Penggunan UAV Bagi Applikasi Awam

Ismail Ibrahim
Geo Sense Sdn. Bhd.

Pengenalan Teknologi UAV Bagi Kegunaan Awam (Civilian UAV Applications)

Bagi memastikan pembangunan yang terancang, Kerajaan memerlukan sistem pengurusan dan pengawasan pembangunan yang cekap. Sistem utama yang diguna pakai bagi mengurus dan menganalisa maklumat yang berhubungkait lokasi dan data-data sokongan yang lain dinamakan sistem maklumat Geografi atau Geographical Information System (GIS).

GIS telah diguna pakai seawal tahun 90an bagi membantu pengurusan, penganalisaan dan pemaparan maklumat terutama maklumat pemetaan. GIS juga mampu mengendalikan maklumat-maklumat yang lain seperti hartanah, penduduk, status dan sebagainya. Melalui GIS, susunan-susunan maklumat diletakkan secara lapisan atau spatial dan dihubungkaitkan antara satu dengan yang lain bagi mendapatkan corak hubungan data dan mengenalpasti perubahan sesuatu kawasan mengikut kategori, jarak, kawasan, waktu dan sebagainya.

Data spatial di GIS mempunyai format yang terhad dan dipaparkan secara poligon, garis lurus dan titik tetap (Point of Interest). Walaupun maklumat ini mencukupi untuk pembentangan dan analisa teknikal namum tidak ramai pengguna dapat memahaminya dan memanafatkannya. Ini ditambah dengan sistem GIS yang agak komplek, di mana hanya penguna yang terlatih sahaja yang mampu untuk mengendalikan dan mengekses sistem tersebut.

Sistem maklumat lokasi adalah penting kepada Kerajaan, kerana kebanyakan maklumat kerajaan adalah berkaitan dengan lokasi, kawasan, alamat dan bagi tujuan pemahaman teknikal ianya digambarkan didalam bentuk pemetaan. Jika maklumat pemetaan ini dapat di permudahkan dan di kongsi oleh ramai pengguna maka ianya akan lebih bermanafaat dan akan dapat memperkasakan lagi pengurusan kerajaan diperbagai peringkat.

Kini dengan kemudahan Internet, perkongsian maklumat dapat dijalankan dengan menyeluruh termasuk maklumat pementaan atau geografi (GIS). Prasarana Internet akan terus mempengaruhi dan merubah aliran komunikasi dari tahap rakyat sebagai pelanggan ke peringkat jentera Kerajaan sebagai perlaksanaan dan pemimpin atau pembuat dasar. Sebagai contohnya, kini orang ramai boleh mengekses imej satellite pemetaan Google Earth dan secara langsung boleh menandakan sesuatu kawasan dan mengemail maklumat kawasan tersebut ke pemimpin , kerajaan atau dipaparkan di halaman Internet untuk tujuan perkongsian cadangan, bantahan, dan sebagainya .

Kiri - Gambaran Rangkaian GIS (Dari Website ESRI)

Secara langsung juga penerima maklumat boleh mengekses maklumat yang dihantar dan membuat tindakan susulan. Ini membuktikan prasarana Internet membolehkan maklumat dikongsi secara segera oleh sesiapa sahaja didunia ini. Yang mana, selama ini maklumat pemetaan hanya dikendalikan oleh sebahagian kecil penguna di peringkat jabatan atau unit tertentu.

Kini teknologi Internet membolehkan sistem GIS diperluaskan dan di k

ongsi pakai oleh lebih ramai pengguna serta mampu untuk di kemaskini secara langsung oleh pelbagai peringkat pengguna. Dengan semakin ramai penglibatan pengguna didalam sistem GIS ini maka sistem akan dapat mengumpulkan lebih banyak maklumat dan akan lebih berguna kepada Kerajaan dan juga meningkatkan lagi ketulusan pentadbiran (Government Transparency).

