Pengertian

Kerangka dasar vertikal merupakan kumpulan titik - titik yang telah diketahui atau ditentukan posisi vertikalnya berupa ketinggiannya  erhadap bidang rujukan ketinggian tertentu. Bidang ketinggian rujukan ini bisa berupa ketinggian muka air laut rata - rata (mean sea level - MSL) atau ditentukan lokal. Umumnya titik kerangka dasar vertikal dibuat menyatu pada satu pilar dengan titik kerangka dasar horizontal.
Pengadaan jaring kerangka dasar vertikal dimulai oleh Belanda dengan menetapkan MSL di beberapa tempat dan diteruskan dengan pengukuran sipat datar teliti. Bakosurtanal, mulai akhir tahun 1970an memulai upaya penyatuan sistem tinggi nasional dengan melakukan pengukuran sipat datar teliti yang melewati titik - titik kerangka dasar yang telah ada maupun pembuatan titik - titik baru pada kerapatan tertentu. Jejaring titik kerangka dasar vertikal ini disebut sebagai Titik Tinggi Geodesi (TTG).
Hingga saat ini, pengukuran beda tinggi sipat datar masih merupakan cara pengukuran beda tinggi yang paling teliti. Sehingga ketelitian kerangka dasar vertikal (K) dinyatakan sebagai batas harga terbesar perbedaan tinggi hasil pengukuran sipat datar pergi dan pulang. Pada tabel 2 ditunjukkan contoh ketentuan ketelitian sipat teliti untuk pengadaan kerangka dasar vertikal. Untuk keperluan pengikatan ketinggian, bila pada suatu wilayah tidak ditemukan TTG, maka bisa menggunakan ketinggian titik triangulasi sebagai ikatan yang mendekati harga ketinggian teliti terhadap MSL.

Pengukuran tinggi adalah menentukan beda tinggi antara dua titik. Beda tinggi antara 2 titik dapat ditentukan dengan :

1. Metode pengukuran penyipat datar
2. Metode trigonometris
3. Metode barometri

Pengukuran sipat datar

Metode sipat datar optis adalah proses penentuan ketinggian dari sejumlah titik atau pengukuran perbedaan elevasi. Perbedaan yang dimaksud adalah perbedaan tinggi di atas air laut ke suatu titik tertentu sepanjang garis vertikal. Perbedaan tinggi antara titik - titik akan dapat ditentukan dengan garis sumbu pada pesawat yang ditunjukan pada rambu yang vertikal. Tujuan dari pengukuran penyipat datar adalah mencari beda tinggi antara dua titik yang diukur. Misalnya bumi, bumi mempunyai permukaan ketinggian yang tidak sama atau mempunyai selisih tinggi. Apabila selisih tinggi dari dua buah titik dapat diketahui maka tinggi titik kedua dan seterusnya dapat dihitung setelah titik pertama diketahui tingginya.

Sebelum digunakan alat sipat datar mempunyai syarat yaitu: garis bidik harus sejajar dengan garis jurusan nivo. Dalam keadaan di atas, apabila gelembung nivo tabung berada di tengah garis bidik akan mendatar. Oleh sebab itu, gelembung nivo tabung harus di tengah setiap kali akan membaca skala rambu. Karena interval skala rambu umumnya 1 cm, maka agar kita dapat  enaksir bacaan skala dalam 1 cm dengan teliti, jarak antara alat sipat datar dengan rambu tidak lebih dari 60 meter. Artinya jarak antara dua titik yang akan diukur beda tingginya tidak boleh lebih dari 120 meter dengan alat sipat datar ditempatkan di tengah antar dua titik tersebut dan paling dekat 3,00 m. Beberapa istilah yang digunakan dalam pengukuran alat sipat datar, diantaranya:

1. Stasion adalah titik dimana rambu ukur ditegakkan; bukan tempat alat sipat datar ditempatkan. Tetapi pada pengukuran horizontal, stasion adalah titik tempat berdiri alat.
2. Tinggi alat adalah tinggi garis bidik di atas tanah dimana alat sipat datar didirikan.
3. Tinggi garis bidik adalah tinggi garis bidik di atas bidang referensi ketinggian (permukaan air laut rata-rata)
4. Pengukuran ke belakang adalah pengukuran ke rambu yang ditegakan di stasion yang diketahui ketinggiannya, maksudnya untuk  mengetahui tingginya garis bidik. Rambunya disebut rambu belakang.
5. Pengukuran ke muka adalah pengukuran ke rambu yang ditegakan di stasion yang diketahui ketinggiannya, maksudnya untuk mengetahui tingginya garis bidik. Rambunya disebut rambu muka.
6. Titik putar (turning point) adalah stasion dimana pengukuran ke belakang dan kemuka dilakukan pada rambu yang ditegakan di stasion tersebut.
7. Stasion antara (intermediate stasion) adalah titik antara dua titik putar, dimana hanya dilakukan pengukuran ke muka untuk menentukan ketinggian stasion tersebut.
8. Seksi adalah jarak antara dua stasion yang berdekatan, yang sering pula disebut slag. Istilah - istilah di atas dijelaskan pada gambar 46.

