Mengukur Kedalaman Laut [PDF]

Citation preview

MENGUKUR KEDALAMAN LAUT



KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah akustik telementri kelautan ini tempat pada waktunya. Dalam kesimpulan kali ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada dosen yang telah memberikan ilmu pengetahuan dan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini. Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan makalah ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan keritik dan saran yang membangun untuk dapat lebih baik lagi dalam menyelesaikan makalah berikutnya.



PENDAHULUAN Metode akustik merupakan proses-proses pendeteksian target di laut dengan mempertimbangkan proses-proses perambatan suara; karakteristik suara (frekuensi, pulsa, intensitas); faktor lingkungan / medium; kondisi target dan lainnya. Aplikasi metode ini dibagi menjadi 2, yaitu sistem akustik pasif dan sistem akustik aktif. Salah satu aplikasi dari sistem aplikasi aktif yaitu Sonar yang digunakan untuk penentuan batimetri atau untuk menentukan kedalaman dan pemetaan dasar laut bertambah maju dengan berkembangnya peralatan sonar seperti SeaBeam dan Hydrosweep yang merupakan sistem echosounding multi-beam yang menentukan kedalaman air di sepanjang swath lantai laut di bawah kapal penarik, menghasilkan peta-peta batimetri yang sangat detail.



TINJAUAN PUSTAKA Akustik didefinisikan sebagai Ilmu yang mempelajari tentang suara beserta penyebabnya. Dalam dunia perikanan dan kelautan, ilmu akustik digunakan untuk meneliti atau mengamati wilayah di bawah air (Underwater Acoustic) yang biasa disebut dengan teknologi hydroakustik (Odum,2000). Echo-sounding banyak juga digunakan oleh nelayan karena ikan menghasilkan echo, dan kawanan ikan atau hewan lain dapat dikenali sebagai lapisan-lapisan sebaran dalam kolom air (Supangat, 2003).



Penggunaan teknologi ini sangat membantu dalam pencarian sumberdaya ikan yang baru, sehingga akan mempercepat pengambilan keputusan atau kebijakan, terutama untuk menetapkan daerah penangkapan ikan agar potensi ikan dapat dipertahankan (Riani, 1998).



Daftar isi Kata pengantar …………………………………………………………… Pendahuluan ……………………………………………………………... Tinjauan pustaka ………………………………………………………...



vi vii viii



Pengertian akustik dan telemetri kelautan Adalah Ilmu yang mempelajari tentang suara beserta penyebabnya. Dalam dunia perikanan dan kelautan, ilmu akustik digunakan untuk meneliti atau mengamati wilayah di bawah air (Underwater Acoustic) yang biasa disebut dengan teknologi hydroakustik Sonar dan echo-sounder Salah satu aplikasi dari sistem aplikasi aktif yaitu Sonar yang digunakan untuk penentuan batimetri. Sonar (Sound Navigation And Ranging): Berupa sinyal akustik yang diemisikan dan refleksi yang diterima dari objek dalam air (seperti ikan atau kapal selam) atau dari dasar laut. Bila gelombang akustik bergerak vertikal ke dasar laut dan kembali, waktu yang diperlukan digunakan untuk mengukur kedalaman air, jika c juga diketahui (dari pengukuran langsung atau dari data temperatur, salinitas dan tekanan). Ini adalah prinsip echo-sounder yang sekarang umum digunakan oleh kapal-kapal sebagai bantuan navigasi. Echo-sounder komersil mempunyai lebar sinar 30-45o vertikal tetapi untuk aplikasi khusus (seperti pelacakan ikan atau kapal selam atau studi lanjut dasar laut) lebar sinar yang digunakan kurang 5o dan arahnya dapat divariasikan. Walaupun menunjukkan pengaruh temperatur, salinitas dan tekanan pada laju bunyi dalam air laut (1500 ms-1) relatif kecil dan sedikit perubahan pada c dapat menyebabkan kesalahan pengukuran kedalaman dan kesalahan sudut akan menambah keburukan resolusi. Teknik echo-sounding untuk menentukan kedalaman dan pemetaan dasar laut bertambah maju dengan berkembangnya peralatan sonar seperti SeaBeam dan Hydrosweep yang merupakan sistem echo-sounding multi-beam yang menentukan kedalaman air di sepanjang swath lantai laut di bawah kapal penarik, menghasilkan peta-peta batimetri yang sangat detail. Sidescan imaging system, sperti GLORIA (Geological Long Range Inclined Asdic), SeaMARC, dan TOBI (Towed Oceand Bottom Instrument) menghasilkan fotografi aerial yang sama atau citra-citra radar, menggunakan bunyi atau microwave. Echo-sounding banyak juga digunakan oleh nelayan karena ikan menghasilkan echo, dan kawanan ikan atau hewan lain dapat dikenali sebagai lapisan-lapisan sebaran dalam kolom air (Supangat, 2003).



Echosounder adalah alat untuk mengukur kedalaman air dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air.



Adapun kegunaan dasar dari echosounder yaitu menentukan kedalaman suatu perairan dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air. Data tampilan juga dapat dikombinasikan dengan koordinat global berdasarkan sinyal dari satelit GPS yang ada dengan memasang antena GPS (jika fitur GPS pada echosounder ada). Teknik echo sounder yang dipakai untuk mengukur kedalaman laut, bisa dibuat alat pengukur jarak dengan ultra sonic. Pengukur jarak ini memakai rangkaian yang sama dengan Jam Digital dalam artikel yang lalu, ditambah dengan rangkaian pemancar dan penerima Ultra Sonic. Hydrographic Echosounder Prinsip kerja echo sounder untuk pengukuran jarak digambarkan dalam . Pulsa Ultrasonic, yang merupakan sinyal ultrasonic dengan frekwensi lebih kurang 41 KHz sebanyak 12 periode, dikirimkan dari pemancar Ultrasonic. Ketika pulsa mengenai benda penghalang, pulsa ini dipantulkan, dan diterima kembali oleh penerima Ultrasonic. Dengan mengukur selang waktu antara saat pulsa dikirim dan pulsa pantul diterima, jarak antara alat pengukur dan benda penghalang bisa dihitung. Prinsip Echo Sounder Adapun rangkaian Jam Digital yang digunakan titik desimal pada tampilan satuan dinyalakan dengan tahanan R8. Setiap kali tombol Start ditekan, AT89C2051 membangkitkan pulsa ultrasonic pada Pin P3.4 yang dipancarkan, selanjutnya lewat pin P3.5 yang terhubung ke rangkaian penerima ultrasonic, sambil mengukur selang waktu AT89C2051 memantau datangnya pulsa pantul. Hasil pengukuran waktu itu, dengan sedikit perhitungan matematis ditampilkan di system penampil 7 ruas sebagai besaran jarak, dengan satuan centimeter dan 1 angka dibelakang titik desimal. Processor memerlukan waktu untuk melaksanakan instruksi. Bagi AT89C2051 yang bekerja pada frekuensi 12 MHz, instruksi NOP (baris 4 sampai 12); instruksi CPL (baris13) dilaksanakan dalam waktu 1 mikro detik, dan 2 mikro detik untuk melaksanakan instruksi DJNZ (baris 14). Dengan demikian waktu yang diperlukan untuk melaksanakan instruksi-instruksi di baris 3 sampai 13 adalah 12 mikro detik. Di baris 12, nilai Ultra_Out (= pin P3.4) dibalik, kalau semula Ultra_Out bernilai 0 setelah



instruksi ini dijalankan Utltra_Out akan bernilai 1, dan sebaliknya kalau semula 1 dan berbalik menjadi 0. Di baris 13 nilai R7 dikurangi 1, selama R7 belum mencapai 0 AT89C2051 akan mengulang lagi baris 2 dan seterusnya. Di baris 1 R7 diberi nilai 24, dengan demikian baris 2 sampai 13 akan diulang sebanyak 24 kali, dan selama itu pin 3.4 akan berbalik dari 0 ke 1 dan 0 kembali sebanyak 12 kali. Dengan demikian, hasil kerja Potongan Program 1 adalah pulsa ultrasonic12 gelombang dengan frekuensi 1/24 mikrodetik = 41666 Hz. SINGLE-BEAM ECHOSOUNDER Single-beam echo sounder merupakan alat ukur kedalaman air yang menggunakan pancaran tunggal sebagai pengirim dan penerima sinyal gelombang suara. Sistem batimetri dengan menggunakan single beam secara umum mempunyai susunan : transciever (tranducer/reciever) yang terpasang pada lambung kapal atau sisi bantalan pada kapal. Sistem ini mengukur kedalaman air secara langsung dari kapal penyelidikan. Transciever yang terpasang pada lambung kapal mengirimkan pulsa akustik dengan frekuensi tinggi yang terkandung dalam beam (gelombang suara) secara langsung menyusuri bawah kolom air. Energi akustik memantulkan sampai dasar laut dari kapal dan diterima kembali oleh tranciever. Transciever terdiri dari sebuah transmitter yan mempunyai fungsi sebagai pengontrol panjang gelombang pulsa yang dipancarkan dan menyediakan tenaga elektris untuk besar frekuensi yang diberikan.Transmitter ini menerima secara berulang-ulang dlam kecepatan yang tinggi, sampai pada orde kecepatan milisekon.Perekaman kedalaman air secara berkesinambungan dari bawah kapal menghasilkan ukuran kedalamn beresolusi tinggi sepanjang lajur yang disurvei. Informasi tambahan seperti heave (gerakan naik-turunnya kapal yang disebabkan oleh gaya pengaruh air laut), pitch (gerakan kapal ke arah depan (mengangguk) berpusat di titik tengah kapal), dan roll (gerakan kapal ke arah sisi-sisinya (lambung kapal) atau pada sumbu memanjang) dari sebuah kapal dapat diukur oleh sebuah alat dengan nama Motion Reference Unit (MRU), yang juga digunakan untuk koreksi posisi pengukuran kedalaman selam proses berlangsung.