Pada pertengahan tahun 2005, apabila Google Earth mula diperkenalkan, maklumat permetaan di Malaysia adalah terhad dan terkawal, malahan kawasan imej satellite yang ber-resolusi tinggi juga amat terhad. Dari masa kesemasa Google telah menambah dan memperluaskan kandungan imej satellite yang lebih ber-resolusi tinggi sehingga pada akhir tahun 2006, Google telah mula menambah kandungan dengan memperkenalkan maklumat permetaan jalan serta persempadanan wilayah secara umum di Google Earth dan Google Maps. Kini lebih 70% data jalan raya dan tempat-tempat utama (POI) di Malaysia boleh di ekses melalui pementaan Google

dan dipaparkan secara multimedia dan interaktif.

Semenjak adanya dua perkhidmatan utama ini, iaitu imej satellite dan pemetaan jalan, maka kita dapati pada masa ini lebih satu juta maklumat-maklumat tambahan lokasi telah didaftarkan, dikongsi dan di kemaskini oleh orang ramai melalui "gallery Google Earth community" secara sukarela (participatory). Maklumat-maklumat ini boleh dieksesdan dikongsi secara langsung dan percuma.

Walaupun terdapat maklumat yang tidak tepat namum majoriti dari maklumat

yang didaftarkan adalah benar mengikut pengetahuan pengguna berdasarkan gambaran imej satellite dan maklumat pemetaan yang disediakan. Mengikut maklumat Google 80% maklumat lokasi yang didaftar secara sukarela di Google Community adalah sahih mengikut ketepatan visual yang sedia-ada.

Ini menunjukan bahawa sesiapa sahaja boleh memanafaatkan sistem maklumat lokasi seperti Google Earth jika ianya dapat diekses dan di fahami dengan mudah oleh semua lapisan pengguna. Pengalaman Google Earth jelas menunjukkan bahawa imej satellite ber-resolusi tinggi yang dilapik (overlay) dengan data ekses pemetaan jalan dan sempadan adalah merupakan antara kandungan maklumat lokasi asas yang boleh difahami oleh majority pengguna dan juga amat berguna (premium contents) untuk tujuan membuat keputusan.

Imej Satellite Dan Had Penggunaan

Imej udara satellite diambil oleh oleh satellite dari ruang angkasa yang dinamakan "imaging satellite". Satellite ini terletak lebih

500 km di angkasa dan berada di orbit tetap mengelilingi bumi. Imej satellite telah lama diguna pakai didalam kajian cuaca, kajian muka bumi, pemantauan seperti kebakaran hutan, perancangan bandar atau wilayah. Imej Satellite mempunyai perlbagai band warna yang membolehkan analisa remote sensing lanjut dijalankan bagi perlbagai tujuan

Imej satellite dibekalkan oleh pembekal atau agen-agen pembekal tempatan. Pembekal-pembekal imej satellite adalah terdiri dari syarikat antarabangsa yang telah melaburkan ratusan juta ringgit bagi melancarkan satellite (imaging satellite) ke angkasa. Antara

nama-nama pembekal imej satellite antarabangsa adalah Digital Globe, Ikonos, Google GeoEye, SPOTS dan sebagainya. Malaysia juga telah melancarkan imaging satellite yang pertama dinamakan RazakSAT.

Diagram Pengguna Utama Imej Satellite di Malaysia

Sesiapa sahaja boleh membuat tempahan bagi mendapatkan i

mej satellite disatu-satu kawasan, ianya dapat dilakukan samada tempahan imej yang baru (new tasking) atau imej lama (archive). Tempahan yang baru adalah lebih mahal dari imej archive. Imaging satellite akan mengambil gambar sesuatu kawasan yang luas dinamakan strip. Satu-satu strip meliputi kawasan seluas 30 km x 90 km. Kebanyakan pembekal imej menetapkan pem

belian minima sebagai cont

ohnya 10 km x 10 km dan sebagainya.
Kualiti imej satellite adalah berdasarkan kepa

da resolusi per cm. Iaitu setiap pixel di paparan mewakili beberapa cm atau meter jarak sebenar di tanah. Kebanyakan imej satellite adalah ber-resolusi dari 60 cm ke 200 cm per pixel. Atas alas an Keselamatan, pihak Pentadbiran Keselamatan America Syarikat (Inte

rnal Security) telah menghadkan hanya imej ber-resolusi 50

cm per pixal ke atas sajaya yang boleh dibekalkan oleh syarikat pembekal imej satellite.