Keterangan Gambar 46:
􀂃 A, B, dan C = stasion: X = stasion antara
􀂃 Andaikan stasion A diketahui tingginya,
maka:

• Disebut pengukuran ke belakang, b = rambu belakang;
• Disebut pengukuran ke muka, m = rambu muka.

Dari pengukuran 1 dan 2, tinggi stasion B diketahui, maka:

• Disebut pengukuran ke belakang;
• Disebut pengukuran ke muka, stasion B disebut titik putar

1. Jarak AB, BC dst masing-masing disebut seksi atau slag.
2. Ti = tinggi alat; Tgb= tinggi garis bidik.

Pengertian lain dari beda tinggi antara dua titik adalah selisih pengukuran ke belakang dan pengukuran ke muka. Dengan demikian akan diperoleh beda tinggi sesuai dengan ketinggian titik yang diukur.

Berikut adalah cara - cara pengukuran dengan sipat datar, diantaranya:'

Cara kesatu

Alat sipat datar ditempatkan di stasion yang diketahui ketinggiannya.Dengan demikian dengan mengukur tinggi alat, tinggi garis bidik dapat dihitung. Apabila pembacaan rambu di stasion lain diketahui, maka tinggi  stasion ini dapat pula dihitung. Seperti pada gambar 47.

Keterangan gambar 47:

• ta = tinggi alat di A
• T = tinggi garis bidik
• HA = tinggi stasion A
• b = bacaan rambu di B
• HB = tinggi stasion B
• hAB = beda tinggi dari A ke B = ta – b

untuk menghitung tinggi stasion B digunakan rumus sbb:
HB = T – b
HB = HA + ta – b
HB = HA + hAB

Cara tersebut dinamakan cara tinggi garis bidik.

Catatan:'

ta dapat dianggap hasil pengukuran ke belakang, karena stasion A diketahui  tingginya. Dengan demikian beda tinggi dari A ke B yaitu hAB = ta – b. Hasil ini menunjukan bahwa hAB adalah negatif (karena ta < b) sesuai dengan keadaan dimana stasion B lebih rendah dari
stasion A.

• beda tinggi dari B ke A yaitu hBA = b – t. Hasilnya adalah positif. Jadi apabila HB dihitung dengan rumus HB = HA + hAB hasilnya tidak sesuai dengan keadaan dimana B harus lebih rendah dari A.
• Dari catatan poin 1 dan 2 dapat disimpulkan bahwa hBA = -hAB agar diperoleh hasil sesuai dengan keadaan yang sebenarnya.

Cara kedua

Alat sipat datar ditempatkan diantara dua stasion (tidak perlu segaris).
Perhatikan gambar 48:'

hAB = a – b
hBA = b – a

Bila tinggi stasion A adalah HA, maka tinggi stasion B adalah:
HB = HA + hAB = HA + a – b = T – b

Bila tinggi stasion B adalah HB, maka tinggi stasion A adalah:
HA = HB + hBA = HB + b – a = T – a''

Cara ketiga

Alat sipat datar tidak ditempatkan diantara atau pada stasion.
Perhatikan gambar 49:

hAB = a – b
hBA = b – a

bila tinggi stasion C diketahui HC, maka:
HB = HC + tc – b = T – b
HA = HC + tc – a = T – a

Bila tinggi stasion A diketahui, maka:
HB = HA + hAB = HA + a - b

Bila tinggi stasion B diketahui, maka:
HA = HB + hAB = HB + b – a

Dari ketiga cara di atas, cara yang paling teliti adalah cara kedua, karena pembacaan a dan b dapat diusahakan sama teliti yaitu  menempatkan alat sipat datar tepat di tengah - tengah antara stasion A dan B (jarak pandang ke A sama dengan jarak pandang ke B).

Pada cara pertama pengukuran ta kurang teliti dibandingkan dengan pengukuran b, dan pada cara ketiga pembacaan a kurang teliti dibandingkan dengan pembacaan b. Selain itu, dengan cara kedua hasil pengukuran akan bebas dari pengaruh kesalahankesalahan
garis bidik, refraksi udara serta kelengkungan bumi.

Jenis - Jenis Pengukuran Sipat Datar

Ada beberapa macam pengukuran sipat datar di antaranya:

Sipat datar memanjang

Digunakan apabila jarak antara dua stasion yang akan ditentukan beda tingginya sangat berjauhan (di luar jangkauan jarak pandang). Jarak antara kedua stasion tersebut dibagi dalam jarak - jarak pendek yang disebut seksi atau slag.  Jumlah aljabar beda tinggi tiap slag akan menghasilkan beda tinggi antara kedua stasion tersebut.

Tujuan pengukuran ini umumnya untuk mengetahui ketinggian dari titik - titik yang dilewatinya dan biasanya diperlukan sebagai kerangka vertikal bagi suatu daerah pemetaan. Hasil akhir daripada pekerjaan ini adalah data ketinggian dari pilar-pilar sepanjang jalur pengukuran yang bersangkutan.Yaitu semua titik yang ditempati olehrambu ukur tersebut.

