Fotogrametri

Konsep Dasar Pemetaan Fotogrametri

Pengadaan data geo-spasial dalam rangka pemetaan suatu daerah / kawasan antara lain dapat dilakukan melalui metode :

  • Terrestrial ( pengukuran langsung di lapangan )
  • Fotogrametri ( pemotretan udara )
  • Penginderaan Jauh
  • GPS

Fotogrametri adalah suatu metode pemetaan objek-objek dipermukaan bumi yang menggunakan foto udara sebagi media, dimana dilakukan penafsiran objek dan pengukuran geometri untuk selanjutnya dihasilkan peta garis, peta digital maupun peta foto. Secara umum fotogrametri merupakan teknologi geo-informasi dengan memanfaatkan data geo-spasial yang diperoleh melalui pemotretan udara.

Gambaran umum pembuatan geo-informasi dengan metode fotogrametri

Mengapa metode fotogrametri banyak dipakai dalam pembuatan geo-informasi ? karena :

  • Obyek yang terliput terlihat apa adanya
  • Produk dapat berupa : peta garis , peta foto atau kombinasi peta foto-peta garis
  • Proses pengambilan data geo-spatial relatif cepat
  • Efektif untuk cakupan daerah yang relatif luas

Sebagai bahan dasar dalam pembuatan geo-informasi secara fotogrametris yaitu foto udara yang saling bertampalan (overlaped foto). Umumnya foto tersebut diperoleh melalui pemotretan udara pada ketinggian tertentu menggunakan pesawat udara.

Foto Udara dan Jenis Kamera

Foto Udara adalah citra fotografi hasil perekaman dari sebagian permukaan bumi yang diliput dari pesawat udara pada ketinggian tertentu menggunakan kamera tertentu. Foto udara yang dipergunakan dapat berupa foto udara metrik, yaitu foto udara yang diambil dengan kamera udara metrik (biasanya berukuran 23 x 23 cm). Foto udara jenis ini sangat tinggi ketelitiannya karena kamera foto dibuat khusus untuk keperluan pemetaan dengan ketelitian tinggi dan resolusi citra foto yang sangat baik. Pada kamera metrik dilengkapi dengan titik-titik yang diketahui koordinatnya (disebut sebagai titik Fiducial Mark) yang akan dipakai sebagai acuan / referensi dalam pengukuran dimensi objek. Jenis foto lainnya adalah foto non-metrik, yaitu foto yang dihasilkan dari kamera non-metrik (kamera biasa atau kamera khusus). Biasanya ukuran foto yang dihasilkan lebih kecil dari foto metrik. Kamera ini biasa dipakai untuk keperluan pengambilan foto secara umum, dan pemotretan udara dengan menggunakan pesawat kecil atau pesawat model. Ketelitian yang diperoleh tidak sebaik kamera metrik dan daerah cakupan jauh lebih kecil.

Foto udara selanjutnya diklasifikasikan sebagai foto udara vertikal dan foto udara condong. Foto udara vertikal, yaitu apabila sumbu kamera pada saat pemotretan dilakukan benar-benar vertikal atau sedikit miring tidak lebih dari 3˚. Sebagian besar dari foto-foto udara termasuk dalam jenis foto udara vertikal. Tipe kedua dari foto udara yakni foto udara condong (oblique) yaitu apabila sumbu foto mengalami kemiringan antara 3˚ dan 90˚ dari kedudukan vertikal. Jika horizon tidak tampak, disebut condong / miring rendah. Jika horizon tampak, disebut condong tinggi / sangat miring.

Jenis foto udara

Keuntungan foto udara vertikal dibandingkan dengan foto udara condong

  1. Skala foto vertikal kira-kira selalu tetap dibandingkan dengan skala foto condong. Ini menyebabkan lebih mudah untuk melakukan pengukuran-pengukuran pada foto dan hasil yang diperoleh lebih teliti.
  2. Untuk keperluan tertentu foto udara vertikal dapat digunakan sebagai pengganti peta.
  3. Foto udara vertikal lebih mudah diinterpretasi dari pada foto udara condong. Ini dikarenakan skala dan obyek-obyek yang lebih tetap bentuknya, tidak menutupi obyek-obyek lain sebanyak yang terjadi pada foto udara condong.

