Undulasi
Bayangkan Anda berdiri di tepi laut dengan alat GPS canggih di tangan. GPS menunjukkan bahwa ketinggian Anda berada di 15 meter di atas permukaan laut. Namun, jika Anda menggunakan alat ukur leveling konvensional, hasilnya berbeda: hanya 10 meter. Mengapa bisa begitu?
Perbedaan ini bukan kesalahan alat, melainkan karena adanya undulasi geoid — fenomena alamiah yang menggambarkan perbedaan bentuk permukaan bumi yang sebenarnya dengan model matematisnya. Konsep inilah yang dikenal dengan istilah undulasi.
Bagi para surveyor, ahli geodesi, maupun mahasiswa teknik sipil dan geomatika, memahami undulasi adalah kunci untuk menghasilkan data elevasi yang akurat. Artikel ini akan membahas secara lengkap mulai dari pengertian undulasi, rumus perhitungannya, hingga aplikasinya dalam dunia pemetaan dan survei modern.
Apa Itu Undulasi?
Secara sederhana, undulasi adalah selisih antara tinggi geoid dan tinggi elipsoid di suatu titik di permukaan bumi.
Undulasi menunjukkan seberapa besar permukaan bumi “bergelombang” jika dibandingkan dengan model matematis yang halus (elipsoid).
Definisi Matematis Undulasi:
Keterangan:
- N = Undulasi (meter)
- h = Tinggi elipsoid (hasil pengukuran GPS)
- H = Tinggi ortometrik (hasil pengukuran dari leveling atau permukaan laut)
Jadi, ketika kita mengukur ketinggian dengan GPS, hasilnya berdasarkan elipsoid referensi (misalnya WGS84). Sementara tinggi sebenarnya yang digunakan dalam konstruksi atau peta topografi adalah tinggi ortometrik, yaitu tinggi dari permukaan geoid (yang mendekati permukaan laut rata-rata).
Perbedaan Geoid, Elipsoid, dan Undulasi
Untuk memahami undulasi secara utuh, kita perlu mengenal dua permukaan penting dalam geodesi: elipsoid dan geoid.
| Istilah | Deskripsi | Contoh dalam Praktik |
|---|---|---|
| Elipsoid | Model matematis bumi yang halus dan teratur. Digunakan dalam GPS. | Tinggi GPS (h) |
| Geoid | Permukaan imajiner yang mengikuti bentuk rata-rata muka laut bumi. | Tinggi ortometrik (H) |
| Undulasi (N) | Selisih antara permukaan geoid dan elipsoid. | Koreksi antara h dan H |
Secara visual, bayangkan bumi yang memiliki gunung, lembah, dan lautan. Elipsoid seperti “kulit halus” yang membungkus bumi secara ideal, sementara geoid menggambarkan “permukaan nyata” bumi yang berombak. Nah, jarak antara keduanya disebut undulasi.
Sumber otoritatif seperti NOAA National Geodetic Survey menjelaskan bahwa undulasi dapat bernilai positif (jika geoid berada di atas elipsoid) atau negatif (jika geoid berada di bawah elipsoid), tergantung lokasi geografisnya.
Faktor yang Mempengaruhi Undulasi
Undulasi tidak memiliki nilai yang sama di seluruh dunia. Nilainya bisa berbeda dari satu daerah ke daerah lain. Beberapa faktor yang memengaruhi besar kecilnya undulasi antara lain:
- Distribusi massa bumi – Area dengan gunung atau kerak bumi yang lebih tebal biasanya memiliki nilai undulasi yang tinggi.
- Kerapatan batuan di bawah permukaan – Semakin padat batuan, semakin besar pengaruh gravitasi lokalnya.
- Anomali gravitasi bumi – Perbedaan gaya tarik bumi di berbagai titik menyebabkan variasi bentuk geoid.
- Ketinggian topografi – Daerah pegunungan memiliki bentuk geoid yang lebih kompleks dibanding dataran rendah.
- Perbedaan datum dan sistem referensi – Setiap negara atau wilayah bisa memiliki model geoid yang berbeda (misalnya EGM96, EGM2008, atau IndoGeoID di Indonesia).
Contoh Kasus Undulasi di Lapangan
Misalnya, seorang surveyor mengukur ketinggian dengan GPS di Jakarta. GPS menunjukkan h = 25 meter dari elipsoid WGS84. Dari hasil leveling diketahui tinggi ortometrik H = 20 meter.
Maka undulasi di titik tersebut adalah:
Artinya, geoid di daerah itu terletak 5 meter di bawah elipsoid WGS84. Data ini penting untuk konversi ketinggian GPS agar sesuai dengan tinggi sebenarnya di permukaan bumi.
Fungsi dan Aplikasi Undulasi dalam Geodesi
Dalam praktiknya, undulasi bukan hanya teori, tetapi memiliki banyak aplikasi penting di dunia survei dan pemetaan. Berikut beberapa di antaranya:
1. Koreksi Data GPS
GPS memberikan ketinggian elipsoid, bukan ketinggian sebenarnya. Untuk mendapatkan tinggi ortometrik (H) yang akurat, diperlukan koreksi undulasi: H=h−NH = h – NH=h−N
Tanpa koreksi ini, hasil GPS bisa salah beberapa meter—yang tentu fatal dalam proyek konstruksi.