Sipat datar memanjang dibedakan menjadi:

•  Memanjang terbuka,
•  Memanjang keliling (tertutup),
•  Memanjang terbuka terikat sempurna,
•  Memanjang pergi pulang,
•  Memanjang double stand.

Sipat datar resiprokal

Kelainan pada sipat datar ini adalah pemanfaatan konstruksi serta tugas nivo yang dilengkapi dengan skala pembaca bagi pengungkitan yang dilakukan terhadap nivo tersebut. Sehingga dapat dilakukan pengukuran beda tinggi antara dua titik yang tidak dapat dilewati  pengukur. Seperti halnya sipat datar memanjang, maka hasil akhirnya adalah data ketinggian dari kedua titik tersebut. Seperti pada gambar 50 :

Perbedaan tinggi antara A ke B adalah hAB = ½ {(a - b) + (a’ + b’)}. Titik-titk C, A, B, dan D tidak harus berada pada satu garis lurus. Apabila jarak antara A dan B jauh, salah satu rambu (rambu jauh) diganti dengan target dan sipat datar yang digunkan adalah tipe jungkit.

Apabila sekrup pengungkit dilengkapi skala untuk menentukan banyaknya putaran seperti nampak pada gambar 51, yang dicatat bukan kedudukan gelombang nivo akan tetapi banyaknya putaran sekrup pengungkit yang ditentukan oleh perbedaan bacaan skala yang diperoleh.

Rumus yang digunakan untuk menghitung b adalah:

Dimana:
n0 = bacaan skala pengungkit pada saat gelombung nivo berada di tengah

n1 = bacaan skala pengungkit pada saat garis bidik mengarah ke target atas.

n2 = bacaan skala pengungkit pada saat garis bidik mengarah ke target bawah

Catatan:

• Untuk memperoleh ketelitian tinggi, lakukanlah pengukuran ke masingmasing target berulang - ulang, misalkan 20x.

• Pengukuran sebaiknya dilakukan pada keadaan cuaca yang berbeda, misalnya ukuran pertama pagi hari dan ukuran kedua sore hari.  Hal ini dimaksudkan untuk memperkecil pengaruh refraksi udara.
• Untuk memperkecil pengaruh kesalahan refraksi udara dan kelengkungan bumi, pengukuran sebaiknya dilakukan bolak balik. maksudnya, pertama kali alat ukur dipasang sekitar A kemudian dipindah ke tempat sekitar B seperti nampak pada gambar berikut ini:

Sipat datar profil

Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui profil dari suatu trace baik jalan ataupun saluran, sehingga selanjutnya  dapat diperhitungkan  banyaknya galian dan timbunan yang perlu dilakukan pada pekerjaan konstruksi.

Pelaksanaan pekerjaan ini dilakukan dalam dua bagian yang disebut sebagai sipat datar profil memanjang dan melintang. Hasil akhir dari pengukuran ini adalah gambaran (profil) dari pada kedua jenis pengukuran tersebut dalam arah potongan tegaknya.

• Profil memanjang Maksud dan tujuan pengukuran profil memanjang adalah untuk menentukan ketinggian titik-titik sepanjang suatu garis rencana proyek sehingga dapat digambarkan irisan tegak keadaan lapangan sepanjang garis rencana proyek tersebut. Gambar irisan tegak keadaan lapangan sepanjang garis rencana proyek disebut profil memanjang. Di lapangan, sepanjang garis rencana proyek dipasang patok-patok dari kayu atau beton yang menyatakan sumbu proyek. Patok-patok ini digunakan untuk pengukuran profil memanjang.
• Profil melintang Profil melintang diperlukan untuk mengetahui profil lapangan pada arah tegak lurus garis rencana atau untuk mengetahui profil lapangan ke arah yang membagi sudut sama besar antara dua garis rencana yang berpotongan. Apabila profil melintang yang dibuat mempunyai jarak pendek (􀁲 120 m), maka pengukurannya dapat dilakukan dengan cara tinggi garis bidik. Apabila panjang, dilakukan seperti profil memanjang.

Sipat datar luas

Untuk merencanakan bangunan - bangunan, ada kalanya ingin diketahui keadaan tinggi rendahnya permukaan tanah. Oleh sebab itu dilakukan pengukuran sipat datar luas dengan mengukur sebanyak mungkin titik detail. Kerapatan dan letak titik detail diatur sesuai dengan kebutuhannya. Apabila makin rapat titik detail pengukurannya maka akan mendaptkan gambaran permukaan tanah yang lebih baik. Bentuk permukaan tanah akan dilukiskan oleh garis-garis yang menghubungkan titik - titik yang mempunyai ketinggian sama. Garis ini dinamakan kontur.

Pada jenis pengukuran sipat datar iniyang paling diperlukan adalah penggambaran profil dari suatu daerah pemetaan yang dilakukan dengan mengambil ketinggian dari titik - titik detail di daerah tersebut dan dinyatakan sebagai wakil daripada ketinggiannya, sehingga dengan melakukan interpolasi diantara ketinggian yang ada, maka dapat ditarik garis - garis konturnya diatas peta daerah pengukuran tersebut.