Range frekuensi yang dipakai pada sistem ini menurut WHSC Sea-floor Mapping Group mengoperasikan range frekuensi dari 3.5 kHz sampai 200 kHz. Single-beam echosounders relatif mudah untuk digunakan, tetapi alat ini hanya menyediakan informasi kedalaman sepanjang garis trak yang dilalui oleh kapal.Jadi, ada feature yang tidak terekam antara lajur per lajur sebagai garis traking perekaman, yang mana ada ruang sekitar 10 sampai 100 meter yang tidak terlihat oleh sistem ini. MULTI-BEAM ECHOSOUNDER Multi-Beam Echosounder merupakan alat untuk menentukan kedalaman air dengan cakupan area dasar laut yang luas.Prinsip operasi alat ini secara umum adalah berdasar pada



pancaran pulsa yang dipancarkan secara langsung ke arah dasar laut dan setalah itu energi akustik dipantulkan kembali dari dasar laut (sea bed), beberapa pancaran suara (beam) secara elektronis terbentuk menggunakan teknik pemrosesan sinyal sehingga diketahui sudut beam.Dua arah waktu penjalaran antara pengiriman dan penerimaan dihitung dengan algoritma pendeteksian terhadap dasar laut tersebut.Dengan mengaplikasikan penjejakan sinar, sistem ini dapat menentukan kedalaman dan jarak transveral terhadap pusat area liputan. Multi-Beam Echosounder dapat menghasilkan data batimetri dengan resolusi tinggi ( 0,1 m akurasi vertikal dan kurang dari 1 m akurasi horisontalnya).



Echosounder untuk mengetahui kedalaman laut Penggunaan teknologi ini sangat membantu dalam pencarian sumberdaya ikan yang baru, sehingga akan mempercepat pengambilan keputusan atau kebijakan, terutama untuk menetapkan daerah penangkapan ikan agar potensi ikan dapat dipertahankan (Riani, 1998). Cara Pemakaian : Memasang alat dan cek keadaan alat sebelum memulai pengambilan data. Pastikan kabel single beam dan display sudah terpasang. Pasang antena, jika diperlukan input satelit GPS. Masukkan single beam kedalam air. Set Skala kedalaman yang ditampilkan display. Set frekuensi yang akan digunakan 200 Hz untuk laut dangkal atau 50 Hz untuk laut dalam atau dual untuk menggunakan keduanya. Set input data air yaitu salinitas, temperatur dan tekanan air. Pengambilan data. Pengolahan Data : Perhitungan kedalaman diperoleh dari setengah waktu pemantulan signal dari echosounder memantul ke dasar laut kemudian kembali ke echosounder. Nilai waktu yang diperoleh di konversikan dengan kecepatan gelombang suara di dalam air. Untuk data kedalaman yang lebih tepat, dimasukkan pula data-data temperatur air, salinitas air dan tekanan air.Hal ini diperlukan untuk memperoleh konversi yang tepat pada cepat rambat suara di dalam air. Berikut adalah perhitungannya : c = 1448.6 + 4.618T2 − 0.0523 + 1.25 * (S − 35) + 0.017D dimana : c = kecepatan suara (m/s) T = temperatur (degrees Celsius)



S = salinitas (pro mille) D = kedalaman CARA MENGUKUR KEDALAMAN LAUT Untuk mengetahui kedalaman laut digunakan dua metode yaitu: BATU DUGA Yaitu sistem pengukuran dasar laut menggunakan kabel yang dilengkapi bandul pemberat yang massanya berkisar 25-75 kg.



GEMA SUARA Yaitu metode pengukuran dasar laut dengan menggunakan alat gema suara yaitu ECHO SOUNDER dan HIDROFON. Echo Sounder adalah alat pengirim suara, sedangkan hidrofon adalah penerima gema suara. Dasar perhitungan kedalaman laut dengan gema adalah cepat rambat bunyi dalam air yaitu 1500 m/detik. Rumus yang digunakan untuk mengukur kedalaman laut: X= tXv X = kedalaman laut (meter) t = waktu yang dibutuhkan untuk menerima kembali gema suara setelah ditembakkan echo sounder v = cepat rambat suara dalam air gambar gema suara: contoh: 1. Sebuah kapal mengukur kedalaman laut dengan metode gema suara. Setelah suara ditembakkan echo sounder, terdengar gema pada hidrofon dalam selang waktu 8 detik, maka kedalaman laut adalah: X = t X v = 8 X 1.500 = 6.000 meter 2. Kapal KRI Teluk Nibung mengukur kedalaman laut Jawa dengan gema suara (echo sounding) tercatat waktunya 6 detik dari saat memancarkan gema sampai menerima pantulannya, sedangkan kecepatan rambat suara melalui air laut rata-rata 1.500 m/detik. Apabila dihitung maka kedalaman lautnya adalah: X = t X v = 6 X 1.500 = 4.500 meter 3. Kecepatan suara dalam air laut adalah 1.500 m/detik, dengan metode echo sounding selisih waktu pancaran dan pantulan gelombang suara yang dipancarkan oleh sebuah kapal adalah 10 detik, maka kedalaman laut yang diukur adalah:X = t X v = 10 X 1.500 = 7.500 SIDESCAN SONAR Sonar merupakan teknik yang menggunakan perambatan gelombang suara di bawah air digunakan untuk penunjuk arah, komunikasi atau mendeteksi kapal-kapal laut. Sistem sonar dapat diartikan sebagai penentuan posisi dengan metode akustik (acoustic location). Penggunaan posisi dengan metode akustik telah digunakan jauh sebelum adnya teknologi radar. Sidescan sonar merupakan alat untuk mendapatkan gambaran permukaan dasar perairan dengan menggunakan gelombang bunyi. Sistem sidescan mengirimkan pulsa akustik pada suatu sisi dari receiver dan merekam amplitude energi balikan dari pulsa yang dipancarkan oleh sensor. Tiap



pancaran pulsa, satu lajur kecil (sekitar 100 sampai 200 m ke tiap sisi) dari dasar laut dipetakan. Tiap pergerakn kapal, lajur ke lajur dipetakan. Pada dasar laut yang datar sempurna semua energi dipantulkan dari sesor sonar dan tidak ada sinyal yang terekam. Dalam faktanya, dasar laut tidak rata sempurna. Ketidakteraturan seperti bebatuan dan riak-riak air karena pantulan (backscatter) dari energi akustik, dan sistem dapat menyediakan informasi secara kasar keadaan dasar laut. SUB-BOTTOM PROFILING Adalah merupakan suatu sistem untuk mengidentifikasi dan mengukur variasi dari lapisanlapisan sedimen yang ada di bawah permukaan air. Sistem akustik yang digunakan dalam penentuan sub-bottom profiling hampir sama dengan alat pada echosounder. Sumber suara memancarkan sinyal secara vertikal ke bawah menelusuri air dan reciever memonitor sinyal balikan yang telah dipantulkan dasar laut. Batasan antara dua lapisan memiliki perbedaan ciri akustik (acoustic impedance = rintangan akustik). Sistem menggunakan energi pantulan untuk mengumpulkan informasi lapisan-lapisan sedimen di bawah dasar permukaan air (tampilan muka sedimen bawah air). Rintangan akustik berhubungan dengan tingkat kekentalan atau berat jenis (densitas) dari kandungan material dan tingkat kecepatan suara menelusuri material. Ketika terjadi perubahan rintangan akustik, seperti tampilan muka sedimen bawah air, bagian suara yang diteruskan kemudian dipantulkan kembali. Bagaimanapun, beberapa energi suara menembus menelusuri sampai batas dan kedalam lapisan sedimen. Energi ini dipantulkan ketika menembus batas antara lapisan sedimen yang lebih dalam yang memiliki rintangan akustik yang berbeda-beda. Sistem ini menggunakan energi yang dipantulkan oleh lapisan-lapisan untuk membentuk penampang dari bagian sub-bottom lapisan-lapisan sedimen. Beberapa parameter-parameter dari sonar (tenaga keluaran, frekuensi dari sinyal, dan panjang gelombang pulsa yang dipancarkan) mempengaruhi performa dari alat yang digunakan. SINGLE-BEAM ECHOSOUNDER Single-beam echo sounder merupakan alat ukur kedalaman air yang menggunakan pancaran tunggal sebagai pengirim dan penerima sinyal gelombang suara. Sistem batimetri dengan menggunakan single beam secara umum mempunyai susunan : transciever (tranducer/reciever) yang terpasang pada lambung kapal atau sisi bantalan pada kapal. Sistem ini mengukur kedalaman air secara langsung dari kapal penyelidikan. Transciever yang terpasang pada lambung kapal mengirimkan pulsa akustik dengan frekuensi tinggi yang terkandung dalam beam (gelombang suara) secara langsung menyusuri bawah kolom air. Energi akustik memantulkan sampai dasar laut dari kapal dan diterima kembali oleh tranciever. Transciever terdiri dari sebuah transmitter yang mempunyai fungsi sebagai pengontrol panjang gelombang pulsa yang dipancarkan dan menyediakan tenaga elektris untuk besar frekuensi yang diberikan. Transmitter ini menerima secara berulang-ulang dlam kecepatan yang tinggi, sampai pada orde kecepatan milisekon. Perekaman kedalaman air secara berkesinambungan dari bawah kapal menghasilkan ukuran kedalamn beresolusi tinggi sepanjang lajur yang disurvei. Informasi tambahan seperti heave (gerakan naik-turunnya kapal yang disebabkan oleh gaya pengaruh air



