Antara Geoids dan Ellipsoids, Apa Bedanya?

Oleh: Annabel Noor Asyah S.T., M.Sc

Untuk setiap pekerjaan survei dan pemetaan dimana vertical measurement atau pengukuran vertikal memiliki peran yang penting, kemampuan dan keandalan dalam menghitung ketinggian lokal secara akurat sangatlah krusial. Ketika melakukan pengukuran menggunakan GNSS/GPS nilai ketinggian yang didapatkan sesungguhnya adalah ketinggian di atas ellipsoid, bukan di atas geoid. Oleh karena itu, kita memerlukan besaran nilai undulasi untuk mendapatkan tinggi orthometric di atas titik tersebut. Namun, sebelum berbicara lebih lanjut mengenai undulasi, marilah kita bahas satu persatu apa itu geoid dan ellipsoid.

Geoids

Salah satu pemodelan bentuk bumi yang populer adalah geoid. Geoid adalah representasi dari permukaan bumi yang memiliki asumsi bahwa bumi diselimuti oleh laut. Representasi ini juga disebut sebagai “permukaan dengan potensi gravitasi yang sama” atau lebih mudahnya diartikan sebagai “permukaan laut rata-rata”. Sesungguhnya, model geoid bukanlah perwakilan yang tepat untuk menggambarkan permukaan laut. Banyak elemen-elemen yang harus diperhatikan seperti efek dinamis dimana unsur gelombang dan pasang surut permukaan lain tidak diperhitungkan dalam model geoid.

Kendati demikian, geoid memiliki peran yang cukup krusial dalam beragam bidang seperti untuk keperluan aplikasi geodesi, oseanografi dan geofisika. Untuk bidang geodesi, yaitu penggunaan teknologi GPS dalam penentuan tinggi orthometric untuk berbagai keperluan praktis seperti rekayasa, survei, dan pemetaan membutuhkan informasi geoid yang teliti dan akurat. Pada saat ini dan masa yang akan datang, kebutuhan akan model geoid akan sangat mendesak karena pesatnya pemakaian GPS untuk berbagai keperluan rekayasa dan survei pemetaan.

Bentuk Geoid Bumi

Sumber: wikiwand, 2020

Ellipsoids

Lain geoid, lain pula ellipsoid. Bagi sebagian orang yang sudah lama berkecimpung di dunia permodelan, istilah ellipsoid bukanlah sesuatu yang baru. Istilah ini kerap digunakan untuk merepresentasikan bentuk bumi. Ellipsoid berasal dari kata ‘elips’ yang sering digeneralisasikan sebagai bentuk lingkaran atau bola.  Namun sejatinya, bumi itu sendiri tidak berbentuk bola sempurna, melainkan berbentuk ellipsoid dimana bumi sebenarnya lebih lebar bila dibandingkan dengan tingginya. Hal tersebut dapat dibuktikan oleh data yang mengatakan bahwa keliling khatulistiwa bumi sekitar 42 milimeter lebih panjang bila dibandingkan dengan garis bujurnya. Jadi dapat dibilang bahwa planet ini tidaklah berbentuk bulat sempurna. Meskipun banyak pemodelan bumi lainnya, model ellipsoid dianggap paling sesuai dengan bentuk bumi yang sebenar-benarnya.

Banyak ahli yang telah mengembangkan beragam model bumi ellipsoid sejak bertahun-tahun yang lalu. Namun yang paling populer adalah model yang dirancang sebagai basis data untuk referensi sistem koordinat WGS84. WGS84 merupakan sistem referensi koordinat geografis, yang berarti kontekstualisasi titik pada permukaan 3D – dalam hal ini, bumi – menggunakan derajat lintang dan bujur. Koordinat pada data GPS diturunkan dengan menggunakan WGS84.

Model ellipsoid digunakan untuk mengukur jarak yang melintasi antar permukaan bumi. Di Indonesia sendiri, model ellipsoid masih cenderung memiliki ketelitian yang cukup rendah, yakni kurang lebih 1 meter. Hal tersebut terjadi karena masih sedikitnya pengukuran gaya berat di Indonesia.

Tidak seperti geoid, model ellipsoid mengasumsikan bahwa permukaan bumi rata. Bukan dalam rangka mendukung teori bahwa bumi itu datar, melainkan hal tersebut memiliki arti bahwa tidak ada gunung atau parit sehingga permukaan bumi berada di titik ketinggian yang sama. Jarak vertikal yang terdapat di antara geoid dan ellipsoid merupakan sebuah hasil dari diperhitungkannya keberadaan gunung dan parit dalam pemodelan bumi geoid. Perbedaan tersebut dikenal dengan istilah ‘geoid height’ atau ketinggian geoid (undulasi). Perbedaan antara ellipsoid dan geoid dapat menjadi sangat signifikan, karena sejatinya ellipsoid hanyalah garis dasar untuk mengukur ketinggian topografi. Pada model ellipsoid, diasumsikan bahwa permukaan bumi halus, sedangkan pada model geoid permukaan bumi tidaklah demikian adanya.

Ilustrasi Geoid dan Ellipsoid

Sumber: Geodesy and Geodynamics Journal, 2020

Datum Vertikal

Baik ellipsoid maupun geoid merupakan contoh dari datum vertikal. Untuk surveyor, datum vertikal berfungsi sebagai titik referensi dari mana ketinggian (ketinggian positif dan negative) dapat ditentukan. Terdapat dua jenis datum vertikal. Yang pertama adalah datum pasang surut, dan yang kedua adalah datum geodetik. Untuk sejenak pembahasan akan difokuskan pada datum geodetik yang lebih relevan dengan pekerjaan surveyor.

Ketepatan besaran inci pada pekerjaan survey adalah sebuah hal yang sangat penting dan harus diperhatikan dengan baik. Hal tersebut sangatlah kritikal sehingga para surveyor haruslah menggunakan datum geodetic yang sama dalam satu rangkaian proyek. Peralihan model ellipsoid atau geoid di pertengahan jalan akan menyebabkan perbedaan data yang signifikan. Jika kumpulan data survey menggunakan sistem referensi dan koordinat yang berbeda, maka perlu dilakukan perubahan untuk mencocokan satu dengan yang lainnya, jika tidak pengukuran tidak akan berhasil.

Daftar Pustaka

Zeidel, A. 2020. Geoids vs. Ellipsoids: What’s the Difference?. Propeller

Smith, N. 2017. The Difference Between Geoid & Ellipsoid. Sciencing.com

Jasaukurtanah.com. 2016. Mengenal Ap aitu Geoid, Undulasi, dan Tinggi Orthometrik. Jasaukurtanah.com

Geodesy.gd.itb.ac.id. 2007. Studi Geoid Teliti dan Permodelannya di Daerah Indonesia. Geodesy.gd.itb.ac.id

https://www.handalselaras.com/converter/