Saat ini, survai dan pemetaan gua jaman sekarang sudah semakin mudah untuk dikerjakan. Masalah-masalah yang terjadi semakin mudah pula untuk diselesaikan. Keberadaan alat survai elektronik untuk mengukur jarak, kompas dan clinometer digital membuat perjalanan survai makin cepat dan akurat. Perangkat lunak untuk survai gua pun sudah tersedia, baik yang diperoleh secara gratis maupun tidak, ke dalam komputer tablet atau personal digital assistance (PDA), sehingga surveyor gua tidak lagi perlu membawa sejumlah besar lembar kerja lapangan untuk mencatat angka dan sket perjalanan. Perkembangan saat ini adalah menghubungkan alat survai elektronik dengan PDA untuk mempermudah proses penyimpanan data yang tidak membutuhkan penulisan, yang dapat mengurangi kemungkinan kesalahan.
Pemilihan dan efektifitas penggunaan alat survai serta software untuk pemetaan sepenuhnya tergantung kepada manusia yang menggunakannya. Kekurangan dan kelemahan dari masing-masing perangkat pembantu itu hanya dapat diatasi oleh akal manusia. Untuk itu, bagaimanapun juga pengajaran dasar-dasar pemetaan gua secara analog, harus tetap diajarkan dan dilakukan sampai tingkat tertentu agar manusia bisa mengatasi kekurangan dan kelemahan itu. Dan agar manusia bisa tetap melakukan survai gua dan pemetaan jika tidak ada alat-alat tersebut. Bahkan jika tidak ada perlengkapan pemetaan gua analog yang selama ini sudah dipergunakan.

PENDAHULUAN

Banyak pertanyaan yang muncul mengenai teknik dan metode pemetaan gua yang lebih cepat atau akurat daripada cara konvensional. Bukan hanya di dalam negeri, tapi juga di newsgroup atau mailing list surveyor gua internasional. Sebagian pertanyaan tersebut menyangkut aplikasi penemuan baru atau teknologi baru. Informasi tentang aplikasi teknologi informatika dan instrumentasi tersebut tidak tersebar ke tanah air. Hal yang sangat disayangkan, di saat fasilitas untuk mengakses informasi global sudah demikian mudah.

Tulisan ini bertujuan untuk mengenalkan dan mendeskripsikan aplikasi kemajuan teknologi instrumen elektronika dan informatika untuk kegiatan pemetaan gua. Mulai dari tahapan survai (pengambilan data) hingga penggambaran peta. Aplikasi kemajuan teknologi tersebut meliputi perangkat lunak (software) dan perangkat keras (hardware). Juga terdapat uraian singkat mengenai kegunaan masing-masing perangkat dan mungkin sedikit perbandingan dengan perangkat lain atau perangkat konvensional.

Penciptaan perangkat tersebut biasanya didasarkan atas kebutuhan efisiensi waktu pengambilan data lapangan, ketelitian data yang diambil, dan kemudahan integrasi terhadap perangkat lainnya. Namun ada pula perangkat yang diciptakan untuk kegunaan lain namun dapat secara langsung diaplikasikan ke pekerjaan pemetaan gua.

Instrumen untuk survai lapangan yang terdiri dari pengukuran sudut horisontal menggunakan kompas, pengukuran sudut vertikal menggunakan clinometer, dan pengukuran jarak menggunakan pita ukur, sekarang ini sepenuhnya dapat tergantikan oleh instrumen elektronik. Penggunaan instrumen ini lebih efisien dari sisi waktu, dan lebih akurat dari sisi data.

Perangkat elektronik penggunaannya menggantikan perangkat mekanik berbasis penglihatan (kompas dan clinometer). Kompas memiliki sumber kesalahan akibat berbasis pada medan magnetik bumi dapat dipengaruhi oleh medan magnetik lokal dan sumber-sumber magnetik lain misalnya penggunaan senter logam yang terlalu dekat. Kompas dan clinometer, keakuratan penggunaannya sangat dipengaruhi oleh tangan dan mata surveyor. Sementara perangkat lunak di bidang informatika, mampu menggantikan proses-proses pengolahan data hingga penggambaran peta konvensional yang makan waktu banyak dan penuh sumber kesalahan. Bahkan perangkat lunak yang tersedia untuk pengolahan data dan penggambaran peta, mampu bekerja dengan perangkat lunak lain untuk menghasilkan peta atau data yang jaman dahulu sulit untuk dilakukan. Dan semuanya itu hanya membutuhkan sedikit pekerjaan serta waktu tambahan saja.

