DEM-WEB

oleh :

Taufik Hery Purwanto, S.Si., M.Si.

Pulau Bali dalam tampilan 3-Dimensi

Apa itu D E M ?

BanNamKem.avi

Continuous fields – Discrete fields

Landuse Elevation

Different types of geographic phenomena

Fields Objects

Continuous Discrete

Temperature Landuse Buildings

• DEM adalah data digital yang menggambarkan geometri dari bentuk permukaan bumi atau bagiannya yang terdiri dari himpunan titik-titik koordinat hasil sampling dari permukaan dengan algoritma yang mendefinisikan permukaan tersebut menggunakan himpunan koordinat (Tempfli, 1991).

1. Pengertian Digital Elevation Model (DEM)

Gambar 1.

Relief medan dan model digital (Temfli,

1991)

Z = f(x,y)

dimana :

x,y = posisi

Z = nilai ketinggian

1. Pengertian Digital Elevation Model (DEM) lanjutan

• DEM merupakan suatu sistem, model, metode, dan alat dalam mengumpulkan, prosessing, dan penyajian informasi medan. Susunan nilai-nilai digital yang mewakili distribusi spasial dari karakteristik medan, distribusi spasial di wakili oleh nilai-nilai pada sistem koordinat horisontal X Y dan karakteristik medan diwakili oleh ketinggian medan dalam sistem koordinat Z (Frederic J. Doyle, 1991)

• DEM khususnya digunakan untuk menggambarkan relief medan. Gambaran model relief rupabumi tiga dimensi (3-Dimensi) yang menyerupai keadaan sebenarnya di dunia nyata (real world) divisualisaikan dengan bantuan teknologi komputer grafis dan teknologi virtual reality(Mogal, 1993)

Beda Pengertian DEM dan DTM

• DEM (Digital Elevation Model) was widely used in America

• DTM (Digital Terrain Model),

• DHM ( Digital Height Model) came fromGermany

• DGM ( Digital Ground Model) was used in the United Kingdom

• DSM (Digital Surface Model)

• DTEM (Digital Terrain Elevation Modelsz was introduced and used by USGS and DMA(DefenseMapping Agency)

I. Sejarah (yang mempopulerkan) :

DEM : USGS (United State Geological Survey)

berstruktur data grid

DTM : The Defence Mapping Agency

berstruktur data garis (arc) dengan TIN (Triangular Irregular Network).

II. Menyangkut pengertian informasi :

elevasi

elevasi + informasi morfologi

elevasi + layer permukaan

DEM

DTM

If we use the term digital elevation model (DEM) to refer to terrain models with elevation information only, while the term digital terrain model (DTM) refers to a much broader concept of terrain representation, including terrain parameters such as slope and aspect, terrain features such as ridges and valleys and other geographical/environmental characteristics, DTA specifies the process that transforms DEMs to DTMs, using the principles and knowledge of geography, or other application fields.

(Hutchinson and Gallant 1999).

1. Ground: “the solid surface of the earth”; “a solid base or foundation”; “a surface of the earth”; “bottom of the sea”; etc.

2. Height: “measurement frombase to top”; “elevation above the ground or recognized level, especially that of the sea”; “distance upwards”; etc.

3. Elevation: “height above a given level, especially that of sea”; “height above the horizon”; etc.

4. Terrain: “tract of country considered with regarded to its natural features, etc.”; “an extent of ground, region, territory”; etc.

Li (1990)

DSM dan DTM

Digital Surface Model Digital Terrain ModelOrthorectified

ORI DEMs

Digital Surface Models (DSM)

Elevation model that displays the elevation of the first surface on the ground.

Digital Terrain Models (DTM)

DSMs are used to create DTMs by digitally removing all cultural features and treed areas. DTMs are useful

for applications where an accurate sense of the underlying terrain is required.

DSM dan DTM

DTM

• DSM - Elevation of the first surface the radar comes in contact with.

• DTM - Derived from the DSM: elevations values approaching bare earth.

DSM DTM

DSM and DTM: Shaded-Relief Example

DSM and DTM: Shaded-Relief Example

Digital Surface Model - DSM

Tip: To see the difference between the DSM and the DTM, toggle back and forth between images.

Digital Terrain Model - DTM

Tip: To see the difference between the DSM and the DTM, toggle back and forth between images.

* Based on the accuracy of the accompanying ORI ** Relative to Fligth Altitude

Visual inspection and examination of surface maps (see figures 10-13) obtained from the extracted elevations was used to

evaluate qualitatively the various data sources when compared to that obtained from the ground survey.

