Beberapa Faktor yang Berpengaruh dalam Ketelitian Survei GNSS – Tulisan pada artikel ini merupakan lanjutan dari artikel sebelumnya yang membahas tentang kesalahan dari orbit satelit dan pengaruhnya serta bagaimana cara mengantisipasinya pada pengamatan GNSS. Artikel tersebut dapat dibaca pada tautan dibawah ini.
Melanjutkan tulisan sebelumnya tentang kesalahan ephemeris, pada tulisan kali ini kita akan membahas mengenai efek dari Bias Ionosfer pada saat melakukan pengamatan GNSS. Seperti apa bias ionosfer tersebut dan bagaimana cara menanggulanginya silakan dibaca ulasan dibawah ini.
Efek Bias Ionosfer
Gambar 1 – Efek Ionosfer Terhadap Sinyal Satelit
Ionosfer adalah bagian dari lapisan atas atmosfer dimana terdapat sejumlah elektron dan ion bebas yang mempengaruhi perambatan gelombang radio. Lapisan ionosfer terletak kira-kira antara 60 sampai 1000 km di atas permukaan bumi.
Sementara sinyal GPS dan sinyal satelit lainnya terletak kira kira 20.000 km diatas permukaan bumi, dimana pada posisi ketinggian seperti ini harus melalui lapisan ionosfer untuk sampai ke antena di permukaan bumi. Ion-ion bebas (elektron) dalam lapisan ionosfer akan sedikit berpengaruh terhadap propagasi sinyal satelit. Dalam hal ini, ionosfer akan mempengarui kecepatan, arah, polarisasi, serta kekuatan sinyal satelit yang melaluinya. Seperti divisualisasikan pada Gambar-1 diatas.
Efek Ionosfer yang terbesar adalah pengaruhnya terhadap kecepatan sinyal. Dimana faktor ini akan berpengaruh terhadap nilai ukuran jarak dari pengamat ke satelit. Ionosfer akan memperlambat pseudorange (ukuran jarak akan menjadi lebih panjang) serta mempercepat fase (ukuran jarak menjadi lebih pendek) dengan bias jarak yang sama besarnya.
Efek ionosfer akan mempunyai variasi spasial dan juga temporal. Variasi spasial efek ionosfer umumnya berfrekuensi rendah dan terutama terkait dengan regionisasi dari aktivitas ionosfer (daerah ekuator, lintang menengah, dan daerah auroral).
Cakupan Wilayah yang Terkena Bias Ionosfer
Pada daerah ekuator, bias ionosfer umumnya mempunyai nilai yang besar tetapi relatif stabil. Sedangkan pada daerah auroral meskipun nilai dari bias ionosfer relatif kecil tetapi cukup fluktuatif. Dan pada daerah lintang menengah, nilai bias ionosfer dan fluktuasinya umumnya berada pada level menengah (sedang).
Gambar 2 – Regionisasi dari Aktivitas Ionosfer
Sementara variasi temporal efek ionosfer bisa berfrekuensi tinggi (scintillation), menengah (variasi harian dan musiman) maupun rendah (variasi 11 tahunan).
Scintillation merupakan variasi temporal berfrekuensi tinggi pada amplitudo dan fase sinyal yang disebabkan adanya ketidak teraturan (irregularities) pada lapisan ionosfer. Fenomena ini umunya terjadi pada daerah sepanjang garis ekuator geomagnetik bumi, yaitu meliputi 30 derajat pada kedua sisi dari garis ekutator. Scintillation juga umumnnya terjadi di daerah auroral sekitar kutub.
Patut dicatat bahwa scintillation pada daerah ekuator umumnya mempunyai efek yang maksimum dalam selang waktu kira kira satu jam setelah matahari terbenam sampai tengah malam.
Oleh sebab itu, untuk pengamatan yang sangat teliti di daerah ekuator, selang waktu diatas sebaiknya tidak digunakan atau dihindari.
Aktivitas Ionosfer
Aktivitas ionosfer juga mempunyai variasi temporal yang bersifat harian. Dalam hal ini, secara empirik didapatkan bahwa sesuai dengan aktivitas matahari yang relatif tinggi, nilai TEC (Total Electron Content) yang besar biasanya terjadi pada tengah hari.
Sementara pada malam hari, sesuai dengan aktivitas matahari, nilai TEC akan relatif lebih kecil dibandingkan pada siang hari. Pada penentuan posisi atau survei dengan GPS, jadwal pengamatan sebaiknya disesuaikan dengan variasi harian dari aktivitas ionosfer tersebut kecuali kalau receiver GPS yang digunakan sudah mendukung dual frequency.
Bagaimana Cara untuk Mereduksi Kesalahan Ionosfer?
Dalam kasus penentuan posisi atau pengukuran menggunakan GNSS ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk mereduksi efek bias ionosfer, diantarnya:
- Menggunakan data satelit dari dua frekuensi, L1 dan L2
- Melakukan pengurangan (differencing) data pengamatan
- Memperpendek panjang baseline
- Melakukan pengamatan pada pagi atau malam hari
- Menggunakan model prediksi global ionosfer (untuk data GPS satu frekuensi) seperti model Bent dan Klobuchar
- Menggunakan parameter koreksi yang dikirimkan oleh sistem Wide Area Differential GPS (WADGPS)
Beberapa metode atau pendekatan diatas dapat diterapkan sekaligus dan secara simultan. Dalam kaitannya dengan penggunaan data dua frekuensi (L1 dan L2).
Patut dicatat bahwa dengan mengkombinasikan data dua frekuensi tersebut dapat diperoleh suatu kombinasi bebas ionosfer.
Jangan Lupa Baca Juga :
- Efek Troposfer. Beberapa Faktor yang Berpengaruh Pada Ketelitian Survei GNSS Bagian Ketiga
- Multipath. Beberapa Faktor yang Berpengaruh Pada Ketelitian Survei GNSS Bagian Keempat
- Mengenal Geoid, Undulasi, dan Tinggi Orthometrik
Demikian tadi ulasan mengenai faktor kedua yang berpegaruh ketika kita melakukan pengamatan dengan memanfaatkan GPS/GNSS. Silakan dibaca untuk lanjutan artikel yang ketiga jika berkenan. Jika ada pertanyaan maupun tanggapan silakan tinggalkan komentar pada kolom yang disediakan. Dan apabila membutuhkan jasa pengukuran dan pemetaan silakan hubungi kami untuk informasi lebih lanjutnya.
