Pelatihan Pembuatan Digital Elevation Model (dem) Menggunakan Teknik Fotogrametri

Pada tanggal 21 Maret - 6 April 2016 Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi (PVMBG) dan United States Geological Survey (USGS) melakukan kolaborasi pelatihan Fotogrametri di G. Kelud. Fotogrametri adalah suatu seni, ilmu dan teknik untuk memperoleh data-data tentang objek fisik dan keadaan di permukaan bumi melalui proses perekaman, pengukuran, dan penafsiran citra fotografik. Citra fotografik adalah foto udara yang diperoleh dari pemotretan dari udara yang menggunakan drone atau pesawat tak berawak yang dikenal dengan istilah Unmanned Aerial System (UAS). Hasil dari proses fotogrametri adalah berupa peta foto morfologi / bentang alam di G. Kelud

Pemanfaatan teknologi fotogrametri dalam ilmu kebumian diantaranya dapat juga digunakan pada pemetaan geologi, studi gerakan tanah, erosi pantai, glasier dan sebagainya. Sedangkan dalam studi kegunungapian, teknologi fotogrametri dapat dimanfaatkan dalam studi morfologi gunungapi, sebagai dasar dalam pemetaan geologi gunungapi, modeling bahaya awan panas dan lahar gunungapi, menghitung volume kubah lava,  serta membantu dalam analisis morfologi serta perubahan kawah suatu gunungapi dari waktu ke waktu dll.

Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi memanfaatkan teknik fotogrametri untuk menghasilkan DEM (Digital Elevation Model). DEM adalah model digital yang merepresentasikan tiga dimensi dari permukaan bumi yang sangat berguna dalam memberikan gambaran topografi yang lebih baik dan data spasial yang lebih akurat. DEM yang dihasilkan dari fotogrametri akan digunakan dalam pembuatan model bahaya aliran piroklastik (awan panas) dan lahar. Pemodelan ini merupakan salah satu upaya mitigasi bencana gunungapi dalam memberikan rekomendasi kepada masyarakat di daerah rawan terhadap bahaya aliran piroklastik maupun lahar.

Pemilihan teknik fotogrametri untuk pembuatan DEM mempunyai beberapa keunggulan diantaranya : Waktu pemetaan lebih cepat, biayanya lebih murah dibandingkan dengan cara konvensional (Total Station) atau LiDAR, DEM yang dihasilkan mempunyai resolusi tinggi yang sangat baik untuk sarana pemodelan bahaya awan panas atau lahar.

Kegiatan pelatihan fotogrametri kali ini mengambil lokasi di Gunung Kelud, Kediri - Jawa Timur. Tujuan utamanya adalah menghasilkan DEM kawah terbaru dari Gunungapi Kelud guna mengetahui perubahan morfologi kawah kelud serta volume danau kawah. Tim yang berangkat beranggotakan 6 orang yakni 1 dari USGS dan 5 dari PVMBG. USGS diwakili oleh Angie Diefenbach selaku trainer serta dari PVMBG yaitu Weningsulistri, Anjar Heriwaseso, Novie Afatia, Yohandi Kristiawan, dan M. Cipta Firmansyah.

 

Adapun tahapan dalam pembuatan DEM dengan teknik fotogrametri, sebagai berikut:

1. Kegiatan Lapangan

Kegiatan di lapangan dilakukan dengan melakukan pemasangan dan pengukuran Ground Control Point (GCP) dan pengambilan foto udara menggunakan drone. Pengukuran GCP sangat dibutuhkan sebagai titik referensi atau titik ikat agar DEM yang dihasilkan mempunyai koordinat yang akurat. Tanda GCP dapat kita buat sendiri atau  juga bisa menggunakan objek alam yang tidak mengalami perubahan dan terlihat jelas di foto udara. Tanda GCP dapat dibuat dengan berbagai bahan yang ada, misalnya berbahan kain putih diberi tanda + berwarna hitam, dengan ukuran yang cukup besar agar nampak difoto dari udara (minimal 1x1 meter). GCP dipasang dan diukur koordinatnya dengan GPS geodetik yang di tempatkan pada  titik-titik dalam area yang akan difoto, khususnya di sekitar areal kawah G. Kelud.

Pengambilan foto dilakukan dengan menerbangkan drone setelah GCP terpasang pada areal yang akan diambil fotonya. Drone yang dipakai jenis DJI Phantom II yang dilengkapi dengan Kamera GPS. Adapun kamera yang digunakan sudah diatur sedemikian rupa agar dapat mengambil foto secara otomatis dengan selang interval tertentu sesuai kebutuhan.

Tantangan sulit dalam pengambilan data adalah cuaca dan akses menuju beberapa titik pengukuran GCP dan lokasi terbang. Cuaca pada saat pengambilan data kurang mendukung yang dapat mengakibatkan pengambilan foto kurang maksimal. Akses ke beberapa titik GCP dan lokasi terbang juga tidak mudah khususnya saat menuju dinding kawah sebelah tenggara yang harus memutari Puncak Sumbing serta melewati medan berbatu yang terjal dan berbahaya.

2. Pengolahan foto udara dengan program Agisoft photoscan.

Pengolahan foto udara dapat diolah dengan menggunakan program Agisoft Photoscan. Dalam pengolahan foto ini dipandu oleh Angie Diefenbach mulai dari memasukkan foto, penentuan GCP, hingga didapatkan DEM sesuai yang diinginkan. Dalam program Agisoft Photoscan, foto-foto hasil pemotretan udara digabungkan menjadi 1 foto wilayah cakupan, foto yang memuat gambar GCP di tandai titik kontrol tanahnya/ikatnya sesuai dengan koordinat pemasangan GCP.  Kemudian diproses lagi menghasilkan dense point clouds yang sudah teregister koordinatnya. Hasil ini dapat diexport dalam bentuk DEM (Digital Elevation Model).  

Ada beberapa tahapan yang harus dilakukan untuk mengolah foto foto ini yaitu Alignment, Optimize Photo, penambahan Ground Control Marker, membuat dense point cloud, membuat mesh dari dense point cloud, dan terakhir membuat digital elevation model.

 

Kesimpulan

Fotogrametri dapat menjawab kebutuhan DEM beresolusi tinggi dengan waktu yang cepat dan biaya murah.  Penggunaan teknik ini sangat berguna bagi pemetaan geologi gunungapi, modeling bahaya awan panas dan lahar gunungapi, menghitung volume kubah lava, dll. Selain itu membantu dalam analisis morfologi serta perubahan kawah suatu gunungapi dari waktu ke waktu.

Permasalahan yang muncul adalah hasil foto yang beberapa kurang maksimal seperti blur yang menyebabkan kualitas foto menjadi buruk. Selain itu beberapa titik GCP hasilnya tidak sesuai yang diharapkan. Ini akan menyebabkan DEM yang dihasilkan kurang maksimal. Kekurangan lainnya adalah cuaca dan keterbatasan drone terutama dalam daya jelajah dan durasi baterai yang masih pendek.

 

FOTO KEGIATAN

Kelud 1 (25-04-16)

pemasangan GCP di dalam kawah G. Kelud

 

Kelud 2 (25-04-16)

pemasangan dan pengukuran GPS untuk GCP

 

Kelud 3 (25-04-16)

penerbangan drone di area kawah G. Kelud

 

Kelud 4 (25-04-16)

Salah Satu Foto yang dihasilkan oleh kamera yang diterbangkan oleh drone

 

Kelud 5 (25-04-16)

kegiatan diskusi dan pengolahan lanjutan

 

Kelud 6 (25-04-16)

DEM G. Kelud hasil olahan menggunakan fotogrametri