Perekaman dan Pengolahan Data 3D Terrestrial Laser Scanning

Tags

3d, Laser, Scanning, Terrestrial, Terrestrial Laser Scanning, TLS

Visualisasi 3D dengan Z+FLaserControl

Proses pemindaian tiga dimensi dengan menggunakan pemindai 3D Terrestrial Laser Scanning memerlukan disain tersendiri. Hal ini terkait dengan kepentingan obyek utama yang akan direkam dan juga tingkat kedetilan hasil rekaman.

Seperti yang telah saya tulis dalam Pemindaian 3D dengan Terrestrial Laser Scanning, maka prinsip utama dalam perekaman ini adalah merekam obyek dengan memanfaatkan cahaya, dalam hal ini adalah laser.

Lilin sebagai titik sumber cahaya.

Gambaran prosesnya adalah dengan menghidupkan sebuah lilin di dalam ruang saat malam hari dan lampu ruang dimatikan. Obyek yang terlihat adalah semua yang masuk dalam sudut dari cahaya lilin tersebut.

Bagian yang tidak terjangkau secara langsung oleh cahaya lilin itu adalah yang kita namakan bayangan. Artinya adalah benda pada posisi bayangan tidak kita kenali.

Shadow, atau bayangan, juga merupakan istilah yang digunakan dalam pemindaian 3D TLS ini. Pada posisi bayangan maka data tidak terekam sama sekali. Bagaimana untuk mengatasi hal ini?

Untuk mendapatkan data 3D yang baik maka diperlukan beberapa kali pengukuran dengan menempatkan stasiun pemindai pada lokasi berbeda, sehingga obyek utama kita telah sepenuhnya dapat direkam.

Contoh perekaman adalah sebuah batang pohon seperti gambar berikut ini.

Pohon sebagai obyek pemindaian 3D TLS, dan beberapa tag yang dipasangkan.

Untuk dapat merekam obyek ini dengan baik maka diperlukan perekaman 3D TLS dari beberapa lokasi (lima atau tujuh posisi) di sekitar pohon tersebut. Tidak ada besaran pasti mengenai jumlah titik posisi karena semua disesuaikan dengan kondisi sekitar obyek tersebut.

Untuk keperluan pemrosesan lebih lanjut dari hasil pemindaian ini, maka diperlukan pemasangan tanda (tag) pada beberapa lokasi di sekitar pohon dan juga pada obyek utama. Tujuan dari pemasangan ini adalah untuk menjadi acuan (register) saat penggabungan (mosaic) data 3D dari beberapa lokasi. Dengan adanya tag ini maka data dapat di-register dan kemudan disatukan dalam cloud data 3D.

Cara kerja pemindai untuk masing-masing lokasi adalah sebagai berikut:

• Pemindai diletakkan pada penyangga (biasanya: tripod) dan posisi awal akan direkam pada panel kontrol yang ada pada pemindai.
• Pemindai akan berputar 360 derajat pada posisi vertikal, yang kemudian juga berputar 360 derajat pada posisi horisontal. Dengan proses seperti ini maka hampir semua obyek di sekeliling pemindai dapat direkam, kecuali arah bawah pemindai sendiri.
• Setelah selesai dengan pemindaian dengan laser, maka alat juga akan mengambil gambar/foto pada banyak sudut yang berputar pada sisi horisontal (hal ini serupa dengan pemotretan mode panorama pada kamera dijital kita).
• Jika kedua proses ini telah selesai maka alat dapat dipindahkan pada lokasi lain sesuai dengan disain yang telah dibuat.

Masing-masing lokasi akan mempunyai file data tersendiri, dan kemudian diproses lebih lanjut menggunakan perangkat lunak yang telah disediakan oleh pabrikan alat pemindai tersebut.

Proses selanjutnya dari rangkaian ini adalah me-register data yang telah ada. Caranya adalah dengan membuka file untuk 2 atau lebih lokasi dan kemudian mengikatnya sesuai dengan tag yang tampak pada data tersebut. Ketelitian dalam me-register data ini akan sangat menentukan kualitas hasil mosaik data keseluruhan.

Tag yang digunakan untuk proses registrasi data.

