Sr Amir Hamzah al-Rakiti

PENENTUDUDUKAN SATELIT (PENGENALAN GNSS DAN GPS)

1.0 Pengenalan Sistem Penentududukan Satelit

Juruukur tanah kebiasaanya menggunakan kaedah dan peralatan ukur konvensional seperti teodolit dan total station dalam pelaksanaan kerja pengukuran satah seperti ukur sempadan, ukur topografi dan ukur kejuruteraan. Walaupun teknik konvensional membuat pengukuran terus dilapangan serta mudah ditentukan seperti cerapan bearing dan jarak, namun penggunaan teknik konvensional ini mempunyai kekurangan seperti tidak dapat digunakan dalam keadaan cuaca hujan, waktu malam, menggunakan kelengkapan yang banyak seperti prism/ reflector, menggunakan pekerja yang ramai dan memerlukan kesaling nampakan stesen-stesen (Station Intervisibility) yang ditubuhkan.

Rajah 1 : Perbezaan antara teknik Total Station (Konvensional) dibandingkan dengan teknik Penentududukan Satelit (GPS receiver) Moden

(credit gambar Weon, Hyeongkeun & Seo, Jung Il & Lee, Joon-Woo,2020)

a) Penggunaan total station memerlukan kenampakan antara total station dan prism di stesen-stesen ukur.

b) Penggunaan teknik GPS yang dilaksanakan tanpa perlu menerabas atau perlukan reflector serta stesen saling nampak.

Kaedah Penentududukan Satelit contohnya (Sistem Penentududukan Sejagat-GPS) telah memberikan impak dan merevolusikan bidang navigasi, ukur dan pemetaan dalam negara. Antara kelebihan teknologi penentududukan satelit dapat memberikan kedudukan dibumi dalam koordinat 3 Dimensi dimana-mana sahaja diatas permukaan bumi selagi alat penerima (peranti) menerima isyarat sistem penentududukan satelit, digunakan dalam keadaan pelbagai cuaca , siang dan malam, dan mendapat hasil yang cepat serta kejituan dan ketepatan memadai . Selain dari itu, penggunaan staf yang minima dan pengurangan kos kerja ukur bagi kawasan kerja yang besar. Walaubagaimanapun, pemahaman dan teknik ukur penentududukan satelit (for survey-accurate techniques) oleh juruukur tanah atau jurutera geomatik ini perlulah dipelajari dengan baik agar perkhidmatan dan juga hasil akhir seperti koordinat dan peta atau pelan menepati kehendakan klien dan standard yang telah ditetapkan.

Dalam era moden ini, penggunaan GNSS atau GPS dalam perkhidmatan navigasi, ukur dan pemetaan dalam negara telah meluas dan semakin penting. Istilah penentududukan, panduarah/navigasi dan ukur tanah, GNSS dan GPS, dan lain-lain istilah akan dibincangkan lanjut dalam penulisan ini.

2.0 Perkembangan Sistem Panduarah dan Penentududukan

Berkurun-kurun lamanya aktiviti panduarah berasaskan cerapan objek samawi seperti bintang,matahari dan planet-planet dipraktiskan. Namun, sistem pembangunan satu sistem sejagat untuk penentududukan dan panduarah yang tepat hanya bermula selepas era penerokaan angkasa dengan pelancaran Sputnik 1 oleh Rusia pada tahun 1957. Sistem tersebut dikenali sebagai sistem berasaskan angkasa dan boleh dikelaskan kepada teknik optik dan teknik radio. Kedua-dua sistem ini bermula lewat 1950an dan 1960an. Berikut diringkas perkembangan sistem panduarah dan penentududukan.

Sebelum abad ke 13- Penggunaan Astronomi geodetik seperti cerapan bintang dan lain-lain.

Abad ke 13 – Kompas Magnetik

1907 – Kompas Gyro

1912 – Radio Direction Finding

1930 an – Radar dan INS (Inertial Nav System)

1940 an – Loran-A

1960 an – Omega dan Doppler Satellites

1970 an – Loran –C

1980 an – GPS dan Kemudian GLONASS

2000 an – GNSS (GPS,GLONASS, Galilleo, BeiDOu) - Sistem Penentududukan dan

Navigasi Sejagat istilah ‘GNSS’

2016 : RNSS (QZNSS, IRNSS/NavIC) – Sistem Penentududukan dan Navigasi Wilayah

3.0 Terminologi Asas

Position (kedudukan) : Satu kedudukan diberikan dengan satu set koordinat terkait dengan satu kerangka rujukan koordinat baik-tentuannya. Setiap kerangka rujukan diperlukan antaranya memerlukan pendefinisian sistem yang jelas seperti asalan, orientasi paksi dan memenuhi kesepakatan (convention) tertentu.

