Datum Geodetik

Pernahkah kita menggabungkan beberapa layer peta pada suatu pada daerah yang sama namun dari sumber data yang berbeda dengan software arcgis kemudian kita dapat hasilnya adalah layer-layer  peta tersebut tidak berada dalam daerah yang sama? Itulah saat dimana datum dan sistem proyeksi peta dari suatu sistem koordinat yang ada dari beberapa layer peta tersebut berbeda. Karena datum dan proyeksinya berbeda maka koordinat yang ada pada layer-layer peta tersebut juga berbeda.

Ibaratnya datum itu sebagai suatu dasar seperti pondasi pada suatu struktur bangunan. Kesalahpahaman dalam pengertian datum dan sistem koordinat dapat berakibat merugikan. Kita ambil contoh akibat kesalahan pemahaman suatu datum maka suatu posisi dapat bergeser ratusan meter. Kita juga mungkin pernah mendengar kesalahan posisi titik pemboran minyak, atau adanya konflik batas daerah. Dan itu juga merupakan fakta yang terjadi karena adanya ekses kesalahan-pemahaman datum dan sistem koordinat.

Datum geodetik atau referensi permukaan atau georeferensi adalah parameter-parameter yang digunakan sebagai acuan untuk mendefinisikan geometri ellipsoid bumi. Datum geodetik diukur menggunakan metode manual hingga yang lebih akurat lagi menggunakan satelit.

Parameter datum geodetik :

• Parameter utama, yaitu setengah sumbu panjang ellipsoid (a), setengah sumbu pendek (b), dan penggepengan ellipsoid (f).
• Parameter translasi, yaitu yang mendefinisikan koordinat titik pusat ellipsoid (Xo,Yo,Zo) terhadap titik pusat bumi.
• Parameter rotasi, yaitu (εx, εy, εz) yang mendefinisikan arah sumbu-sumbu (X,Y,Z) ellipsoid.
• Parameter lainnya, yaitu datum geodesi global memiliki besaran yang banyak hingga mencakup konstanta-konstanta yang merepresentasikan model gaya berat bumi dan aspek spasial lainnya.

Gambar. Perbedaan Datum

Jenis geodetik menurut metodenya :

• Datum horizontal adalah datum geodetik yang digunakan untuk pemetaan horizontal dimana untuk mendapatkan koordinat x dan y.
• Datum vertikal adalah bidang referensi untuk titik ketinggian (elevasi). Datum vertikal digunakan untuk merepresentasikan informasi ketinggian atau kedalaman (koordinat z).

Jenis datum geodetik menurut luas areanya :

• Datum lokal adalah datum geodesi yang menggunakan ellipsoid referensi yang bentuknya paling sesuai dengan bentuk geoid pada daerah yang tidak terlalu luas. Contoh datum lokal di Indonesia antara lain : datum Genuk, datum Monconglowe, DI 74 (Datum Indonesia 1974), dan DGN 95 (Datum Geodetik Indonesia 1995).
• Datum regional adalah datum geodesi yang menggunakan ellipsoid referensi yang bentuknya paling sesuai dengan bentuk permukaan geoid untuk area yang relatif lebih luas dari datum lokal. Datum regional biasanya digunakan bersama oleh negara yang berdekatan hingga negara yang terletak dalam satu benua. Contoh datum regional antara lain : datum indian dan datum NAD (North-American Datum) 1983 yang merupakan datum untuk negara-negara yang terletak di benua Amerika bagian utara, Eurepean Datum 1989 digunakan oleh negara negara yang terletak di benua eropa, dan Australian Geodetic Datum 1998 digunakan oleh negara negara yang terletak di benua australia.
• Datum global adalah datum geodesi yang menggunakan ellipsoid referensi yang sesuai dengan bentuk geoid seluruh permukaaan bumi. Karena masalah penggunaan datum yang berbeda pada negara yang berdekatan maupun karena perkembangan teknologi penentuan posisi yang mengalami kemajuan pesat, maka penggunaan datum mengarah pada datum global. Datum datum global yang pertama adalah WGS 60, WGS66, WGS 72, kemudian di awal tahun 1984 dimulai penggunaan datum WGS 84 dan ITRF.

Gambar. Perbedaan Parameter Pada Masing-Masing Datum

Dalam penetapan dan pendefinisian datum geodetik harus dilakukan hal-hal berikut:

1.   Menetapkan ellipsoid putaran sebagai bidang acuan hitung geodesi

2.   Menentukan koordinat titik awal (Φ, λ, h)

3.   Menentukan azimuth dari titik datum ke titik jaringan geodetik lainnya

4.   Mengukur jarak dari titik datum ke titik jaringan geodetik lainnya itu

Orientasi dari ellipsoid referensi ditetapkan dengan mendefinisikan sumbu pendek ellipsoid sejajar dengan sumbu putar bumi. Sumbu putar bumi ditetapkan sebagai sumbu z dari sistem yang bernama Conventional Terrestrial System (CTS) dan pusat bumi sebagai titik pangkal CTS. Sumbu z dari CTS adalah garis lurus yang ditarik melalui pangkalnya (pusat bumi) ke arah Conventional International Origin (CIO). CIO adalah posisi kutub rata-rata bola langit yang diamati dari tahun 1900-1905 yang ditetapkan dan tercantum dalam Resolusi No.19 IUGG pada General Assembly ke-14 yang diselenggarakan di Zurich, Swiss. Penetapan ini berdasarkan pengamatan yang dilakukan pada lima stasiun pengamat gerakan kutub (polar motion) yang terletak pada lintang sekitar 39° 08’. Dengan adanya penetapan ini maka setiap penentuan posisi dan azimuth astronomis yang dilakukan berdasarkan posisi kutub sesaat harus diberi koreksi mengacu pada CIO sebagai kutub bola langit kesepakatan. Posisi kutub sesaat setiap tahun dikeluarkan oleh International Polar Motion Service (IPMS) yang berpusat di Mizusawa, Jepang. Pada Tahun 1988 didirikan International Earth Rotation Service (IPMS) yang berpusat di Paris. Hasil pengamatan IPMS dan teknologi antariksa lain mengenai gerakan kutub dikirim dan dipublikasikan oleh IERS.

Banyak peta atau data geodesi yang memakai datum yang berbeda. Misalnya untuk keperluan survey geodesi yang lebih luas, seperti penentuan batas batas antar negara, maka diperlukan datum bersama. Perbedaan ini biasanya dapat mencapai ratusan meter jika dikonversi ke satuan panjang. Untuk menyamakan datum geodesi ini perlu suatu model transformasi berdasarkan transformasi koordinat bumi. Prinsip transformasi datum adalah pengamatan pada titik-titik yang sama atau disebut titik sekutu. Titik sekutu ini memiliki koordinat-koordinat dalam berbagai datum. Dari koordinat koordinat ini dapat diketahui hubungan matematis antara datum yang bersangkutan. Selanjutnya titik titik yang lain dapat ditransformasikan.

Sejarah Pemetaan di Indonesia dalam Menggunakan Datum Geodetik:

1. Berdasarkan Datum Global Bessel 1841

Sejak tahun 1870 (oleh Pemerintahan Kolonial Belanda tahun 1870) sampai dengan tahun 1974, Datum Geodetik yang digunakan adalah Ellipsoid Bessel 1841 dengan sisitem koordinat relatif dan posisi Ellipsoid bermacam-macam. Pulau Jawa dimana merupakan pulau terpadat penduduknya diutamakan dalam pembuatan jaring triangulasi. Pembuatan jaring triangulasi di pulau Jawa dimulai dari tahun 1862 dan selesai pada tahun 1880. Dalam jaring triangulasi diperlukan titik reprsentasi triangulasi (initial point) yang kemudian akan dijadikan patokan dalam komputasi data triangulasi. Di pulau Jawa, intial point diletakkan pada titik triangulasi P.520 yang terletak di Gunung Genuk, Jawa Tengah.

Kemudian dilakukan pengamatan Lintang Astronomik dan Azimuth Astronomik dari titik tersebut ke suatu acuan yang hasilnya  didefinisikan sebagai Lintang Geodetik dan Azimuth Geodetik. Bujur Geodetik itu sendiri didefinisikan dari Bujur astronomis pada titik triangulasi P.126 di Jakarta. Penentuan bujur astronomis ditarik berdasarkan acuan yang telah ada, yaitu dengan referensi bujur astronomis titik P.126. Bujur astronomis titik P.520 ditentukan dengan cara perhitungan triangulasi (tiangulation computation) dari bujur astronomis titik P.126.

Koordinat geodetik titik P.520, Gunung Genuk, Jawa Tengah adalah ;

Lintang     : 6˚ 26’ 53.4” S

Bujur        : 110˚ 55’ 02.05” BT  

Setelah itu jaring triangulasi diperpanjang ke Sumatera. Sampai pada tahun 1931 terbentuk 3 sistem geodetik di Sumatera, yaitu ; Sumatera Barat Sistem, Sumatera Timur Sistem dan Sumatera Selatan Sistem yang dihitung berdasarkan kerangka Bessel. Setiap sistem tersebut memiliki orientasi dan basis masing-masing maka dari itu diputuskan pada tahun 1931 dilakukan perhitungan triangulasi kedua, tidak hanya untuk Pulau Sumatera, tetapi juga Pulau Jawa dan Nusa Tenggara. Untuk itu ditentukan beberapa stasiun Laplace dan diukur beberapa garis dasar (Schepers & Schulte, 1931). Koordinatnya dihitung dalam Sistem Genuk tetapi perhitungan tersebut belum sepenuhnya selesai karena terbentur dengan adanya Perang Dunia II. Setelah Perang Dunia II berakhir, pengukuran dilanjutkan kembali, pada tahun 1960 pengukuran triangulasi diperpanjang ke Flores di Pulau Nusa Tenggara hingga Papua yang terdapat datum Monconglowe.