Data yang telah selesai di-register maka dapat diolah lebih lanjut sesuai kepentingan. Misalnya akan menganalisis satu buah pohon utama ini saja maka data dapat “digunting” dengan menggunakan tools yang ada pada perangkat lunak. Pengukuran-pengukuran lain juga bisa dilakukan, seperti misalnya luas daun:

Menghitung luasan daun.

Atau juga diameter batang, bahkan hingga ke penampang vertikal ataupun horisontal dari semua dahan yang terekam. Dari data penampang akan dapat diturunkan volume dari batang pohon tersebut.

Menghitung diameter batang pohon.

File yang telah diproses ini dapat dibaca juga dengan perangkat lunak lain dengan cara menyimpannya dalam format yang sesuai. Perangkat lunak untuk visualisasi data 3D TLS yang dapat diunduh free salah satunya adalah CloudCompare. Perangkat lunak ini bahkan termasuk Open Source, sehingga dapat kita kembangkan sendiri modulnya sesuai dengan kepentingan kita.

_

• Bahan dari: Collaborative Short Course “Terrestrial Laser Scanning: Remote Sensing from The Ground” yang diselenggarakan oleh Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor dan Georg-August-University Göttingen. Pemberi materi adalah Dr. Dominik Seidel. Lokasi perekaman pada contoh diatas adalah di Kebun Raya Bogor.

_

Pemindaian 3D dengan Terrestrial Laser Scanning

Tags

3d, hutan, IPB, Laser, Scanning, Terrestrial, Terrestrial Laser Scanning, TLS

Collaborative Short Course “Terrestrial Laser Scanning: Remote Sensing from The Ground”

Bentukan tiga dimensi (lebih biasa disebut dengan: 3D) merupakan bentukan yang selalu kita lihat sehari-hari. Bentukan ini kita lihat sejak membuka mata saat bangun tidur hingga lelap dimalam hari.

Dijaman yang cenderung serba dijital ini, maka bentukan 3D pun hadir dan sudah cukup lama dikembangkan. Salah satu metode dalam membangun bentukan 3D dalam format dijital adalah dengan memanfaatkan Three Dimensional Terrestrial Laser Scanning (TLS).

3D TLS adalah teknik untuk mengukur posisi dan dimensi objek dalam ruang tiga dimensi. Secara sederhana dapat kita katakan bahwa sinar laser dipancarkan dari sumber cahaya laser dan digunakan untuk memindai permukaan benda di sekitarnya. Instrumen yang digunakan untuk mengarahkan sinar laser tersebut ke arah yang bervariasi bernama “laser scanner” dan terinstal di suatu landasan (ground based).

Pemindaian oleh 3D Terrestrial Laser Scanning.

Alat pemindai 3D LST ini banyak macamnya dari berbagai pabrikan, antara lain:

Sumber dari: http://wiki.awf.forst.uni-goettingen.de/wiki/index.php/3D-_Terrestrial_laser_scanning

Semua obyek yang terpindai dapat diketahui jaraknya terhadap pemindai dengan sistem perhitungan berbasis impuls. Dengan menggunakan teknik berbasis impuls maka jarak antara scanner dan objek ditentukan berdasarkan waktu tempuh puls cahaya yang dibutuhkan untuk perjalanan dari pemindai ke objek dan kembali. Waktu tempuh ini adalah dua kali lipat waktu yang diperlukan untuk perjalanan satu arah, maka didapatkan rumus sederhana:

Jarak = 0,5 * t * v

Dimana t adalah total waktu pergi-pulang (emisi dan deteksi puls diukur pada instrumen pemindai) dan v adalah kecepatan cahaya (300.000 km ~ per detik), akan menghasilkan angka jarak pemindai ke objek.

Teknik pemindaian 3D LST ini dapat diaplikasikan untuk banyak bidang, antara lain adalah:

• Perekaman gedung arsitektur kuno untuk renovasi
• Forensik kepolisian di dalam dan luar ruang
• Perhitungan parameter pohon dalam bidang kehutanan.

Sebagai gambaran dari bentukan 3D TLS (cloud) dapat disaksikan pada video berikut:

Beberapa sumber bacaan acuan mengenai 3D TLS ini antara lain:

• 3D Terrestrial Laser Scanning (AWF-Wiki) – klik disini.
• Dominik Seidel: Terrestrial Laser Scanning. Application in Forest Ecological. – klik disini.

_

Bahan dari: Collaborative Short Course “Terrestrial Laser Scanning: Remote Sensing from The Ground” yang diselenggarakan oleh Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor dan Georg-August-University Göttingen. Pemberi materi adalah Dr. Dominik Seidel.