Cara pengukurannya adalah dengan cara tinggi garis bidik. Agar pekerjaan pengukuran berjalan lancar maka pilihlah tempat alat ukur sedemikian rupa, hingga dari tempat ini dapat dibidik sebanyak mungkin titik - titik di sekitarnya.

Ketelitian pengukuran sipat datar

Dalam pengukuran sipat datar akan pasti mengalami kesalahan - kesalahan yang pada garis besarnya dapat digolongkan ke dalam kesalahan yang sifatnya sistimatis (Systematic errors) dan kesalahan yang sifatnya kebetulan (accidental errors). Kesalahan - kesalahan yang tergolong sistematis adalah kesalahan - kesalahan yang telah diketahui penyebabnya dan dapat diformulasikan ke dalarn rumus matematika maupun fisika tertentu

Misalnya, kesalahan - kesalahan yang terdapat pada alat ukur yang digunakan antara lain kesalahan garis bidik, kesalahan garis nol skala rambu; kesalahan karena faktor alam antara lain refraksi udara dan kelengkungan bumi.

Kesalahan - kesalahan yang tergolong kebetulan adalah kesalahan - kesalahan yang tidak dapat dihindarkan dan pengaruhnya tidak dapat ditentukan, akan tetapi orde besarnya biasanya kecil  - kecil saja serta kemungkinan positif dan negatifnya sama besar. Misalnya, kesalahan menaksir bacaan pada skala rambu, menaksir letak gelembung nivo di tengah. Karena kesalahan sistimatik bersifat menumpuk (akumulasi), maka hasil pengukuran harus dibebaskan dari kesalahan sistematis tersebut. Cara yang dapat ditempuh yaitu dengan memberikan koreksi terhadap hasilnya atau dengan cara - cara pengukuran tertentu.

Misalnya, untuk  menghilangkan pengaruh kesalahan garis bidik, refraksi udara dan kelengkungan bumi, alat sipat datar harus  ditempatkan tepat di tengah antara dua rambu (jarak ke rambu belakang dan ke rambu muka harus dibuat sama besar). Dengan demikian hasil pengukuran hanya dipengaruhi kesalahan yang sifatnya kebetulan.

Untuk mengetahui apakah pengukuran harus diulangi atau tidak dan untuk mengetahui baik tidaknya pengukuran sipat datar (memanjang), maka ditentukan batas harga kesalahan terbesar yang masih dapat diterima yang dinamakan toleransi pengukuran. Angka toleransi dihitung dengan rumus:

Dimana :
T = toleransi dalam satuan milimeter
K = konstanta yang menunjukan tingkat ketelitian pengukuran dalam satuan milimeter
D = Jarak antara dua titik yang diukur dalam satuan kilometer

Syarat - syarat alat sipat datar

Pengukuran sipat datar memerlukan dua alat utama yaitu sipat datar dan rambu ukur alat sipat datar. Biasanya alat ini dilengkapi dengan nivo yang berfungsi untuk mendapatkan sipatan mendatar dari kedudukan alat dan unting - unting untuk mendapatkan kedudukan alat  tersebut di atas titik yang bersangkutan.

Pesawat Sipat Datar

Pesawat sipat datar yang kita gunakan dapat ditemukan pada beberapa alat berikut.

1. Dumpy Level

Kelebihan dari alat sipat datar ini yaitu teleskopnya hanya bergerak pada suatu bidang yang menyudut 90^o terhadap sumbu rotasinya. Alat ini adalah alat yang paling sederhana.

Bagian dari alat ini meliputi:

• Landasan alat ini terletak di atas dari tripod (statif) dan merupakan landasan datar tempat alat ukur tersebut diletakan dan diatur sebelum melakukan pengukuran.

• Sekrup penyetel berfungsi untuk mendatarkan alat ukur di atas landasan alat tersebut, juga untuk mendatarkan sebuah bidang nivo yaitu bidang yang tegak lurus terhadap garis gaya gravitasi.

• Tribach adalah platform ataupun penghubung statip dan alat sipat datar.

• Teropong ini duduk di atas tribach dan kedudukan mendatarnya diatur oleh ketiga sekrup penyetel yang terdapat pada tribach diatas.Teropong ini dilengkapi dengan sekumpulan peralatan optis dan peralatan untuk dapat memperbesar bayangan, reticule dengan benang diafragma, serta peralatan penyetel lainnya.

• Nivo, pada alat ukur sipat datar ini umumnya terdapat dua buah nivo. Dari jenis kotak yang terletak pada tribach dan jenis tabung yang terletak di atas teropong. Nivo kotak tersebut digunakan untuk mendatarkan bidang nivo dari alat tersebut, yaitu agar tegak lurus pada garis grafvitasi dan nivo tabung digunakan untuk mendatarkan teropong pada jurusan bidikan.

