Belajar Geodesi Untuk Indonesia: Ilmu Ukur Tanah 1 BAB 4

BAB 4 PENGUKURAN SUDUT DENGAN ALAT PENYIPAT SUDUT (TEODOLIT)

4.1 Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari bab ini diharapkan mahasiswa;
1. Mengenal bagian-bagian yang ada pada alat theodolite.
2. Mampu mengatur kedudukan alat hingga dapat dipergunakan.
3. Mampu mengukur sudut mendatar (horisontal) dan sudut tegak (vertikal) secara benar serta memahami cara menghitung sudut dari hasil pengukuran.

4.2 Pendahuluan

Kegiatan pengukuran yang dilakukan pada permukaan tanah bertujuan untuk menentukan bentuk luasan, arah, posisi suatu titik dan ukuran relatif titik tersebut terhadap titik-titik lainnya. Dalam hal ini yang dimaksud adalah bila rangkaian antara titik-titik dilapangan dapat membentuk luasan, arah, posisi suatu titik maka dapatlah digambarkan kondisi nyata dilapangan.

Hubungan rangkaian antara titik tersebut terjadi pada bidang datar dan pada bidang tegak. Untuk menyatakan hubungan yang dimaksud maka diperlukan sejumlah pengukuran dilapangan, baik pengukuran sudut-sudut mendatar maupun sudut tegak seperti pada gambar 4.1 berikut.

Keterangan:

A, B : Titik sesungguhnya dipermukaan tanah

P : Tempat alat theodolit berdiri

A’, B’ : Titik Proyeksi pada bidang datar

S : Sudut pada bidang datar

S’ : Sudut pada bidang miring

ha, hb : Sudut pada bidang tegak/Vertikal

Untuk mendapatkan ukuran sudut yang teliti dibutuhkan instrumen penyipat sudut yang teliti pula. Instrumen penyipat sudut yang umum digunakan oleh para ahli profesional dalam pengukuran yaitu Theodolit. Seiring perkembangan ilmu dan teknologi di bidang pengukuran saat ini theodolit telah banyak mengalami peningkatan, baik dari segi konstruksi dan kemampuan alat (presisi), namun demikian prinsip dan sistem yang ada padanya tetap.

4.3 Alat Ukur Sudut Theodolit

Theodolit adalah instrumen/alat yang dirancang guna pengukuran sudut, yaitu sudut-sudut mendatar dan sudut tegak. Konstruksi instrumen theodolite ini secara mendasar dibagi dalam tiga bagian, seperti terlihat pada gambar berikut;

Sistem yang berlaku pada ketiga bagian dalam theodolite adalah sebagai berikut;

4.3.1. Syarat Theodolite

Berdasarkan susunan konstruksi dan sistem yang berlaku pada alat theodolit serta untuk mendapatkan hasil ukuran yang baik maka, diperlukan tindakan-tindakan pengaturan kedudukan alat agar memenuhi syarat. Syarat-syarat utama yang harus dipenuhi alat theodolit sehingga siap dipergunakan untuk pengukuran yang benar adalah sebagai berikut;

1. Syarat pertama yang harus dipenuhi adalah sumbu kesatu benar-benar tegak/vertikal. Jika sumbu kesatu miring, maka lingkaran skala mendatar tidak lagi mendatar. Dan ini berarti sudut yang diukur bukan lagi sudut mendatar.

Tindakan I:

Mengatur kedudukan gelembung nivo kotak dengan menggerakan (naik/turun) perpanjangan kaki statif.

2. Syarat kedua adalah sumbu kedua harus benar-benar mendatar, jika sumbu kesatu sudah benarbenar tegak, maka dapat dikatakan sumbu kedua ini tegaklurus sumbu kesatu.

Tindakan II:

Mengatur kedataran gelembung nivo tabung (Alhidade) dengan menggerakan secara beraturan tiga sekrup pendatar/kiap.

3. Syarat ketiga adalah garis bidik harus tegaklurus sumbu kedua/mendatar. Ini disebabkan kombinasi kesalahan sumbu kedua dan garis bidik tidak letak tegak lurus.

Tindakan III:

Menguji kedudukan garis bidik dengan bantuan tanda T pada dinding. Kemudian melakukan koreksi sebesar penyimpangan / kesalahan yang terjadi.

4. Syarat keempat adalah tidak adanya salah indeks pada skala lingkaran kesatu. Salah indeks disebabkan tidak tepatnya indeks pada bacaan 0.