Terimakasih untuk Panitia (Pak Prof. Nengah, dan kang Dr. Tatang Tiryana) yang telah memberi kesempatan ikut belajar mengetahui dan menggunakan pemindai 3D TLS ini.

 

_

Pemanfaatan Hyperspectral Dalam Bidang Pertanian

Tags

hiperspektral, hyperspectral, OPT, padi, presentasi, seminar, SlideShare, spectrometer, spektral, spektrometer, tanaman pangan

Pemanfaatan Hyperspectral Dalam Bidang Pertanian. Dipresentasikan pada seminar dalam rangka Pekan Peramalan OPT Tanaman Pangan di Balai Besar Peramalan OPT, Jatisari, tanggal 26 Agustus 2013.

Aplikasi dalam bidang pertanian:

• Deteksi jenis serangan OPT pada daun, tangkai, buah tanaman.
• Pemetaan sebaran serangan pada hamparan
• Pemetaan tingkat risiko serangan OPT secara keruangan
• Memetakan sebaran varietas dan stadia tanaman
• Pengamatan pertumbuhan dan perkembangan tanaman
• Kualitas produksi

Komponen aplikasi hyperspectral

• Perangkat Keras: Pengukur Spektral Spektrometer (handheld,airborne,satellite)
• Perangkat Lunak: Pengolah spektral, basisdata.
• Data: Pustaka Spektral (referensi spektral suatu obyek), Obyek tera, Citra (Satellite, foto udara)
• Metode: Pemetaan Spektral 3D, Unmixing, dll.
• Pengguna: Surveyor, Analis, Pembuat Kebijakan, Pemakai Akhir.

Penggunaan teknologi hyperspectral:

• Mengetahui sebaran serangan OPT terkini dengan cepat
• Memercepat tindakan di lapangan
• Tepat target dan sasaran lokasi karena berbasis keruangan (spatial based)
• Memprediksi produksi tanaman pertanian
• Menjaga kualitas hasil produksi

_

Pengukuran reflection pada spektrometer OceanOptics

Tags

hyperspectral, OceanOptics, OPT, spectral, SpectraSuite, spectrometer

Catatan sebagai bahan survey lapangan:

Pengukuran reflection adalah salah satu pengukuran yang dapat dilakukan oleh spektrometer, selain dari Absorbance, Fluorescence, dan Transmission.

Penjelasan singkat dan mendasar pengukuran reflection dengan menggunakan spektrometer dari OceanOptics dapat disimak pada video berikut ini:

Setup PX-2 light source pada spektrometer OceanOptics

Tags

hyperspectral, OceanOptics, OPT, spectral, SpectraSuite, spectrometer

Catatan sebagai bahan survey lapangan:

Penggunaan light source sangat penting dalam perekaman spektral. Jika perekaman dilakukan di luar ruang maka penggunaannya dapat mengurangi risiko kondisi cuaca (keterbatasan kondisi atmosfer dan waktu terbaik pengukuran).

PX-2 adalah salah satu light source pada produk OceanOptics, dan dapat digunakan oleh spektrometer USB4000.

Keterangan mengenai PX-2 dapat dilihat pada laman PX-2 Pulse Xenon Light Source.

Untuk setup PX-2 pada spektrometer, dapat dilihat pada video dibawah ini:

SpectraSuite untuk akuisisi data spektral

Tags

hyperspectral, OceanOptics, OPT, spectral, SpectraSuite, spectrometer, Youtube

Catatan sebagai bahan survey lapangan:

Perangkat lunak untuk mengendalikan spektrometer USB4000 FL dari OceanOptics adalah SpectraSuite. Perlun ini cukup sederhana dan mudah pengoperasiannya. Yang perlu diperhatikan adalah saat mengunduh dan menginstal harus disesuaikan dengan sistem operasi komputer. Terutama saat ini pada Windows 7 dimana ada versi 32 dan ada versi 64 bit.

Keterangan lengkap ada di laman SpectraSuite Spectroscopy Platform.

Penjelasan versi video dapat dilihat dibawah ini:

Yang ditampilkan mungkin bukan versi terakhir dari SpectraSuite tetapi cukup memberikan gambaran pengoperasiannya.