laut), pitch (gerakan kapal ke arah depan (mengangguk) berpusat di titik tengah kapal), dan roll (gerakan kapal ke arah sisi-sisinya (lambung kapal) atau pada sumbu memanjang) dari sebuah kapal dapat diukur oleh sebuah alat dengan nama Motion Reference Unit (MRU), yang juga digunakan untuk koreksi posisi pengukuran kedalaman selam proses berlangsung. Range frekuensi yang dipakai pada sistem ini menurut WHSC Sea-floor Mapping Group mengoperasikan range frekuensi dari 3.5 kHz sampai 200 kHz. Single-beam echosounders relatif mudah untuk digunakan, tetapi alat ini hanya menyediakan informasi kedalaman sepanjang garis trak yang dilalui oleh kapal. Jadi, ada feature yang tidak terekam antara lajur per lajur sebagai garis traking perekaman, yang mana ada ruang sekitar 10 sampai 100 meter yang tidak terlihat oleh sistem ini. MULTI-BEAM ECHOSOUNDER Multi-Beam Echosounder merupakan alat untuk menentukan kedalaman air dengan cakupan area dasar laut yang luas. Prinsip operasi alat ini secara umum adalah berdasar pada pancaran pulsa yang dipancarkan secara langsung ke arah dasar laut dan setalah itu energi akustik dipantulkan kembali dari dasar laut (sea bed), bebrapa pancaran suara (beam) secara elektronis terbentuk menggunakan teknik pemrosesan sinyal sehingga diketahui sudut beam. Dua arah waktu penjalaran antara pengiriman dan penerimaan dihitung dengan algoritma pendeteksian terhadap dasar laut tersebut. Dengan mengaplikasikan penjejakan sinar, sistem ini dapat menentukan kedalaman dan jarak transveral terhadap pusat area liputan. Multi-Beam Echosounder dapat menghasilkan data batimetri dengan resolusi tinggi ( 0,1 m akurasi vertikal dan kurang dari 1 m akurasi horisontalnya). Batimetri Alat yang digunakan untuk mengambil data kedalaman yaitu, SIMRAD EM 1002 yang merupakan multibeam echo sounder untuk laut dangkal (kurang dari 1000 meter). SIMRAD EM 1002 ini digunakan untuk pemetaan batimetri dasar samudera yang akurat. Komponen dasar dari sistem ini adalah terdapatnya 2 susunan tranduser yang berupa garis dengan konfigurasi mills cross dengan pengirim dan penerima sinyal yang terpisah. Lebar pemancaran beam adalah 150º melintang pada lintasan survei, dan 2º sejajar sepanjang lintasan (gambar 5). Untuk pengukuran kedalaman, dari setiap ping 111 nilai kedalaman yang diterima tegak lurus pada lintasan. Dengan menggunakan 2 kali jarak waktu pulang pergi dan setiap beam akan mengenali setiap beamnya, dan dimasukan kedalam perhitungan dimana sinyal dikalibrasi dengan cepat rambat suara pada kolom air sehingga kedalaman bisa dihitung. Gambaran sapuan beam pada SIMRAD EM-1002 Data mentah dari SIMRAD EM-1002 secara langsung dapat diproses on board di Kapal Baruna Jaya VIII. Dalam memproses data multibeam dibutuhkan dua step proses, yaitu: berorientasi pada profil dan berorintasi pada area. Dimana pada proses orientasi profil data EM-1002 terdiri



dari pengecekan data navigasi, interpolasi nilai navigasi yang hilang, kalkulasi kolom air dan posisi footprint dari beam dengan menelusuri jalur melalui kolom air yang ditarik ke profil cepat rambat suara, dan menghilangkan data titik poin yang salah. Prosesing data didasarkan pada area terdiri dari kalkulasi dari digital terrain model (DTM) dan visualisasi berbagai macam data. Data multibeam secara terus menerus disimpan dalam workstation dan disimpan dalam format data yang spesifik.



Multibeam Echosounder SIMRAD EM-1002 Alat SIMRAD Multibeam EM1002 (gambar 6) sebelum dilakukan survei perlu untuk dikalibrasi. Dalam setiap survei batimetri diawali dengan melakukan kalibrasi ulang peralatan dengan maksud untuk melakukan koreksi terhadap efek dari roll, pitch, gyro, koreksi time delay dan profil kecepatan suara (sound velocity) terhadap sistim akuisisi multibeam. Mengukur Kedalaman Laut Ada dua cara yang dapat ditempuh untuk mengukur kedalaman laut yaitu dengan menggunakan teknik bandul timah hitam (dradloading) dan teknik Gema duga atau Echo Sounder atau Echoloading. Teknik Bandul Timah Hitam (dradloading) Teknik ini ditempuh dengan menggunakan tali panjang yang ujungnya diikat dengan bandul timah sebagai pemberat. Dari sebuah kapal tali diturunkan hingga bandul menyentuh dasar lau Selanjutnya panjang tali diukur dan itulah kedalaman laut. Cara ini sebenarnya tidak begitu tepat karena tali tidak bisa tegak lurus akibat pengaruh arus laut. Di samping itu kadangkadang bandul tidak sampai ke dasar laut karena tersangkut karang. Cara ini juga memerlukan waktu lama. Namun demikian cara ini memiliki kelebihan yaitu dapat mengetahui jenis batuan di dasar laut, suhu dan juga mengetahui apakah di dasar laut masih terdapat organisme yang bisa hidup. Gema duga atau Echo Sounder atau Echoloading Penggunaan teknik ini didasarkan pada hukum fisika tentang perambatan dan peantulan bunyi dalam air. Isyarat bunyi yang dikeluarkan dari sebuah peralatan yang dipasang di dasar kapal memiliki kecepatan merambat rata-rata 1600 meter per detik sampai membentur dasar laut. Setelah membentur dasar laut bunyi dipantulkan dalam bentuk gema dan ditangkap melalui sebuah peralatan yang juga dipasang di dasar kapal. Jarak waktu yang diperlukan untuk perambatan dan pemantulan dapat diterjemahkan sebagai kedalaman laut. Cara ini dianggap lebih praktis, cepat dan akurat. Namun kita tidak dapat memperoleh informasi tentang suhu, jenis batuan dan tanda-tanda kehidupan di dasar laut.



Rumusnya adalah di mana d = kedalaman laut, V = kecepatan suara dalam laut dan t = waktu Jadi misalnya diketahui waktu yang diperlukan untuk perambatan bolak-balik (t) ada 4 detik dan kecepatan suara dalam laut (V) = 1600 m/detik, maka kedalaman laut dapat dihitung sebagai berikut: Jadi kedalaman laut adalah 3200 m. Satelit Altimetri Altimetri adalah Radar (Radio Detection and Ranging) gelombang mikro yang dapat digunakan untuk mengukur jarak vertikal antara permukaan bumi dengan wahana antariksa (satelit atau pesawat terbang). Pengukuran ini dapat menghasilkan topografi permukaan laut sehingga dapat menduga geoid laut, arus permukaan dan ketinggian gelombang. Inderaja altimetri untuk topografi permukaan laut pertama kali dikembangkan sejak peluncuran SKYLAB dengan sensor atau radiometer yang disebut S-193. Satelit altimetri yaitu : GEOS-3, SEASAT, ERS-1, dan yang terakhir yang sangat terkenal adalah TOPEX/POSEIDON. Satelit terakhir ini adalah satelit misi bersama antara Amerika Serikat (NASA) dengan Perancis (Susilo, 2000). Satelit altimetri memiliki prinsip penggambaran bentuk paras laut dimana bentuk tersebut menyerupai bentuk dasar laut dengan pertimbangan gravitasi yang mempengaruhi paras laut dan hubungan antara gravitasi dan topografi dasar laut yang bervariasi sesuai dengan wilayah. Satelit altimetri juga memberikan bentuk gambaran paras muka laut. Satelit ini mengukur tinggi paras muka laut relatif terhadap pusat massa bumi. Sistem satelit ini memiliki radar yang dapat mengukur ketinggian satelit di atas permukaan laut dan sistem tracking untuk menentukan tinggisatelit pada koordinat geosentris. Satelit Altimetri diperlengkapi dengan pemancar pulsa radar (transmiter), penerima pulsa radar yang sensitif (receiver), serta jam berakurasi tinggi. Pada sistem ini, altimeter radar yang dibawa olehsatelit memancarkan pulsa-pulsa gelombang elektromagnetik (radar) kepermukaan laut. Pulsa-pulsa tersebut dipantulkan balik oleh permukaan laut dan diterima kembali oleh satelit. Informasi utama yang ingin ditentukan dengan satelit altimetri adalah topografi dari muka laut. Hal ini dilakukan dengan mengukur ketinggian satelit di atas permukaan laut dengan menggunakan waktu tempuh dari pulsa radar yang dikirimkan kepermukaan laut, dan dipantulkan kembali ke satelit. (Heri Andreas dalam Hasanuddin Z A)