Proses tempahan imej baru juga memakan masa yang agak lama, sebagai contohnya di Malaysia purata untuk mendapatkan imej baru adalah dari 1 ke 4 bulan. Ini adalah kerana apabila permintaan baru (new tasking) pembekal terpaksa menunggu giliran dan memastikan imej yang diperolehi melebihi tahaf peratusan boleh guna atau tanpa gangguan awam dan kabus.

Di Malaysia dan negara tropikal yang lain, litupan awan merupakan masalah utama bagi perolehan imej yang lebih cepat. Ini adalah kerana kemera satellite tidak dapat menembusi awan dah kabus yang tebal. Ada sesetengah kawasan yang be

gitu sukar untuk mendapat imej yang jelas kerana sentiasa diliputi awan dan berkabus.

Satellite imej didapati amat berguna didalam perancangan dan mengawasan kawasan yang luas, sebagai contohnya bagi mendapatkan imej sesebuah wilayah, daerah, negeri dan negara. Namun bagi kawasan yang kecil seperti mukim, pekan taman pe

rumahan, dan ladang yang mempunyai keluasan kurang 3 km persegi, penggunaan satellite imej adalah kurang praktikal dan ekonomikal. Antara alternatif lain yang boleh digunakan adalah dengan penggunakan pesawat kecil .

Imej Udara Pesawat Ringan Dan H

ad Penggunaan

Pesawat ringan telah lama digunakan secara meluas didalam aktiviti pemantauan udara terutama pemetaan. Pesawat seperti Cassina dan He

licopter dapat membawa penumpang dan perkakasan-perkakasan optikal kamera yang besar dan berat seperti kamera udara dan system pengkomputeran kamera "multispektrum", LIDAR (Light Detection and Ranging), 3D Camera dan sebagainya.

Multispectrum camera sebagai contohnya membolehkan pengambilan imej pelbagai warna (multi-band) hasil imej boleh digunakan untuk kajian saintifik seperti kegunaan tanah, penyakit pertanian, keborocan paip dan sebagainya. Kamera LIDAR pula membolehkan pemancaran titik-titik lazer di pancarkan ke bumi untuk mendapatkan bentuk muka bumi

dengan kadar ketepatan yang tinggi dan seterusnya maklumat ini mampu untuk diproses bagi mendapatkan model bentuk muka bumi secara 3D. Sistem yang canggih ini memerlukan pengendalian tenaga professional yang terlatih, kos perolehan dan penyelengaraan yang juga amat

tinggi.

Berikut merupakan contoh sekeping imej

udara di kawasan Skudai

Pengambilan gamb

ar udara se

lalunya ditahaf ketingian 5000 kaki hingga 10,000 kaki, aras ketinggian yang cukup tinggi bagi meliputi kawasan kajian yang luas dengan petepatan yang diperlukan untuk analisa lanjutan. Satu-satu Imej udara menggunakan pesawat adalah sebesar 2 km - 3 km persegi dibandingkan dengan 30 - 90 km persegi dengan imej satellite. Namun kualiti imej dari pesawat udara adalah lebih jelas dari imej satellite, iaitu dalam lingkunga

n 20 - 40 cm per pixel berbanding 60 cm – 200 cm menggunakan image satellite.

Perbandingnan

imej kualiti imej satellite dan imej pesawat udara

Penggunan Pesawat ringat bagi tujuan remote sensing adalah terhad ini adalah kerana:-

Kos perolehan yang tinggi – sebagai contohnya system kamera multispectrum berharga ratusan ribu dan LIDAR menjangkau jutaan ringgit. Disamping kos penyelengaraan yang juga tinggi.

Kos sewaan pesawat udara yang

juga mahal serta tertakluk kepada kebenaran Jabatan Penerbangan Awam (DCA) untuk penerbangan serta had-had kawasan udara yang tidak boleh dimasuki oleh pesawat awam. Sebagai contohnya, kawasan disekitar 5km dari pusat bandaraya Johor Bahru merupakan kawasan had larangan penerbangan awam.