Berpikir spasial dalam perjalanan

Tags

BBPOPT, Garmin, geotag, google earth, Google Maps, gps, Palabuhanratu, picasa, Picasaweb, ptisda, srtm, Sukabumi

GPS dan peta yang terhubungkan

Cerita perjalanan dengan berpikir spasial, ditemani peralatan penunjang sederhana.

#Perjalanan kali ini ke daerah Pelabuhan Ratu (atau nama lokalnya: Palabuhanratu), dalam misi kajian terkait model spasial penyakit padi. Persiapan #perjalanan ini adalah: rencana dan peralatan (yaiyalah…). Yang utama dipersiapkan adalah peta dijital (hasil pindai), dan titik-titik tujuan serta GPS.

Peta dijital dipindai, kemudian diberi referensi koordinat, agar dapat dibaca di perlun spasial yang akan digunakan dalam #perjalanan. Titik lokasi tujuan disiapkan, info dari lapangan yang berupa daftar titik lokasi pengamatan kemudian dispasialkan, dan diunggah ke GPS.

Ada 20 titik lokasi yg menyebar dari Cibadak hingga Cisolok, Kabupaten Sukabumi. Ini adalah titik-titik yang harus dikunjungi. Data titik lokasi yang telah diubah dalam format SHP kemudian diunggah ke GPS menggunakan perlun DNRGarmin (web: http://j.mp/lTumFF).

GPS yang dipakai cukup yang sederhana saja, kecil dan gampang dibawa serta bisa terhubung dengan laptop, saya bawa GPSMap 60CSX. Selain data lokasi dan pindaian peta, saya juga siapkan data SRTM sebagai gambaran undulasi daerah yg dikunjungi.

Hari keberangkatan tiba, tim terdiri dari: mbak Sali, mas Laju, dan mas Tata (plus pengemudi). Masing-masing dengan tugas khusus.

#SpatialThinking yang pernah di-kultwit-kan oleh bli @madeandi di @rsgisforum mulai diterapkan. (sila cek arsip kultwit di http://j.mp/mQhUZ7)

Ketika mendekati sasaran di seputar Cibadak, Sukabumi, laptop dihidupkan, data disiapkan, semua disajikan dalam perlun yang sama. Setelah data SRTM, peta pindaian, dan lokasi sasaran tersaji di monitor, saatnya menghubungkan perlun dengan GPS menggunakan kabel USB.

Dalam waktu singkat, penunjuk lokasi muncul pada layar monitor, tepat pada koordinatnya, dan terlihatlah lokasi terkini berdasarkan data dari GPS. GPS diletakkan di dashboard, dihubungkan dengan kabel data, dan lokasi ditampilkan dengan perlun pada peta.

Dengan demikian pergerakan tim (dengan kendaraan) dapat terpantau langsung pada peta di layar. Ini memudahkan pendekatan #perjalanan. Tim dengan mudah menentukan sasaran terbaik sesuai dengan sikon saat itu, dan mendatangi lokasi dengan “yakin” hehe…

Gambar bisa dilihat di http://lockerz.com/s/100411905

Mengamati perjalanan di peta secara langsung sangat menarik, kita bisa tahu saat ini berada dimana secara langsung. Tampilan di layar bisa diubah latar belakangnya, apakah peta pindaian atau data ketinggian (SRTM).

Untuk mendekat ke lokasi sasaran, dengan kecepatan kendaraan, tentunya berisiko akan terlewat, walau terpantau di peta. Karena itu tim tidak lupa mengaktifkan peringatan dini pada GPS. Pada GPS #Garmin ada pada modul “Proximity”. Pada modul ini kita bisa tentukan titik sasaran kemudian tentukan pada radius berapa GPS akan memberi peringatan. Dengan mengaktifkan peringatan ini maka saat mendekati lokasi, pada radius tertentu, GPS berbunyi mengingatkan.

Ohya, sebelum berangkat, tim juga sudah menempatkan titik-titik lokasi sasaran tadi pada peta di Google Maps. Penempatan pada GoogleMaps diperlukan untuk memudahkan diskusi dengan tim yg berbeda lokasi. Kajian kami di seputaran Sukabumi ini bekerjasama dengan Balai Besar Peramalan OPT yg berlokasi di Jatisari, Cikampek. Dalam membahas lokasi bersama, kami selalu menggunakan fasilitas berbagi di internet, salah satunya adalah Google Maps.