Tipe kekar terdiri dari:

1. Teropong,
2. Nivo tabung,
3. Skrup koreksi/pengatur nivo,
4. Skrup koreksi/pengatur diafragma (4 buah),
5. Skrup pengunci gerakan horizontal,
6. Skrup kiap (umumnya 3 buah),
7. Tribrach, penyangga sumbu kesatu dan teropong,
8. Trivet, dapat dikuncikan pada statip
9. Kiap (leveling head), terdiri dari tribrach dan trivet,
10. Sumbu kesatu (sumbu tegak) ,
11. Tombol focus

2. Tipe Reversi ( Reversible level )

Kelebihan dari sipat datar ini yaitu pada teropong terdapat nivo reversi dan teropong mempunyai sumbu mekanis. Pada type ini teropong dapat diputar sepanjang sumbu mekanis sehingga nivo tabung letak dibawah teropong. Karena nivo tabung mempunyai dua permukaan maka dalam posisi demikian gelembung nivo akan nampak. Disamping itu teropong dapat diungkit sehingga garis bidik bisa mengarah
keatas, kebawah maupun mendatar.

Tipe Reversi terdiri dari:

1. Teropong,
2. Nivo reversi (mempunyai dua permukaan),
3. Skrup koreksi/pengatur nivo
4. Skrup koreksi/pengatur diafragma,
5. Skrup pengunci gerakan horizontal,
6. Skrup kiap,
7. Tribrach,
8. Trivet,
9. Kiap,
10. Sumbu kesatu (sumbu tegak),
11. Tombol focus,
12. Pegas,
13. Skrup pengungkit teropong,
14. Skrup pemutar,
15. Sumbu mekanis,'

3. Tilting Level

Perbedaan tilting level dan dumpy level adalah teleskopnya tidak dapat dipaksa bergerak sejajar dengan plat paralel di atas. Penyetelan pesawat ungkit ini lebih mudah dibandingkan dengan dumpy level. Kelebihan dari pesawat tilting level yaitu teropongnya dapat diungkit naik turun terhadap sendinya, dan mempunyai dua nivo yaitu nivo kotak dan nivo tabung.

Dalam tilting level terdapat sekrup pengungkit teropong dan hanya terdiri dari tiga bagian saja. Bagian dari alat ini, diantaranya:

• Dudukan alat, pada bagian alat ini dapat berputar terhadap sumbu vertikal alat, yaitu dengan tersedianya bola dan soket diantara landasan statif dan tribach tersebut.

• Teropong yang terdapat pada alat ukur ini sama dengan pada alat ukur dumpy level ataupun teropong pada umumnya.

• Nivo, demikian pula nivo yang terletak di atas teropong tersebut mempunyai fungsi yang sama dengan yang terdapat pada alat - alat lainnya.

Keterangan :

1. Teropong,
2. Nivo tabung,
3. Skrup koreksi/pengatur nivo,
4. Skrup koreksi/pengatur diagram,
5. Skrup pengunci gerakan horizontal,
6. Skrup kiap,
7. Tribrach,
8. Trivet,
9. Kiap (leveling head),
10. Sumbu kesatu (sumbu tegak),
11. Tombol focus,
12. Pegas,
13. Skrup pengungkit teropong,

4. Automatic Level

Pada alat ini yang otomatis adalah sistem pengaturan garis bidik yang tidak lagi bergantung pada nivo yang terletak di atas teropong. Alat ini hanya mendatarkan bidang nivo kotak melalui tiga sekrup penyetel dan secara otomatis sebuah bandul menggantikan fungsi nivo tabung dalam mendatarkan garis nivo ke target yang dikehendaki. Bagian - bagian dari alat sipat datar otomatis diantaranya:

• kip bagian bawah (sebagai landasan pesawat yang menumpu pada kepala statif),
• sekrup penyetel kedataran (untuk menyetel nivo),
• teropong, nivo kotak (sebagai pedoman penyetelan rambu kesatu yang tegak lurus nivo),
• lingkaran mendatar (skala sudut), dan
• tombol pengatur fokus (menyetel ketajaman gambar objek).

Keistimewaan utama dari penyipat datar otomatis adalah garis bidiknya yang melalui perpotongan benang silang tengah selalu horizontal meskipun sumbu optik alat tersebut tidak horizontal.

Keterangan :

1. Teropong,
2. Kompensator,
3. Skrup koreksi/ pengatur diafragma,
4. Skrup pengunci gerakan horizontal,
5. Skrup kiap,
6. Tribrach,
7. Trivet,
8. Kiap (leveling head/base plate), dan
9. Tombol focus.

Ketepatan penggunaan dari keempat alat sipat datar diatas yaitu sama - sama digunakan untuk pengukuran kerangka dasar vertikal,  dimana kegunaan dari keempat alat di atas yaitu hanya untuk memperoleh informasi beda tinggi yang relatif akurat pada pengukuran di suatu lapangan.'

Rambu Ukur

Rambu untuk pengukuran sipat datar (leveling) diklasifikasikan ke dalam 2 tipe, yaitu:

• Rambu sipat datar dengan pembacaan sendiri

1. Jalon
2. Rambu sipat datar sopwith
3. Rambu sipat datar bersendi
4. Rambu sipat datar invar

• Rambu sipat datar sasaran

Rambu ukur diperlukan untuk mempermudah/membantu mengukur beda tinggi antara garis bidik dengan permukaan tanah.