Kurang tenaga terlatih bagi mengendalikan system kamera udara – kebanyakan tenaga professional pengendalian sistem kamera udara adalah tenaga luar Negara seperti AMM-Hatch dari Australia. Maka dari segi keselamatan negara, secara tidak langsung kita membuka rahsia negara kepada orang luar. Kos professional juga amat tinggi, mengikut sebutharga kasar dari AMM Hatch dan TeleAtlas, bagi mengambilan data LIDAR

dan pemprosesan data di Wilayah Pembangunan Iskandar Malaysia, anggaran kos perolehan dan pemprosesan data adalah menc

ecah jutaan Ringgit Malaysia.

Kesediaan pesawat ringan juga terhad dan satu jangka-masa yang panjang juga diperlukan bagi tujuan sewaan pengunaan. Sebagai contohnya di Johor, proses tempahan untuk sewaan pengambaraan udara sehingga imej-imej didiperolehi adalah antara 2 minggu hingga 1 bulan. Jika berlaku situasi yang memerlukan imej udara dengan segara maka ianya adalah amat sukar dan jika ada pun, kosnya adalah amat mahal.

Penggunaan Sistem UAV – Perkhidmatan Remote Sensing secara Tanpa Pemandu (Unmanned Remote Sensing Service)

Unmanned Aerial Vehicle (UAV) merupakan pesawat kecil

tanpa juruterbang yang di program untuk penerbangan mengikut input destinasi yang telah dimasukkan kedalam processor navigasi di pesawat tersebut. Pesawat kecil seperti pesawat kawalan jauh (RC airplane) ini berkomunikasi mengunakan radio dan GPS dengan sistem kawalan darat (Ground control system).

UAV telah lama diguna pakai didalam tugasan ketenteraan, terutama didalam tugasan pengintipan dan tektikal. Kepentingan UAV didalam tugasan ketenteraan udara dapat dilihat dimana sepanjang tahun 2008 sahaja rekod pengunaan UAV Amerika Syarikat telah melebihi 1 juta jam terutama penglibatan operasi-operasi ketenteraan di Iraq dan Afghanistan. Banyak kajian dan pembangunan berkenaan dengan UAV telah dijalankan dan ianya merupakan teknologi semasa dan masa depan industri ketenteraan.

UAV secara umumnya boleh dikategorikan mengikut tempoh penerbangan (endurance), kelajuan, ketinggian dan kemampuan saiz berat muatan. HALE UAV (high altitude Long Endurance) kebanyakan digunakan bagi tujuan kajian saintifik yang dapat terbang melewati 30,000 kaki dan ada yang sampai ke lapisan atmostfera. Mid Range UAV, mampu terbang melepasi 3 jam dan setinggi melebihi 10,000 kaki. Predator UAV yang mampu membawa peluru berpandu adalah

contoh tektikal dan attacking mid-range UAV. Makro UAV pula adalah UAV yang hanya mampu terbang kurang 1 jam dan mempunyai factor muatan yang terhad. Kebanyakan micro UAV adalah berdasarkan rekabentuk pesawat luncuran (glide

r). Kebanyakkan pengunaan umum (civilian) adalah merujuk kepada sistem mikro UAV.

Mikro UAV boleh dibangunkan dengan menggunakan kapalterbang kawalan jauh (RC). Apa yang membezakan antara RC dan UAV adalah tambahan sistem autonomous atau inboard navigation (INS), antara sistem flight autonomous yang terkenal adalah micro pilot, Ottopilot, Piccolo, Paparazzi, ARDU UAV dan sebagainya. Autonomous chip ini disambungkan dengan komponen kawalan penerbangan yang lain seperti GPS, receivers, servo, sistem kamera dan sistem-sistem sensor yang lain. Disebabkan had muatan yang terhad, UAV mikro hanya mampu membawa kamera yang kecil dan ringgan.