Tindakan IV:

Dengan melakukan pembacaan sudut tegak Biasa (B) dan sudut tegak Luar Biasa (LB) akan diperoleh nilai kesalahan indek. Kemudian hilangkan penyimpangan tersebut dengan sekrup koreksi kedudukan gelembung nivo tabung.

4.3.2. Macam Theodolite

Dari konstruksi dan cara pengukuran, dikenal tiga macam Theodolit:

1. Theodolite Reiterasi

Pada theodolite reiterasi, pelat lingkaran skala mendatar menjadi satu dengan pelat lingkaran nonius dan tabung sumbu pada kiap, sehingga lingkaran mendatar bersipat tetap. Pada jenis ini tidak terdapat sekrup pengunci pelat nonius.

2. Theodolite Repetisi

Pada theodolite repetisi, pelat lingkaran skala mendatar ditempatkan sedemikian rupa, sehingga pelat ini dapat berputar sendiri dengan tabung poros sebagai sumbu putar. Pada jenis ini terdapat sekrup lingkaran mendatar dan sekrup nonius. (Tinjau gambar 4.4)

3. Theodolite Elektro Optis

Dari konstruksi mekanis sistem susunan lingkaran sudutnya antara theodolite optis (manual) dengan theodolite elektro optis sama. Akan tetapi mikroskop pada pembacaan skala lingkaran tidak menggunakan sistem lensa dan prisma lagi, melainkan menggunakan sistem sensor.

Sensor ini bekerja sebagai elektro optis model (alat penerima gelombang elektromagnetis). Hasil pertama sistem analog dan kemudian harus ditransfer ke sistem angka digital. Proses perhitungan secara otomatis akan ditampilkan pada layer (LCD) dalam angka decimal.

1. Sekrup Koreksi Nivo Teleskop 18. Lensa Mikrometer
2. Nivo Teleskop 19. Lensa Okuler
3. Tombol Mikrometer 20. Ring fokus Benang Diafragma
4. Sekrup Pengunci gerak Vertikal 21. Ring Bantalan Lensa Okuler
5. Pemantul Cahaya Penglihatan Nivo 22. Penutup Koreksi Reticle
6. Visir Collimator 23. Ring Fokus Objek
7. Sekrup Pengerak halus Vertikal 24. Lensa Objektif
8. Sekrup Pengunci gerak Horisontal 25. Kiap Penyanggah / Penahan
9. Sekrup Pengerak halus Horisontal 26. Tanda Ketinggian Alat
10. Pengunci Limbus 27. Slot Penjepit
11. Plat Dasar 28. Reflektor Cahaya
12. Sekrup Pendatar Nivo 29. Nivo Kotak
13. Sekrup Pengunci Nonius 30. Sekrup Koreksi Nivo Kotak
14. Sekrup Pengerak halus Nonius 31. Centering Optik
15. Ring pengatur posisi Horisontal 32. Sekrup Koreksi Centering Optik
16. Nivo Tabung 33. Ring Fokus Centering Optik.
17. Sekrup Koreksi Nivo Tabung

4.4 Pengukuran Sudut Mendatar (horisontal)

Pengertian sudut mendatar adalah sudut yang terbentuk dari perpotongan dua arah atau jurusan berbeda pada bidang normal/nivo. Titik perpotongan dua garis jurusan tersebut merupakan titik pengamatan sudut bila menggunakan theodolit dilapangan. Pengukuran sudut mendatar tidak memperhitungkan pengaruh ketinggian atau pun kemiringan selama kedudukan skala lingkaran horisontal sejajar bidang nivo atau memenuhi syarat alat theodolit.

Pengukuran sudut mendatar dapat dilakukan dengan dua cara, sesuai dengan jenis alat yang telah disebutkan yaitu;

- Cara Reiterasi,
- Cara Repetisi.

4.4.1 Cara Reiterasi

Pengukuran sudut dengan cara reiterasi dapat pula disebut dengan pengukuran jurusan. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya jenis theodolit reiterasi tidak terdapat sekrup pengunci pelat nonius, sehingga sudutsudut tidak ditentukan dengan langsung melainkan didapat dari selisih dua jurusan yang diukur.

Sebagai contoh, bila suatu titik Q merupakan perpotongan dari empat jurusan yaitu 1, 2, 3 dan 4. Pada titik Q didirikan theodolit yang sudah diatur dengan sumbu kesatu tegaklurus di atas titik Q melalui proses centering point.

Pada pengukuran cara reiterasi jurusan 1 dapat dijadikan acuan. Langkah yang dilakukan adalah arahkan secara kasar teropong ke titik 1 dengan bantuan visir Collimator, kemudian kunci piringan horisontal dan tepatkan benang diafragma pada target dengan batuan penggerah halus horisontal. Atur pembacaan skala lingkaran horisontal sebagai pembacaan 0o 00’ 00” dengan sekrup ring horisontal.