Rambu ukur terbuat dari kayu atau campuran logam alumunium. Ukurannya, tebal 3 cm – 4 cm, lebarnya + 10 cm dan panjang 2 m, 3 m, 4 m, dan 5 m. Pada bagian bawah diberi sepatu, agar tidak aus karena sering dipakai. Rambu ukur dibagi dalam skala, angka - angka menunjukan ukuran dalam desimeter. Ukuran desimeter dibagi dalam sentimeter oleh E dan oleh kedua garis. Oleh karena itu, kadang disebut rambu E. Ukuran meter yang dalam rambu ditulis dalam angka romawi. Angka pada rambu ukur tertulis tegak atau terbalik. Pada bidang lebarnya ada lukisan milimeter dan diberi cat merah dan hitam dengan cat dasar putih agar saat dilihat dari jauh tidak menjadi silau. Meter teratas dan meter terbawah berwarna hitam, dan meter di tengah dibuat berwarna merah.

Fungsi rambu ukur adalah sebagai alat bantu dalam menentukan beda tinggi dan mengukur jarak dengan menggunakan pesawat. Rambu ukur biasanya dibaca langsung oleh pembidik.

Pengukuran trigonometris

Metode trigonometris prinsipnya adalah mengukur jarak langsung (jarak miring), tinggi alat, tinggi benang tengah rambu dan sudut vertikal (zenith atau inklinasi) yang kemudian direduksi menjadi informasi beda tinggi menggunakan alat theodolite. Seperti telah dibahas sebelumnya, beda tinggi antara dua titik dihitung dari besaran sudut tegak dan jarak. Sudut tegak diperoleh dari pengukuran dengan alat theodolite sedangkan jarak diperoleh atau terkadang diambil jarak dari peta.

Pada pengukuran tinggi dengan cara trigonometris ini, beda tinggi didapatkan secara tidak langsung, karena yang diukur di sini adalah sudut miringnya atau sudut zenith. Bila jarak mendatar atau jarak miring diketahaui atau diukur, maka dengan memakai hubungan - hubungan geometris dihitunglah beda tinggi yang hendak ditentukan itu.

Bila jarak antara kedua titik yang hendak ditentukan beda tingginya tidak jauh, maka kita masih dapat menganggap bidang nivo sebagai bidang datar.

Akan tetapi bila jarak yang dimaksudkan itu jauh, maka kita tidak boleh lagi memisahkan atau mengambil bidang nivo itu sebagai bidang datar, tetapi haruslah bidang nivo itu dipandang sebagai bidang lengkung, Disamping itu kita harus pula menyadari bahwa jalan sinarpun bukan merupakan garis lurus, tetapi merupakan garis lengkung. Jadi jika jarak antara kedua titik yang akan ditentukan beda tingginya itu jauh, maka bidang nivo dan jalan sinar tidak dapat dipandang sebagai bidang datar dan garis lurus, tetapi haruslah dipandang sebagai bidang lengkung dan garis lengkung.

Titik A dan B akan ditentukan beda tingginya dengan cara trigonometris. Prosedur pengukuran dan perhitungannya adalah sebagai berikut:

• Tegakkan theodolite di A, ukur tingginya sumbu mendatar dari A. Misalkan t,
• Tegakkan target di B, ukur tingginya target dari B, misalkan l,
• Ukur sudut tegak m (sudut miring) atau z (sudut zenith),
• Ukur jarak mendatar D atau Dm (dengan EDM), dan
• Dari besaran-besaran yang diukur, maka:

Sudut tegak ukuran perlu mendapat koreksi sudut refraksi dan bidang-bidang nivo melalui A dan B harus diperhitungkan sebagai  Permukaan yang melengkung apabila beda tinggi dan jarak AB besar dan beda tinggi akan ditentukan lebih teliti. Lapisan udara dari B ke A akan berbeda kepadatannya karena sinar cahaya yang datang dari target B ke teropong theodolite akan melalui garis melengkung. Makin dekat ke A makin padat. Dengan adanya kesalahan karena faktor alam tersebut di atas hitungan beda tinggi perlu mendapat koreksi.

Dimana:

• k = koefisien refraksi udara = 0.14
• R = jari-jari bumi 6370 km
• Besarnya sudut refraksi udara r dapat dihitung dengan rumus:
  R = rm . Cp . Ct
  rm = sudut refraksi normal pada tekanan udara 760 mmHg, temperatur udara 100C dan kelembaban nisbi 60%

Agar beda tinggi yang didaptkan lebih baik, maka pengukuran harus dilakukan bolakbalik. Kemudian hasilnya dirata - ratakan, dapat pula beda tinggi dihitung secara serentak dengan rumus:

dimana:

• HA dan HB tinggi pendekatan A dan B (dari peta topografi)
• m1’, m2’ sudut miring ukuran di A dan B
• t dan 1 dibuat sama tinggi.

Pengukuran Barometris

Metode barometris prinsipnya adalah mengukur beda tekanan atmosfer suatu ketinggian menggunakan alat barometer yang kemudian direduksi menjadi beda tinggi.