Kesimpulan Dari pembahasan diatas maka dapat disimpulkan bahwa salah satu aplikasi dari sistem aplikasi aktif yaitu Sonar yang digunakan untuk penentuan batimetri. Sonar (Sound Navigation And Ranging): Berupa sinyal akustik yang diemisikan dan refleksi yang diterima dari objek dalam air (seperti ikan atau kapal selam) atau dari dasar laut, teknik tersebut dapat menentukan kedalaman dan pemetaan dasar laut dengan bertambah majunya dan berkembangnya peralatan yang merupakan penentu kedalaman air dimana sepanjang swath lantai laut di bawah kapal



penarik, menghasilkan peta-peta batimetri yang sangat detail. Echosounder adalah alat untuk mengukur kedalaman air dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air, adapun kegunaan dasar dari echosounder yaitu menentukan kedalaman suatu perairan dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air. Multi-Beam Echosounder merupakan alat untuk menentukan kedalaman air dengan cakupan area dasar laut yang luas, prinsip operasi alat ini secara umum adalah berdasarkan pada pancaran pulsa yang dipancarkan secara langsung ke arah dasar laut dan setalah itu energi akustik dipantulkan kembali dari dasar laut (sea bed), bebrapa pancaran suara (beam). Altimetri adalah Radar (Radio Detection and Ranging) gelombang mikro yang dapat digunakan untuk mengukur jarak vertikal antara permukaan bumi dengan wahana antariksa (satelit atau pesawat terbang).



SEPUTAR ECHOSOUNDER Echosounder merupakan sebuah alat yang berguna untuk mengukur kedalaman air dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air. Echosounder merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengetahui kedalaman laut, sebagai alat pengukur jarak dengan menggunakan ultra sonic. Tetapi pada dasarnya alat ini sama seperti sonar karena data yang diterima oleh alat ini merupakan hasil dari pemancaran gelombang bunyi yang kemudian memantul dan diterima oleh penerima sinyal dari alat tersebut. Ada dua jenis echosounder yang digunakan antara lain : 1. Single-Beam Echosounder Jenis echosounder ini adalah suatu alat yang biasanya digunakan untuk mengukur kedalaman laut atau suatu perairan dengan menggunakan pancaran tunggal sebagai pemancar dan penerima sinyal dari geombang bunyi. Single- beam ini memiliki susunan yang terdiri dari transciever yang terpasang pada lambung kapal atau terpasang pada sisi bantalan kapal. Transciever ini kemudian mengirimkan suatu sinyal acoustic dengan frekuensi tinggi yang secara langsung melepaskan gelombang suara dibawah kolom air pada kapal. Single-Beam ini termasuk alat yang mudah digunakan akan tetapi informasi yang didapatkan hanya area yang dilewati oleh kapal saja. Single-beam echo sounder merupakan alat ukur kedalaman air yang menggunakan pancaran tunggal sebagai pengirim dan penerima sinyal gelombang suara. Sistem batimetri dengan



menggunakan single beam secara umum mempunyai susunan : transciever (tranducer/reciever) yang terpasang pada lambung kapal atau sisi bantalan pada kapal. Sistem ini mengukur kedalaman air secara langsung dari kapal penyelidikan. Transciever yang terpasang pada lambung kapal mengirimkan pulsa akustik dengan frekuensi tinggi yang terkandung dalam beam (gelombang suara) secara langsung menyusuri bawah kolom air. Energi akustik memantulkan sampai dasar laut dari kapal dan diterima kembali oleh tranciever. Transciever terdiri dari sebuah transmitter yang mempunyai fungsi sebagai pengontrol panjang gelombang pulsa yang dipancarkan dan menyediakan tenaga elektris untuk besar frekuensi yang diberikan (Hastami, 2010). Transmitter ini menerima secara berulang-ulang dlam kecepatan yang tinggi, sampai pada orde kecepatan milisekon. Perekaman kedalaman air secara berkesinambungan dari bawah kapal menghasilkan ukuran kedalamn beresolusi tinggi sepanjang lajur yang disurvei. Informasi tambahan seperti heave (gerakan naik-turunnya kapal yang disebabkan oleh gaya pengaruh air laut), pitch (gerakan kapal ke arah depan mengangguk) berpusat di titik tengah kapal), dan roll (gerakan kapal ke arah sisi-sisinya (lambung kapal) atau pada sumbu memanjang) dari sebuah kapal dapat diukur oleh sebuah alat dengan nama Motion Reference Unit (MRU), yang juga digunakan untuk koreksi posisi pengukuran kedalaman selam proses berlangsung (Hastami, 2010). 2. Multi-Beam Echosounder Jenis echosounder ini dapat menentukan kedalaman suatu perairan dengan luas area yang lebih besar lagi dibandingkan denga single-beam. Alat ini secara umum memancarkan pulsa atau gelombang bunyi langsung ke arah dasar laut lalu akan dipantulkan kembali. Beberapa pancaran dari bunyi secara elektronis terbentuk menggunakan teknik pemrosesan dari gelombang bunyi yang nantinya dapat diketahui sudut beamnya. Multi-Beam Echosounder dapat menghasilkan data batimetri dengan resolusi tinggi ( 0,1 m akurasi vertikal dan kurang dari 1 m akurasi horisontalnya). Multibeam echosounder merupakan suatu instrument yang dapat memetakan (mendapatkan data rekaman) lebih dari satu titik lokasi di dasar perairan dalam satu ping dan mempunyai kemampuan perekaman dengan resolusi yang tinggi dari pada echosounder konvensional. Secara efektif, setiap narrow sigle-beam yang dipancarkan, ditempatkan pada titik lokasi yang berbeda di dasar perairan ketika perekaman. Titik lokasi perekaman di dasar perairan tersebut telah diatur dan disusun penempatannya tergantung dari array transduser yang digunakan, yang pada umumnya posisi titik lokasi perekaman adalah tegak luruh dengan alur kapal. Area perekaman tersebut disebut swath width (L-3 Communications SeaBeam Instruments, 2000). Bagian-Bagian Echosounder 1. Time base Time base berfungsi sebagai penanda pulsa listrik untuk mengaktifkan pemancaran pulsa yang akan dipancarkan oleh transmitter melalui transducer. Suatu perintah dari time base akan



memberikan saat kapan pembentuk pulsa bekerja pada unit transmitter dan receiver (FAO, 1983). 2. Transmitter Transmitter berfungsi menghasilkan pulsa yang akan dipancarkan. Suatu perintah dari kotak pemicu pulsa pada recorder akan memberitahukan kapan pembentuk pulsa bekerja. Pulsa dibangkitkan oleh oscillator kemudian diperkuat oleh power amplifier, sebelum pulsa tersebut disalurkan ke transducer (FAO,1983). 3. Transducer Fungsi utama dari transducer adalah mengubah energi listrik menjadi energi suara ketika suara akan dipancarkan ke medium dan mengubah energi suara menjadi energi listrik ketika echo diterima dari suatu target. Selain itu fungsi lain dari transducer adalah memusatkan energi suara yang akan dipantulkan sebagai beam (MacLennan dan Simmonds, 2005). Pulsa ditransmisikan secara bersamaan oleh keempat kuadran tetapi sinyal diterima oleh masingmasing kuadran dan diproses secara terpisah. Keempat kuadran diberi label a–d. Sudut θ pada satu bidang dibedakan oleh perbedaan fase (a–b) dan (c–d), jumlah sinyal (a+c) dibandingkan dengan jumlah sinyal (b+d). Sudut φ di dalam bidang tegak lurus terhadap yang pertama adalah sama dibedakan oleh perbedaan fase antara (a+b) dan (c+d). Kedua sudut tersebut mendefinisikan arah target yang spesifik (MacLennan dan Simmonds, 2005). Kesulitan yang dihadapi untuk mengeliminir faktor beam pattern dapat diatasi dengan menggunakan Split beam method. Metode ini menggunakan receiving transducer yang dibagi menjadi 4 kuadran. Pemancaran gelombang suara dilakukan dengan full beam yang merupakan penggabungan dari keempat kuadran dalam pemancaran secara simultan. Selanjutnya, sinyal yang memancar kembali dari target diterima oleh masing-masing kuadran secara terpisah, output dari masing-masing kuadran kemudian digabungkan lagi untuk membentuk suatu full beam dengan 2 set Split beam. Target tunggal diisolasi dengan menggunakan output dari full beam sedangkan posisi sudut target dihitung dari kedua set spli beam (MacLennan dan Simmonds, 2005). Transducer dengan sistem akustik Split beam ini pada prinsipnya terdiri dari empat kuadran yaitu Fore, Aft, Port dan Starboard transducer. Transducer Split beam memiliki beam yang sangat tajam (100) dan mempunyai kemampuan menentukan posisi target dalam bentuk beam suara dengan baik yaitu dengan mengukur beda fase dari sinyal echo yang diterima oleh kedua belah transducer. 4. Receiver Receiver berfungsi menerima pulsa dari objek dan display atau recorder sebagai pencatat hasil echo. Sinyal listrik lemah yang dihasilkan oleh transducer setelah echo diterima harus diperkuat beberapa ribu kali sebelum disalurkan ke recorder. Selama penerimaan berlangsung keempat bagian transducer menerima echo dari target, dimana target yang terdeteksi oleh transducer terletak dari pusat beam suara dan echo dari target akan dikembalikan dan diterima oleh keempat bagian transducer pada waktu yang bersamaan.