Langkah berikutnya lepas pengunci lingkaran horisontal, arahkan kembali teropong secara kasar ke titik 2 secara searah jalannya jarum jam. kemudian kunci lingkaran dan tepatkan target dengan pengerak halus. Lakukan samapi dengan titik ke 4. Catat hasil pembacaan pada masingmasing jurusan ke tabel pengukuran. Dari gambar tersebut dapat diperoleh 6 sudut;  1Q2, 1Q3, 1Q4, 2Q3, 2Q4, dan 3Q4 maka, prinsipnya adalah bacaan jurusan muka di kurang dengan bacaan jurusan belakang.

Untuk mendapatkan pengukuran sudut yang teliti, pembacaan dilakukan minimal 2 kali pada masing-masing titik. Pengukuran ini biasa dinamakan seri rangkap, yaitu:

a) Pengukuran sudut mendatar posisi biasa (B)

b) Pengukuran sudut mendatar posisi luar biasa (LB).

Berikut prinsip kerja perubahan posisi alat biasa menjadi Luar biasa, seperti terliahat pada gambar contoh diatas;

- Setiap jurusan 1, 2, 3 dan 4 telah dilakukan pembidikan dan pembacaan pada posisi biasa (B) yaitu bila skala lingkaran tegak berada disisi kiri.

- Setelah bacaan akhir pada jurusan 4 dibaca, lepaskan kunci lingkaran horisontal dan putar alat searah jarum jam sebesar ½ putaran dengan sumbu I sebagai sumbu putar.

- Demikian halnya kedudukan teropong pun diputar ½ putaran dengan sumbu II sebagai sumbu putar, sehingga secara kasar kedudukan alat berputar  180o baik lingkaran horisontal maupun lingkaran vertikal.

- Kedudukan alat saat ini menjadi posisi Luar biasa (LB) dengan skala lingkaran tegak berada disisi kanan.

- Arahkan pembidikan target kembali ke titik 4 secara kasar dengan bantuan visir Collimator, kunci lingkaran horisontal dan tepatkan menggunakan penggerak halus horisontal.

- Baca skala lingkaran di titik 4 dan catat pada tabel pengukuran. Hubungan ideal bacaan Biasa dan Luar Biasa adalah LB – B = 180o 0’ 00”.

- Lakukan pembidikan posisi LB pada titik 3 kemudian titik 2 dan diakhiri titik 1. Untuk mendapatkan sudut rata-rata maka selisih pembacaan antara dua jurusan adalah sebagai berikut;

Srata = ½ x (S B + S LB) ................................................ (4.1)

Semakin banyak bacaan sudut yang diambil (lebih dari 1 seri rangkap), maka dapat dibandingkan bacaan sudut yang paling teliti atau mendekati kebenaran. Berikut contoh tabel bacaan sudut mendatar 1 seri rangkap.

Data Pada Tabel ini merupakan pengukuran yang terdiri dari 3 titik poligon, Alat berdiri pada titik 1 dan kemudin ke titik 2.
* Cara menghitung sudut yaitu “Bacaan Target Muka – Bacaan target Belakang”
* Jika Hasil Penghitungan sudut bernilai Negatif (-), maka 360o+ sudut tersebut.

4.4.2 Cara Repetisi

Penguran cara repetisi adalah penentuan satu sudut anatar dua jurusan yang dapat dilakukan berulang sejumlah n pengukuran sampai dengan tingkat ketelitian yang ingin dicapai. Sesuai dengan jenisnya, pada alat repetisi terdapat sekrup lingkaran horisintal dan sekrup nonius sehingga dalam hal ini pengukuran cara reiterasi pun dapat dilakukan.

Kelebihan dari repetisi adalah dapat meletakan garis bidik secara tepat pada target dengan pengerak halus nonius dengan tanpa merubah kedudukan skala lingkaran horisontal. Hal ini dikarenakan alat dilengkai dengan sekrup pengunci nonius.

4.5 Pengukuran Bearing dan Azimuth

Di dalam ukur tanah dikenal istilah Bearing yaitu sudut yang digunakan untuk menunjukan arah yang diukur dari arah utara atau selatan searah putaran jarum jam atau sebaliknya. Dengan kata lain Bearing sama dengan Sudut Jurusan. akan tetapi untuk menentukan arah yang teliti dibutuhkan Azimuth yaitu sudut horisontal yang diukur dari garis dasar (base line) pengukuran searah putaran jarum jam. Garis dasar pengukuran dalam hal ini;

- bila azimuth diukur dengan True North sebagai garis dasar maka dinamakan azimuth yang sesungguhnya / Utara Sesungguhnya (US).

