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