Identifying Correct Datum Transformation For Old Maps Produced By U.S Army Map Services at World War II Era, Covering Nederlands East Indies Southern Zone Grid (Java and Lesser Sunda islands)

Saya akan menggunakan bahasa indonesia untuk postingan ini agar lebih mudah dipahami. 

Jadi ceritanya, saya sedang mengumpulkan peta-peta tua yang pernah merekam wilayah kepulauan nusantara/timur jauh/republik indonesia untuk mendukung rencana penelitian thesis (soon to be). Salah satu diantaranya adalah peta-peta yang pernah diproduksi oleh U.S Army Map Services (1943-1945) yang dapat diunduh di SINI, dan banyak digunakan dalam Perang Dunia ke II Teater Asia Pasifik. Peta-peta ini dikompilasi dari Peta-peta yang dibuat jawatan topografi hindia belanda (Topografische Dienst) dari tahun - tahun sebelumnya. Peta-peta ini juga selanjutnya di-update dan dikompilasi ulang oleh JANTOP TNI-AD dalam bentuk Peta Topografi dan selanjutnya BAKOSURTANAL dalam bentuk Peta Rupabumi pada masa Negara Kesatuan Republik Indonesia. 

Dikarenakan saya akan menggunakan peta ini sebagai sumber informasi, maka peta ini harus match dengan peta-peta lain (baik yang lebih lama maupun baru), misalnya dengan Sistem proyeksi geografis/UTM dengan Datum WGS84/DGN95/SRGI2013 yang digunakan di Indonesia sekarang. 

Untuk melakukan matching ini ada dua cara, 

1. Image to Image Registration (menggunakan peta raster/vektor yang lebih baru sebagai referensi)

    Cara pertama ini terkesan tidak keren, terlalu gampang, anak TK juga bisa, ga perlu kuliah geografi/geodesi yang mahal2 dan terlalu basic sekali. 

2. Georeferencing menggunakan koordinat asli pada peta, dan kemudian menyusun parameter transformasi di dalam Software. 

Saya suka cara yang kedua ini. Lebih intelek, saintifik, tidak empiris, pake mikir, harus paham ilmu dasar proyeksi peta, dan cocok lah diterapkan oleh orang-orang yang menghabiskan duit sekian puluh juta dan waktu minimal 4 tahun untuk kuliah ilmu kebumian di kampus-kampus ternama. 

Jadi kita pakai cara ke 2. 

Yang pertama kita identifikasi adalah informasi proyeksi peta yang biasanya tercantum di petanya. Misalnya seperti di bawah ini. 

Dari informasi di atas kita tahu bahwa Projection yang digunakan adalah Lambert Conical Orthomorphic, dengan spheroid Bessel 1841 (kenapa saya tahu ? karena nggak ada spheroid Bessel yang lain), origin, northing dan faktor skala. Masih ada informasi yang kurang ? ya, Datumnya belom ada. Datum ternyata disebut di sisi sebelah kanan bawah peta di bagian indeks. 

Datum nya pake Batavia dengan Central meridian sekian sekian dari Bujur 0 derajat (lihat gambar). 

Oke sekarang kita coba praktekan. 

1. Boot Up ArcMap (yang paling enak buat georeferencing 2D dibanding yang lain) 

2. Buka Data Frame Properties > Coordinate System, Bikin New Coordinate System > Projected Coordinate System

3.  Kita cari nama proyeksi dari peta yaitu Lambert Conical Orthomorphic di ArcGIS, ternyata nggak ada, coba kita cek ke Google, ternyata namanya sudah ganti jadi Lambert Comformal Conic, oke ketemu, pilih. Kemudian masukkan informasi yang kita dapat dari peta di atas ke kolom yang sesuai. misalnya False Easting, Northing, Scale Factor, Central meridian dll. Nah dari kolom parameter yang ada, ada dua parameter yang nggak ketemu nilainya di peta, yaitu Standard Parallel 1 dan Standard parallel 2. Oke pikir belakangan karena ada informasi lain yang bisa dimasukkan. Sejauh ini kita sudah memasukkan parameter linear dari proyeksi custom yang kita buat. 