Olalekan Adekunle ISIOYE, and

JOBI N Paul, Nigeria

2. Data DEM

• FU stereo - Photogrammetric techiques

• Citra satelit stereo - Stereo-pairs technique

• Data pengukuran lapangan : GPS, Theodolith, EDM, Total Station, Echosounder - Interpolation technique

• Peta topografi - Interpolation technique

• Radar - Radar technique

• Lidar - Laser scanner technique

2.1. Sumber Data DEM

2.2. Bentuk Data DEM• Titik (titik tinggi)

• Garis (kontur)

• Penyiaman (LIDAR)

system Airbone LiDAR terdiri dari:

1. Laser sensor

2. Camera sensor

3. GPS receiver

4. Inertial Measurement Unit (IMU)

5. Komputer dan Storage data

(tempat penyimpanan data).

Topographic Maps at Different Scales (Konecny et al. 1979)

Map Scales and Commonly Used Contour Intervals

(Konecny et al. 1979)

In general, it is expected that the height accuracy of any pointinterpolated from contour lines will be about 1/2 to 1/3 of the CI.

Map Scales and Commonly Used Contour Intervals

α is the slope angle

Gambar 2. Model turunan geometri foto udara untuk penjabaran perbedaan tinggi

2. Data DEM

2.2. Struktur Data DEM

TINGrid Countour

2. Data DEM

2.3. Sampling Data DEM

III

(Tempfli, 1991)

Progessive

Terraindata/vipoints

Selective

Spatial sampling schemes for point,line, and area data.

3. Interpolasi

Interpolasi adalah proses penentuan dari nilai pendekatan dari variabel f(P) pada titik antara P, bila f(P) merupakan variabel yang mungkin skalar atau vektor yang dibentuk oleh harga f(P1) pada suatu titik P1 dalam ruang yang berdimensi r (Tempfli, 1977).

Penentuan nilai suatu besaran berdasarkan besaran lain yang sudah diketahui nilainya, dimana letak dari besaran yang akan ditentukan tersebut di antara besaran yang sudah diketahui. Besaran yang sudah diketahui tersebut disebut sebagai acuan, sedangkan besaran yang ditentukan disebut sebagi besaran antara (intermediate value). Dalam interpolasi hubungan antara titik-titik acuan tersebut didekati dengan menggunakan fungsi yang disebut fungsi interpolasi.

Interpolasi menentukan titik-titik antara n buah titik

Interpolasi

1. Interpolasi Linier

2. lnterpolasi Kuadratik

3. lnterpolasi Polinomial

menentukan titik-titik antara 2 buah titik dengan menggunakan

pendekatan fungsi garis lurus

Persamaan garis lurus yang melalui 2 titik P1(x1,y1)

dan P2(x2,y2)

Sehingga diperoleh persamaan dari interpolasi linier :

Algoritma Interpolasi Linier :

1. Tentukan 2 titik P1, dan P2 dengan koordinatnya

masing-masing (x1,y1) dan (x2,y2).

2. Tentukan titik x dari titik yang akan dicari

3. Hitung nilai y dengan :

4. Tampilkan nilai titik yang terbaru

menentukan titik-titik antara 3 buah titik dengan menggunakan

pendekatan fungsi kuadrat

3 titik yang diketahui: P1(x1,y1), P2(x2,y2) dan P3(x3,y3)

Untuk memperoleh titik Q(x,y) digunakan interpolasi kuadratik :

Algoritma Interpolasi Kuadratik :

1. Tentukan 3 titik P1, P2 dan P3 dengan koordinatnya

masing-masing P1(x1,y1), P2(x2,y2) dan P3(x3,y3)

2. Tentukan titik x dari titik yang akan dicari

3. Hitung nilai y dengan :

4. Tampilkan nilai titik yang terbaru

Contoh penyelesaian Interpolasi Kuadratik

Cari nilai y untuk titik x=2.5 yang berada di antara titik (1,5), (2,2) dan (3,3)

Jawab:

P1(1,5) , P2(2,2) dan P3(3,3)

x=2.5

Titik baru: P4(2.5,2)

menentukan titik-titik antara N buah titik dengan menggunakan pendekatan

fungsi polynomial pangkat N-1

Titik-titik yang diketahui: P1(x1,y1), P2(x2,y2), P3(x3,y3) … PN(xN,yN)