Walaupun mikro UV mampu terbang melampaui 10,000 kaki, namum bagi tujuan pengambilan imej udara, tahaf optimum kualiti imej yang berguna adalah antara 800 k

aki hingga 1200 kaki. Iaitu resolusi imej antara 6 cm hingga 15 cm per pixel. Ketinggian UAV adalah berkait langsung dengan hasil kualiti resolusi dan juga keluasan liputan sesekeping imej yang diambil. Sebagai contohnya, dengan mengunakan kemera 10 Mega Pixel, berikut merupakan perbandingan hasil kualiti foto-foto yang diperolehi:-

Kegunaan UAV Kepada Kerajaan

Antara applikasi-applikasi civilian menggunakan UAV adalah:

1. Kajian cuaca dan alam sekitar – HALE UAV terbang ke atmosfera bagi mendapatkan sample udara.

2. UAV bagi pengawasan sempadan – sebagai contohnya, di New Mexico, pihak Immigration US membuat pemantuan udara menggunakan UAV melihat kegiatan di sempadan.

3. UAV digunakan bagi kajian dan pemantauan

pertaniaan, eg. Cropcam bagi memantau kesihatan dan tahaf penyelengaraan tapak-tapak tanaman gandum, barli, anggur dan sebagainya. Di Malaysia, UAV juga mampu digunakan untuk mendapatkan imej lading kepala sawit bagi mendapatkan gambaran tahap kesihatan pokok melalui warna daun dan sebagainya. MARDI telah menggunakan UAV bagi mengkaji keberkesanan racun serangga dan baja melalui imej udara ber-resolusi tinggi yang diperolehi melalui UAV. Di Jepun rotor based UAV digunakan bagi kerja-kerja pembajaan.

4. Pemantauan Perhutanan – di Canada dan Finland sebag

ai contohnya, UAV digunakan secara meluas didalam penyelidikan perhutanan, terutama didalam kerja-kerja inventori pokok, pemantauan dan penguakkuasaan dan sebagainya.

5. Pemantauan dan penyelengaraan industri minyak dan gas (oil & gas), penggunaan mid range UAV bagi pemantauan saluran-saluran gas di laut bagi mengesan kebocoran dan operasi kecemasan.

6. Pemantauan lalu lintas menggunakan UAV; di Holland, UAV di gunakan disesetangah Bandar bagi melihat status semasa kesesakan jalan raya dan membuat pengawasan perjalanan.

7. Bencana alam – UAV dapat disediakan de

ngan cepat oleh agensi-agensi penyelamat di kawasan gempa bumi dan kebakaran hutan bagi tujuan pemantauan segera. Antara penggunaan yang berkesan adalah ketika gempa bumi di Wilayan Sichuan, China, dimana UAV digunakan untuk tugasan menyelamat dan perancangan membaik-pulih. Pihak penyelamat di California juga menggunakan UAV bagi menijau tahap kebakaran hutan.

8. Pemantauan guna tanah dan pembangunan projek – gambar-gambar ber-resolusi tinggi dari udara sebagai data visual utama bagi membantu agensi kerajaan terutama kerajaan tempatan didalam perancangan, pentadbiran wilayah dan pengurusan asset.

9. UAV sebagai pesawat pengangkutan barangan terhad, di Brazil sebagai contohnya, percubaan dibuat bagi menghantar barangan perubatan menggunakan UAV kekawasan-kawasan pendalaman.

Rujukan http://www.barnardmicrosystems.com/L4E_uav_market.htm

Dengan kadar R&D di universiti-universiti serta pihak swasta yang pesat pada masa ini, maka kita akan saksikan akan ada lebih banyak lagi UAV digunakan didalam pengunaan applikasi awam dimasa-masa hadapan.

Had Penggunaan UAV

UAV adalah pesawat ringan yang kecil, iaitu 1/3 atau 1/5 dari saiz pesawat berpemandu sebenar. UAV juga terhad dari segi muatan serta jarak penerbangan. Maka tidak semua misi sesuai menggunakan UAV. Dari segi penyelengaraan, penerbangan UAV memerlukan perancangan yang teliti kerana sebelum sesuatu misi penerbangan dilakukan perancangan penerbangan (flight planning) harus dilakukan bagi mengenal pasti bentuk muka bumi kawasan penerbangan, ketinggian, ancaman-ancaman ganguan signal, ramalan cuaca dan sebagainya. Walaupun terdapat perisian perancangan penerbangan,namun pengendali UAV harus juga mengadakan lawatan tapak awal bagi memastikan keadaan semasa.