Sementara itu pembuatan kerangka geodetik di Sumatera diperluas ke pulau-pulau sekitarnya. jaring utama triangulasi di Pulau Bangka dimulai pada tahun 1917. Jaring traingulasi disambungkan oleh titik triangulasi di Riau dan Lingga ke Sistem Malayan pada akhir tahun 1938 (Schepers, 1939).

Sekitar 30 tahun setelah itu, 1970, Kalimantan Barat mulai dipetakan. Jaring Triangulasi yang dibentukan menggunakan kerangka Bessel 1841. Gunung Serindung dipilih sebagai intial point berada di Utara Singkawang (Hadi, 1975). Sebagai dampak Perang Dunia ke-2 banyak titik triangulasi rusak. Penentuan titik koordinat yang dibentuk dari kerangka geodetik semakin sulit yang berakibat kepada sulitnya pemetaan Pulau Sumatera . Untuk keperluan itu maka ditentukanlah titik kontrol horizontral dengan teknik penggunaan satelit Doppler.

2. Berdasarkan Datum Global GRS 1967 ( Geodetic Reference System 1967 )

Dalam program pemetaan Dasar Nasional yang dimulai pada masa Repelita I ( 1960-1974 ) yang bertepatan dengan dibentuknya Badan Koordinasi Survey dan Pemetaan Nasional (Bakosurtanal) pada tahun 1969, dan dimulainya progam penyatuan sistem referensi. Tujuan utamnya untuk membangun sistem informasi geografis yang integratif di Indonesia. Pada masa ini teknologi pun telah berkembang dengan munculnya penentuan posisi dengan satelit, yang pada waktu itu dinamakan sistem Satelit Doppler dari US Navy Navigation Satelite system ( NNSS ) sistem triangulasi yang digunakan pada masa sebelumnya telah ditinggalkan. Dengan teknologi ini, seluruh datum Indonesia yang terpisah telah disatukan dalam satu sistem, walupun pada waktu itu kita masih mengadopsi sistem relatif terhadap satu titik di muka bumi yang dipakai sebagai acuan.

Kemudian Bakosurtanal memutuskan untuk memilih satu titik triangulasi di Padang sebagai titik awal sistem dan dinamakan Datum Padang. Selanjutnya Datum Padang ini dinamakan dengan nama baku yang terkait dengan tahun penetapannya yaitu Datum Indonesia 1974 ( Indonesia Datum, 1974 atau ID-74 ). Dalam datum tunggal ini Indonesia mengganti Ellipsoid Bessel 1841 dengan ellipsoid yang diadopsi secara internasional pada waktu itu, yaitu GRS 1967 ( Geodetic Reference System 1967 ). Denga nilai a = 6.378.160 m dan f = 1/298.25.

Pada datum Indonesia 1974  (ID-1974), initial point adalah Stasiun Doppler di Padang. Koordinat stasiun tersebut adalah :

Lintang  : 0˚ 56; 38.414” S

Bujur     : 100˚ 22’ 08.804” BT

Tinggi    : 3190 m diatas INS

Titik pusat INS ditranslasikan (digeser) dari pusat Sistem Doppler NWL-9D  dengan nilai pergeseran tertentu. Pergeseran nilai tersebut dihasilkan dari pendefinisian INS dan nilai tangensial Elipsoid Sistem Doppler NWL-9D  ke intial point. Nilai pergeserannya adalah :

X  = + 2.691 m

Y  =  – 14.757 m

Z  = + 0.224 m

Sutisna (1982) menghitung triangulasi dari Sumatera dan Jawa dalam datum ID-1974 dengan GEM-8 sebagai geoid referensinya. Dalam periode 1974 – 1982 telah terbentuk 378 Doppler station di seluruh kepulauan Indonesia. 15 stasiun di Sumatera, 87 stasiun di Kalimantan, 133 stasiun di Sulawesi, 9 stasiun di Nusa Tenggara dan 134 stasiun di Irian Jaya. Jumlah stasiun doppler di pulau Jawa baru selesai pada awal tahun 1984.

3. Berdasarkan Datum Global WGS 1984

Ketika setelah berkembangnya GPS ( Global Positionng System ). Pada masa ini penentuan posisi yang lebih akurat dicapai setiap saat dan tepat. Agar peta-peta Indonesia tetap bisa digunakan, maka perlu mengubah datum yang digunakan dari ID-74 ke datum yang sesuai denga sistem GPS. Datum baru ini dinamakan Datum Geodesi Nasional Indonesia 1995 ( DGN 1995 ) dengan Ellipsoid acuan WGS 1984 ( a = 6.378.137 m dan kegepengan f = 1/295.34 ) yang juga digunakan secara internasional serta sistem koordinat geosentrik. Datum ini mengadopsi sistem datum geodetik absolut dengan mengatur pusat Ellipsoid Referensi berimpit dengan pusat massa bumi dan tidak digunakan lagi Datum Padang ( yang merupakan datum relatif ) seperti pada masa sebelumnya.