Persamaan polynomial pangkat N-1

Masukkan nilai dari setiap titik ke dalam persamaan polynomial

di atas, diperoleh persamaan simultan dengan n persamaan

dan n variabel bebas

3. Interpolasi lanjutan




Contoh Interpolasi TIN

• Pengukuran Jarak, posisi (surface length, Surface Point, Surface volume)

• Volume

• Cut/fill

• Penentuan Jarak dan Arah (Geodesy Graphic Tools)

• Titik Tertinggi dari suatu lokasi (Find Highest Point)

• Titik Terendah dari suatu lokasi (Find Lowest Point)

• Line of Sight (LOS)

• Profil

• Peta Kelas Elevasi

• Peta Kontur dengan berbagai CI

• Model tiga dimensional (pandangan perspektif medan atau pandangan mata

burung/bird's eye view)

• Peta tematik dalam bentuk tiga dimensional

• Peta lereng (Slope)

• Peta aspek (Aspect)

• Efek bayangan (hill shading)

• 3-D “real time” atau “Fly by Animation”

4. Turunan DEM lanjutan

Tampilan Perspektif 3 Dimensi - (bird’s eye view)

Tampilan 3-D juga dapat menghasilkan penyajian permukaan dan informasi terrain.

Pada bird’s eye view, azimuth dan attitude (tinggi) pengamat yang berkaitan dengan permukaan dapat ditentukan. Pada gambar 3-D di permukaan, lokasi pengamat dan titik target biasanya ditentukan.

Drape permukaan membuat tampilan 3-Dimensi layer lain yang memiliki koordinat yang sama dengan TIN. Drape mengenakan titik dan garis.

BanNamKem.avi


KonturKontur (isoline) adalah garis yang menggambarkan satu elevasi konstan pada suatu permukaan. Biasanya kontur digunakan untuk memvisualisasikan elevasi pada peta 2-Dimensi.

558000 559000 560000 561000 562000 563000 564000 565000 566000 567000

5109000

5110000

5111000

5112000

5113000

5114000

5115000

5116000

5117000

5118000

5119000

5120000

5121000


Kontur

The creation of isopleth maps:

(A) point attribute values; (B) user-defined classes; (C) interpolation of class boundary between points;

(D) addition and labeling of other class boundaries; and (E) use of hue to enhance perception of

trends (after Kraak and Ormeling 1996: 161


Profil

Profil adalah irisan penampang 2-Dimensi dari suatu permukaan.

Berdasarkan profil dapat dipergunakaan untuk analisa morfologi permukaan seperti : kecekungan permukaan, perubahan permukaan, kecembungan permukaan, dan ketinggian maksimum permukaan lokal.


Profil

Garis penglihatan (line of sight)Garis antara 2 titik yang menunjukkan bagian-bagian dari permukaan sepanjang garis yang tampak (visible) atau tidak tampak (hidden) dari pengamat.


Efek bayangan (hillshading)

Efek bayangan suatu permukaan berdasarkan harga reflektansi dari featurespermukaan sekitarnya, sehingga merupakan suatu metode yang sangat berguna untuk mempertajam visualisasi suatu permukaan. Efek bayangan dihasilkan dari intensitas yang berkaitan dengan sumber cahaya yang diberikan. Sumber pencahayaan yang dianggap pada jarak tak berhingga daripada permukaan, dapat diposisikan pada azimuthdan altitude (ketinggian) yang telah ditentukan relatif terhadap permukaan.

Kemiringan lereng (slope)

Kemiringan lereng adalah suatu permukaan yang mengacu pada perubahan harga-harga z yang melewati suatu daerah permukaan. Dua metode yang paling umum untuk menyatakan kemiringan lereng adalah dengan pengukuran sudut dalam derajat atau dengan persentase. Contohnya, kenaikan 2 meter pada jarak 100 meter dapat dinyatakan sebagai kemiringan 1,15 derajat atau 2 persen.

Aspek (aspect)Aspek permukaan adalah arah dari perubahan z yang maksimum ke arah bawah. Aspek dinyatakan dalam derajat positif dari 0 hingga 360, diukur searah jarum jam dari Utara.


Analisa volumetrik

volume menghitung luas dan ruang volumetrik antara permukaan dan harga datum yang ditetapkan. Volume parsial dapat dihitung dengan mengatur datum untuk sembarang harga yang lebih besar dari harga z minimum.


Analisa visibilitas

Visibility mengidentifikasi pencahayaan (exposure) visual dan melakukan analisa pandangan menyeluruh pada suatu permukaan. Titik-titik pengamatan didefinisikan oleh feature titik dan garis dari satu coverage dan bisa menunjukkan lokasi menara pengamatan di tempat-tempat yang menguntungkan.