Split beam echosounder modern memiliki fungsi Time Varied Gain (TVG) di dalam sistem perolehan data akustik. TVG berfungsi secara otomatis untuk mengeliminir pengaruh attenuasi yang disebabkan oleh geometrical sphreading dan absorpsi suara ketika merambat di dalam air . 5. Recorder Recorder berfungsi untuk merekam atau menampilkan sinyal echo dan juga berperan sebagai pengatur kerja transmitter dan mengukur waktu antara pemancaran pulsa suara dan penerimaan echo atau recorder memberikan sinyal kepada transmitter untuk menghasilkan pulsa dan pada saat yang sama recorder juga mengirimkan sinyal ke receiver untuk menurunkan sensitifitasnya. Fungsi Echosounder Echosounder adalah sebuah alat yang di gunakan untuk mengukur kedalaman air dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air. Adapun kegunaan dasar dari echosounder yaitu menentukan kedalaman suatu perairan dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air. Data tampilan juga dapat dikombinasikan dengan koordinat global berdasarkan sinyal dari satelit GPS yang ada dengan memasang antena GPS (jika fitur GPS pada echosounder ada). Teknik echo sounder yang dipakai untuk mengukur kedalaman laut, bisa dibuat alat pengukur jarak dengan ultra sonic. Pengukur jarak ini memakai rangkaian yang sama dengan Jam Digital dalam artikel yang lalu, ditambah dengan rangkaian pemancar dan penerima Ultra. Kedalaman dasar laut dapat dihitung dari perbedaan waktua antara pengiriman dan penerimaan pulsa suara. Dengan pertimbangan sistim Side-Scan Sonar pada saat ini, pengukuran kedalaman dasar laut (bathymetry) dapat dilaksanakan bersama-sama dengan pemetaan dasar laut (Sea Bed Mapping) dan pengidentifikasian jenis-jenis lapisan sedimen dibawah dasar laut (subbottom profilers). Pengukuran kedalaman laut dengan echosounder biasanya dikenal dengan sebutan hydro acoustic karena prinsip kerja yang digunakan adalah dengan memantulkan suara ke dasar laut. Prinsip Kerja Echosounder Perangkat akustik ini memiliki beberapa komponen seperti pemancar, penerima gelombang dan beberapa peralatan pendukung lainnya seperti komputer dan GPS (Global Positioning Sistem). Prinsip kerjanya, yaitu pada transmiter terdapat tranduser yang berfungsi untuk merubah energi listrik menjadi suara. Kemudian suara yang dihasilkan dipancarkan dengan frekuensi tertentu. Suara ini dipancarkan melalui medium air yang mempunyai kecepatan rambat sebesar, v=1500 m/s. Ketika suara ini mengenai objek, misalnya ikan maka suara ini akan dipantulkan. Sesuai dengan sifat gelombang yaitu gelombang ketika mengenai suatu penghalang dapat dipantulkan, diserap dan dibiaskan, maka hal yang sama pun terjadi pada gelombang ini. Ketika gelombang mengenai objek maka sebagian enarginya ada yang dipantulkan, dibiaskan ataupun diserap. Untuk gelombang yang dipantulkan energinya akan diterima oleh receiver.



Besarnya energi yang diterima akan diolah dangan suatu program, kemudian akan diperoleh keluaran (output) dari program tersebut. Hasil yang diterima berasal dari pengolahan data yang diperoleh dari penentuan selang waktu antara pulsa yang dipancarkan dan pulsa yang diterima. Dari hasil ini dapat diketahui jarak dari suatu objek yang deteksi. Selain digunakan untuk mencari posisi ikan, alat ini juga digunakan untuk mengetahui kedalaman laut dan dapat juga digunakan untuk studi perikanan, yaitu untuk mengetahui keberadaan / distribusi, ukuran, tingkah laku dari hewan dan tumbuhan. Cara Pemakaian : 1. 2. 3. 4. 5. 6.



Memasang alat dan cek keadaan alat sebelum memulai pengambilan data. Pastikan kabel single beam dan display sudah terpasang. Pasang antena, jika diperlukan input satelit GPS. Masukkan single beam kedalam air. Set Skala kedalaman yang ditampilkan display. Set frekuensi yang akan digunakan 200 Hz untuk laut dangkal atau 50 Hz untuk laut dalam atau dual untuk menggunakan keduanya. 7. Set input data air yaitu salinitas, temperatur dan tekanan air. 8. Pengambilan data. 9. Pemrosesan data. Langkah-langkah Echosounder dalam bekerja: 1. Transmitter menghasilkan listrik dengan frekuensi tertentu, kemudian disalurkan ke transducer; 2. Transducer akan mengubah energi listrik menjadi suara, kemudian suara tersebut dalam berbentuk pulsa suara dipancarkan (biasanya dengan satuan ping; 3. Suara yang dipancarkan tersebut akan mengenai obyek (target), kemudian suara itu akan dipantulkan kembali oleh obyek (dalam bentuk echo) dan diterima kembali oleh alat transducer; 4. Oleh transducer, echo tersebut diubah kembali menjadi energi listrik; 5. Lalu diteruskan ke receiver dan oleh mekanisme alat (yang cukup rumit), terjadi pemrosesan dengan menggunakan echo signal processor dan echo integrator; 6. Pemrosesan didukung oleh peralatan lainnya; komputer; GPS (Global Positioning System), Colour Printer, software program, dan kompas; 7. Hasil akhir berupa data siap diinterpretasikan untuk bermacam-macam kegunaan yang diinginkan



MENGUKUR KEDALAMAN LAUT



KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah akustik telementri kelautan ini tempat pada waktunya. Dalam kesimpulan kali ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada dosen yang telah memberikan ilmu pengetahuan dan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini. Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan makalah ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan keritik dan saran yang membangun untuk dapat lebih baik lagi dalam menyelesaikan makalah berikutnya.



PENDAHULUAN Metode akustik merupakan proses-proses pendeteksian target di laut dengan mempertimbangkan proses-proses perambatan suara; karakteristik suara (frekuensi, pulsa, intensitas); faktor lingkungan / medium; kondisi target dan lainnya. Aplikasi metode ini dibagi menjadi 2, yaitu sistem akustik pasif dan sistem akustik aktif. Salah satu aplikasi dari sistem aplikasi aktif yaitu Sonar yang digunakan untuk penentuan batimetri atau untuk menentukan kedalaman dan pemetaan dasar laut bertambah maju dengan berkembangnya peralatan sonar seperti SeaBeam dan Hydrosweep yang merupakan sistem echosounding multi-beam yang menentukan kedalaman air di sepanjang swath lantai laut di bawah kapal penarik, menghasilkan peta-peta batimetri yang sangat detail.



TINJAUAN PUSTAKA



Akustik didefinisikan sebagai Ilmu yang mempelajari tentang suara beserta penyebabnya. Dalam dunia perikanan dan kelautan, ilmu akustik digunakan untuk meneliti atau mengamati wilayah di bawah air (Underwater Acoustic) yang biasa disebut dengan teknologi hydroakustik (Odum,2000). Echo-sounding banyak juga digunakan oleh nelayan karena ikan menghasilkan echo, dan kawanan ikan atau hewan lain dapat dikenali sebagai lapisan-lapisan sebaran dalam kolom air (Supangat, 2003).



Penggunaan teknologi ini sangat membantu dalam pencarian sumberdaya ikan yang baru, sehingga akan mempercepat pengambilan keputusan atau kebijakan, terutama untuk menetapkan daerah penangkapan ikan agar potensi ikan dapat dipertahankan (Riani, 1998).