Dalam tulisan ini terpaksa harus banyak sekali memuat nama produk. Bukan dalam niatan penulis untuk mempromosikan produk tersebut, namun hanya untuk memaparkan bahwa ada sebuah produk untuk jenis fungsi tertentu yang dapat dipergunakan untuk pekerjaan pemeaan gua.

PERANGKAT PENGAMBILAN DATA

Alat ukur sudut horisontal (kompas) dan vertical (clinometer)

Selama ini alat ukur sudut horisontal yang sering dipergunakan oleh surveyor gua untuk grade 5 adalah kompas magnetik yang memiliki ketelitian hingga 1�. Kompas-kompas ini bersandar pada medan magnetik bumi. Pembacaan besarnya sudut antar stasiun didasarkan pada penglihatan. Kompas konvensional menggunakan sebuah garis vizir di dalamnya sebagai pengarah untuk “ditembakkan” ke target. Hal ini bisa menjadi sumber kesalahan, jika cara memegang, mengarahkan, dan menempatkan mata tidak berada pada satu garis yang lurus.

Surveyor gua melengkapi kompas dengan laser sebagai garis bidik ke arah target. Dengan cara ini kompas benar-benar mengarah ke target sehingga mengurangi/ menghilangkan kesalahan pembacaan. Namun, laser pointer yang dipasang pada kompas memiliki medan magnetik yang dapat mempengaruhi kompas. Untuk itu dibutuhkan sebuah kalibrasi terhadap laser pointer ini.

Sekarang telah banyak tersedia kompas digital untuk pendukung kegiatan alam bebas. Salah satunya adalah kompas digital Silva Nomad (http://www.silva.se). Kompas ini dapat dipakai dalam kegelapan karena memiliki background lighting. Disamping itu, kompas ini dapat menyimpan arah tujuan dan arah kebalikannya. Hal ini mungkin dapat berguna jika surveyor sedang menyurvai gua dengan mulut gua lebih dari satu.

Gambar kompas Silva Nomad

(sumber: http://www.silva.se/outdoor/products/ecom_nomad.htm)

Gambar Laser kompas(sumber: http://www.cavediggers.com/compasslaserMartin.jpg.

Namun ternyata kalangan surveyor gua di negara Amerika Serikat dan Inggris cenderung untuk membuat sendiri kompas digital dengan akurasi dan resolusi yang lebih baik.

Sebuah artikel tulisan Martin Melzer dalam jurnal The Cave Radio & Electronics Group (CREG)-BCRA 54, How To Build an Electronic Cave Surveying Instrument , memaparkan cara membuat alat survey elektronik. Yang dimaksud dengan alat survey elektronik dalam artikel jurnal tersebut adalah kompas dan clinometer elektronik. Pembuatan kompas elektronik, dapat dilakukan dengan dua cara. Yaitu dengan membeli modul kompas ke vendor atau membuat modul compas sendiri.

Modul kompas ini sudah tersedia berbagai produk dengan keakuratan dan resolusi yang bervariasai. Salah satu modul kompas yang dianggap cukup baik oleh kalangan surveyor gua di Amerika berharga sekitar 500$! Pemasangannya harus tetap memperhatikan beberapa hal, diantaranya adalah wadah yang non magnetik, cara menampilkan/ menyimpan data, laser ranger, dan kalibrasi laser ranger. Laser ranger adalah perangkat tambahan yang sangat penting untuk secara langsung dapat diketahui jarak dari alat tersebut ke target. Alat ini memiliki medan magnetik yang mempengaruhi kompas.

Dibawah ini contoh pemasangan modul kompas/ clinometer digital (oleh Mark Passerby & Nigel Dyson-Hudson) produksi True North Technologies’ Revolution di sebuah kotak pengaman yang tahan air.

