ukur geodesi part2

1

Part 2

KAWALAN GEODESI UFUK

Prof. Madya Dr. Khairul Anuar bin Abdullah

2

Introduction

■ Untuk mendapatkan maklumat atau data yang akan digunakan sebagai bahan perhitungan, cerapan dan pengukuran perlu dibuat diatas permukaan Bumi.

■ Pengukuran bagi tujuan geodesi ini dipanggil pengukuran geodetik, dimana berbagai kuantiti berbentuk geometri dan fizikal diukur dan dicerap di atas permukaan Bumi dan juga disekitar ruang Bumi

3

Introduction■ Pengukuran ini boleh dibahagikan kepada empat kumpulan.

- Pengukuran geodesi terrestrial, dimana sudut ufuk atau arah, jarak, jarak zenit dan perbezaan ketinggian dicerap di atas Bumi - Pengukuran astronomi geodetik (astronomi berjitu tinggi), dimana cerapan kepada arah bintang dibuat bagi menentukan latitud, longitud dan azimut. - Pengukuran nilai graviti dan pemalar berbeda kedua bagi upayaan graviti dan juga pengukuran pasang-surut Bumi. - Pengukuran yang bebas dari satelit rekaan, sumber radio dan angkasa lepas

4

Triangulasi

■ Tujuan pengukuran geodetik terrestrial ialah untuk mewujudkan jaringan kawalan geodesi ufuk dan tegak (ketinggian).

■ Oleh itu perbincangan dibuat dengan membentangkan kaedah pengukuran sudut, jarak, dan penentuan ketinggian

5

Tafsiran

■ Triangulasi adalah satu kaedah penentuan kedudukan beberapa titik yang digunakan sebagai stesen kawalan geodetik yang bertaburan jauh diantara satu sama lain tanpa memerlukan pengukuran jarak diantara stesen tersebut.

■ Jika diketahui satu sisi (garis asas) dan semua sudut dalam rangkaian segi tiga yang membentuk triangulasi tersebut, maka sisi yang lain boleh dihitung dan seterusnya koordinat stesen dapat ditentukan.

7

Tujuan Triangulasi■ Tujuan triangulasi boleh dirumuskan seperti berikut:

Untuk membentuk satu jaringan kawalan yang boleh digunakan sebagai asas rujukan bagi cerapan dan pengukuran yang digunakan bagi pemetaan topografi dan ukur kadaster, dan juga kerja-kerja ukur kejuruteraan.

Data dan maklumat dari triangulasi digunakan bersama cerapan latitud dan logitud astronomi berserta dengan nilai graviti untuk menentukan saiz dan bentuk Bumi serta perubahan jisim didalam Bumi

8

Pengkelasan Triangulasi■ Triangulasi boleh dibahagikan kepada dua jenis, iaitu

triangulasi geodesi dan triangulasi satah datar.

Dalam triangulasi satah datar kelengkungan permukaan Bumi diabaikan dan perhitungan boleh dibuat dengan mudah menggunakan segitiga satah datar dan digunakan didalam kerja ukur tanah yang meliputi kawasan kecil.

Triangulasi geodetik mengambilkira kelengkungan permukaan Bumi, dimana segitiga dibina sebagai suatu jaringan diatas permukaan elipsoid dimana baki elipsoid atau sfera dalam setiap segitiga diambilkira didalam perhitungan.

9

Pengkelasan Triangulasi

■ Pengkelasan jaringan triangulasi boleh dibuat dalam dua bentuk:

Mengikut keutamaannya secara relatif Berdasarkan keutamaan secara relatif, triangulasi dikelaskan kepada jaringan utama, kedua dan ketiga mengikut kaedah pembentukan jaringan segitiga yang berkenaan.

10

Pengkelasan TriangulasiMengikut tahap kejituan cerapan yang dicapai

Pengkelasan bentuk kedua berdasarkan tahap kejituan, dimana penentuan kejituan tiap-tiap tahap ditentukan.