Daftar isi Kata pengantar ……………………………………………………………



vi



Pendahuluan ……………………………………………………………...



vii



Tinjauan pustaka ………………………………………………………...



viii



Pengertian akustik dan telemetri kelautan Adalah Ilmu yang mempelajari tentang suara beserta penyebabnya. Dalam dunia perikanan dan kelautan, ilmu akustik digunakan untuk meneliti atau mengamati wilayah di bawah air (Underwater Acoustic) yang biasa disebut dengan teknologi hydroakustik Sonar dan echo-sounder Salah satu aplikasi dari sistem aplikasi aktif yaitu Sonar yang digunakan untuk penentuan batimetri. Sonar (Sound Navigation And Ranging): Berupa sinyal akustik yang diemisikan dan refleksi yang diterima dari objek dalam air (seperti ikan atau kapal selam) atau dari dasar laut. Bila gelombang akustik bergerak vertikal ke dasar laut dan kembali, waktu yang diperlukan digunakan untuk mengukur kedalaman air, jika c juga diketahui (dari pengukuran langsung atau dari data temperatur, salinitas dan tekanan). Ini adalah prinsip echo-sounder yang sekarang



umum digunakan oleh kapal-kapal sebagai bantuan navigasi. Echo-sounder komersil mempunyai lebar sinar 30-45o vertikal tetapi untuk aplikasi khusus (seperti pelacakan ikan atau kapal selam atau studi lanjut dasar laut) lebar sinar yang digunakan kurang 5o dan arahnya dapat divariasikan. Walaupun menunjukkan pengaruh temperatur, salinitas dan tekanan pada laju bunyi dalam air laut (1500 ms-1) relatif kecil dan sedikit perubahan pada c dapat menyebabkan kesalahan pengukuran kedalaman dan kesalahan sudut akan menambah keburukan resolusi. Teknik echo-sounding untuk menentukan kedalaman dan pemetaan dasar laut bertambah maju dengan berkembangnya peralatan sonar seperti SeaBeam dan Hydrosweep yang merupakan sistem echosounding multi-beam yang menentukan kedalaman air di sepanjang swath lantai laut di bawah kapal penarik, menghasilkan peta-peta batimetri yang sangat detail. Sidescan imaging system, sperti GLORIA (Geological Long Range Inclined Asdic), SeaMARC, dan TOBI (Towed Oceand Bottom Instrument) menghasilkan



fotografi



aerial



yang



sama



atau



citra-citra



radar,



menggunakan



bunyi



atau



microwave. Echo-sounding banyak juga digunakan oleh nelayan karena ikan menghasilkan echo, dan kawanan ikan atau hewan lain dapat dikenali sebagai lapisan-lapisan sebaran dalam kolom air (Supangat, 2003).



Echosounder adalah alat untuk mengukur kedalaman air dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air.



Adapun kegunaan dasar dari echosounder yaitu menentukan kedalaman suatu perairan dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air. Data tampilan juga dapat dikombinasikan dengan koordinat global berdasarkan sinyal dari satelit GPS yang ada dengan memasang antena GPS (jika fitur GPS pada echosounder ada).



Teknik echo sounder yang dipakai untuk mengukur kedalaman laut, bisa dibuat alat pengukur jarak dengan ultra sonic. Pengukur jarak ini memakai rangkaian yang sama dengan Jam Digital dalam artikel yang lalu, ditambah dengan rangkaian pemancar dan penerima Ultra Sonic.



Hydrographic Echosounder



Prinsip kerja echo sounder untuk pengukuran jarak digambarkan dalam . Pulsa Ultrasonic, yang merupakan sinyal ultrasonic dengan frekwensi lebih kurang 41 KHz sebanyak 12 periode, dikirimkan



dari pemancar Ultrasonic. Ketika pulsa mengenai benda penghalang, pulsa ini dipantulkan, dan diterima kembali oleh penerima Ultrasonic. Dengan mengukur selang waktu antara saat pulsa dikirim dan pulsa pantul diterima, jarak antara alat pengukur dan benda penghalang bisa dihitung.



Prinsip Echo Sounder Adapun rangkaian Jam Digital yang digunakan titik desimal pada tampilan satuan dinyalakan dengan tahanan R8. Setiap kali tombol Start ditekan, AT89C2051 membangkitkan pulsa ultrasonic pada Pin P3.4 yang dipancarkan, selanjutnya lewat pin P3.5 yang terhubung ke rangkaian penerima ultrasonic, sambil mengukur selang waktu AT89C2051 memantau datangnya pulsa pantul. Hasil pengukuran waktu itu, dengan sedikit perhitungan matematis ditampilkan di system penampil 7 ruas sebagai besaran jarak, dengan satuan centimeter dan 1 angka dibelakang titik desimal.



Processor memerlukan waktu untuk melaksanakan instruksi. Bagi AT89C2051 yang bekerja pada frekuensi 12 MHz, instruksi NOP (baris 4 sampai 12); instruksi CPL (baris13) dilaksanakan dalam waktu 1 mikro detik, dan 2 mikro detik untuk melaksanakan instruksi DJNZ (baris 14). Dengan demikian waktu yang diperlukan untuk melaksanakan instruksi-instruksi di baris 3 sampai 13 adalah 12 mikro detik.



Di baris 12, nilai Ultra_Out (= pin P3.4) dibalik, kalau semula Ultra_Out bernilai 0 setelah instruksi ini dijalankan Utltra_Out akan bernilai 1, dan sebaliknya kalau semula 1 dan berbalik menjadi 0. Di baris 13 nilai R7 dikurangi 1, selama R7 belum mencapai 0 AT89C2051 akan mengulang lagi baris 2 dan seterusnya. Di baris 1 R7 diberi nilai 24, dengan demikian baris 2 sampai 13 akan diulang sebanyak 24 kali, dan selama itu pin 3.4 akan berbalik dari 0 ke 1 dan 0 kembali sebanyak 12 kali. Dengan demikian, hasil kerja Potongan Program 1 adalah pulsa ultrasonic12 gelombang dengan frekuensi 1/24 mikrodetik = 41666 Hz.



SINGLE-BEAM ECHOSOUNDER Single-beam echo sounder merupakan alat ukur kedalaman air yang menggunakan pancaran tunggal



sebagai pengirim dan penerima sinyal gelombang suara. Sistem batimetri dengan



menggunakan single beam secara umum mempunyai susunan : transciever (tranducer/reciever) yang terpasang pada lambung kapal atau sisi bantalan pada kapal. Sistem ini mengukur kedalaman air secara langsung dari kapal penyelidikan. Transciever yang terpasang pada lambung kapal mengirimkan pulsa akustik dengan frekuensi tinggi yang terkandung dalam beam (gelombang suara) secara langsung



menyusuri bawah kolom air. Energi akustik memantulkan sampai dasar laut dari kapal dan diterima kembali oleh tranciever.



Transciever terdiri dari sebuah transmitter yan mempunyai fungsi sebagai pengontrol panjang gelombang pulsa yang dipancarkan dan menyediakan tenaga elektris untuk besar frekuensi yang diberikan.Transmitter ini menerima secara berulang-ulang dlam kecepatan yang tinggi, sampai pada orde kecepatan milisekon.Perekaman kedalaman air secara berkesinambungan dari bawah kapal menghasilkan ukuran kedalamn beresolusi tinggi sepanjang lajur yang disurvei. Informasi tambahan seperti heave (gerakan naik-turunnya kapal yang disebabkan oleh gaya pengaruh air laut), pitch (gerakan kapal ke arah depan (mengangguk) berpusat di titik tengah kapal), dan roll (gerakan kapal ke arah sisisisinya (lambung kapal) atau pada sumbu memanjang) dari sebuah kapal dapat diukur oleh sebuah alat dengan nama Motion Reference Unit (MRU), yang juga digunakan untuk koreksi posisi pengukuran kedalaman selam proses berlangsung.



Range frekuensi yang dipakai pada sistem ini menurut WHSC Sea-floor Mapping Group mengoperasikan range frekuensi dari 3.5 kHz sampai 200 kHz. Single-beam echosounders relatif mudah untuk digunakan, tetapi alat ini hanya menyediakan informasi kedalaman sepanjang garis trak yang dilalui oleh kapal.Jadi, ada feature yang tidak terekam antara lajur per lajur sebagai garis traking perekaman, yang mana ada ruang sekitar 10 sampai 100 meter yang tidak terlihat oleh sistem ini.



MULTI-BEAM ECHOSOUNDER Multi-Beam Echosounder merupakan alat untuk menentukan kedalaman air dengan cakupan area dasar laut yang luas.Prinsip operasi alat ini secara umum adalah berdasar pada pancaran pulsa yang dipancarkan secara langsung ke arah dasar laut dan setalah itu energi akustik dipantulkan kembali dari dasar laut (sea bed), beberapa pancaran suara (beam) secara elektronis terbentuk menggunakan teknik pemrosesan sinyal sehingga diketahui sudut beam.Dua arah waktu penjalaran antara pengiriman dan penerimaan dihitung dengan algoritma pendeteksian terhadap dasar laut tersebut.Dengan mengaplikasikan penjejakan sinar, sistem ini dapat menentukan kedalaman dan jarak transveral terhadap pusat area liputan. Multi-Beam Echosounder dapat menghasilkan data batimetri dengan resolusi tinggi ( 0,1 m akurasi vertikal dan kurang dari 1 m akurasi horisontalnya).



Echosounder untuk mengetahui kedalaman laut Penggunaan teknologi ini sangat membantu dalam pencarian sumberdaya ikan yang baru, sehingga akan mempercepat pengambilan keputusan atau kebijakan, terutama untuk menetapkan daerah penangkapan ikan agar potensi ikan dapat dipertahankan (Riani, 1998).