Gambar modul kompas
(Sumber http://www.caves.com/truenorth/)

Jika ingin membuat kompas elektronik sendiri, dalam artikel tersebut disebutkan bahwa dapat menghemat biaya yang cukup berarti. Yang dibutuhkan adalah sebuah susunan sensor magnetik dimana banyak produsen yang menyediakan sensor magnetik ini. Kemudian yang perlu dilakukan adalah mengidentifikasi semua kemungkinan sumber kesalahan yang bersifat mekanis maupun elektrik, menyusun sebuah program untuk mengkalibrasi kesalahan, dan suatu model simulasi yang dapat menghasilkan serangkaian data dengan kesalahan perubahan geometrik dan elektrik yang dapat dipergunakan untuk memverifikasi kalibrasi.

Pembahasan tentang clinometer elektronik buatan sendiri tidak terlalu banyak karena dianggap bahwa medan gravitasi jauh lebih stabil daripada medan magnetik sehingga tidak membutuhkan perlakuan khusus terhadap modul clinometer.

Tersedia pula clinometer buatan pabrik yang akurasi dan resulusinya cukup tinggi, melebihi clinometer analog yang selama ini dipergunakan. Misalnya adalah SmartTool.

Clinometer elektronik dan tampilan pembacaan
(Sumber: http://www.haglofsweden.com/)

Gambar clinometer elektronik SmartTool
(Sumber: http://www.speedpartz.com/smarttool.html )

Sebuah tim dari Belgia, memasang sebuah laser pointer pada clinometer elektronik untuk menjamin agar clinometer benar-benar mengarah pada target.

Gambar Clinometer elektronik dan laser pointer dan pemasangannya
(Sumber: http://users.skynet.be/avalon/avalonuk/technical/laserclino.htm )

Keuntungan pemakaian alat survai elektronik ini selain keakuratan dan efisiensinya adalah, bahwa jika selama ini menggunakan alat survai mekanik, sering kali lobang bidik kompas atau clinometer tertutup kotoran sehingga menghambat pembacaan sudut.

Alat ukur jarak

Alat ukur jarak elektronik, biasanya disebut dengan range finder. Yang paling banyak dibahas di komunitas surveyor gua adalah yang berjenis laser range finder. Dan salah satu produk yang paling sering dibahas adalah Leica Disto. Vendor produk ini menawarkan beberapa tipe dengan berbagai akurasi dan kemampuan. Keakuratannya dari 3 mm hingga 1.5 mm, dan dapat mengukur jarak kisaran dari 0.2 meter hingga lebih dari 200 meter.

Gambar Range Finder Leica Disto Lite 5
(Sumber: http://www.swoptics.co.uk/list.asp?CAT=102 )

Tipe Disto lainnya dilengkapi dengan teknologi Bluetooth sehingga data yang diperoleh dari range finder ini dapat langsung ditransfer ke PDA (pocket PC) atau laptop tanpa menggunakan kabel. Dilengkapi pula dengan software PlusDraw yang secara langsung membuat skets berdasar data yang diperoleh dan dapat ditransfer ke PC (tipe file bmp) sementara datanya dapat direkam sebagai file Excel oleh software PlusXL.

Untuk mengefisienkan perjalanan survai, surveyor gua melekatkan secara langsung saling memunggunig, antara clinometer elektronik pada range finder ini. Dengan sekali kerja mengarahkan range finder ke target, sekaligus pula diperoleh sudut kemiringan ke target tersebut. Di bawah ini adalah contoh range finder Disto dan clinometer SmartTool yang dilekatkan saling memunggungi.

Gambar range finder dan clinometer
(Sumber: http://www.cavediggers.com/digiclo.JPG )

Ada produk lain yang memiliki tiga fungsi sekaligus, sebagai alat ukur sudut horisontal, vertikal, dan sebagai alat pengukur jarak (range finder) yaitu produksi Kombi. Alat ini juga memiliki kemampuan menyimpan 1000 data pengukuran di memory internalnya.

