Integrasi Ipad Pro Lidar Dan GNSS-IMU Pada Lingkungan Untuk Aplikasi Survei Rekayasa

Ubaidillah, Muchammad Rizki (2022) Integrasi Ipad Pro Lidar Dan GNSS-IMU Pada Lingkungan Untuk Aplikasi Survei Rekayasa. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6016201009-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until September 2024. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Pemanfaatan Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver yang telah diintegrasikan dengan Inertial Measurement Unit (IMU) pada produk u-blox F9R memiliki keunggulan yang signifikan. Keunggulan tersebut adalah memiliki stabilitas akurasi dengan memanfaatkan metode Real Time Kinematic Networked Transport of Radio Technical Commission for Maritime Services (RTCM) via Internet Protocol (RTK-NTRIP) pada berbagai macam lokasi. Tingkat akurasi GNSS receiver akan menurun apabila lokasi pengukuran memiliki banyak halangan. Permasalahan lain terkait sensor GNSS di pasaran Indonesia adalah dari segi harga baik beli maupun sewa yang mahal. Hal ini disebabkan karena komponen produk GNSS di Indonesia merupakan barang impor. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, penelitian sebelumnya telah mengembangkan purwarupa low-cost GNSS dual frequency yang mampu meningkatkan akurasi posisi hingga milimeter. Sistem dual frequency ini dilengkapi dengan koreksi terhadap kesalahan ionosfer menggunakan Model Klobuchar. IMU sebagai pelengkap (complementary) GNSS tidak bergantung pada gangguan sinyal dari luar yang mampu menghalangi atau menginterferensi sinyal karena pengukuran dilakukan berdasarkan akselerasi sinyal. Selain itu, IMU memiliki frekuensi tinggi (100 hz) sehingga dapat melakukan interpolasi posisi GNSS (1 hz). Sistem integrasi antara GNSS dengan IMU ini dapat membantu data GNSS menjadi lebih stabil terutama pada saat pengukuran kinematik. Sistem integrasi ini dapat memberikan manfaat seperti, meningkatkan akurasi posisi GNSS dan memberikan informasi koordinativ pada saat GNSS signal outages seperti di lokasi underpass dan basement bangunan. Sistem integrasi pada receiver u-blox F9R ini dapat bekerja ketika bergerak dengan kecepatan minimal 20 km/jam. Selanjutnya, data yang didapatkan dari sistem ini akan dimanfaatkan sebagai koordinat georeferensi objek data 3D yang didapatkan dari pengukuran iPad Pro LiDAR 2021 pada lokasi di mana terjadi GNSS signal outages (GNSS tidak bisa menerima sinyal satelit). Georeferensi ini digunakan untuk memberikan informasi koordinat Universal Transverse Mercator (UTM) pada objek 3D yang telah diamati menggunakan iPad Pro LiDAR. Selanjutnya, objek 3D yang telah memiliki koordinat UTM ini sangat bermanfaat sebagai data awal (reconnaissance) yang digunakan untuk pengecekan dan pemeliharaan bangunan karena koordinatnya sudah bersifat global. Pada penelitian ini berkaitan dengan 2 tujuan Sustainable Development Goals (SDGs). Tujuan tersebut adalah infrastruktur, industri, inovasi, dan terkait kota yang berkelanjutan. Kegiatan ini akan mengintegrasikan perangkat low-cost GNSS receiver u-blox F9R yang sudah terintegrasi dengan IMU dengan iPad Pro Light Detection and Ranging (LiDAR) 2020 untuk pembuatan model 3D bangunan di lokasi yang tidak dapat menerima sinyal satelit GNSS salah satunya adalah underpass. Hasil Penelitian ini berupa analisis Perbedaan koordinat point marker, jarak antara point marker, dan uji statistik t-student dengan memanfaatkan jumlah ICP yang berbeda. Analisis yang telah dilakukan menunjukkan bahwa nilai RMSE perbedaan koordinat yang dihasilkan memanfaatkan 4, 6, dan 8 titik ICP secara berurutan di beberapa lokasi memiliki rentang nilai sebesar 0.155 m – 1.266 m untuk posisi horizontal dan 0.171 m – 1.014 m untuk posisi vertikal, 0.204 – 0.446 m posisi horizontal dan 0.275 m – 0.832 m posisi vertikal, dan 0.306 m – 0.698 m posisi horizontal dan 0.121 m – 0.681 m untuk posisi vertikal. Sementara itu, nilai Root Mean Squared Error (RMSE) yang dihasilkan pada perhitungan selisih jarak antara marker dengan menggunakan Independent Control Points (ICP) 4, 6, dan 8 titik ICP secara berurutan adalah 0.039 m – 0.134 m, 0.028 m – 0.084 m, dan 0.039 m – 0.098 m. Dari hasil perhitungan nilai RMSE posisi horizontal dan vertikal pembuatan model 3D memanfaatkan data ICP sebagai data georeferensi tersebut belum memenuhi toleransi kesalahan Level of Detail (LoD) 4 yaitu < 0.200 m. Analisis selanjutnya yang dilakukan adalah melakukan uji t pada data koordinat point marker tersebut.v Tujuan dari analisis ini adalah untuk menentukan signifikansi koordinat point marker yang didapatkan dari proses georeferensi data model 3D menggunakan data ICP. Dari hasil uji statistik t-student Paired Two Sample untuk sembilan bentuk model 3D didapatkan enam bentuk model 3D objek pada posisi horizontal data koordinatnya memenuhi, sementara untuk posisi vertikalnya hanya satu bentuk model 3D. Dari analisis yang telah dituliskan didapatkan bahwa pemanfaatan receiver low-cost GNSS dan LiDAR iPad Pro 2020 dapat mempermudah pekerjaan pembuatan 3D suatu objek, namun pemanfaatan data GNSS/IMU untuk data georeferensi belum memenuhi kriteria LoD4. Hal tersebut diakibatkan karena penentuan titik ICP tidak berdasarkan point marker, namun melalui estimasi pengguna. Data koordinat GNSS/IMU ini akan sangat berguna jika dimanfaatkan sebagai data otomasi yang diintegrasikan dengan LiDAR secara real time karena data GNSS/IMU dapat memberikan estimasi posisi pada saat GNSS outages
==========================================================================================================================