Pengukuran dengan barometer relatif mudah dilakukan, tetapi membutuhkan ketelitian pembacaan yang lebih dibandingkan dua metode lainnya, yaitu metode alat sipat datar dan metode trigonometris
Hasil dari pengukuran barometer ini bergantung pada ketinggian permukaan tanah juga bergantung pada temperatur udara, kelembapan, dan kondisi - kondisi cuaca lainnya.

Pada prinsipnya menghitung beda tinggi pada suatu wilayah yang relatif sulit dicapai karena kondisi alamnya dengan bantuan pembacaan tekanan udara atau atmosfer menggunakan alat barometer

Dari ketiga metode di atas yang keuntungannya lebih besar ialah alat sipat datar, karena setiap ketinggian berbedabeda dan tekanan berbeda - beda maka hasil pengukurannya pun berbeda - beda. Pengukuran sipat datar KDV maksudnya adalah pembuatan serangkaian titik - titik di lapangan yang diukur ketinggiannya melalui pengukuran beda tinggi untuk pengikatan ketinggian titik - titik lain yang lebih detail dan banyak. Tujuan pengukuran sipat datar KDV adalah untuk memperoleh informasi tinggi yang relatif akurat di lapangan yang sedemikian rupa sehingga informasi tinggi pada daerah yang tercakup layak untuk diolah sebagai informasi yang lebih kompleks. Referensi informasi ketinggian diperoleh melalui suatu pengamatan di tepi pantai yang dikenal dengan nama pengamatan pasut. Pengamatan ini dilakukan dengan menggunakan alat-alat sederhana yang bekerja secara mekanis, manual, dan elektronis.

Pengukuran sipat datar KDV diawali dengan mengidentifikasi kesalahan sistematis dalam hal ini kesalahan bidik alat sipat datar optis melalui suatu pengukuran sipat datar dalam posisi 2 stand.

Peristiwa alam menunjukan bahwa semakin tinggi suatu tempat maka semakin kecil tekanannya. Hubungan antara tekanan dan ketinggian bergantung pada temperatur, kelembaban dan percepatan gaya gravitasi. Secara sederhana kita dapat menentukan  hubungan antara perubahan tekanan dengan perubahan tinggi.

Menurut hukum Boyle dan Charles:

P . V = R . T..........................................1

Dimana:
P = tekanan gas (udara) persatuan masa, dalam satuan Newton/m2
V = volume gas (udara) persatuan masa, dalam satuan m3
R = konstanta gas (udara)
T = temperatur gas (udara) dalam satuan kelvin (00C = 2730K).

Disamping itu, karena antara massa m dengan volume V dan kepadatan 􀁇 mempunyai hubungan:

M = V . 􀁇

Maka untuk satu satuan masa, V = 1/􀁇. Dengan demikian rumus di atas akan menjadi:

P = 􀁇 . R . T....................2

Bila perubahan tekanan udara adalah dp untuk satu satuan luas sesuai dengan perubahan tinggi dh, maka:

Dp = - g . 􀁇 . dh..............3

Dimana g = percepatan gaya berat, 􀁇 = kepadatan udara. Kombinasi rumus 2 dan 3 akan memberikan:

Bila P1 adalah tekanan udara pada ketinggian H1 dan P2 adalah tekanan pada  ketinggian H2, maka dengan menggunakan rumus 4

Harga konstanta R dapat ditentukan besarnya, apabila kita menentukan harga standar untuk p = ps , 􀁇 = 􀁇s dan T = Ts. Dari rumus 2:

Subtitusikan harga R persamaan 6 kedalam persamaan 5:

Bila diambil harga standar sbb:
Ps = 101325 N/m2 yang sesuai dengan tekanan 760 mmHg pada temperatur 00C dan g = 9.80665 N/kg

Dimana:

P2 = tekanan udara pada ketinggian H2 dalam mmHg
P1 = tekanan udara pada ketinggian H1 dalam mmHg
T = temperatur udara rata-rata pada ketinggian H1 dan H2 dalam 0K
Ts = temperatur udara standar = 2730K

Prosedur pengukuran

Ada beberapa metode pengukuran yang dapat dilakukan, namun disini kita akan bahas dua metode, yaitu:

• metode pengukuran tunggal (single observation)
• metode pengukuran simultan (simultaneous observation)

1. Pengukuran tunggal

Misalkan titik - titik A, B, C, D akan ditentukan beda - beda tingginya. Alat ukur yang digunakan satu alat barometer dan satu alat thermometer.

Misal titik A telah diketahui tingginya.

• Pertama sekali catat tekanan dan temperatur udara di A.
• Kemudian kita berjalan menuju titik B, C, D dan kemudian kembali ke C, B, dan A. Pada titik-titik yang dilalui tadi (B, C, D, C, B, A) kita catat pula tekanan dan temperatur udaranya.
• Dengan pencatatan besaranbesaran tekanan dan temperatur di setiap titik, dengan rumus 8 dapat dihitung beda-beda tingginya.
• Dan dari ketinggian A dapat dihitung ketinggian B, C, dan D

Dalam keadaan atmosfir yang sama idealnya pencatatan di setiap titik dilakukan, namun pada pengukuran tunggal hal ini tidak mungkin dilakukan. Sehingga pencatatan mengandung kesalahan akibat perubahan kondisi atmosfir.