Gambar Kombi-4

Perangkat perekam data
Pada pemetaan gua konvensional, data direkam di dalam lembar kerja lapangan. Lembaran tersebut harus dari bahan yang tahan air, lumpur, tidak mudah sobek, dan dapat ditulisi menggunakan pensil. Lembar kerja lapangan terdiri dari dua jenis, untuk merekam data hasil pembacaan instrumen dan untuk merekam skets dan situasi lorong gua. Medan yang berlumpur, berair, memanjat, menggantung di tali, ditambah kemungkinan kesalahan mencatat sehingga harus menghapus menggunakan karet penghapus, dan semua pekerjaan deskriptor dan pencatat data, sungguh membutuhkan manajemen pencatatan data dan manajemen alat-alat tulis.

Sekarang, surveyor gua cukup membawa sebuah PC Tablet yang diinstall software yang bertugas untuk merekam data survai.

TDS Recon

(Sumber : http://www.caves.com/recon/ dan dan http://www.tdsway.com/handhelds)
Unit ini dipegunakan untuk mengumpulkan dan merekam data survai. Menggunakan aplikasi Spreadsheet yang disebut SpreadC dan sebuah program untuk membuat skets survai. Kelebihan dari unit ini adalah bahwa semua file yang diinstall di Recon, diinstall di Flash Memory atau di card Compact Flash external. Sehingga semua data masih tetap terjaga sekalipun sudah kehabisan daya batery sama sekali. Units ini sendiri dapat beroperasi tanpa henti dan dengan catu daya yang tanpa diisi ulang selama 15 jam.

Gambar pemakaian TDS Recon di dalam gua (kiri) dan
masukan data ke dalam SpreadC di Recon (kanan)
(Sumber: http://www.caves.com/recon/)

Gambar Rekaman Data di SpreadC (kiri) dan Sket (kanan)
(Sumber : http://www.caves.com/recon/)

Units ini dijual secara bebas, namun harganya cukup tinggi untuk ukuran kantong orang Indonesia. Harganya $1,499 U.S. and $1,529 U.S untuk penjualan ke pihak di luar Amerika.

Auriga Palm OS
Auriga adalah perangkat lunak bebas (freeware) yang berjalan di PDA Palm OS yang dipergunakan untuk konversi input data conversion kedalam koordinat Cartesian. Software ini berdasar pada apa yang telah dilakukan Martin Melzer dalam membuat sebuah perangkat sensor (range finder dengan kompas dan clinometer elektronik) dirangkai dengan software Palm OS agar secara otomatis dapat menyimpan data survai gua.

Gambar Kotak Sensor (Kiri) dan PDA Palm OS
(Sumber http://www.sat.dundee.ac.uk/%7Earb/creg/journals/j54.html)

Dibandingkan dengan lembar kerja lapangan Auriga menawarkan data numerik yang lebih mudah dibaca, mengurangi kesalahan ketika memindahkan data dari lembar lapangan ke lembar proses data atau komputer, data dapat diback up ke laptop menggunakan infra merah, surveyor dapat secara langsung melihat tampilan garis survey gua sementara sehingga dapat mendeteksi adanya kesalahan, dapat mengetahui kecepatan proses eksplorasi, statistik gua, arah lorong, posisi dan lain-lain secara langsung (real time) tanpa harus keluar dari gua terlebih dahulu.

Dibadingkan software yang berjalan pada PC/Mac, Palm OS jelas lebih murah dan lebih nyaman dipergunakan di lingkungan bawah tanah. Sekalipun begitu, Auriga ini tidak ditujukan untuk menggantikan software yang demikain banyak berjalan di PC/ Mac yang menggunakan sistem operasi Windows atau Macintosh, tetapi dapat menjadi sebuah perangkat pelengkap. Yaitu sebagai perangkat perekam data, belakangan data dapat ditransfer ke PC/ Mac untuk diproses lebih lanjut.

Gambar tampilan Auri4ga di Palm OS.
(Sumber : http://www3.sympatico.ca/leblanc.luc/auriga/)

Alat Survai Non Magnetik
Alat survai untuk memetakan gua yang tidak berbasis magnetik juga mengalami kemajuan yang sangat besar. Theodolit konvensional yang berbasis optik, sekarang mengandalkan sinar infra merah untuk “menembak” target. Dengan menggunakan infra merah ini kesalahan akibat refraksi sinar oleh beda tekanan udara dapat dikurangai. Ketelitian dan akurasinya juga makin tinggi.