2. Pemetaan Topografi
Dalam pembuatan peta kontur atau digital elevation model (DEM), nilai undulasi digunakan untuk menyesuaikan tinggi agar mengikuti permukaan bumi sebenarnya.
3. Studi Deformasi Tanah
Undulasi membantu memantau perubahan permukaan bumi akibat gempa, pergerakan lempeng, atau subsiden tanah.
4. Perencanaan Infrastruktur
Dalam proyek jembatan, jalan tol, dan bandara, akurasi elevasi sangat penting. Koreksi undulasi memastikan semua perhitungan tinggi tepat dan konsisten.
5. Kalibrasi Alat Survei
Untuk memastikan hasil pengukuran dari total station atau leveling sesuai dengan sistem referensi geodetik, nilai undulasi dijadikan acuan kalibrasi bersama service dan kalibrasi alat survey pemetaan.
Model Geoid dan Undulasi Global
Beberapa model geoid global yang umum digunakan di dunia antara lain:
| Model Geoid | Tahun | Akurasi Rata-rata | Keterangan |
|---|---|---|---|
| EGM84 | 1984 | ± 1–2 meter | Model lama, kurang detail |
| EGM96 | 1996 | ± 0.5 meter | Sering digunakan dalam GPS generasi lama |
| EGM2008 | 2008 | ± 0.1 meter | Model paling detail dan banyak dipakai |
| IndoGeoID | 2014–sekarang | ± 0.05 meter | Model lokal untuk wilayah Indonesia |
Model EGM2008 masih menjadi acuan global dengan resolusi grid 2,5 menit busur. Namun di Indonesia, pemerintah melalui BIG (Badan Informasi Geospasial) telah mengembangkan IndoGeoID yang lebih presisi karena mempertimbangkan data lokal dan topografi nusantara.
Referensi: Badan Informasi Geospasial Indonesia – Geoid Nasional.
Hubungan Undulasi dengan Total Station
Dalam praktik survei, total station mengukur jarak dan sudut, sedangkan GPS mengukur posisi berdasarkan sistem satelit. Untuk menyatukan kedua hasil pengukuran ini, nilai undulasi digunakan sebagai penghubung antara tinggi elipsoid (dari GPS) dan tinggi ortometrik (dari leveling).
Sebagai contoh, ketika menggunakan alat seperti total station sokkia im 52, hasil pengukuran dapat disesuaikan dengan nilai undulasi dari model geoid agar hasil koordinat ketinggian lebih akurat dan kompatibel dengan data GPS.
Cara Menghitung Undulasi
Terdapat beberapa metode dalam menghitung nilai undulasi, baik secara langsung maupun menggunakan model geoid digital:
- Menggunakan Rumus Sederhana: N = h − H Diperoleh dari hasil pengukuran GPS (h) dan leveling (H).
- Menggunakan Model Geoid Digital:
Dengan software seperti Global Mapper, Surfer, atau ArcGIS, pengguna dapat memanggil nilai undulasi dari file grid geoid (misalnya EGM2008). - Metode Observasi Gravitasi:
Diperoleh dari pengukuran gravitasi bumi dan perhitungan anomali Bouguer. Metode ini sangat presisi namun kompleks.
Pentingnya Undulasi dalam Survei Modern
Tanpa pemahaman tentang undulasi, data ketinggian bisa menyesatkan. Dalam survei hidrografi, kesalahan kecil dalam undulasi bisa mengubah interpretasi kedalaman laut. Dalam konstruksi, perbedaan 1–2 meter bisa berakibat fatal pada drainase atau elevasi jalan.
Undulasi berperan sebagai “jembatan” antara dunia matematis (elipsoid) dan dunia nyata (geoid). Ia membuat data GPS dan alat ukur tradisional bisa “berbicara” dalam bahasa yang sama.
Bagaimana Cara Menghubungi Kami?
📞 WA/Telp: +62 822-2026-6662 (Fairuz Daffa)
📩 Email: fairuzdaffa@dinargeo.co.id
📍 Alamat: Komplek Karyawan DKI RT 12/02 Blok P1 No. 22, Pd. Klp., Kota Jakarta Timur, Daerah Khusus Ibukota Jakarta 13450
FAQ
Apa itu undulasi dalam geodesi?
Undulasi adalah selisih antara tinggi geoid dan tinggi elipsoid. Nilainya menunjukkan seberapa jauh permukaan bumi sebenarnya dari model matematis bumi.
Bagaimana cara menghitung undulasi?
Undulasi dihitung dengan rumus N = h – H, di mana h adalah tinggi elipsoid (GPS) dan H adalah tinggi ortometrik (leveling).
Mengapa undulasi penting dalam survei GPS?
Karena GPS hanya memberikan tinggi elipsoid. Untuk mendapatkan tinggi sebenarnya terhadap permukaan laut, diperlukan koreksi undulasi.
Apa perbedaan geoid dan elipsoid?
Geoid mengikuti bentuk rata-rata permukaan laut, sedangkan elipsoid adalah model matematis halus bumi. Undulasi adalah jarak antara keduanya.
Apakah nilai undulasi sama di seluruh dunia?
Tidak. Nilai undulasi bervariasi tergantung lokasi, gravitasi lokal, dan model geoid yang digunakan.