The use Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver which has been integrated with the Inertial Measurement Unit (IMU) on the u-blox F9R product has significant advantages. This advantage is having stability in accuracy by utilizing the Real Time Kinematic Networked Transport of Radio Technical Commission for Maritime Services (RTCMvia Internet Protocol (RTK-NTRIP) at various locations. The accuracy of the GNSS receiver will decrease if the measurement location has many obstacles. Another problem related to GNSS sensors in the Indonesian market is in terms of prices, both buying and renting are expensive. This is because the components of GNSS products in Indonesia are imported goods. To overcome this problem, previous research has developed a lowcost GNSS dual frequency that can increase positioning accuracy up to millimeters. This dual frequency is equipped with correction of ionospheric errors using the Klobuchar Model. The IMU as a complementary GNSS does not depend on interference from outside signals that can block or interfere with the signal because measurements are made based on signal acceleration. In addition, the IMU has a high frequency (100 hz) so that it can interpolate GNSS positions (1 hz). This integration system between GNSS and IMU can help GNSS data become more stable, especially during kinematic measurements. This integration system can provide benefits such as increasing the accuracy of the GNSS position and providing coordinate information at the time of the GNSS signal outages such as in the location of underpasses and basements . The integration system on receiver canviii work when moving at a minimum speed of 20 km/hour. Furthermore, the data obtained from this system will be used as georeferenced coordinates for 3D data objects obtained from measurements of the iPad Pro LiDAR 2021 at the location where the GNSS signal outages (GNSS cannot receive satellite signals). This georeference is used to provide Universal Transverse Mercator (UTM) coordinate information on 3D objects that have been observed using iPad Pro LiDAR. Furthermore, 3D objects that already have UTM coordinates are very useful as initial data (reconnaissance) used for checking and maintaining buildings because the coordinates are global. In this study, it relates to 2 goals of the Sustainable Development Goals (SDGs). The goals are infrastructure, industry, innovation and sustainable cities. This activity will integrate the low-cost GNSS receiver u-blox F9R device that has been integrated with IMU with the iPad Pro Light Detection and Ranging (LiDAR) 2020 for the creation of 3D models of buildings in locations that cannot receive GNSS satellite signals, one of which is the underpass. The results of this study are in the form of analysis of the difference in point marker, the distance between the point markersstatistical test t-student by utilizing different ICP numbers. The analysis that has been carried out shows that the RMSE value of the difference in coordinates produced using 4, 6, and 8 ICP points sequentially in several locations has a value range of 0.155 m – 1,266 m for the horizontal position and 0.171 m – 1,014 m for the vertical position, 0.204 – 0.446 m horizontal position and 0.275 m – 0.832 m vertical position, and 0.306 m – 0.698 m horizontal position and 0.121 m – 0.681 m for vertical position. Meanwhile, the Root Mean Squared Error (RMSE) value generated in calculating the difference in distance between markers using Independent Control Points (ICP) 4, 6, and 8 ICP points respectively is 0.039 m – 0.134 m, 0.028 m – 0.084 m, and 0.039 m – 0.098 m. From the results of the calculation of the RMSE values for horizontal and vertical positions, making 3D models using ICP data as georeferenced data does not meet the Level of Detail (LoD) 4 error tolerance, which is <0.200 m. The next analysis carried out is to perform a t-test on the coordinates of the point marker . The purpose of this analysis is to determine the significance of the point marker obtained from the 3D model data georeference process using ICP data. statistical test t-student Paired Two Sample for nine forms of 3D models, it is found that six forms of 3D models ofix objects in the horizontal position of the coordinate data meet, while for the vertical position only one form of 3D model. From the analysis that has been written, it is found that the use of low-cost GNSS receivers and LiDAR iPad Pro 2020 can simplify the work of creating 3D objects, but the use of GNSS/IMU data for georeferenced data does not meet the LoD4 criteria. This is because the determination of the ICP point is not based on a point marker, but through user estimates.coordinate data/will be very useful if used as automation data that is integrated with LiDAR in real time because GNSS/IMU data can provide position estimates during GNSS outages

Item Type:	Thesis (Masters)
Additional Information:	RTG 025.069 1 Uba i-1
Uncontrolled Keywords:	GNSS, IMU, iPad Pro LiDAR, GNSS Signal Outage, Model 3D
Subjects:	G Geography. Anthropology. Recreation > G Geography (General) > G70.5.I4 Remote sensing T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL798.N3 Global Positioning System.
Divisions:	Faculty of Civil, Planning, and Geo Engineering (CIVPLAN) > Geomatics Engineering > 29101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Mr. Tondo Indra Nyata
Date Deposited:	06 Feb 2023 03:14
Last Modified:	06 Feb 2023 03:14
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/96272

Actions (login required)

View Item