Theodolit

Pengertian dan Sejarah Singkat Theodolit

Theodolite atau theodolit adalah instrument/alat yang dirancang untuk menentukan tinggi tanah pengukuran sudut yaitu sudut mendatar yang dinamakan dengan sudut horizontal dan sudut tegak yang dinamakan dengan sudut vertical. Sudut – sudut tersebut berperan dalam penentuan jarak mendatar dan jarak tegak diantara dua buah titik lapangan. Jadi theodolit merupakan salah satu alat ukur tanah yang digunakan untuk menentukan sudut mendatar dan sudut tegak. Theodolite merupakan alat yang paling canggih di antara peralatan yang digunakan dalam survei. Pada dasarnya alat ini berupa sebuah teleskop yang ditempatkan pada suatu dasar berbentuk membulat (piringan) yang dapat diputar-putar mengelilingi sumbu vertikal, sehingga memungkinkan sudut horisontal untuk dibaca. Teleskop tersebut juga dipasang pada piringan kedua dan dapat diputar-putar mengelilingi sumbu horisontal, sehingga memungkinkan sudut vertikal untuk dibaca. Kedua sudut tersebut dapat dibaca dengan tingkat ketelitian sangat tinggi. Survei dengan menggunakan theodolite dilakukan bila situs yang akan dipetakan luas dan atau cukup sulit untuk diukur, dan terutama bila situs tersebut memiliki relief atau perbedaan ketinggian yang besar. Dengan menggunakan alat ini, keseluruhan kenampakan atau gejalaakandapat dipetakandengancepatdanefisien. Instrumen pertama alat theodolit dibangun oleh Joshua Habermel (de: Erasmus Habermehl) di Jerman pada 1576, lengkap dengan kompas dan tripod. Awal altazimuth instrumen yang terdiri dari dasar lulus dengan penuh lingkaran di sayap vertikal dan sudut pengukuran perangkat setengah lingkaran. Kemudian diganti dengan pengamatan teleskop. Ini pertama kali dilakukan oleh Jonathan Sisson pada 1725. Dan theodolite menjadi modern, akurat diperkenalkannya Jesse Ramsden tahun 1887, yang dikenal dengan teodolit besar. Di 1870-an, yang menarik dari versi waterborne theodolit (menggunakan bandul perangkat menetralkan gelombang gerakan) dibangun oleh Edward Samuel Ritchie. Alat ini digunakan oleh US Navy untuk pertama presisi survei AmericanpelabuhandiAtlantikdanpantai Teluk. Teleskop pada theodolite dilengkapi dengan garis vertikal, stadia tengah, stadia atas dan bawah, sehingga efektif untuk digunakan, sehingga jarak dan tinggi relatif dapat dihitung. Dengan pengukuran sudut yang demikian bagus, maka ketepatan pengukuran yang diperoleh dapat mencapai 1cm dalam 10 km.Pada saat ini alat seperti alat theodolit sudah diperbaiki dengan menambahkan suatu komponen elektronik. Komponen ini akan menembakkan beam ke objek yang direfleksikan kembali ke mesin melalui cermin. Dengan menggunakan komponen alat survey seperti alat theodolit tersebut pengukuran jarak dan tinggi relatif hanya berlangsung beberapa detik saja. Bila komponen tersebut ditempatkan pada bagian atas alat theodolite, maka disebut Electronic Distance Measurers (EDM), namun bila merupakan satu unit tersendiri maka disebut automatic level atau theodolite total station. 

Di dalam pekerjaan-pekerjaan yang berhubungan dengan ukur tanah, theodolit sering digunakan dalam bentuk pengukuran poligon, pemetaan situasi, maupun pengamatan matahari. Theodolit juga bisa berubah fungsinya menjadi seperti Pesawat penyipat datar bila sudut verticalnya dibuat 90o. Dengan adanya teropong pada theodolit, maka theodolit dapat dibidikkan ke segala arah. Dalam pekerjaan bangunan gedung, theodolit sering digunakan untuk menentukan sudut siku-siku pada perencanaan/pekerjaan pondasi, dan theodolit juga dapat digunakan untuk mengukur ketinggian suatu bangunan bertingkat. 

Macam-Macam Theodolit

Gambar 1. Macam-Macam Theodolit

Berdasarkan teknologi yang digunakannya, ada dua macam theodolit yaitu theodolit analog dan theodolit digital. Saat ini penggunaan theodolit analog kurang begitu diminati karena selain rumit juga hasil pengukurannya kurang akurat. Sedangkan theodolit digital sudah dilengkapi oleh teleskop yang terhubung dengan layar sehingga mampu menampilkan informasi sudut horisontal dan vertikal.