Keuntungan foto udara condong dibandingkan dengan foto udara vertikal

  1. Foto udara condong meliputi kawasan yang lebih luas dari pada kawasan yang diliput oleh suatu foto udara vertikal.
  2. Jika lapisan awan seringkali menutupi suatu daerah yang tidak memungkinkan dilakukan dengan pemotretan vertikal, maka dapat dilakukan dengan pemotretan condong.
  3. Beberapa obyek yang tidak dapat dilihat / tersembunyi dari atas pada foto udara vertikal, misalnya : obyek dibawah bangunan tinggi, dapat terlihat pada pemotretan condong.

Skala Foto Udara

Pada foto udara dikenal skala foto, yaitu skala rata-rata dari foto udara. Disebut skala rata-rata, karena sifat proyeksi pada foto udara adalah perspektif (sentral), berpusat pada titik utama (principal point). Dengan demikian skala di masing-masing titik tidak akan sama, kecuali bila foto udara tersebut benar-benar tegak dan keadaan permukaan tanah sangat datar. Besarnya skala rata-rata ditentukan oleh tinggi terbang dan tinggi permukaan bumi serta besar focus kamera.

Skala foto udara berbeda dengan skala peta pada umumnya. Peta adalah gambaran / presentasi dari permukaan bumi dengan skala tertentu. Sifat proyeksi pada peta adalah orthogonal.

Oleh karena foto udara mempunyai skala yang bervariasi, maka untuk membuat peta dengan skala dan geometri yang benar, foto udara tersebut harus diproses terlebih dahulu, disebut sebagai proses restitusi foto udara. Pengertian restitusi adalah mengembalikan posisi foto udara pada keadaan seperti pada saat pemotretan dengan proses orientasi (orientasi dalam, relatif, absolut). Pada keadaan tersebut sinar-sinar yang membentuk objek secara geometris telah benar dan dapat dipakai untuk membuat peta dengan cara restitusi tunggal (rektifikasi) ataupun dengan cara restitusi stereo (orthofoto).

Untuk keperluan restitusi foto tersebut (tunggal maupun stereo) diperlukan titik-titik kontrol yang diketahui koordinatnya pada sistem foto dan sistem referensi. Titik-titik kontrol tersebut diperoleh sebagai hasil pengukuran di lapangan dan proses triangulasi udara.

Stereoskopis

Pengelihatan stereoskopis memungkinkan kita untuk melihat suatu obyek dalam bentuk 3 dimensi dari dua perspektif yang berbeda, seperi foto udara yang diambil dari kedudukan kamera yang berbeda.

Sepasang foto udara yang stereoskopis terdiri dari dua foto yang berdekatan dan saling bertampalan. Overlap atau pertampalan kemuka, yaitu daerah pertampalan antara foto-foto yang berurutan pada suatu jalur terbang. Side lap atau pertampalan ke samping, yaitu daerah pertampalan antar jalur / strip yang saling bersebelahan. Besarnya pertampalan biasanya dinyatakan dalam persen (%). Untuk keperluan pemetaan, overlap biasanya 60 ± 5%, dan untuk side lap biasanya ditentukan 20 ± 5%. Pada daerah pertampalan akan dapat dilihat citra permukaan bumi tiga dimensi dalam skala yang lebih kecil, yang biasa disebut model. Untuk mendapatkan gambar stereoskopis, digunakan sebuah alat stereoskop yang merupakan alat optis binokuler.

Rektifikasi

Rektifikasi dilakukan apabila permukaan tanah yang terpotret itu relatif datar dengan asumsi ∆ h pada setiap titik pengamatan <>

Rektifikasi adalah suatu re-eksposur dari suatu foto sehingga kemiringan-kemiringan (tilt) yang terdapat pada foto tersebut menjadi hilang dan sekaligus mengatur skala rata-rata foto yang satu dengan yang lainnya.

Dengan rektifikasi, kita membuat foto menjadi benar-benar tegak / tanpa kemiringan dan skala rata-rata yang pasti sesuai dengan skala yang dikehendaki dari setiap foto. Adapun foto hasil pemotretan udara umumnya dilengkapi dengan data-data ketinggian yang sebanding dengan skala dari foto, akan tetapi ketinggian tersebut dinyatakan dalam bacaan altimeter yang kasar, sehingga akan memberikan harga skala foto rata-rata yang sangat kasar pula. Demikian pula halnya dengan data kemiringan yang dapat dibaca melalui nivo kotak yang terdapat pada tepi foto, inipun tidak dapat memberikan data kemiringan yang teliti.