11

Pengkelasan Triangulasi

■ Sebagai contoh, "International Association of Geodesy" (IAG) telah menetapkan penentuan seperti berikut:

Purata Tikaian Tikaian Tikaian Sudut Segitiga Maksima Lurus

Tahap pertama 1" 3" 1: 25,000Tahap kedua 3" 8" 1: 10,000Tahap ketiga 5" 12" 1: 5,000

12

Prinsip TriangulasiMesti memenuhi syarat :■ jumlah ketiga-tiga sudut yang dicerap mestilah

bersamaan dengan 180o + e + s; dimana e adalah baki elipsoid atau sfera dan s ialah tikaian sudut segitiga yang dibenarkan.

■ suatu titik P ditentukan oleh sekuarang- kurang nya oleh 3 garisan

■ skim jaringan triangulasi perlu dirancangkan supaya setiap sisi boleh dihitung dari sekurang-kurangnya dua segitiga yang berlainan.

13

Merangka Bentuk Triangulasi

Didalam merangka bentuk jaringan triangulasi,

bentuk sesuatu segitiga perlu dipertimbangkan:

■ Segitiga yang paling baik ialah segitiga yang sisinya sama panjang

■ segitiga yang terlalu tirus hendaklah dielakkan seberapa boleh

■ Perbezaan besar diantara sudut didalam segitiga akan menghasilkan segitiga yang mempunyai perbezaan kepanjangan sisi yang besar

15


■ Jika sisi yang panjang dihitung dari sisi yang pendek, selisehnya akan menjadi lebih besar daripada selisih sisi asal (yang pendek)

■ sudut segitiga tidak boleh kurang daripada 30o dan tidak boleh melebihi 120o

■ Perlu juga dipastikan supaya tidak ada satu stesen yang ditubuh yang bergantung hanya pada satu segitiga tirus

17


■ Secara umum bentuk jaringan triangulasi yang terbaik ialah jaringan yang meliputi kawasan yang luas didalam satu jalinan berterusan secara keseluruhannya.

■ Tetapi pada amalannya bentuk seperti ini tidak dapat dilaksanakan dalam beberapa keadaan.

- contoh nya negara besar

19


■ dalam bentuk jaringan, yang meliputi kawasan secara keseluruhan

■ dalam bentuk rangkaian rantai yang menghubungi sempadan kawasan yang luas dalam bentuk rangka

■ lain-lain bentuk yang lebih komplek

“Secara tiorinya, sistem triangulasi dalam bentuk jaringan adalah lebih baik, tetapi dalam keadaan tertentu penggunaan rangkaian rantai adalah lebih sesuai”

20

Jenis Rangkaian

Antara jenis rangkaian :

Rangkaian segitiga selapis Rembat segiempat Segitiga berpusat

23

Jenis Rangkaian

■ Jenis yang digunakan adalah tertaklok kepada pertimbangan praktik di padang, supaya sesuai dengan keadaan topografi.

■ Perkara yang perlu diambilkira didalam pertimbangan untuk membuat keputusan adalah seperti berikut:

Setiap rangkaian triangulasi yang dibentuk hendaklah dapat memberikan penyelesaian segitiga melalui dua kaedah yang bebas, melainkan jika terpaksa menggunakan rangkaian segitiga selapis.

24

Jenis Rangkaian■ Bagi menubuhkan rangkaian segitiga sekurang-

kurangnya satu atau lebih baik lagi jika kedua-dua kaedah digunakan supaya rangkaian itu adalah dalam "keadaan kukuh", iaitu segitiga berdasarkan prinsip dan bentuk di atas.

■ Garisan yang terlalu panjang dalam satu-satu segitiga perlu dielakkan. Yang paling baik ialah kepanjangan semua garisan lebih kurang sama.

■ Tertaklok pada perkara di atas, bentuk rangkaian hendaklah ditubuhkan supaya kerja di padang yang terlibat adalah minimum. Bagi tujuan ini, segienam berpusat dan bentuk yang lebih komplek adalah tidak sesuai.

25

Kesesuaian Rangkaian

■ Di kawasan berbukit-bukau, rembat segiempat adalah yang paling sesuai.

■ Di kawasan yang mendatar, rembat segiempat sukar digunakan dan segitiga berpusat adalah lebih sesuai.

■ Segitiga selapis hanya digunakan jika tidak ada cara lain yang sesuai.

26

Jarak dan Kedudukan Stesen■ Di kawasan berbukit jarak antara stesen yang paling

sesuai ialah dalam lingkungan 50 km. walaupun jarak sejauh 150 km. atau hingga 300 km pernah dicerap dengan memuaskan

■ Di kawasan mendatar, purata jarak yang sesuai ialah 15 km jika menara cerapan didirikan.

