Komputasi Acoustic Backscattering Dasar Perairan

Tabel 4. Komposisi Fraksi Sedimen pada setiap Stasiun St. Posisi koordinat Persentasi fraksi Tipe substrat Lintang Bujur Pasir Lanau Liat 1. 5°44,521’ 106°36,819’ 77,18 21,92 0,90 Pasir berlumpur 2. 5°44,275’ 106°36,538’ 72,37 26,81 0,82 Pasir berlumpur 3. 5°44,163’ 106°36,587’ 82,36 16,49 1,15 Pasir berlumpur 4. 5°44,166’ 106°36,052’ 78,36 20,75 0,89 Pasir berlumpur 5. 5°43,802’ 106°34,337’ 82,40 16,52 1,08 Pasir berlumpur 6. 5°43,703’ 106°34,379’ 72,86 25,86 1,28 Pasir berlumpur 7. 5°44,389’ 106°35,953’ 86,98 12,78 0,24 Pasir 8. 5°43,833’ 106°34,363’ 90,26 9,01 0,73 Pasir 9. 5°44,642’ 106°36,185’ 84,89 14,73 0,38 Pasir

4.2. Komputasi Acoustic Backscattering Dasar Perairan

Hasil ekstrak data menggunakan program Echoview 4,0 dongle version dan readEYRaw Matlab menghasilkan tampilan echogram yang merupakan hasil penjabaran dari setiap ping dari nilai volume backscattering strength SV, dengan unit decibel dB. Komputasi nilai backscattering SV dan SS dari beberapa tipe substrat dasar perairan diperoleh melalui komputasi echo dasar perairan yang terekam dalam echogram Manik, 2011. Echogram adalah hasil perekaman sinyal atau gambar hasil deteksi dengan menggunakan alat akustik. Echogram juga dapat memberikan informasi kedalaman perairan, profil dasar perairan dan mengenai individu ataupun kelompok ikan. Semakin besar nilai backscattering yang diberikan oleh dasar perairan maka diduga semakin kasar dan keras pula jenis dasar perairan tersebut. Hal ini disebabkan karena perbedaan material dasar laut. Adapun nilai komputasi SV, SS, dan EL dapat dilihat pada Tabel. 5. Tabel 5. Nilai SV, SS, dan EL dB Dasar Perairan St. Tipe Substrat Depth m SV dB SS dB EL dB E1 roughness E2 hardness 1. Pasir berlumpur 6,51 -23,24 -48,66 -33,32 155,20 – 175,03 2. Pasir berlumpur 4,13 -21,53 -51,64 -31,60 3. Pasir berlumpur 4,24 -25,42 -58,17 -35,49 4. Pasir berlumpur 4,83 -21,75 -55,99 -31,83 5. Pasir berlumpur 2,15 -20,32 -51,50 -30,38 6. Pasir berlumpur 5,59 -16,58 -49,80 -26,64 7. Pasir 2,79 -10,62 -36,15 -20,70 163,32 – 180,22 8. Pasir 5,15 -18,51 -52,23 -28,58 9. Pasir 2,25 -16,74 -52,03 -26,80 4.2.1. Volume Backscattering Strength SV Dasar Perairan Hasil kuantifikasi SV echo dasar perairan menunjukkan bahwa dari 2 tipe substrat yang ditemukan di lokasi penelitian, substrat pasir memiliki nilai SV roughness yang berkisar antara -10,62 sampai -18,51 dB dan substrat pasir berlumpur memiliki nilai SV yang berkisar antara -16,58 sampai -25,42 dB. Nilai SV rata-rata untuk substrat pasir adalah sebesar -13,91 dB dan substrat pasir berlumpur sebesar -20,57 dB. Nilai SV tertinggi untuk substrat pasir terdapat pada Stasiun 7 sebesar -10,62 dB dan terendah pada Stasiun 8 sebesar -18,51 dB, sedangkan nilai SV tertinggi untuk substrat pasir berlumpur terdapat pada Stasiun 6 sebesar -16,58 dB dan terendah pada Stasiun 3 sebesar -25,42 dB Tabel 5. Echogram merupakan rekaman dari rangkaian gema. Visualisasi echogram pada Gambar 19 memperlihatkan tampilan echogram tipe substrat pasir berlumpur yang mewakili stasiun pengamatan di lokasi penelitian. Substrat pasir berlumpur cenderung memiliki kandungan fraksi lanau yang lebih banyak jika dibandingkan dengan lanau yang terdapat pada substrat pasir. Visualisasi echogram menggunakan program Rick Towler pada Matlab Purnawan, 2009. Substrat pasir berlumpur pada stasiun 3 dan 4 terdapat tumbuhan lamun, dan adanya turbulensi, sedangkan untuk substrat pasir pada stasiun 8 dan 9 terdapat lapisan sedimen yang berwarna merah dan ikan. Visualisasi echogram pada stasiun 1 dan 7 terdapat lapisan sedimen yang berwarna merah di 2 kedalaman yang relatif berdeda. Adanya