- bila azimuth diukur dengan Magnetic North sebagai garis dasar disebut azimuth magnetis / Utara Magnetik (UM).

- bila azimuth diukur dengan Grid North sebagai garis dasar disebut azimuth grid / Utara Grid (UG) .

δ : Deklinasi
c : Konvergensi meridian
P : Titik Target

4.6 Pengukuran Sudut Vertikal (Tegak)

Sudut vertikal (Tegak) adalah sudut yang terbentuk antara jurusan/arah terhadap bidang proyeksi mendatar jurusan tersebut (lihat gambar 4.6). Sudut vertikal diukur dengan skala lingkaran pada posisi vertikal pula. Tujuan pengukuran sudut vertikal adalah untuk menentukan:

• Besarnya sudut tegak yang terbentuk antara dua titik terhadap arah Mendatar bila digunakan h (Helling) atau arah vertikal bila digunakan (Zenit).

• Jarak Mendatar antara 2 (dua) titik, yang biasa dinamakan jarak optis

• Jarak Tegak antara 2 (dua) titik, yang biasa dinamakan Beda Tinggi (∆h)

Fungsi dari pengukuran sudut vertikal ialah untuk menentukan nilai ketinggian (Elevasi) suatu titik terhadap titik yang lain berdasarkan bidang referensi yang digunakan.

4.6.1 Sistem Skala Lingkaran Vertikal

1. Sudut yang terbentuk dihitung terhadap arah Mendatar pada skala lingkaran vertikal yang disebut sudut miring (Helling) (h).

Artinya: Bila teropong dalam keadaan mendatar, bacaan sudut vertikal = 0

2. Sudut yang terbentuk dihitung terhadap arah vertikal (tegak) pada skala lingkaran vertikal yang disebut sudut Zenit (Z).

Artinya: Bila teropong dalam keadaan Mendatar, bacaan sudut vertikal = 90o

Dasar penentuan besarnya sudut vertikal pada 2 sistem tersebut disebabkan karena perbedaan jenis/konstruksi alat Theodolit yang umumnya terjadi perbedaan konstruksi pada skala lingkaran vertikal.

4.6.2 Prinsip Pengukuran Sudut Vertikal

- Untuk Jenis Theodolit yang menggunakan Helling sebagai sudut vertikal

h : besarnya sudut miring dengan batasan -90o < h < 90o

h > 0 bila target lebih tinggi dari pada teropong Theodolit

h < 0 bila target lebih rendah dari pada teropong Theodolit

- Untuk Jenis Theodolit yang menggunakan Zenit sebagai sudut vertikal

Z : Besarnya sudut Zenit, dengan batasan 0o < Z < 180o dan 180o < Z < 360o

Bila target bidik lebih tinggi dari pada teropong Theodolit, maka Z < 90o atau 270o < Z < 360o. Bila target bidik lebih rendah dari pada teropong Theodolit, maka 90o < Z < 180o atau 180o < Z < 270o

- Hubungan antara sudut miring/helling (h) dan sudut Zenit (Z) adalah:

h + Z = 90o

4.7 Pembacaan Skala lingkaran pada Theodolit

Untuk memperoleh nilai bacaan sudut baik sudut secara mendatar maupun sudut secara tegak, maka pada alat theodolit terdapat lensa mikrometer. Fungsi lensa ini adalah sebagai sistem optik yang disusun sedemikian rupa hingga dapat menangkap bayangan secara jelas dan teliti terhadap susunan skala lingkaran horisontal dan vertikal yang terdapat di dalam theodolit.

Dikatakan Jelas bayangan tersebut karena pada sistem susunan lensa tersebut diberikan pencahayaan sehingga objek yang dipantulkan tersebut menjadi jelas dan terang. Sumber cahaya yang dimaksud adalah sinar matahari yang dipantulkan melalui cermin reflektor dan atau sinar dari komponen yang disediakan theodolit dengan tenaga baterai.

Sedangkan teliti dikarenakan pada alat juga dilengkapi Tombol mikrometer yang dipergunakan untuk menempatkan indikator pembaca skala lingkaran pada indeks terkecil (menit/detik) terhadap letak objek atau target yang dibidik.

Berikut beberapa contoh indikator pembaca skala lingkaran, sesuai dengan Merk dan tipe theodolit yang umum dijumpai:

- THEODOLIT SOKKIA TM1A