27

Masalah Biasan■ Masalah biasan sangat ketara apabila garis cerapan

menggeser atau hampir menggeser permukaan Bumi.

■ Di kawasan berbukit masalah ini dapat dielakkan, tetapi di kawasan mendatar penggeseran ini menjadi satu masalah.

■ Ianya dapat dikurangkan dengan memendekkan jarak antara stesen atau membina menara cerapan yang tinggi dan menggunakan lebih banyak kawalan.

28

Saling Kelihatan Antara StesenDari Rajah :

AB2 = OB2 - AO2

AB2 = (AO + BC)2 - AO2

AB2 = 2AO. BC + BC2

AB2 = CD. BC + BC2

AB2 = BC (CD + BC)AB2 = BC. BD

atau BC = AB2/BD

29

Saling Kelihatan Antara StesenOleh kerana BC adalah kecil jika dibandingkan dengan jejari Bumi R, maka boleh diandaikan bahawa BD adalah bersama CD dan garisan lurus AB bersamaan dengan arka AC , maka

BC = H = S2/2R

■ dimana S ialah jarak AC dan R ialah jejari sfera, iaitu Bumi

30

Saling Kelihatan Antara StesenPada amalannya, garis penglihatan AB tidak merupakan satu garisan yang lurus, tetapi melengkung kearah kelengkungan permukaan Bumi, disebabkan oleh biasan udara.Garisan yang mengufuk di A akan menemui BC di B'.

H = (1 –2k) s2/2R

dimana K ialah angkali biasan. Nilai purata K ialah 0.07 bagi garisan di atas tanah dan 0.08 bagi garisan di atas permukaan air.

31

Saling Kelihatan Antara Stesen

■ Secara khusus nilai K boleh berubah dengan keadaan atmosfera, waktu dan kesan sekeliling dan tempatan.

■ Jika S diukur dalam batu dan K diambil sebagai 1/14 (iaitu 0.07) :

H = ( 1 – (1/7) x 5280 x S2/(2 x 3960)

atau

H (dlm kaki) = (4/7) S2

dimana S dalam unit batu

32

Saling Kelihatan Antara Stesen■ Perlu dipastikan A dan B

salingnampak.■ Pastikan C tidak menjadi

pelindung■ Jika C melindung, perlu

didirikan menaracerapan disalah satu stesen.

■ Selalu nya menara di dirikan distesen yang paling hampir dengan pelindung kerana akan melibatkan menara yang rendah

33

Saling Kelihatan Antara Stesen■ Jika jarak diantara A dan B diambil

sebagau 2s

■ Jarak dari titik tengah ke C diambil sebagai x

■ Maka:

AC = s + x

CB = s - x

34


■ Jika hA diambil sebagai sudut dongak atau tunduk dari A, maka perbezaan ketinggian diantara A dan B ialah:

35

Saling Kelihatan Antara Stesen■ Dalam keadaan yang sama, perbezaan

ketinggian diantara A dan C ialah:

36

Saling Kelihatan Antara Stesen■ Kita boleh rumuskan berikut:

37


38

Saling Kelihatan Antara Stesen■ Akhir nya kita dapat:

■ Tinggi titik B diatas menara:

39

Kaedah dan Prosidur CerapanSudut ufuk boleh dicerap menggunakan beberapa kaedah :

■ Kaedah Pusingan

Kaedah ini dimulakan dengan cerapan penyilang kiri teodolit pada stesen yang paling kiri, dan seterusnya teropong teodolit diarahkan ke setiap stesen mengikut giliran berdasarkan arah pusingan jam sehingga sampai ke stesen semula.

Cerapan diulang dengan penyilang kanan teodolit dan ini merupakan satu pusingan cerapan.

40

Kaedah dan Prosidur CerapanSudut ufuk boleh dicerap menggunakan beberapa kaedah :

■ Kaedah Arah– Menggunakan kaedah ini satu stesen perlu

dipilih sebagai stesen rujukan, dan stesen ini seharusnya dapat kelihatan berterusan sepanjang pencerapan.

– Sudut diukur secara bebas diantara stesen rujukannya dan setiap stesen yang lainnya.

