Metode Pengukuran Beda Tinggi, Alat Pengukuran, dan Prosedur Umumnya

Pengukuran beda tinggi (height difference) adalah proses penting dalam survei geodetik dan teknik sipil untuk mengetahui perbedaan elevasi antara dua atau lebih titik di permukaan bumi.

Informasi ini sangat krusial dalam proyek pembangunan infrastruktur seperti jalan, jembatan, irigasi, serta pemetaan topografi yang akurat.

Untuk mendapatkan hasil yang presisi, digunakan berbagai metode, alat, dan prosedur yang telah distandarisasi secara internasional.

Metode Pengukuran Beda Tinggi

a. Geometric (Spirit) Levelling

Metode pengukuran beda tinggi ini merupakan yang paling umum. Prinsip utamanya adalah mengukur selisih bacaan pada tongkat ukur (levelling staff) yang diletakkan di dua titik berbeda dengan menggunakan alat level yang memproyeksikan garis bidik horizontal.

Ada beberapa Jenis-jenis metode dalam mode pengukuran beda tinggi ini:

Pulang-Pergi (Back and Forth / Check Leveling)

Metode pulang-pergi adalah teknik pengukuran beda tinggi dengan cara melakukan pengukuran dua kali, yaitu saat berangkat (pulang) dan saat kembali ke titik awal (pergi). Tujuannya adalah untuk mengontrol dan mengurangi kesalahan pengukuran.

Langkah Umum:

Pengukuran dilakukan dari titik A ke titik B (pergi).
Setelah sampai di titik B, dilakukan pengukuran kembali dari titik B ke titik A (pulang) dengan rute yang sama.
Selisih antara hasil pengukuran pergi dan pulang digunakan untuk menguji ketelitian (selisih tidak boleh melebihi batas toleransi).
Jika selisih masih dalam batas toleransi, maka hasilnya dianggap valid.

Kelebihan:

Memberikan kontrol terhadap kesalahan sistematis dan acak.
Meningkatkan akurasi data nivelman.

Kapan digunakan:

Digunakan pada pengukuran teknis dan proyek-proyek yang memerlukan ketelitian tinggi (misalnya pembangunan jalan, jembatan, saluran air, dsb).

Prosedur Umum Metode Pulang-Pergi (Back and Forth / Check Leveling)

Set Up Alat: Tempatkan alat level di antara dua titik, pastikan waterpass.
Back Sight (BS): Ukur bacaan pada titik acuan (benchmark).
Fore Sight (FS): Ukur bacaan pada titik yang ingin diketahui tingginya.
Perhitungan:
Rumus dasar:
ΔH = BS – FS
Untuk banyak titik: Gunakan metode Height of Instrument atau Rise and Fall.
Pindah Alat: Jika jarak jauh, gunakan titik perantara (turning point).
Koreksi: Lakukan pengukuran pulang ke titik awal.

Double Stand (Staf Ganda / Two Rod Method)

Metode double stand adalah teknik pengukuran beda tinggi menggunakan dua rambu ukur (rambu depan dan belakang) secara bersamaan, dengan satu kali pembacaan pada setiap posisi alat.

Langkah Umum:

Alat level diberdirikan di antara kedua titik dan rambu ditempatkan pada dua titik tersebut, lakukan pengukuran pertama. Kemudian pindahkan posisi alat (maju/mundur) di antara titik yang sama, kemudian lakukan bacaan kedua. Lakukan pengukuran disepanjang titik yang akan diukur

Kelebihan:

Mengurangi kesalahan akibat perubahan suhu atau waktu (karena lebih efisien).