fenomena pada saat perekaman data tersebut merupakan hal yang mungkin dapat mempengaruhi komputasi nilai backscattering SV dan SS yang dapat dilihat pada visualisasi echogram tiap-tiap stasiun Lampiran hal 61. a b Gambar 19. Echogram Tipe Substrat Pasir Berlumpur a Stasiun 3, b Stasiun 4 Gambar 20 memperlihatkan tampilan echogram tipe substrat pasir yang mewakili stasiun pengamatan di lokasi penelitian. Substrat pasir yang cenderung memiliki kenampakan makroskopis memiliki kelebihan untuk memantulkan kembali sinyal akustik yang ditembakkan ke dasar perairan. Hal ini yang mengakibatkan second echo yang dihasilkan dari substrat pasir tentunya akan cenderung lebih kuat jika dibandingkan dengan substrat pasir berlumpur. a b Gambar 20. Echogram Tipe Substrat Pasir a Stasiun 8, b Stasiun 9 Adanya perbedaan nilai SV pada tiap jenis dasar perairan salah satunya disebabkan karakteristik fisik sedimen tersebut, dimana sedimen yg memiliki kenampakan makroskopis tentunya akan memberikan nilai backscattering yang lebih besar. Selain itu, adanya pori-pori atau ruang yang terdapat antar sedimen dapat menjadi faktor lainnya yang mempengaruhi jenis sedimen tersebut dalam memberikan respon terhadap nilai akustik. 4.2.2. Surface Backscattering Strength SS dan Echo Level EL Dasar Perairan Hasil yang diperoleh dari hasil komputasi nilai SV untuk memperoleh nilai SS didapatkan bahwa nilai SS untuk substrat pasir berkisar antara -20,70 sampai -28,58 dB dengan nilai rata-rata sebesar -23,98 dB. Substrat pasir berlumpur memiliki nilai SS yang berkisar pada -26,64 sampai -35,49 dB dengan rata-rata nilai SS sebesar -30,64 dB. Nilai SS pasir tertinggi terletak pada Stasiun 7 sebesar -20,70 dB dan terendah pada Stasiun 8 sebesar -28,58 dB. Substrat pasir berlumpur, nilai SS tertinggi terdapat pada Stasiun 6 sebesar -26,64 dB dan terendah pada Stasiun 3 sebesar -35,49 dB Tabel 5. Nilai SS diperoleh dari puncak nilai Sv echo permukaan. Hasil pengolahan SS dengan menggunakan Matlab terlihat bahwa nilai maksimum dan minimum SS bervariasi untuk beberapa tipe substrat pasir dan pasir berlumpur. Hal ini diduga bahwa nilai SS dipengaruhi oleh impedansi akustik dan kekasaran roughness dari permukaan lapisan dasar perairan. Berdasarkan hasil yang diperoleh maka dapat disimpulkan bahwa hal ini sesuai dengan hasil Siwabessy 2001 yang menjelaskan bahwa nilai backscattering dari dasar yang keras hard akan lebih besar dibandingkan nilai backsacttering dari dasar perairan yang lunak soft. Pola perambatan pulsa akustik SV dan SS dasar perairan pada Gambar 21 dan Gambar 22 menunjukkan contoh stasiun yang menunjukkan pola perambatan pulsa akustik yang diukur dalam SV dan SS dari dasar perairan pada kedua tipe substrat yang di plot berdasarkan hubungan antara kedalaman dan nilai intensitas acoustic backscattering strength. Pada pola perambatan pulsa akustik yang diukur, puncak nilai SV atau SS dapat diduga sebagai echo dasar dasar perairan. Puncak yang tertinggi merupakan echo pertama dari dasar perairan sedangkan peak yang selanjutnya puncak yang lebih rendah merupakan echo kedua dari dasar perairan dan seterusnya Lampiran hal 62. Nilai terbesar SS tidak jauh berbeda dengan nilai SV dasar perairan yang didominasi oleh tipe substrat pasir dan pasir berlumpur. Hal ini sejalan dengan pernyataan Manik et al. 2006 yang menjelaskan bahwa dengan menggunakan nilai SS, nilai backscattering strength substrat pasir lebih besar dari pada nilai SS pada tipe substrat pasir berlumpur. Nilai terkecil SS didominasi oleh tipe substrat pasir berlumpur. Menurut Manik et al. 2006, nilai SS meningkat dengan bertambahnya kenaikan diameter partikel dasar laut dan menurun