Positioning (Penentududukan) : Proses untuk mendapatkan sesuatu titik kedudukan. Terdapat dua jenis kedudukan iaitu kedudukan mutlak (Absolute Positioning) dan kedudukan relatif (Relatif Positioning).

Land Surveying (Ukur Tanah) : Sains, Seni dan Teknologi untuk mempraktiskan penentududukan (mutlak dan relatif) sesuatu objek samaada diatas atau berhampiran dengan permukaan bumi.

Navigation (Navigasi/Panduarah) : Panduarah dari satu tempat ke tempat yang lain dan mengambilkira kedudukan, arah, halaju, orientasi platform (row-pitch-yaw etc) dan lain-lain. Kebiasanya panduarah yang jitu (precise navigation) perlu dititik beratkan untuk aplikasi yang kritikal contohnya pelayaran melalui selat yang sempit, pendaratan kapal terbang dilandasan dan sebagainya.

Global Navigation Satellite System (GNSS) / Sistem Satelit Panduarah Sejagat : Sistem yang terdiri daripada sebarang gugusan satelit-satelit seperti GPS,GLONASS,BEIDOU,GALILEO dan lain-lain daripada angkasa bagi tujuan penentududukan, panduarah, penentuan masa (Positioning, Navigation, Timing) dalam skala sejagat. Terdapat dua kategori GNSS iaitu sejagat (global) dan wilayah (regional) dan GNSS ini juga diperkukuhkan lagi dengan SBAS.

Global Positioning System (GPS) - Satu sistem yang mempunyai gugusan-gugusan satelit panduarah sekurang-kurangnya 24 buah satelit yang dimiliki oleh US Department of defense (DOD) bertujuan menyediakan pengguna dengan perkhidmatan penentududukan, panduarah dan penentuan masa (PNT). Sistem ini terbahagi kepada tiga Segmen iaitu Angkasa , Kawalan dan Pengguna. GPS telah merevolusikan kaedah panduarah dan penentudduukan yang dulu yang hanya bergantung kepada jasad samawi seperti bintang&matahari kini beralih kepada satelit buatan untuk digunakan untuk tujuan panduarah,pelayaran,pengangkutan,dan juga ukur dan pemetaan.

Rajah 2 : Jenis-Jenis Sistem Penentududukan dan Navigasi Sejagat (Lihat lanjut berkaitan GPS dalam website https://www.gps.gov/systems/gps/)

4.0 Aplikasi Sistem Penentududukan Satelit

Antara impak dan kesan sistem penentududukan satelit di Malaysia boleh dilihat dari segi perkembangan sistem koordinat geodetik di negara kita. Pengunaan GPS contohnya telah bermula sejak 1989 lagi dalam kerja ukur dan pemetaan dalam negara. Penggunaan teknologi ini dapat diperhatikan dengan pembangunan produk sistem rujukan yang disuaikan dengan teknologi GPS/ GNSS contohnya Geocentrik Datum of Malaysia 2000 (GDM2000).

Rajah 3 : Evolusi infrastruktur geodetik mendatar di Malaysia ( Credit Slide Dr. Asyran JUPEM)

Selain aplikasi ukur geodetik, terdapat lain-lain aplikasi seperti dalam penerbangan, angkasa, jalan dan lebuhraya, penentuan masa, marin, ketenteraan, pertanian, alam sekitar, dan ukur dan pemetaan bagi juruukur tanah. (lihat lanjut website https://www.gps.gov/applications/)

5.0 Penutup

Sistem Penentududukan Satelit adalah salah satu teknik dalam ukur geomatik untuk tujuan navigasi, penentududukan dan penentuan masa. Dengan memperolehi ilmu pengetahuan dan kemahiran teknikal dalam sistem penentududukan satelit GNSS seperti Global Positioning System (GPS) oleh Amerika Syarikat, Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS) oleh Rusia, BeiDou oleh China, dan Galileo oleh Kesatuan Eropah ini dapat membantu juruukur dan jurutera geomatik dalam mempercepatkan dan memenuhi kehendak kerja ukur dan pemetaan dengan berkualiti. Anda boleh mencari maklumat lanjut berkaitan sistem penentududukan satelit ini dengan buku-buku dicadangkan dibawah. Terima Kasih.