– Untuk mendapatkan kejituan yang sama kaedah ini memerlukan kerja dua kali ganda dibandingkan dengan menggunakan kaedah pusingan.

41

Kaedah dan Prosidur Cerapan

■ Kaedah arah ini sesuai dalam keadaan dimana terdapat gangguan pada penglihatan stesen yang dicerap.

■ Jika tidak ada satu stesen yang boleh kelihatan secara berterusan maka dua stesen boleh digunakan sebagai stesen rujukan.

42

Kaedah dan Prosidur Cerapan

Kaedah Sudut■ Menggunakan kaedah ini, sudut diantara

setiap stesen berhampiran diukur secara bebas mengikut pusingan.

■ Ini juga memerlukan kerja yang hampir dua kali ganda jika dibandingkan dengan kaedah pusingan.

■ Pengukuran sudut-sudut besar yang mengandungi dua atau tiga sudut kecil akan menjadi kurang jitu.

43

Kaedah dan Prosidur CerapanKaedah Schreiber

■ Kaedah ini memerlukan pengukuran sudut seperti kaedah sudut dan juga pengukuran sudut secara bebas diantara setiap stesen yang lain.

■ Ini memerlukan banyak kerja tetapi ianya sangat sesuai dikawasan dimana penglihatan ke stesen yang dicerap menjadi masalah.

■ Kaedah ini banyak digunakan di Eropah dan Afrika.

44

Kaedah dan Prosidur Cerapan■ Kaedah pusingan adalah kaedah yang paling baik jika

penglihatan pada stesen yang dicerap tidak menjadi masalah.

■ Kaedah pusingan ini adalah mudah dan cerapan boleh diselesaikan dalam masa yang singkat.

■ Kaedah arah atau Schreiber pula boleh digunakan dalam keadaan dimana cerapan pusingan penuh adalah sukar dibuat.

■ Kaedah sudut hanya sesuai digunakan sebagai tambahan pada kaedah lain jika kejituan yang tinggi diperlukan.

45

Cerapan Dibuat Dengan Beberapa Zero

■ Menghapuskan selisih disebabkan keeksentrikan bulatan.

■ Menghapuskan selisih disebabkan kolimatan yang tidak betul,

■ Menghapuskan selisih disebabkan senggatan yang tidak tepat atau tidak sempurna.

46

Jaringan Geodetik Malaysia

■ Jaringan Geodetik Semenanjung Malaysia

■ Jaringan Geodetik Sabah & Serawak

47

Jaringan Geodetik Semenanjung Malaysia

■ Jaringan triangulasi utama Semenanjung Malaysia meliputi kawasan dari Singapura (Latitud 1oU) disebelah selatan hingga ke Kedah dan Kelantan (Latitud 6oU) disebelah utara.

■ Panjang keseluruhan jaringan ialah lebih kurang 700 kilometer, mengandungi 77 stesen geodetik, 240 stesen primary, 837 stesen secondary and 51 stesen tertiary dengan 340 sudut, 4 azimut, 4 jarak dan 4 latitud dan longitud dicerap berserta 5 kedudukan stesen ditentukan menggunakan kaedah satelit Doppler.

48


■ Percubaan pertama untuk mewujudkan satu sistem triangulasi di Semenanjung Malaysia dibuat di Pulau Pinang oleh Lieut Moore, R.N. dalam tahun 1832.

■ Asas jaringan triangulasi yang wujud sekarang adalah berpunca daripada triangulasi Pulau Pinang dan Province Wells (1885-1887), Ukur Trigonometri Perak (1886) dan Ukur Trigonometri Melaka (1886 - 1888).

49


Empat peringkat perkembangan kerja triangulasi:

■ Triangulasi Lama

■ Repsoid atau Triangulasi Utama

■ Malayan Revised Triangulation(MRT)

■ Triangulasi Utama (Geodesi) Semenanjung

50


Triangulasi Lama

■ Tujuan utamanya untuk mengawal kerja ukur kadaster.

■ Dua sistem yang terdapat dalam triangulasi lama ini ialah sistem Perak (yang terdahulu) dan sistem Asa.

■ Sistem Perak digunakan di Kedah, Pulau Pinang dan Perak.

■ Sistem Asa digunakan disemua negeri di Semenanjung, kecuali Kedah, Pulau Pinang dan Perak.