dengan kenaikan frekuensi akustik yang digunakan yang bermanfaat untuk klasifikasi tipe dasar laut. a b Gambar 21. Pola SS dan SV Tipe Substrat Pasir Berlumpur a Stasiun 3, b Stasiun 4 a b Gambar 22. Pola SS dan SV Tipe Substrat Pasir a Stasiun 8, b Stasiun 9 Penelitian terdahulu mengenai nilai backscattering strength dasar perairan pada beberapa perairan di Indonesia telah dilakukan. Beberapa diantaranya telah dilakukan oleh Purnawan 2009, Allo 2008, Pujiyati 2008 dan Manik et al. 2006 dengan menggunakan instrumen scientific echosounder split beam dengan frekuensi 120 kHz Tabel 6. Tabel 6. Beberapa Penelitian tentang Nilai Acoustic Backscattering Strength Dasar Perairan Peneliti Instrumen Software Lokasi Nilai BS dB Manik et al. 2006 Quantitative Echo SounderMatlab Samudera Hindia Pasir: -18,30 Lumpur berpasir: -23,40 Lumpur: -29,00 Pujiyati 2008 SIMRAD EK 500EP 500 Perairan Bangka Belitung dan Laut Jawa Pasir: -20,00 Lumpur: -35,91 Allo 2008 SIMRAD EY 60Echoview Perairan Sumur Pandeglang, Banten Pasir: -18,05 Pasir berlumpur: -21,09 Lumpur berpasir: -27,04 Lumpur: -30,02 Purnawan 2009 SIMRAD EY 60Matlab P. Pari Kepulauan Seribu Pasir: -16,35 Penelitian ini 2011 SIMRAD EY 60Echoview dan Matlab P. Pramuka, P. Panggang, P. Karya, P. Semak Daun Kepulauan Seribu Pasir: -13,91 Pasir berlumpur: -20,57 Berdasarkan Gambar 23 dapat melihat bahwa penelitian ini memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan penelitian-penelitian sebelumnya namun nilai tersebut merupakan nilai SV tertinggi. Jika dimasukkan nilai rata- rata, substrat pasir memiliki nilai SV yang berkisar antara -10,62 dB sampai -18,51 dB dan substrat pasir berlumpur memiliki nilai SV yang berkisar antara -16,58 dB sampai -25,42 dB. Hal ini menunjukkan bahwa penelitian ini berada pada kisaran yang sama dengan penelitian sebelumnya. Gambar 23. Perbandingan Nilai Volume Backscattering Strength berbagai Tipe Substrat Pasir, Pasir Berlumpur, Lumpur Berpasir dan Lumpur. Penelitian ini Purnawan Allo Pujiyati Manik et al. Kondisi perairan yang berbeda akan mempengaruhi intensitas nilai backscattering karena secara tidak langsung berhubungan dengan kecepatan rambat gelombang suara di perairan yang berkaitan erat dengan kondisi suhu, salinitas, tekanan dan kedalaman. Selain cepat rambat gelombang suara, panjang pulsa juga mempengaruhi intensitas nilai backscattering dan ini berkaitan erat dengan spesifikasi instrumen akustik yang digunakan dalam penelitian. 4.2.3. Normalisasi Energi Echo Dasar Perairan Visualisasi Gambar 24 menunjukkan hasil normalisasi echo dasar perairan yang diperoleh dari data echogram untuk melihat tingkat intensitas energi substrat dasar perairan pasir dan pasir berlumpur di 9 stasiun lokasi penelitian. Lumpur Lumpur Berpasir Pasir Berlumpur Pasir Hasil perhitungan nilai echo level, maka pada penelitian ini didapatkan bahwa nilai echo level untuk substrat pasir memiliki nilai rata-rata sebesar 177,23 ± 8,99 dB dan untuk pasir berlumpur memiliki nilai rata-rata echo level sebesar 168,08 ± 6,78 dB dengan nilai source level SL sebesar 214 dB, dengan nilai µ ± s berkisar antara 177.23 ± 8.99 dB. Gambar 24. Echo Envelope di 9 Stasiun Lokasi Penelitian Kurva energi substrat pasir berlumpur diwakili oleh stasiun 1 – 6 memiliki nilai rata-rata echo level sebesar 168,08 ± 6,78 dB, dengan nilai µ ± s berkisar antara 153.95 – 173.26 ± 2.57 – 4.30 dB. Sedangkan kurva energi substrat pasir diwakili oleh stasiun 7 – 9 memiliki nilai rata-rata echo level sebesar 177,23 ± 8,99 dB, dengan nilai µ ± s berkisar antara 161.85 – 179.42 ± 2.76 – 3.61 dB Lampiran hal 63. Dasar perairan cenderung memiliki karakteristik memantulkan dan menghamburkan kembali