Visibility mempunyai banyak pilihan atas kontrol parameter-parameter yang diamati : spot, offseta, offsetb, azimuth1, azimuth2, vert1, vert2, radius1, dan radius2.

Visibility lanjutan

Visible

Not Visible

5. Kualitas DEM

Fill Sinks

Fungsi fill sink menghilangkan depression atau sink yaitu kondisi

dimana terdapat perbedaan elevasi yang mencolok dengan cakupan

yang sangat kecil.

(a) Sink (b) Setelah proses Sink

atau Filled sink

5. Kualitas DEM

1. Ketepatan pengukuran (δM2)

a. Skala dan kualitas data

b. Kualitas peralatan

c. Kualitas pembacaan operator

2. Pengaruh dari sampel (δS2)

a. Kerapatan sampel

b. Pola sampel

Akurasi keseluruhan DEM :

δt2 = δM

2 + δS2

5. Kualitas DEM lanjutan

1. Ketelitian (accuracy)ditunjukkan dg. Nilai RMSE, rata-rata absolut, atau standart deviasi

2. Ketelitian dalam erekaman (fidelity)terkait denan konsep generalisasi dan resolusi, ditentukan oleh :

- perubahan medan yang tidak mendadak : ukuran grid atau CI, spasi titik dan akurasi planimetris

- breakpoint dan breaklines – perubahan minimum lereng, panjang minimum garis

3. Tingkat kepercayaan (confidence)pengukuran untuk kualitas semantik data


4. Kelengkapan (completeness)tipe kenampakaan yang disajikan : igir, pola drainage, puncak, lubang, permukaan air, dsb.

5. Validitas (validity)tanggal sumber data, verifikasi data seperti : cek lapangan, perubahan bentuk di lapangn

6. Tampilan grafis (apperance of graphics)varisasi warna, simbol, dan anotasi


6. Aplikasi DEM

I. ANALISIS MEDANAnalisis medan meyangkut data ketinggian (topografi)

1.1. Geomorfologi

Geomorfologi secara quantitatif mengukur permukaan medan dan bentuk lahan :

- Kemiringan lereng

- Aspek

- Kecembungan dan kecekungan lereng

- Panjang lereng

Hal tersebut penting untuk kerekayasaan yang menayangkut data tinggi :

- Penggalian : volume

- Manajemen lahan : site selection

- Proses geomorfologi : erosi, landslide, aliran salju (modelling dan monitoring)

1.2. Hidrologi

- Aliran runoff

- Estimasi volume reservoar

- Pemodelan banjir dan sedimentasi

- Batas DAS

- Pola aliran : 90% DAS di New York ditentukan dengan DEM

Peta Perbandingan Batas DAS dari keempat sumber data

das2.bmp

Peta perbandingan Jaringan Sungai DAS Opak

das1.bmp

6. Aplikasi DEM lanjutan

1.3. Klasifikasi penggunaan lahan

DEM membantu klasifikasi penutup lahan dengan mengkaitkan data kemiringan dan aspek yang dilakukan pada data LANDSAT MSS. Akurasi pengenalan meningkat dari 46% menjadi 75% dengankombinasi citra LNDSAT MSS dan DEM.

Penentuan penutup lahan (jenis tanaman) berdasarkan ketinggian

1.4. Pemetaan kontur

- Pembuatan kontur dengan variasi CI

1.5. Komunikasi

- Lokasi Pemancar telepon seluler

- Pemancar TV

1.6. Keteknikan sipil

- Rute perpipaan

- Transmisi kabel listrik

- Desain, konstruksi, dan pemeliharaan Jalan, jalan KA, airport, pelabuhan, saluran air/kanal, DAM

1.7. Militer

- Sistem senjata pertahanan

- Pendaratan pasukan

1.8. Arsitektur

- Desain dan perencanaan Landscape kota


II. KOREKSI DATA

DEM untuk koreksi citra satelit dan FU karena pengaruhtopografi. DEM untuk orthophoto FU, DEM untuk koreksi citraRadar karena pengaruh layover pada medan perbukitan

DEM baik untuk koreksi aeromagnetik, grafitasi, pengaruhketinggian pada survey spektrometer

III. VISUALISIASI

Visualisasi yang baik untuk menggambaran medan denganpandangan perspektif dan blok diagram. Teknik dapat denganmengkombinasikan data lain (integrasi dan registrasi SIG)

Contoh : visualisasi peta PL dengan peta shadow, colordrapepeta-peta tematik


SEKIAN

Documents

DEM-WEB