Menurut prinsip kerjanya, theodolit bisa dikelompokkan menjadi  3 (tiga) jenis antara lain :

1)      Repeating theodolit

Repeating theodolit bekerja dengan melakukan pengulangan sudut terhadap skala graduasi. Hasil pengukuran yang ditampilkan merupakan rata-rata dari pembagian terhadap jumlah sudut bacaan yang ditangkapnya. Theodolit ini biasanya digunakan area yang tidak stabil atau terbatas. Repeating theodolit diklaim merupakan theodolit yang mampu memberikan hasil pengukuran paling akurat dari pada theodolit-theodolit lainnya karena bekerja dengan membandingkan nilai-nilai sudut yang diterima, bukan hanya sebuah sudut saja.

2)       Direction Theodolit,

Cara kerjanya memanfaatkan bentuk lingkaran untuk menentukan besar suatu sudut. Saat pengaturan lingkaran dilakukan, teleskop juga perlu disesuaikan pada arah datangnya beberapa sinyal sehingga pembacaan nilai sudutnya dikerjakan melalui segala arah. Hasil pengukurannya diperoleh dengan menghitung hasil pengukuran bacaan pertama dikurangi pengukuran bacaan kedua. Direction theodolit sering diandalan oleh surveyor untuk menentukan titik dengan mengukur sudut dari titik-titik yang sudah diketahui.

3)       Vernier transit theodolit

Vernier transit theodolit dilengkapi dengan teleskop yang memungkinkan bidikannya bisa berbalik kembali sehingga penghitungan besaran sudutnya pun dilakukan sebanyak dua kali berturut-turut. Oleh sebab itu, vernier transit theodolit dipercaya mampu menghasilkan pembacaan sudut yang minim kesalahan. Sayangnya, jenis theodolit ini tidak dilengkapi skala pembesaran dan pengukuran di mikrometer. Karena bobotnya cukup ringan dan mudah dipindahkan. Vernier transit theodolit sering diaplikasikan di lokasi proyek pembangunan. Theodolit ini juga tersedia dalam dua tipe yaitu theodolit yang bisa membaca sudut horisontal dan sudut vertikal, serta theodolit yang hanya mampu menghitung sudut horisontal saja.

Dan dapat dibedakan menurut sistem bacaannya, kontrukisnya, dan lain-lain. Di bawah ini gambar jenis theodolit dan perlengkapannya.

Bagian-Bagian Theodolit

Gambar 2. Wild To Bassole Theodolite

Wild T0 Bassole Theodolite (Gambar 2) dibagi menjadi 3 (tiga) bagian instrumen, yaitu bagian atas, bagian tengah, dan bagian bawah. 

1). Bagian Bawah, 
Terdiri dari pelat dasar dengan tiga sekrup penyetel yang menyanggah suatu tabung sumbu dan pelat mendatar berbentuk lingkaran. Pada tepi lingkaran ini dibuat pengunci limbus. 

2). Bagian Tengah, 
Terdiri dari suatu sumbu yang dimasukkan ke dalam tabung dan diletakkan pada bagian bawah. Sumbu ini adalah sumbu tegak lurus kesatu. Diatas sumbu kesatu diletakkan lagi suatu plat yang berbentuk lingkaran yang berbentuk lingkaran yang mempunyai jari – jari plat pada bagian bawah. Pada dua tempat di tepi lingkaran dibuat alat pembaca nonius. Di atas plat nonius ini ditempatkan 2 kaki yang menjadi penyanggah sumbu mendatar atau sumbu kedua dan sutu nivo tabung diletakkan untuk membuat sumbu kesatu tegak lurus. Lingkaran dibuat dari kaca dengan garis – garis pembagian skala dan angka digoreskan di permukaannya. Garis – garis tersebut sangat tipis dan lebih jelas tajam bila dibandingkan hasil goresan pada logam. Lingkaran dibagi dalam derajat sexagesimal yaitu suatu lingkaran penuh dibagi dalam 360° atau dalam grades senticimal yaitu satu lingkaran penuh dibagi dalam 400g. 

3). Bagian Atas,
Terdiri dari sumbu kedua yang diletakkan diatas kaki penyanggah sumbu kedua. Pada sumbu kedua diletakkan suatu teropong yang mempunyai diafragma dan dengan demikian mempunyai garisbidik. Pada sumbu ini pula diletakkan plat yang berbentuk lingkaran tegak sama seperti plat lingkaran mendatar.