Cara Pemakaian : 1. Memasang alat dan cek keadaan alat sebelum memulai pengambilan data. 2. Pastikan kabel single beam dan display sudah terpasang. 3. Pasang antena, jika diperlukan input satelit GPS. 4. Masukkan single beam kedalam air. 5. Set Skala kedalaman yang ditampilkan display. 6. Set frekuensi yang akan digunakan 200 Hz untuk laut dangkal atau 50 Hz untuk laut dalam atau dual untuk menggunakan keduanya.



7. Set input data air yaitu salinitas, temperatur dan tekanan air. 8. Pengambilan data. Pengolahan Data : Perhitungan kedalaman diperoleh dari setengah waktu pemantulan signal dari echosounder memantul ke dasar laut kemudian kembali ke echosounder. Nilai waktu yang diperoleh di konversikan dengan kecepatan gelombang suara di dalam air. Untuk data kedalaman yang lebih tepat, dimasukkan pula data-data temperatur air, salinitas air dan tekanan air.Hal ini diperlukan untuk memperoleh konversi yang tepat pada cepat rambat suara di dalam air. Berikut adalah perhitungannya :



c = 1448.6 + 4.618T2 − 0.0523 + 1.25 * (S − 35) + 0.017D dimana :



c = kecepatan suara (m/s)



T = temperatur (degrees Celsius) S = salinitas (pro mille)



D = kedalaman CARA MENGUKUR KEDALAMAN LAUT Untuk mengetahui kedalaman laut digunakan dua metode yaitu:



BATU DUGA Yaitu sistem pengukuran dasar laut menggunakan kabel yang dilengkapi bandul pemberat yang massanya berkisar 25-75 kg.



GEMA SUARA Yaitu metode pengukuran dasar laut dengan menggunakan alat gema suara yaitu ECHO SOUNDER dan HIDROFON. Echo Sounder adalah alat pengirim suara, sedangkan hidrofon adalah penerima gema suara.



Dasar perhitungan kedalaman laut dengan gema adalah cepat rambat bunyi dalam air yaitu



1500 m/detik. Rumus yang digunakan untuk mengukur kedalaman laut:



X= tXv X = kedalaman laut (meter)



t = waktu yang dibutuhkan untuk menerima kembali gema suara setelah ditembakkan echo sounder v = cepat rambat suara dalam air gambar gema suara:



contoh: 1. Sebuah kapal mengukur kedalaman laut dengan metode gema suara. Setelah suara ditembakkan echo sounder, terdengar gema pada hidrofon dalam selang waktu 8 detik, maka kedalaman laut adalah:



X = t X v = 8 X 1.500 = 6.000 meter



2. Kapal KRI Teluk Nibung mengukur kedalaman laut Jawa dengan gema suara (echo sounding) tercatat waktunya 6 detik dari saat memancarkan gema sampai menerima pantulannya, sedangkan kecepatan rambat suara melalui air laut rata-rata 1.500 m/detik. Apabila dihitung maka kedalaman lautnya adalah: X = t X v = 6 X 1.500 = 4.500 meter 3. Kecepatan suara dalam air laut adalah 1.500 m/detik, dengan metode echo sounding selisih waktu pancaran dan pantulan gelombang suara yang dipancarkan oleh sebuah kapal adalah 10 detik, maka kedalaman laut yang diukur adalah: X = t X v = 10 X 1.500 = 7.500



SIDESCAN SONAR Sonar merupakan teknik yang menggunakan perambatan gelombang suara di bawah air digunakan untuk penunjuk arah, komunikasi atau mendeteksi kapal-kapal laut. Sistem sonar dapat diartikan sebagai penentuan posisi dengan metode akustik (acoustic location). Penggunaan posisi dengan metode akustik telah digunakan jauh sebelum adnya teknologi radar. Sidescan sonar merupakan alat untuk mendapatkan gambaran permukaan dasar perairan dengan menggunakan gelombang bunyi.



Sistem sidescan mengirimkan pulsa akustik pada suatu sisi



dari receiver dan merekam amplitude energi balikan dari pulsa yang dipancarkan oleh sensor. Tiap pancaran pulsa, satu lajur kecil (sekitar 100 sampai 200 m ke tiap sisi) dari dasar laut dipetakan. Tiap pergerakn kapal, lajur ke lajur dipetakan. Pada dasar laut yang datar sempurna semua energi dipantulkan dari sesor sonar dan tidak ada sinyal yang terekam. Dalam faktanya, dasar laut tidak rata sempurna. Ketidakteraturan seperti bebatuan dan riak-riak air karena pantulan (backscatter) dari energi akustik, dan sistem dapat menyediakan informasi secara kasar keadaan dasar laut.



SUB-BOTTOM PROFILING Adalah merupakan suatu sistem untuk mengidentifikasi dan mengukur variasi dari lapisanlapisan sedimen yang ada di bawah permukaan air. Sistem akustik yang digunakan dalam penentuan sub-bottom profiling hampir sama dengan alat pada echosounder. Sumber suara memancarkan sinyal secara vertikal ke bawah menelusuri air dan reciever memonitor sinyal balikan yang telah dipantulkan dasar laut. Batasan antara dua lapisan memiliki perbedaan ciri akustik (acoustic impedance = rintangan akustik). Sistem menggunakan energi pantulan untuk mengumpulkan informasi lapisan-lapisan sedimen di bawah dasar permukaan air (tampilan muka sedimen bawah air). Rintangan akustik berhubungan dengan tingkat kekentalan atau berat jenis (densitas) dari kandungan material dan tingkat kecepatan suara menelusuri material. Ketika terjadi perubahan rintangan akustik, seperti tampilan muka sedimen bawah air, bagian suara yang diteruskan kemudian dipantulkan kembali. Bagaimanapun, beberapa energi suara menembus menelusuri sampai batas dan kedalam lapisan sedimen. Energi ini dipantulkan ketika menembus batas antara lapisan sedimen yang lebih dalam yang memiliki rintangan akustik yang berbeda-beda. Sistem ini menggunakan energi yang dipantulkan oleh lapisan-lapisan untuk membentuk penampang dari bagian sub-bottom lapisan-lapisan sedimen. Beberapa parameter-parameter dari sonar (tenaga keluaran, frekuensi dari sinyal, dan panjang gelombang pulsa yang dipancarkan) mempengaruhi performa dari alat yang digunakan.



SINGLE-BEAM ECHOSOUNDER Single-beam echo sounder merupakan alat ukur kedalaman air yang menggunakan pancaran tunggal sebagai pengirim dan penerima sinyal gelombang suara. Sistem batimetri dengan menggunakan single beam secara umum mempunyai susunan : transciever (tranducer/reciever) yang terpasang pada lambung kapal atau sisi bantalan pada kapal. Sistem ini mengukur kedalaman air secara langsung dari kapal penyelidikan. Transciever yang terpasang pada lambung kapal mengirimkan pulsa akustik dengan frekuensi tinggi yang terkandung dalam beam (gelombang suara) secara



langsung menyusuri bawah



kolom air. Energi akustik memantulkan sampai dasar laut dari kapal dan diterima kembali oleh tranciever. Transciever terdiri dari sebuah transmitter yang mempunyai fungsi sebagai pengontrol panjang gelombang pulsa yang dipancarkan dan menyediakan tenaga elektris untuk besar frekuensi yang diberikan. Transmitter ini menerima secara berulang-ulang dlam kecepatan yang tinggi, sampai pada orde kecepatan milisekon. Perekaman kedalaman air secara berkesinambungan dari bawah kapal menghasilkan ukuran kedalamn beresolusi tinggi sepanjang lajur yang disurvei. Informasi tambahan seperti heave (gerakan naik-turunnya kapal yang disebabkan oleh gaya pengaruh air laut), pitch (gerakan kapal ke arah depan (mengangguk) berpusat di titik tengah kapal), dan roll (gerakan kapal ke arah sisisisinya (lambung kapal) atau pada sumbu memanjang) dari sebuah kapal dapat diukur oleh sebuah alat dengan nama Motion Reference Unit (MRU), yang juga digunakan untuk koreksi posisi pengukuran kedalaman selam proses berlangsung. Range frekuensi yang dipakai pada sistem ini menurut WHSC Sea-floor Mapping Group mengoperasikan range frekuensi dari 3.5 kHz sampai 200 kHz. Single-beam echosounders relatif mudah untuk digunakan, tetapi alat ini hanya menyediakan informasi kedalaman sepanjang garis trak yang dilalui oleh kapal. Jadi, ada feature yang tidak terekam antara lajur per lajur sebagai garis traking perekaman, yang mana ada ruang sekitar 10 sampai 100 meter yang tidak terlihat oleh sistem ini. MULTI-BEAM ECHOSOUNDER Multi-Beam Echosounder merupakan alat untuk menentukan kedalaman air dengan cakupan area dasar laut yang luas. Prinsip operasi alat ini secara umum adalah berdasar pada pancaran pulsa yang dipancarkan secara langsung ke arah dasar laut dan setalah itu energi akustik dipantulkan kembali dari dasar laut (sea bed), bebrapa pancaran suara (beam) secara elektronis terbentuk menggunakan teknik pemrosesan sinyal sehingga diketahui sudut beam. Dua arah waktu penjalaran antara pengiriman dan penerimaan dihitung dengan algoritma pendeteksian terhadap dasar laut tersebut. Dengan mengaplikasikan penjejakan sinar, sistem ini dapat menentukan kedalaman dan jarak transveral terhadap pusat area liputan.



