol belum dapat dilaksanakan. Bakosurtanal sebagai Instansi yang berwenang dalam survei dan pemetaan telah menyelenggarakan JKV di sejumlah pulau di Indonesia yaitu:

1.      Pulau Jawa JKV orde satu dengan datum vertikal rerata MLR di Tanjung Priok Jakarta dan Tanjung Perak Surabaya;

2.      Pulau Madura: JKV orde satu dengan datum vertikal pengukuran trigonometri dari TTG.1751 di Pulau Jawa ke TTG. 1030 di Pulau Madura;

3.      Pulau Bali: JKV orde satu dengan datum vertikal rerata MLR di stasiun pasut pelabuhanBenoa;

4.      Pulau Lombok: JKV orde satu dengan datum vertikal MLR di stasiun pasut Lembar Pulau Lombok;

5.      Pulau Sumatera: JKV orde dua dengan datum vertikal rerata MLR di stasiun pasut Malahayati Nangro Aceh, stasiun pasut Sibolga, stasiun pasut Telukbayur Padang, stasiun pasut Bengkulu, stasiun pasut Dumai, dan stasiun pasut Panjang;

6.      Pulau Sulawesi: Sulawesi Selatan, JKV orde dua dengan datum vertikal MLR di stasiun pasut Ujungpandang, Mamuju dan Palopo. Sulawesi Utara, JKV orde dua dengan datum vertikal rerata MLR stasiun pasut Bitung. Sulawesi Tenggara, JKV orde dua dengan datum vertikal rerata MLR di stasiun pasut pelabuhan Kendari;

7.      Pulau Kalimantan: Kalimantan Barat, JKV orde dua dengan datum vertikal MLR stasiun pasut Jungkat, Pontianak;

8.      Pulau Ambon: JKV orde dua dengan datum vertikal MLR stasiun pasut pelabuhan Ambon;

9.      Pulau Seram: JKV orde dua dengan datum vertikal Tinggi Elipsoid dikurangi Undulasi dari data gayaberat global.

Dalam kondisi tidak memungkinkan penetapan datum vertikal dengan metode ideal, seperti tersebut di atas, maka penetapan datum vertikal dapat ditempuh melalui pendekatan dengan teknik tertentu sehingga dapat diperoleh tinggi titik datum yang mendekati dengan tinggi terhadap geoid. Datum vertikal pendekatan dapat ditetapkan dengan cara-cara sebagai berikut.

1.      penetapan datum vertikal dengan data pasut minimal 1 tahun;

2.      penggunaan peil pelabuhan laut atau sungai yang memiliki informasi tentang tinggi terhadap MLR;

3.      kombinasi GPS dengan model geoid lokal bila ada dan global jika local tidak tersedia;

4.      interpolasi tinggi pada peta topografi;

5.      penentuan tinggi barometrik.

Standar ini terdapat dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) dengan nomor: SNI 19-6988-2004. Dengan demikian JKV di seluruh Indonesia dapat dilaksanakan oleh setiap masyarakat survey dan pemetaan dengan memperhatikan SNI tersebut. Yang perlu diperhatikan dalam penetapan datum vertikal pendekatan adalah representasi dari tinggi di atas MLR bagi JKV dengan menghindari nilai tinggi negatif. Terhadap datum vertikal nasional (yang akan ditetapkan kemudian) datum vertikal subsistem JKV (datum pendekatan) dipandang sebagai datum vertikal lokal, meskipun penetapannya melalui pengamatan pasut selama kurun waktu 18,6 tahun. Penyatuan datum vertikal lokal, terutama yang terpisah oleh lautan, ke dalam satu sistem datum vertikal local yang baru maupun datum vertikal nasional menjadi suatu prioritas bagi instansi yang berwewenang berwenang dalam survei dan pemetaan.

Geoid

Salah satu bentuk pendekatan bumi yang merupakan acuan dari tinggi vertical adalah Geoid yang merupakan bidang datar yang mempunyai nilai potensial yang sama. Permukaan laut bila dirata-ratakan dalam keadaan ideal tidak terganggu dengan yang lainnya akan membentuk suatu permukaan geoid. Geoid ini juga merupakan acuan dalam pengukuran sipat datar.

Geoid ini dalam mendapatkannya ada 2 macam cara yaitu melalui pengukuran sipat datar yang dikombinasikan dengan GPS (metode geometric). Dan yang kedua adalah dengan perhitungan dengan menggunakan persamaan dengan menggunakan data gravimetric (metode gravimetrik). Pada metoda geometrik undulasi geoid dihitung dari kombinasi data ketinggian posisi satelit dengan ketinggian dari pengukuran sipat datar (levelling), sedangkan pada metoda gravimetrik, undulasi geoid dihitung dari data gayaberat terestris dan model geopotensial global (koefisien potensial gayaberat global). Sampai saat ini telah banyak dipublikasikan model-model geopotensial gaya berat global yang dikeluarkan oleh beberapa institusi seperti OSU91A (Ohio State University), EGM96 (kerjasama NIMA, NGSF dan OSU), GPM98CR (Goddard Space Flight Center (GSFC)), PGM2000A dan lain-lain.

Geoid terdiri atas 3 macam gelombang yaitu gelombang pendek, menengah dan panjang. Gelombang pendek didapat dari data pengamatan gravitasi, gelombang menengah dari koreksi terrain, serta gleombang panjang dari data model geopotensial global. Dari ketiga gleombang ini gelombang panjang sangat menetukan besarnya geoid.

Peranan model geopotensial global sangat penting dalam menentukan undulasi geoid, dengan makin banyaknya model geopotensial global yang dibuat oleh institusi-institusi di dunia dengan keteletian yang beragam, maka permasalahannya adalah bagaimana menentukan model geopotensial yang paling baik untuk menghitung undulasi geoid di wilayah Indonesia.

Kesimpulan

Koordinat dalam geodesi adalah sesuatu yang sangat penting dalam menggunakan koordinat ini deperlukan adanya referesi atau acuan agar koordinat yang dipakai ada dalam 1 (satu) system. DGN 95 (Datum Geodesi Nasional 95) adalah salah satu referensi untuk komponen vertical dan Geoid atau MLR adalah datum yang dipakai dalam komponen horizontal, kedua datum ini dipakai secara nasional.

Referensi
http://blogs.itb.ac.id/dadanramdani/2011/09/17/referensi-geodesi/

·         Kahar, Joenil, Geodesi, Penerbit ITB, Cetekan 1, Bandung 2008

·         Team Bakosurtanal , Panduan Teknis Datum dan Sistem Koordinat Peta Rupabumi Indonesia, BADAN KOORDINASI SURVEI DAN PEMETAAN NASIONAL, www.bakosurtanal.go.id, Edisi I, © Bakosurtanal, Cibinong 2005

·         Kelompok Keilmuan Geodesi, Glosari Geodesi, http://geodesy.gd.itb.ac.id/?page_id=13

·         All About Datums http://www.ga.gov.au/earth-monitoring/geodesy/geodetic-datums/about.html

·         Abidin HA, Geodesi Satelit, PT Pradnya Paramita, Jakarta 2001, ISBN 979 408 462 X

·         IGN, Science background – General concepts, ITRF Website – January 2011 – IGN, http://itrf.ensg.ign.fr/general.php

·         SNI 19-6988-2004, Jaring kontrol vertikal dengan metode sipatdatar, Badan Standardisasi Nasional 2004, ICS 35.240.70