51


Triangulasi Malaya Tersemak (1948)

■ Triangulasi ini adalah berdasarkan triangulasi Repsoid, iaitu dengan hanya menggunakan nilai bagi bagi latitud dan longitud di origin, Kertau.

■ Sudut yang telah dilaraskan dalam sistem Repsold digunakan dengan nilai koordinat origin yang baru untuk mendapatkan latitud dan longitud bagi semua titik dalam jaringan.

52


Triangulasi Malaya Tersemak (1948)

Nilai parameter yang digunakan bagi Triangulasi Malaysia Tersemak ialah:

Titik Datum (Asalan) : KertauLatitud : 3o 27' 50".71 ULongitud : 102o 37' 24".55 TElipsoid : Everest (Modified)a : 6377304.063 meterf : 1/300.8017Pisahan geoid N : 0

53


54


Triangulasi Utama (Geodesi) Semenanjung ■ Satu pelarasan baru telah dilakukan oleh U.S Army map

services menggunakan creapan tambahan bagi latitude, longitud, azimut dan satu jarak garis dasar.

■ Data yang digunakan dalam pelarasan ialah:– (a) Datum : sama seperti Triangulasi Malaya Tersemak.– (b) Sudut : seperti dalam Triangulasi Repsoid.– (c) Garis asas yang diturunkan ke atas elipsoid :

Garis asas Serting : 11364.083 meterGaris asas Kedah : 9041.058 meterGaris asas Kelantan: 11350.521 meter

55

Triangulasi Utama (Geodesi) Semenanjung

56

Jaringan Geodetik Sabah & Sarawak■ The geodetic network in Sabah and Sarawak, known as

Borneo Triangulation, 1968 (BT68) was established with the station at Bukit Timbalai, on the Island of Labuan as the origin.

■ BT68 resulted from the readjustment of the primary control of East Malaysia (Sabah, Sarawak plus Brunei) made by the Directorate of Overseas Surveys, United Kingdom (DOS).

■ This network consists of the Borneo West Coast Triangulation of Brunei and Sabah (1930-1942), Borneo East Coast Triangulation of Sarawak and extension of the West Coast Triangulation in Sabah (1955-1960) and some new points surveyed between 1961 and 1968.

57

Jaringan Geodetik Sabah & Sarawak

■ Nilai parameter yang digunakan bagi Borneo Triangulation, 1968 (BT68) :-

• Titik Datum (Asalan) : Timbalai, Labuan • Latitud : 5°17’03".55 U• Longitud : 115° 10’ 56".41 T• Elipsoid : Everest (Modified)• a : 6 377 298.556

meter• f : 1/300.8017

58


59


60

Pelarasan Jaringan

Dua kaedah:

■ Pelarasan Gandadua Terdikit

■ Semi-rigorous atau ‘Equal Shift’

61

Pelarasan Jaringan

62

Pelarasan Jaringan

63

Model Matematik Untuk Sudut

64


65


66


67

Model Matematik Untuk Jarak

68

Model Matematik Untuk Jarak

69

Kaedah Semi-rigorous @ ‘Equal Shift’

Dua syarat mesti dipenuhi :

■ Syarat Sudut

■ Syarat Sisi

70


■ Syarat Sudut

10 + 11 + 12 + 13 = 180

10 + 11 = 14 + 17

12 + 13 = 9 + 18

71


72

Kaedah Semi-rigorous @ ‘Equal Shift’■ Syarat Sisi

Jika semua sisi dihitung:

Dari DE dalam ΔEDG dapatkan DG

Dari ΔDGF dapatkan GF

Dari ΔGFE dapatkan FE

Dari ΔFED dapatkan DE

1ED

FE

FE

FG

FG

DG

DG

ED

73


■ Hanya gunakan sudut bukan sisi.

■ Syarat sisi perlu di tranform ke sudut melalui formula Sine.

113sin

10sin

17sin

12sin

9sin

14sin

11sin

18sin

74

Kaedah Semi-rigorous @ ‘Equal Shift’Dalam bentuk logs:

113sin

10sin

17sin

12sin

9sin

14sin

11sin

18sin

Log sin 18 + log sin 14 + log sin 12 + log sin 10 - (log sin 11 + log sin 9 + log sin17 + log sin 13) = 0

75


76


77


78

The End

ukur geodesi part2

Documents