Antara had-had penggunaan pesawat UAV adalah:

1. Kuasa batteri (LiPo) - Pesawat mikro UAV menggunakan LiPo batteri dan hanya bertahan selama 30-40 min penerbangan, maka liputan adalah terhad, dalam 0.5 km persegi – 0.8 km persegi bagi satu misi atau jumlah penerbangan sejauh 17-20 km. Penggunaan gasoline membolehkan UAV terbang lebih jauh dan lama namun engine bergasoline akan menghasilkan bunyi yang kuat serta menganggu ketenteraman penduduk serta tambahan berat UAV melebihi 20 kg adalah lebih berisiko dan memerlukan kebenaran pihak berkuasa seperti agensi penerbangan awam bagi tujuan pelepasan dan sebagainya.

2. Had muatan juga terhad, sebagai contohnya glider UAV seperti Cropcam hanya mampu membawa muatan kurang dari 1 kg dan dengan ini hanya sistem kamera yang ringgan dan biasa sahaja dapat digunakan bagi mikro UAV.

3. Cuaca semasa, angin dan hujan merupakan faktor cuaca utama yang menghalang pengunaan UAV. Mikro Glider UAV hanya mampu bertahan untuk tiupan angin headwind selaju 30 knot se jam, jika lebih kuat dari ini maka akan memerlukan tenaga throttle yang lebih serta jika operasi mengambil gambar, ianya akan tidak stabil dan hasil yang tidak memuaskan. Begitu juga dengan hujan, akan menyebabkan air masuk ke dalam sistem pengoperasian di airframe UAV dan merosakkan sistem-sistem elektronik serta menyebabkan kegagalan misi. Liputan awan tebal juga boleh menganggu kualiti imej yang diperolehi dari UAV, kerana gambar yang diambil akan lebih gelap dan bertompok-tompok, menyebabkan kurang terang dan menarik apabila imej-imej diproses atau stitch bagi mendapatkan gambaran liputan kawasan yang luas.

4. Kawasan perlancaran dan pendaratan yang luas diperlukan walaupun ianya pesawat kecil seumpama RC aircraft. Kawasan perbandaraan terdiri dari kawasan-kawasan perumahan, perniagaan dan industri yang hanya mempunya kawasan tanah lapang yang terhad sedangkan mikro UAV memerlukan kawasan sekurang-kurangnya 200-300 meter air clearance. Maka ini tidak memungkinkan UAV digunakan dengan meluas ditempat-tempat yang padat melainkan ubah suai dilakukan bagi memastikan endurance serta radio komunikasi pesawat yang juga jauh.

5. Lindungan Conopy seperti pokok, khemah – sesetengah area yang diliputi oleh pokok-pokok yang rapat dan rimbun, maka kawasan tersebut adalah terlindung. Ini menyebabkan gambaran sebenar objek-objek dibawah lindungan tidak dapat diambil gambar dan dikenal pasti.

6. Hasilan imej UAV juga adalah terhad, kerana had kamera yang digunakan dan juga mutu imej yang diperolehi berdasarkan keperluan remote sensing Kamera yang digunakan adalah jenis digital biasa 10-12 megapixel RGB dan tiada mempunyai integrasi dengan sistem geo referencing maka imej yang dihasilkan adalah berhad bagi tujuan visualization bukan untuk tujuan analisa lanjutan remote sensing yang memerlukan pelbagai spectrum serta kalabrasi ketepatan optik kegunaan pemertaan udara.

Walaupun terdapat had-had pengunaan seperti diatas, teknologi adalah sentiasa berkembang kearah yang lebih efektif dan efisian sebagai contohnya kuasa bateri sentiasa meningkat dan memungkinkan dimuatkan ke UAV bagi tujuan penerbangan yang lebih lama. Begitu juga dengan teknologi-teknologi lain seperti sistem kamera langsung, telemetric dan sebagainya. Had-had teknologi ini sepatutnya bukan menghalang kepada kita untuk memanafatkan pengunaan UAV bagi tujuan kebaikan awam.

Geo Sense Sdn. Bhd. merupakan sebuah syarikat tempatan yang memyediakan perkhidmatan mengambil gambar udara menggunakan UAV, pembangunan pemetaan Internet dan juga mereka bentuk dan membangunkan sistem UAV Mikro. Contact: 0197266411 atau email ismaili@geosense.info