Secara umum konstruksi theodolit terbagi atas dua bagian: 

1) Bagian atas, terdiri dari: 
     − Teropong/Teleskope 
     − Nivo tabung 
     − Sekrup Okulerdan Objektif 
     − Sekrup Gerak Vertikal 
     − Sekrup gerak horizontal 
     − Teropong bacaan sudut vertikal dan horizontal 
     − Nivo kotak 
     − Sekrup pengunci teropong 
     − Sekrup pengunci sudut vertikal 
     − Sekrup pengatur menit dan detik 
     − Sekrup pengatur sudut horizontal dan vertikal 

2) Bagian Bawah terdiri dari: 
     − Statif/Tripod 
     − Tigasekruppenyetel nivokotak 
     − Unting-unting 
     − Sekruprepitisi 
     − Sekrup pengunci pesawat dengan statif

Penggunaan Theodolit

Beberapa fungsi theodolit antara lain mengukur sudut vertikal dan sudut horisontal, jarak optis, serta sudut jurusan. Penggunaan theodolit biasanya diaplikasikan pada pembuatan peta situasi dari suatu wilayah. Hasil yang diperoleh dari pemakaian theodolit mencakup di antaranya elevasi tanah, posisi drainase, banch mark, letak sungai, koordinat bangunan, mengukur tebing, jalan, sungai, bendungan, dan setting out bangunan dan penanda lainnya. 

Keunggulan utama theodolit jika dibandingkan dengan alat ukur sejenis adalah dapat memetakan suatu area dalam waktu yang lebih cepat. Persyaratan utama yang harus dipenuhi alat theodolit sehingga siap dipergunakan untuk pengukuran yang benar adalah sebagai berikut: 

• Sumbu kesatu benar-benar tegak/vertikal (dengan menyetel nivo tabung dan nivo kotaknya). 
• Sumbu kedua harus benar-benar mendatar. 
• Garis bidik harus tegak lurus sumbu kedua/mendatar. 
• Tidak adanya salah indeks pada lingkaran kesatu.

Langkah penyetelan alat theodolit sebagai berikut: 

• Dirikan statif sesuai dengan prosedur yang ditentukan. 
• Pasang pesawat di atas kepala statif dengan mengikatkan landasan pesawat dan  sekrup pengunci di kepala statif. 
• Stel nivo kotak dengan cara: Putarlah sekrup A,B secara bersama-sama hingga gelembung nivo bergeser ke arah garis sekrup C, kemudian putarlah sekrup C ke kiri atau ke kanan hingga gelembung nivo bergeser ke tengah. 
• Setel nivo tabung dengan sekrup penyetel nivo tabung.

Bila penyetelan nivo tabung menggunakan tiga sekrup penyetel (A,B,C), maka caranya adalah: 

• Putar teropong dan sejajarkan dengan dua sekrup A, B. 
• Putarlah sekrup A, B masuk atau keluar secara bersama-sama, hingga gelembung nivo bergeser ke tengah, 
• Putarlah teropong 90º kearah garis sekrup C, 
• Putar sekrup C kekiri atau kekanan hingga gelembung nivo bergeser ketengah. 
• Periksalah kembali kedudukan gelembung nivo kotak dan nivo tabung dengan cara memutar teropong ke segala arah. 

Pemakaian dan Pembacaan Wild T0 Bassole Theodolite.

Gambar 2. Wild T0 Bassole Theodolite 

Pembidikan dengan teropong pada Theodolit-membidik target (rambu) dilakukan untuk mendapatkan data ukuran sudut dan jarak, setelah sebelumnya alat berdiri dan dilakukan pengaturan alat. 

Adapun langkah-langkah membidik dengan teropong sebagai berikut: 

• Arahkan teropong ke target (rambu), gunakan visir untuk memudahkan pendekatan awal ke target sasaran. Gunakan ronsel penjelas bayangan untuk memperjelas target agar benar-benar terlihat jelas. 
• Setelah teropong mengarah ke target, kunci klem horizontal dan klem sumbu II (horizontal). 
• Untuk membidik rambu tepat ditengah-tengah rambu, gerakan teropong dengan klem penggerak halus horizontal. 
• Untuk mendapatkan posisi bacaan rambu yang tepat, gerakan teropong ke arah atas atau bawah dengan menggunakan klempeng gerak halus vertikal.
• Bacarambuukurdancatat hasilpembacaannya. 
• Apabila benang silang (stadia) kurang terlihat dengan jelas, putar lensa okuler teropong ke arah putaran kiri ataupun kanan sehingga benang silang tampak jelas. 