2. Pengukuran simultan

Pada metode simultan, pencatatan tekanan dan temperatur udara di dua titik yang ditentukan beda tingginya dilakukan pada saat  bersamaan.Maksudnya untuk mengeliminir kesalahan karena perubahan kondisi atmosfir. Alat barometer dan thermometer yang digunakan adalah dua buah. Barometer dan thermometer pertama ditempatkan di titik yang diketahui tingginya sedangkan yang lain dibawa ke titik - titik yang akan diukur.

Prosedur pengukuran:

• Buat jadwal waktu penacatatan. Misalkan t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6.

• Alat - alat pertama (I) ditempatkan di A, dan alat-alat kedua (II) berjalan dari A-B-C-D-C-B-A.

1. Pada pukul t0, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan A (II)
2. Pada pukul t1, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan B (II)
3. Pada pukul t2, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan C (II)
4. Pada pukul t3, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan D (II)
5. Pada pukul t4, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan D (II)
6. Pada pukul t5, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan C (II)
7. Pada pukul t6, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan B (II)
8. Pada pukul t7, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan A (II)

• Dari pencatatan di A dan titik-titik lain dapat ditentukan beda tinggi terhadap A. Dengan demikian beda tinggi antara dua titik yang berdekatan dapat diketahui.

Apabila dimisalkan untuk tinggi H = 0, tekanannya adalah p = 739 mmHg  maka rumus umum untuk menghitung tinggi adalah:

Hi = (18402.6) (1 + 0.003663 t) log ( i p 739 )

                                                          p_i

Rumus berikut ini, akan memberikan hasil h yang lebih baik, karena harga g yang digunakan disesuaikan dengan ketinggian dan lintang tempat pengamatan. Sedangkan pada rumus 8 harga g yang digunakan adalah harga g pada ketinggian nol dan lintang 450

Dimana:
2H = H1+H2 (harga pendekatan)
R = jari-jari bumi (􀁼 6370 km)
􀁍 = lintang tempat pengamatan rata-rata = ½ (􀁍1 +􀁍2 )
􀁅 = 2.64399 x 10-3

Rangkuman

Berdasarkan uraian materi bab 3 mengenai pengukuran kerangka dasar vertikal, maka dapat disimpulkan sebagi berikut:

• Kerangka dasar vertikal merupakan kumpulan titik - titik yang telah diketahui atau ditentukan posisi vertikalnya berupa ketinggiannya  terhadap bidang rujukan ketinggian tertentu.
• Pengukuran tinggi merupakan penentuan beda tinggi antara dua titik. Pengukuran beda tinggi dapat ditentukan dengan tiga metode, yaitu:

1. Metode pengkuran penyipat datar
2. Metode trigonometris
3. Metode barometris.

• Pengukran beda tinggi metode sipat datar optis adalah proses penentuan ketinggian dari sejumlah titik atau pengukuran perbedaan elevasi. Tujuan dari pengukuran penyipat datar adalah mencari beda tinggi antara dua titik yang diukur. Pengkuran sipat datar terdiri dari beberapa macam, yaitu:

1. Sipat datar memanjang
2. Sipat datar resiprokal
3. Sipat datar profil
4. Sipat datar luas

• Pengukuran beda tinggi metode trigonometris prinsipnya yaitu mengukur jarak langsung (jarak miring), tinggi alat, tinggi benang tengah   rambu dan sudut vertikal (zenith atau inklinasi) yang kemudian direduksi menjadi informasi beda tinggi menggunakan alat theodolite.
• Pengukuran beda tinggi metode barometris prinsipnya adalah mengukur beda tekanan atmosfer suatu ketinggian menggunakan alat barometer yang kemudian direduksi menjadi beda tinggi.
• Tingkat ketelitian yang paling tinggi dari ketiga metode tersebut adalah sipat datar kemudian trigonometris dan terakhir adalah barometris. Pada prinsipnya ketiga metode tersebut layak dipakai bergantung pada situasi dan kondisi lapangan.

Soal Latihan

Jawablah pertanyaan - pertanyaan di bawah ini !

1. Apa yang dimaksud dengan kerangka dasar vertikal ?
2. Jelaskan apa yang anda ketahui tentang pengukuran beda tinggi metode sipat datar optis !
3. Apa yang dimaksud dengan pengukuran tinggi dan bagaimana cara mencari beda tingginya ?
4. Sebutkan dan jelaskan macam - macam pengukuran sipat datar ?
5. Sebutkan macam - macam sipat datar memanjang !
6. Sebutkan bagian - bagian pesawat sipat datar tipe dumpy level lengkap beserta gambarnya !
7. Jelaskan prinsip pengukuran beda tinggi metode trigonometris dan metode barometris yang anda ketahui !
8. Sebutkan prosedur pengukuran dan penurunan rumus beda tinggi metode trigonometris lengkap dengan gambarnya !
9. Dari ketiga metode pengukuran beda tinggi, manakah yang mempunyai tingkat ketelitian paling tinggi dan jelaskan alasannya !
10. Jelaskan kelebihan dari alat sipat datar tipe dumpy level, automatic level, tilting level, dan tipe reversi ?