Kemiringan-kemiringan dan ketidaktepatan skala pada saat pemotretan akan menyebabkan penyimpangan posisi planimetris yang benar pada foto. Pekerjaan rektifikasi ini dilakukan dengan suatu alat yang dinamakan rectifier. Umumnya foto-foto hasil rektifikasi ini digunakan untuk pembuatan peta foto melalui penyusunan mosaik dari foto-foto rektifikasi.

Pembuatan peta foto dari mosaik hasil penyusunan foto hasil rektifikasi hanya bisa dilakukan untuk daerah yang relatif datar, oleh sebab itu untuk daerah yang mempunyai perbedaan tinggi (bergunung) akan timbul pergeseran relief yang mempunyai arah radial terhadap titik utama.

Orthofoto (Rektifikasi Differensial)

Pembuatan peta foto untuk daerah yang bergunung dikerjakan dengan proses orthofoto, dimana dengan orthofoto ini dilakukan re-eksposur secara orthogonal per bagian-bagian kecil dari foto, sehingga kemiringan, skala dan pergeseran relief dapat dikoreksi. Proses orthofoto akan menjadikan foto dalam proyeksi orthogonal. Seperti peta, foto ortho hanya mempunyai satu skala (walaupun dalam medan yang beraneka), dan seperti foto karena menyajikan medan dengan gambaran sebenarnya (tidak berwujud garis dan simbol).

Orthofoto dilakukan apabila permukaan tanah yang dipotret itu bergunung dengan asumsi ∆ h pada setiap titik pengamatan > 0,5 % x tinggi terbang terhadap tinggi rata-rata pada foto yang bersangkutan.

Pada pandangan sekilas, orthofoto tampak sama dengan foto perspektif. Tetapi dengan membandingkan orthofoto dan foto perspektif daerah yang sama, biasanya dapat diamati bedanya

Orthofoto ialah foto yang menyajikan gambaran obyek pada posisi orthogonal yang benar, oleh karena itu orthofoto secara geometris ekuivalen dengan peta garis. Orthofoto memperlihatkan gambar-gambar fotografis yang sebenarnya dan dapat diperoleh detail yang lebih banyak. Karena suatu orthofoto adalah benar secara planimetris, maka dapat dianggap sebagai sebuah peta atau lebih tepat disebut peta orthofoto, dapat digunakan untuk melakukan pengukuran langsung atas jarak, sudut, posisi dan daerah tanpa melakukan koreksi bagi pergeseran letak gambar. Hal ini tentu saja tidak dapat dilakukan diatas foto perspektif.

Orthofoto dibuat dari foto udara melalui proses yang disebut rektifikasi diferensial, yang meniadakan pergeseran letak oleh kemiringan fotografik dan relief. Hasil proses ini dapat menghilangkan berbagai variasi skala foto dan pergeseran letak gambar oleh relief maupun kemiringan.

Pergeseran letak oleh kemiringan sumbu kamera terjadi pada tiap foto yang pada saat pemotretannya bidang foto miring terhadap bidang datum. Rektifikasi untuk menghapus efek kemiringan sumbu dan hasilnya berupa ekivalen foto tegak. Akan tetapi ekivalen foto tegak masih mengandung skala yang tidak seragam yang diakibatkan oleh pergeseran letak gambar sehubungan dengan perubahan relief, kecuali bagi medan yang benar-benar datar. Di dalam proses peniadaan pergeseran letak oleh relief pada sembarang foto, variasi skala juga dihapus sehingga skala menjadi sama bagi seluruh foto. Tiap foto yang skalanya tetap bagi seluruh bagian merupakan orthofoto yang memiliki kebenaran planimteris sama dengan peta. Harus diingat bahwa meskipun pergeseran letak oleh medan yang berbeda telah dikoreksi, masih ada satu keterbatasan orthofoto yang berupa pergeseran letak oleh relief bagi permukaan tegak seperti tembok bangunan yang tak dapat ditiadakan.

Relief Displacement

Pergeseran relief adalah perpindahan atau pergeseran pada posisi fotografis dari suatu bayangan benda yang disebabkan karena permukaan bumi yang tidak rata atau disebabkan karena benda tersebut mempunyai ketinggian terhadap suatu datum.

Dengan memperhatikan datum yang ada, maka dapat dikatakan :

  • Jika sebuah titik terletak di bawah datum, maka arah pergeserannya ke dalam.
  • Jika sebuah titik terletak di atas datum, maka arah pergeserannya ke luar

Relief Displacement