Multi-Beam Echosounder dapat menghasilkan data batimetri dengan resolusi tinggi ( 0,1 m akurasi vertikal dan kurang dari 1 m akurasi horisontalnya). Batimetri



Alat yang digunakan untuk mengambil data kedalaman yaitu, SIMRAD EM 1002 yang merupakan multibeam echo sounder untuk laut dangkal (kurang dari 1000 meter). SIMRAD EM 1002 ini digunakan untuk pemetaan batimetri dasar samudera yang akurat. Komponen dasar dari sistem ini adalah terdapatnya 2 susunan tranduser yang berupa garis dengan konfigurasi mills cross dengan pengirim dan penerima sinyal yang terpisah. Lebar pemancaran beam adalah 150º melintang pada lintasan survei, dan 2º



sejajar sepanjang lintasan (gambar 5). Untuk pengukuran kedalaman, dari setiap ping 111 nilai kedalaman yang diterima tegak lurus pada lintasan. Dengan menggunakan 2 kali jarak waktu pulang pergi dan setiap beam akan mengenali setiap beamnya, dan dimasukan kedalam perhitungan dimana sinyal dikalibrasi dengan cepat rambat suara pada kolom air sehingga kedalaman bisa dihitung.



Gambaran sapuan beam pada SIMRAD EM-1002 Data mentah dari SIMRAD EM-1002 secara langsung dapat diproses on board di Kapal Baruna Jaya VIII. Dalam memproses data multibeam dibutuhkan dua step proses, yaitu: berorientasi pada profil dan berorintasi pada area. Dimana pada proses orientasi profil data EM-1002 terdiri dari pengecekan data navigasi, interpolasi nilai navigasi yang hilang, kalkulasi kolom air dan posisi footprint dari beam dengan menelusuri jalur melalui kolom air yang ditarik ke profil cepat rambat suara, dan menghilangkan data titik poin yang salah. Prosesing data didasarkan pada area terdiri dari kalkulasi dari digital terrain model (DTM) dan visualisasi berbagai macam data. Data multibeam secara terus menerus disimpan dalam workstation dan disimpan dalam format data yang



spesifik.



Multibeam Echosounder SIMRAD EM-1002



Alat SIMRAD Multibeam EM1002 (gambar 6) sebelum dilakukan survei perlu untuk dikalibrasi. Dalam setiap survei batimetri diawali dengan melakukan kalibrasi ulang peralatan dengan maksud untuk melakukan koreksi terhadap efek dari roll, pitch, gyro,



koreksi time delay dan profil kecepatan suara (sound velocity) terhadap sistim akuisisi multibeam.



Mengukur Kedalaman Laut



Ada dua cara yang dapat ditempuh untuk mengukur kedalaman laut yaitu dengan menggunakan teknik bandul timah hitam (dradloading) dan teknik Gema duga atau Echo Sounder atau Echoloading. Teknik



Bandul Timah Hitam (dradloading) Teknik ini ditempuh dengan menggunakan tali panjang yang ujungnya diikat dengan



bandul timah sebagai pemberat. Dari sebuah kapal tali diturunkan hingga bandul menyentuh dasar lau Selanjutnya panjang tali diukur dan itulah kedalaman laut. Cara ini sebenarnya tidak begitu tepat karena tali tidak bisa tegak lurus akibat pengaruh arus laut. Di samping itu kadangkadang bandul tidak sampai ke dasar laut karena tersangkut karang. Cara ini juga memerlukan waktu lama. Namun demikian cara ini memiliki kelebihan yaitu dapat mengetahui jenis batuan di dasar laut, suhu dan juga



mengetahui apakah di dasar laut masih terdapat organisme yang bisa



hidup. Gema duga atau Echo Sounder atau Echoloading



Penggunaan teknik ini didasarkan pada hukum fisika tentang perambatan dan peantulan bunyi dalam air. Isyarat bunyi yang dikeluarkan dari sebuah peralatan yang dipasang di dasar kapal memiliki kecepatan merambat rata-rata 1600 meter per detik sampai membentur dasar laut. Setelah membentur dasar laut bunyi dipantulkan dalam bentuk gema dan ditangkap melalui sebuah peralatan yang juga dipasang di dasar kapal. Jarak waktu yang diperlukan untuk perambatan dan pemantulan dapat diterjemahkan sebagai kedalaman laut. Cara ini dianggap lebih praktis, cepat dan akurat. Namun kita tidak dapat memperoleh informasi tentang suhu, jenis batuan dan tanda-tanda kehidupan di dasar laut. Rumusnya adalah di mana d = kedalaman laut, V = kecepatan suara dalam laut dan t = waktu Jadi misalnya diketahui waktu yang diperlukan untuk perambatan bolak-balik (t) ada 4 detik dan kecepatan suara dalam laut (V) = 1600 m/detik, maka kedalaman laut dapat dihitung sebagai berikut: Jadi kedalaman laut adalah 3200 m. Satelit Altimetri



Altimetri adalah Radar (Radio Detection and Ranging)



gelombang mikro yang dapat digunakan



untuk mengukur jarak vertikal antara permukaan bumi dengan wahana antariksa (satelit atau pesawat terbang). Pengukuran ini dapat menghasilkan topografi permukaan



laut sehingga dapat menduga geoid



laut, arus permukaan dan ketinggian gelombang. Inderaja altimetri untuk topografi permukaan laut pertama kali dikembangkan sejak peluncuran SKYLAB dengan sensor atau radiometer yang disebut S-193.



Satelit altimetri



yaitu : GEOS-3, SEASAT, ERS-1, dan yang terakhir yang sangat terkenal adalah TOPEX/POSEIDON.



Satelit



terakhir ini adalah satelit misi bersama antara Amerika Serikat (NASA) dengan Perancis (Susilo, 2000).



Satelit altimetri memiliki prinsip penggambaran bentuk paras laut dimana bentuk tersebut menyerupai bentuk dasar laut dengan pertimbangan gravitasi yang mempengaruhi paras laut dan hubungan antara gravitasi dan topografi dasar laut yang bervariasi sesuai dengan wilayah.



Satelit altimetri juga memberikan bentuk gambaran



paras muka laut. Satelit ini mengukur tinggi paras muka laut relatif terhadap pusat massa bumi. Sistem satelit ini memiliki radar yang dapat mengukur ketinggian menentukan tinggi



satelit di atas permukaan laut dan sistem tracking untuk



satelit pada koordinat geosentris. Satelit Altimetri diperlengkapi dengan pemancar pulsa radar



(transmiter), penerima pulsa radar yang sensitif (receiver), serta jam berakurasi tinggi. Pada sistem ini, altimeter radar yang dibawa oleh



satelit memancarkan pulsa-pulsa gelombang elektromagnetik (radar) kepermukaan laut.



Pulsa-pulsa tersebut dipantulkan balik oleh permukaan laut dan diterima kembali oleh satelit. Informasi utama yang ingin ditentukan dengan ketinggian



satelit altimetri adalah topografi dari muka laut. Hal ini dilakukan dengan mengukur



satelit di atas permukaan laut dengan menggunakan waktu tempuh dari pulsa radar yang dikirimkan



kepermukaan laut, dan dipantulkan kembali ke satelit. (Heri Andreas dalam Hasanuddin Z A)



Kesimpulan Dari pembahasan diatas maka dapat disimpulkan bahwa salah satu aplikasi dari sistem aplikasi aktif yaitu Sonar yang digunakan untuk penentuan batimetri. Sonar (Sound Navigation And Ranging): Berupa sinyal akustik yang diemisikan dan refleksi yang diterima dari objek dalam air (seperti ikan atau kapal selam) atau dari dasar laut, teknik tersebut dapat menentukan kedalaman dan pemetaan dasar laut dengan bertambah majunya dan berkembangnya peralatan yang merupakan penentu kedalaman air dimana sepanjang swath lantai laut di bawah kapal penarik, menghasilkan peta-peta batimetri yang sangat detail. Echosounder adalah alat untuk mengukur kedalaman air dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air,



adapun kegunaan dasar dari echosounder yaitu menentukan kedalaman suatu perairan dengan mengirimkan tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya sampai echo kembali dari dasar air. Multi-Beam Echosounder merupakan alat untuk menentukan kedalaman air dengan cakupan area dasar laut yang luas, prinsip operasi alat ini secara umum adalah berdasarkan pada pancaran pulsa yang dipancarkan secara langsung ke arah dasar laut dan setalah itu energi akustik dipantulkan kembali dari dasar laut (sea bed), bebrapa pancaran suara (beam) . Altimetri adalah Radar (Radio Detection and Ranging)



gelombang mikro yang dapat digunakan



untuk mengukur jarak vertikal antara permukaan bumi dengan wahana antariksa (satelit atau pesawat terbang).



Daftar Pustaka



http://upzzz559.blogspot.com/2010/06/echosounder.html http://www.ilmukelautan.com/oseanografi/fisika-oseanografi/404-penentuan-batimetri http://hastami.blog.uns.ac.id/files/2010/05/tamiiartikelechosounder.pdf http://mariez.blog.uns.ac.id/2009/09/30/echosounder-sebuah-teknologi-pencari-ikan-2/