Pilot Project 3D Modelling Candi Barong dengan SLAM

Latar Belakang

Daerah Istimewa Yogyakarta merupakan kawasan strategis dengan tingkat kerentanan multibencana yang tinggi, yang secara langsung mengancam struktur bangunan cagar budaya. Untuk memitigasi risiko kehilangan data struktur dan nilai historis, diperlukan dokumentasi spasial yang dapat memungkinkan rekonstruksi dan pemantauan kondisi fisik bangunan secara berkala.

Sebagai bagian dari komitmen dalam pelestarian digital heritage, proyek pemodelan 3D Candi Barong menggunakan teknologi handheld SLAM. Proyek ini bertujuan untuk mengecek kemampuan algoritma SLAM untuk membuat digital twin dengan kolaborasi lintas sektor antara Balai Pelestarian Kebudayaan Yogyakarta dan Zonex Geomatics Indonesia.

Ketika BPK Yogyakarta mencoba mengimplementasikan fotogrametri dalam pemetaan cagar budaya, terdapat beberapa tantangan teknis yang muncul. Hasil build mesh seringkali menghasilkan visual yang kurang realistis, yang dianaologikan seperti “grafis video game zaman dulu.” Selain itu, variasi warna pada foto udara membuat software pengolah data salah mendeteksi perbedaan warna tersebut menjadi cekungan fisik, sehingga model akhir dipenuhi noise. Keterbatasan algoritma pengolahan pada software tersebut untuk objek dengan detail tinggi membuat tim mempertimbangkan alternatif lain, seperti CloudCompare. Di sisi lain, BPK Yogyakarta juga mencoba Gaussian Splatting menggunakan DJI Terra, namun belum memberikan hasil yang optimal sehingga pemrosesan visual spesifik tetap disesuaikan dengan kebutuhan analisis.

Untuk mengatasi cakupan area yang luas dan kompleks, BPK Yogyakarta melakukan pendekatan menggunakan beberapa sensor. Pemetaan di lapangan didukung oleh penggunaan Terrestrial Laser Scanner Faro, serta pemanfaatan UAV DJI Matrice 400 RTK dan LiDAR Zenmuse L3 yang dioperasikan untuk melengkapi data topografi di area bervegetasi lebat atau tinggi, seperti monitoring Kraton Solo. Pengintegrasian data darat dari TLS dan udara dari LiDAR ini kemudian menghasilkan denah tapak yang komprehensif bagi BPK Yogyakarta.

Karakteristik Candi dan Tantangan Project

Candi Barong yang terletak di perbukitan batu gamping Batur Agung memiliki dua karakteristik yang menjadikannya lokasi pengujian yang ideal:

Topologi berundak sebagai tantangan geometri SLAM

Candi Barong memiliki struktur punden berundak dengan perubahaan elevasi yang mendadak di teras dan tangganya. Kondisi ini menguji kemampuan algoritma SLAM yang menggunakan laser scanning dan sensor IMU. Saat alat dibawa naik dan turun tangga, guncangan yang terjadi dapat menyebabkan kesalahan di pengukuran arah gravitasi. Setelah terakumulusi seiring berjalannya waktu, ini akan menghasilkan vertical drift yang signifikan. Pengujian loop closure di lokasi ini cukup penting untuk menilai sejauh mana sistem mampu mengoreksi distorsi ketinggian.

Kerentanan geomorfologis untuk analisis deformasi

Posisi Candi Barong di lereng membuatnya rentan terhadap soil creep maupun gaya geser akibat aktivitas sesar aktif di Yogyakarta. Akuisisi data berkala memungkinkan tim monitoring mendeteksi pergeseran di blok-blok maupun keseluruhan cagar budaya. Pemindaian TLS di Candi Mendut sebelumnya pernah membuktikan adanya deformasi struktural, di mana geometri dinding menggembung dan tidak lagi lurus. Selain itu, model 3D berketelitian tinggi juga dapat dimanfaatkan untuk memantau degradasi relief candi akibat sentuhan pengunjung.

Hasil Pilot Project Arkabumi

Arkabumi menggunakan CHCNAV RS10 sebgai akuisitor data utama, dengan pelengkap seperti Total Station untuk referensi dimensi, UAV Drone untuk foto seluruh area candi, GNSS Geodetik untuk pengukuran control points. Point cloud yang didapatkan dari SLAM dilakukan pre-processing melalui aplikasi CHCNAV CoPre 2 yang menghasilkan point cloud dan foto 360. Dalam pilot project ini, digunakan point cloud untuk menghasilkan model akhir. Model diolah lebih lanjut menggunakan CloudCompare.

Hasilnya adalah satu produk utama berupa model 3D yang dapat diturunkan ke dua produk lainnya:

Model 3D (point cloud dan mesh)

Ekstraksi data lintasan SLAM menghasilkan point cloud berkerapatan tinggi yang menjadi basis data berukuran riil. Model ini bertindak sebagai baseline untuk menghitung volume, mengukur kemiringan dinding, serta menganalisis deformasi struktural.

Orthophoto orthogonal

Dihasilkan melalui proyeksi ortogonal untuk mengeliminasi distorsi lensa. Orthophoto bereskalasi seragam ini difungsikan untuk pemetaan fasad, analisis pelapukan batuan andesit, hingga identifikasi persebaran biologi seperti lumut.

Rekonstruksi melalui Gaussian Splatting

Memanfaatkan data kamera 360 derajat untuk menutupi kelemahan point cloud yang memiliki occlusion. Melalui optimasi bidang cahaya, metode ini menghasilkan model visual yang fotorealistik dan imersif untuk keperluan preservasi rupa historis serta dokumentasi fasad tanpa mengorbankan data metrik dasar.

Proyeksi Dampak Jangka Panjang

Di bawah visi yang lekat dengan perspektif geografis, BPK Yogyakarta mengarahkan pemanfaatan data spasial untuk membangun ekosistem geospasial cagar budaya yang berkelanjutan:

Dokumentasi kegiatan konservasi dan ekskavasi

Setiap tahapan ekskavasi dan pemugaran didokumentasikan menggunakan SLAM atau close-range photogrammetry, memungkinkan analisis lanjutan di studio. Keberadaan titik referensi geodetik memastikan setiap data memiliki kepastian posisi.

Manajemen tata ruang dan spatial overlay

Basis data spasial diintegrasikan ke dalam analisis tata ruang. Ketika ada permohonan izin pendirian bangunan baru, BPK Yogyakarta dapat melakukan overlay peta permohonan dengan titik ekskavasi yang teregistrasi secara global. Jika area pembangunan berpotongan dengan sruktur budaya yang tertimbun, BPK memiliki dasar kuantitatif yang kuat untuk menindaklanjuti atau menghentikan rencana tersebut.

Keterbukaan informasi publik

Sebagai langkah pengamanan data, seluruh titik, garis, dan poligon beserta atribut deskripsinya telah di-back-up ke dalam ArcGIS Online. Kedepannya, outcome yang diharapkan adalah terwujudnya portal WebGIS interaktif. Harapan jangka panjangnya adalah terbangunnya basis data publik di mana masyarakat luas dapat mengakses informasi cagar budaya secara interaktif. Cukup dengan klik suatu titik candi, pengguna dapat langsung melihat model 3D, tur virtual 360, hingga membaca edukasi sejarah yang komprehensif.