4. Dari gambar diatas klik tombol Change, Sekarang kita akan masukkan parameter Angular dari proyeksi custom, yaitu spheroid dan datum, Diatas sudah disebut, pakenya datum batavia spheroid Bessel, cari deh tuh di ArcGIS, ternyata ada. Kita OK kan saja. 

5. Kita lanjutin ngurusin Standard Parallel, setelah googling ternyata standard parallel adalah nilai paralel yang kita atur dalam proyeksi lambert dimana di antara dua paralel ini tidak ada kesalahan proyeksi (jarak, sudut, luasan), atau kesalahannya sekecil mungkin. Dan karena kita tinggal di Indonesia berarti udah ketebak nilainya berapa, yaitu 6 LU untuk Standard Parallel 1 dan 11 LS untuk Standard Parallel 2. Masukin dan klik OK. Nah ArcMap Canvas sekarang sudah menggunakan Lambert Conical Orthomorphic. 

6. Lanjutkan dengan Add Peta nya dan georeferencing minimal dua koordinat sudut (kiri atas dan kanan bawah misalnya, atau amannya 4 sudut sekalian). 

7. Di bawah ini contoh hasilnya. 

8. Setelah ditampilkan dengan data OSM yang sudah direproject ke Proyeksi Geografis Datum WGS84, ternyata peta-nya masih belom pas-pas banget. Semprul!!!!

9. Kesalahannya kemungkinan besar karena Standard Parallel-nya tidak terlalu presisi, sehingga masih terpengaruh distorsi transformasi, sehingga harus di-tweak, misalnya dengan mencari batas lintang yang benar untuk Wilayah Indonesia (baru dugaan sih, nanti dicoba-coba lagi). 

Memang tampak ribet sih, tapi cara ini jelas sangat keren dan tidak ndeso kayak Image to Image itu. Selain itu, juga (relatif) bebas dari kegoblokan si pembuat peta referensi (jika pakai cara 1). Misalnya, pas lagi nggambar jalan tiba-tiba si pembuat peta bersin, dan jalannya jadi mencong tapi nggak nyadar, dan kita-kita yang memakai peta yang dia buat pas lagi sial, terus memakai jalan mencong itu sebagai referensi titik ikat/GCP, bisa dibayangkan mau pake transformasi polynomial orde 500 juga nggak bakal bagus tu RMSE-nya. 

Yaa, inti-nya sih gitu... :P

UPDATE 26 MEI 2016

Ada yang membuat dengan cara yang lebih menarik di QGIS, silahkan cek 

http://roselabs.wix.com/roselabs#!Georeferensing-Peta-Topografi-AMS-Army-Map-Service-menggunakan-QGIS/c1mbt/68A46011-45CE-4D14-99DA-48FEB362A066

Parameter transformasi proyeksi Lambert Conical Orthomorphic di QGIS/PROJ4 adalah :

+proj=lcc +lat_1=-8 +lat_2=-8 +lat_0=0 +lon_0=110 +k_0=0.9997 +x_0=550000 +y_0=4000000 +ellps=bessel +units=m +no_defs

UPDATE 26 MEI 2016 (sore hari)

Metode diatas nampaknya gagal mengidenfikasi koordinat lintang dengan benar. Pada dasarnya, permasalahan tentang Lambert Conical Orthomorphic adalah tentang standar Pararel 1 dan 2 yang belum diketahui karena Grid Nederlands East Indie Southern Zone yang digunakan di Peta AMS tidak diketahui batas-batasnya. 

Namun setelah mencari tahu di google dan ketemu paper di bawah ini (googling sendiri ya untuk link-nya),

saya mendapat informasi bahwa batas standard parallel NEISZ bisa jadi antara 5 derajat LS dan 11 derajat LS atau 7 derajat LS dan 11 derajat LS. Dan setelah mengulang membuat Custom Projection di ArcGIS, dapat diketahui bahwa nilai Standard paralel 7 LS dan 11 LS adalah yang paling mendekati. Nampak dari hasil On The Fly Reprojection overlay dengan Peta RBI (Latlong WGS84) di gambar di bawah ini. 

Its been  three Months, but finally this little shit has been resolved. Sometimes it is good to leave behind your problems and resolve it later. Because sometimes time is not allowing us to find the answer at this moment