gelombang suara dari sinyal akustik seperti halnya permukaan perairan laut. Efek yang dihasilkan lebih kompleks karena sifat dasar laut yang tersusun atas beragam unsur mulai dari bebatuan yang keras hingga lempung yang halus serta lapisan-lapisan yang memiliki komposisi yang berbeda Urick, 1983. Menurut Manik 2011, selain dipengaruhi oleh ukuran partikel, diduga ada faktor lain yang mempengaruhi nilai backscattering seperti porositas, kandungan zat organik dan biota yang berada dalam substrat. Tingkat energi dasar perairan dapat digambarkan berdasarkan hubungan antara intensitas echo dasar perairan terhadap kedalaman dalam memberikan respon terhadap sinyal akustik yang mengenai dasar perairan. Hal ini ditandai dengan adanya anggapan bahwa dasar perairan yang keras akan menghasilkan intensitas echo yang tajam berupa nilai amplitudo yang tinggi, sementara bagian dasar perairan yang lunak akan menghasilkan echo yang lemah yang ditandai dengan rendahnya nilai respon amplitudo yang dihasilkan. Echo envelope dari intensitas energi ini merupakan interpretasi dari dasar perairan dalam meresponi sinyal akustik yang memperlihatkan sinyal echo yang berasal dari first bottom atau E1 dan second bottom atau E2. Echo dasar perairan ini merupakan nilai backscattering volume SV yang merupakan nilai yang menggambarkan nilai SV tertinggi untuk masing-masing peak echo, dimana peak pertama diindikasikan sebagai echo yang berasal dari noise permukaan yang disebabkan proses transmisi sinyal akustik dan gangguan lainnya seperti angin ataupun gelembung. Peak kedua merupakan gema yang berasal dari dasar perairan yang langsung diterima transduser, sedangkan peak kedua dan seterusnya merupakan gema yang berasal dari dasar perairan kemudian tidak langsung kembali ke transduser tetapi dipantulkan oleh permukaan perairan atau kapal dan kembali ke dasar perairan dan kemudian kembali ke transduser. Visualisasi Gambar 25 dan Gambar 26 menunjukkan hasil normalisasi echo dasar perairan yang diperoleh dari data echogram untuk melihat tingkat intensitas energi dari beberapa tipe substrat dasar perairan pasir dan pasir berlumpur di lokasi penelitian. Intensitas energi yang mengindikasikan dari tipe substrat pasir berlumpur diwakili stasiun 3 dan 4 dengan nilai µ ± s sebesar 158.10 ± 2.57 dB, dan 159.44 ± 2.80 dB. Sedangkan untuk tipe substrat pasir diwakili stasiun 8 dan 9 dengan nilai µ ± s sebesar 161.85 ± 3.49 dB, dan 175.59 ± 3.61dB. a b Gambar 25. Echo Envelope yang mengindikasikan Tingkat Intensitas Energi Tipe Substrat Pasir Berlumpur a Stasiun 3, b Stasiun 4 a b Gambar 26. Echo Envelope yang mengindikasikan Tingkat Intensitas Energi Tipe Substrat Pasir a Stasiun 8, b Stasiun 9 Kurva energi substrat pasir cenderung memberikan respon backscattering yang lebih kuat dibandingkan dengan substrat pasir berlumpur yang ditandai dengan nilai amplitudo yang tinggi yang terdapat pada substrat pasir. Rendahnya intensitas energi echo pada substrat pasir berlumpur dikarenakan substrat yang memiliki kandungan lanau cenderung untuk menyerap gelombang suara yang ditransmisikan ke dasar perairan sehingga echo yang kembali dari dasar akan mengalami pelemahan. Hal ini berbeda dengan pasir, karena pasir akan memantulkan gelombang suara lebih kuat. Hal ini menjelaskan bahwa nilai hambur balik dipengaruhi oleh ukuran partikel. Selain ukuran partikel, nilai hambur balik dasar atau substrat kemungkinan juga dipengaruhi oleh faktor lain seperti porositas ataupun kandungan zat organik dan biota yang berada di dalam substrat. Namun dalam penelitian ini porositas, zat organik dan biota yang ada di dalam substrat tidak dibahas.

4.3. Principal Component Analysis PCA