Pembacaan Skala Vertikal dan Skala Horizontal

Theodolit dalam hal pembacaan lingkaran horizontal dan vertikal dapat dibagi kedalam 5 macam yaitu: 
a) Indeksgaris 
b) Nonius 
c) Mikrometer 
d) Pembacaanganda(koinsiden) 
e) Skala digital dan elektronik (pada theodolit digital dan Total Station).

Untuk sistem pembacaan koinsidensi (sistem bacaan ganda) memiliki kondisi sebagai berikut: 

Gambar 3. Pembacaan Skala Sudut Vertikal

• Pembacaan lingkaran horizontal memiliki 2 mikroskop pembacaan dan 1 mikroskop untuk lingkaran vertikal. 
• Pada pembacaan mikroskopnya dua bacaan piringan terlihat menjadi satu pembacaan dengan arah berbalikan. 

• Pada mikroskop baca akan nampak garis-garis skala I dan II yang berbalikan yang umumnya tidak berimpit. Dengan menggunakan mikrometer garis-garis skala I dan II dihimpitkan. Besarnya pergeseran dibaca pada mikrometer. Harga bacaan skala merupakan penjumlahan bacaan pada skala I dengan bacaan pada mikrometer.

Pada pembacaan horizontal kunci kompas harus dibuka dengan menekan klem pengunci kompas. 

• Dengan pemutar halus segariskan dengan garis-garis yang berada di bagian tengah skala 
• Pembacaan azimuth dari gambar di atas adalah 330°26’46“. 

Gambar 4. Pembacaan Skala Sudut Horisontal

Cara Pembacaan Rambu Ukur 

Gambar 5. Rambu Ukur

Alat ini berbentuk mistar ukur yang besar, mistar ini mempunyai panjang ada yang 5 meter dan lebih (lihat gambar 5). Skala rambu ini dibuat dalam cm, tiap-tiap blok merah, putih atau hitam menyatakan 1 cm, setiap 5 blok tersebut berbentuk huruf E yang menyatakan 5 cm, tiap 2 buah E menyatakan 1 dm atau 10 cm. Tiap-tiap meter diberi warna yang berlainan, merah-putih, hitam-putih, dan lain-lain. Kesemuanya ini dimaksudkan agar memudahkan dalam pembacaan rambu. Rambu ukur berfungsi sebagai alat bantu dalam menentukan beda tinggi dengan menggunakan pesawat sipat datar. Untuk mendapatkan ketinggian suatu titik, diperlukan data dari suatu rambu bacaan ukur tersebut, lihat contoh hasil bacaan rambu ukur di bawah ini:

Gambar 6. Cara Membaca Rambu

Dari contoh Gambar 6, keberadaan benang atas (A), benang tengah (T), benang bawah (B). Melihat contoh tersebut, bila A = 1,535 dan T = 1,460, maka selisih (A-T) = 0,075, dan B = 1,385, maka selisih (T-B) = 0,075, atau selisih (A-B)= 0,15, berarti nilai beda tinggi antara titik berdiri alat theodolite dengan titik berdiri rambu ukur sebesar = 0,15 x 100m = 15 m, semnetara jarak optisnya 1/2 (A+B) = 1/2 (1,535-1,385) = 1,460 atau 146 m. Pembacaan rambu kebenarannya sangat diperlukan dalam menghasikan hasil yang tepat supaya beda tinggi dan jaraknya mendekati kebenaran sesuai data di lapangan.

Cara Pemasangan Rambu Ukur: 

• Atur ketinggian rambu ukur dengan menarik batangnya sesuai dengan kebutuhan, kemudian kunci. 
• Letakkan dasar rambu ukur tepat diatas tengah-tengah patok (titik) yang akan dibidik. 
• Usahakan rambu ukur tersebut tidak miring/condong (depan, belakang, kiri dan kanan), karena bisa mempengaruhi hasil pembacaan. 
• Arahkan rambu ukur pada teropong pesawat.

Hal yang perlu diperhatikan dari rambu: 

• Skala rambu dalam cm atau mm atau interval jarak pada garis-garis dalam rambu tersebut setiap berapa cm atau berapa mm. 
• Skala dari rambu, terutama pada daerah sambungan rambu harus benar. 
• Rambu berdiri tepat di atas target, posisi tegak lurus dengan arah bacaan menghadap ke arah theodolit yang sedang membidik.