Kapan digunakan:

Cocok untuk survei lapangan dalam proyek yang luas namun masih membutuhkan akurasi baik.

b. Trigonometric Levellig

Pasang Theodolite/Total Station di titik referensi.
Ukur Sudut Vertikal ke titik target (zenith angle).
Ukur Jarak Miring ke target dengan EDM atau total station.
Hitung Beda Tinggi:ΔH = D × tan(θ) + hi − ht − C
Di mana:
- D: Jarak miring
- θ: Sudut vertikal
- hi: Tinggi instrumen
- ht: Tinggi reflektor
- C: Koreksi refraksi dan kelengkungan bumi

ATH (Accurate Trigonometric Heighting) tidak perlu tinggi alat eksplisit dan cocok untuk area ekstrem dengan akurasi hingga 1 mm.

c. GPS/GNSS Levelling

GNSS Leveling adalah metode untuk menentukan tinggi orthometrik (H) menggunakan data tinggi ellipsoidal (h) yang diperoleh dari pengukuran GNSS, dikombinasikan dengan model geoid (N).

Tujuannya adalah untuk mendapatkan tinggi yang setara dengan hasil pengukuran sipat datar (leveling geometris/spirit leveling), tetapi dengan keuntungan kecepatan dan efisiensi GNSS.

Namun, untuk memahami GNSS Leveling secara tepat, penting untuk terlebih dahulu memahami konsep “leveling” dalam konteks GNSS, karena konsep ini sedikit berbeda dibandingkan dengan metode leveling tradisional seperti sipat datar.

Dalam geodinamika, terdapat beberapa konsep tinggi yang perlu dibedakan. Pertama, tinggi ellipsoidal (h) adalah tinggi yang diperoleh langsung dari pengukuran GNSS.

Tinggi ini diukur tegak lurus dari permukaan ellipsoid referensi, seperti WGS84, ke titik di permukaan bumi. Kedua, tinggi ortometrik (H) atau tinggi normal adalah tinggi yang umum digunakan dalam survei teknik, pemetaan topografi, dan konstruksi.

Tinggi ini mengacu pada permukaan geoid atau quasi-geoid, yaitu representasi permukaan laut rata-rata global yang ideal. Inilah jenis tinggi yang biasa kita pahami dalam kehidupan sehari-hari, seperti tinggi dari permukaan laut.

Hubungan antara tinggi ellipsoidal, tinggi ortometrik, dan undulasi geoid (N) dirumuskan sebagai berikut:
H = h − N,
di mana H adalah tinggi orthometrik, h adalah tinggi ellipsoid dari GNSS, dan N adalah undulasi geoid, yakni jarak vertikal antara permukaan ellipsoid dan geoid.

GNSS Leveling bekerja dengan menggunakan data tinggi ellipsoidal dari pengukuran GNSS dan menggabungkannya dengan model geoid untuk memperoleh tinggi orthometrik.

Tujuan utamanya adalah mendapatkan nilai tinggi yang sebanding dengan hasil dari leveling geometris (sipat datar), namun dengan keunggulan efisiensi dan kecepatan yang ditawarkan oleh teknologi GNSS. Metode ini sangat berguna untuk mempercepat pekerjaan pemetaan dan survei di lapangan tanpa mengorbankan akurasi yang diperlukan.

d. Barometric Levelling

Menggunakan perbedaan tekanan udara antara dua titik untuk memperkirakan elevasi. Orang umumnya hanya menggunakan metode ini untuk estimasi kasar karena ketelitiannya rendah.

Aplikasi: Survei awal atau di lokasi ekstrem di mana alat lain sulit digunakan.

Pengukuran beda tinggi merupakan komponen krusial dalam dunia survei dan teknik sipil. Memahami metode yang tepat, memilih alat yang sesuai, dan menjalankan prosedur secara akurat akan menghasilkan data elevasi yang akurat dan andal.

Baik metode geometric, trigonometric, maupun GPS/GNSS memiliki keunggulan masing-masing tergantung pada kebutuhan proyek dan kondisi medan. Penggunaan metode modern seperti ATH juga membuka peluang efisiensi baru dalam dunia survei topografi.

Referensi