Data lokasi yang telah dalam bentuk SHP tadi dikonversi ke format KML dengan perlun SHP2KML Converter. Proses konversi dari SHP ke KML dapat dibaca pada blog dengan taut http://j.mp/kGlSdL.

Setelah dalam format KML, kemudian bisa diunggah ke Google maps, dan bisa kita sesuaikan informasinya dengan keperluan kita. Peta lokasi pada Google Maps dapat dilihat pada taut http://bit.ly/optskbm.

Kembali ke lapangan, saat mengunjungi lokasi tertentu maka selain ada catatan tertulis “diwajibkan” juga memfoto. Foto digunakan sebagai alat analisis visual kemudian, tentunya mengenai kondisi lokasi dan sekitarnya. Ada baiknya menggunakan kamera yang mempunyai GPS, jadi lokasi foto dapat terekam langsung di foto tersebut.

Pada banyak hape saat ini, yang harganya 1jt-an, sudah terdapat fitur GPS dan foto dan dpt menyimpan lokasi langsung. Berhubung tim kami hapenya jadul semua, maka perekaman dilakukan manual. Kondisi lokasi direkam dengan kamerqa dijital.

Sedangkan lokasi ditandai dengan perekaman pada GPS. kemudian dibuat catatan penghubung antara foto dan GPS. Hal ini sangat diperlukan pada saat survey karena perekaman jika hanya tertulis tentunya kurang memadai.

Penautan lokasi dan foto dijital kemudian dilakukan secara manual. Saya memanfaatkan perlun #Picasa (free dari Google).

Kerjaan ini dilakukan saat di Hotel dan ada koneksi internet. Ohya, saya gunakan juga perlun Google Earth (GE) dalam proses. Foto dari kamera diunduh ke laptop, siapkan perlun Picasa dan GE. Picasa dapat terkoneksi dengan GE secara otomatis.

Ohya, sebelumnya, saya unduh dulu data dari GPS (karena ada data baru selain titik yang sudah dimasukkan) dengan DNRGarmin. Data GPS yang baru diunduh, konversikan ke KML, lalu tarik ke GE. Maka kita akan mendapatkan titik-titik acuan di GE.

Foto-foto yang telah diunduh ke laptop dibuka pakai Picasa, kemudian jangan lupa urutkan berdasarkan waktu perekaman. Ohya, pastikan koneksi internet bagus ya, hehe. Kami saat itu menginap di Hotel Augusta (pantai Citepus), ada hotspot.

Pada Picasa, pilih foto yg akan dilekatkan posisinya (geotagging). Beberapa foto sekaligus dapat dipilih. Kemudian klik icon GE yg ada pada bagian bawah, maka perlun segera aktif ke GE. Pada GE ada pengarah posisi. Arahkan tanda positif ke lokasi yang sesuai pada peta satelit di GE. Zoom seperlunya. Kemudian klik “Geotag All”.

Foto-foto yang telah di-geotag akan menyimpan informasi lokasi, dan dapat kita manfaatkan selanjutnya. Untuk menempatkan foto-foto tadi pada peta daring saya mengunggahnya ke album di Picasaweb (yang punya akun GMail punya album ini). Karena foto sudah ter-geotag, maka foto yang terunggah ke Picasaweb otomatis akan ditempatkan pada peta (mmm setting otomatis ada setelah kita login ke Picasaweb).

Contoh foto-foto perjalanan ter-geotag dan yang saya unggah ke Picasaweb ada di http://j.mp/ltAbdK.

Dengan menempatkan foto pada lokasi perekamannya di peta maka memudahkan kita menganalisis banyak hal. Kita tau kondisi lokasi pengamatan tersebut saat mana kita mendatanginya, sangat mungkin beda dengan citra di Google. Dan dengan membuat semuanya daring dalam konteks spasial, memudahkan kita (terutama tim saya) dalam berdiskusi.

GPS memudahkan dalam perjalanan dan penentuan arah sasaran, hasil perekaman di-geotag-kan juga. Maka perjalanan survey akan terekam dengan cepat dan memudahkan tim dalam berdiskusi tanpa batasan ruang…

Sekian dulu cerita tentang #perjalanan, sederhana dan akan menyenangkan dengan #spatialThinking…

*/ di-blog-kan dari tweet pada 21 Mei 2011