Ditambah lagi kemampuan menyimpan data survai sehingga tidak perlu lagi dilakukan kegiatan pencatatan data yang menambah kemungkinan kesalahan data akibat pencatatan. Data yang tersimpan di dalam internal memory, dapat langsung di-download pada komputer. Biasanya theodolite ini disertai dengan software bawaan. Dengan menggunakan softaware ini, data hasil survai dapat langsung diproses untuk mendapatkan hasil-hasil yang diinginkan. Pekerjaan-pekerjaan dalam pengolahan data yang biasanya memakan waktu cukup banyak, dapat dilakukan dalam waktu singkat. Termasuk koreksi dan kalibrasi.

Dengan resolusi dan akurasi yang tinggi, maka penggunaan theodolite ini dipergunakan dalam proyek-proyek pengembangan dan pemanfaatan gua yang membutuhkan ketelitian pemetaan sangat tinggi. Misalnya dalam penentuan titik bor, seperti di Gua Bribin.

Gambar Penggunaan Theodolite di Gua Bribin
(Sumber http://www.hoehlenbewirtschaftung.de/Images/Jul2003/En.html)

Sensor Image 3D

Selama ini dalam dunia pemetaan gua dikenal survai magnetik, yang menggunakan kompas, dan non magnetik (Grade X) yang menggunakan theodolite, baik yang buatan sendiri maupun buatan pabrik. Alat survey berikut ini tidak secara khusus dibuat untuk pekerjaan survai gua. Namun kemampuan dan fungsinya dapat dipergunakan untuk merekam situasi gua secara langsung. Prinsipnya adalah alat ini mempergunakan LASER untuk melakukan scanning (pemindaian) terhadap bagian yang dituju. Kemudian merekam hasil scanning direkam dalam komputer dan diolah hingga mendapatkan gambar tiga dimensi yang sama dengan profil target.

Alat ini terintegrasi dengan software yang dibuat secara khusus untuk dipergunakan bersama alat ini serta kamera untuk kalibrasi warna yang beresolusi tinggi. Kombinasi dari komponen-komponen survai metode ini (scanner, software, kamera) memberikan hasil: mesh tekstur yang beresolusi tinggi secara otomatis, rekonkstruksi tiga dimensional menyerupai foto, identifikasi detail yang persis sama, pengukuran posisi dan jarak secara online, setting secara online dari berbagai sudut pandang.

Ketelitian dan akurasi alat in cukup tinggi. Keakuratannya dalam pembidikan tunggal adalah 10 mm, dan bila dengan rata-rata adalah 5 mm. ketelitian pengukuran adalah 5 mm.

Di bawah ini adalah gambar-gambar yang pernah diambil penulis di www.riegl.com, sayangnya sekarang situs ini sudah di-update dengan meniadakan gambar-gambar di bawah ini beserta artikelnya yang mendeskripsikan pelaksanaan scanning di dalam gua

Gambar alat scan dan skema koneksi dengan laptop

Gambar hasil scanning
Dalam situs resmi produsen alat ini, tidak ditampilkan scanning lorong gua dari lantai hingga ke atap.

DAFTAR RUJUKAN

- SILVA NOMAD – Digital Compass. <>

- CompasslaserMartin.jpg.

- Passerby, Mark dan Nigel Dyson-Hudson. A first look at the True North Compass/Clino single Unit.

- The Haglof Electronic Clinometer.

- Smart Tool Digital Angle Finder/Level.

- De Bie, Paul The laser-inclinometer.

- Leica Disto Laser Distancemeters (Laser Rangefinder).

- Range finder dan clino.

- Measuring devices KOMBI.

- A look at the TDS Recon.

- Auriga?.
Le Blanc, Luc. “Auriga, or Trading your Survey Notebook for a PDA. dalam jurnal Compass Point No 32. November 2003: British Cave Research Association Cave Surveying Group ()

- Melzer, M.. How to design an electronic surveying instrument. Cave Radio and Electronics Group Journal, 54, 12-15. 2003 (http://www.sat.dundee.ac.uk/%7Earb/creg/journals/j54.html)

- DEVELOPMENT AND MANAGING OF UNDERGROUND KARST WATER STREAMS http://www.hoehlenbewirtschaftung.de/Images/Jul2003/En.html