Teknik Pengukuran Kedalaman laut Kedalaman laut
TEKNIK PENGUKURAN KEDALAMAN (LAUT ATAU
DANAU)
Ada dua cara yang dapat ditempuh untuk mengukur kedalaman
laut atau danau/waduk yaitu dengan menggunakan teknik bandul timah
hitam (dradloading) dan teknik Gema duga atau Echo Sounder atau
Echoloading.
a. 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
laut. 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.
b. 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 tandatanda kehidupan di dasar laut.
Gambar Bandul Timah untuk Mengukur
Kedalaman Laut. (Tim Geografi, Yudistiro,
P. 98)
Rumus untuk mencari kedalaman laut melalui teknik gema duga
adalah sebagai berikut:
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.
Gambar Pengukuran kedalaman
laut dengan Teknik Gema Duga
(Tim Geografi, Yudistiro, P. 98)
Potensi sumber daya laut di Indonesia sangatlah besar yang mencakup
potensi sumber daya hayati dan non-hayati. Sumber daya laut tersebut
sampai sekarang belum secara maksimal dapat dieksplorasi. Demikian
pula pada sektor sumber daya hayati laut, eksploitasi terhadap ikan-ikan
laut dan sejenisnya membutuhkan kearifan disamping teknologi canggih
namun tidak merusak lingkungannya.Untuk menunjang eksplorasi dan
eksploitasi sumberdaya laut, dapat digunakan teknologi akustik bawah
air (underwater acoustics). Teknologi ini dikenal luas dengan sebutan
teknologi akustik yang tidak lain adalah penggunaan gelombang suara
yang dalam dunia navigasi disebut Sonar atau Echosounder dan
sejenisnya. Dengan pendekatan fungsi, Sonar atau Echo sounder pada
teknologi navigasi dapat disetarakan dengan penggunaan Radar untuk
pendeteksian objek di permukaan air.
Side Scan Sonar
Pengukuran kedalaman dasar laut dapat dilakukan dengan Conventional
Depth Echo Sounder dimana kedalaman dasar laut dapat dihitung dari
perbedaan waktu 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.
Secara garis besar pengunaan akustik bawah air dalam kelautan dan
perikanan dapat dikelompokkan menjadi lima yakni untuk survey,
budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, mempelajari penampilan
dan selektifitas alat-alat penangkapan ikan dan lain-lain. Dalam survey
kelautan dapat digunakan untuk menduga spesies ikan, menduga ukuran
individu ikan, kelimpahan/stok sumberdaya hayati laut (plankton dan
ikan). Aplikasi dalam budidaya perairan dapat digunakan dalam
penentuan/pendugaan jumlah biomass dari ikan dalam jaring/ kurungan
pembesaran (penned fish/enclosure), untuk menduga ukuran individu
ikan dalam jaring/kurungan dan untuk memantau tingkah laku ikan
(dengan telemetering tags), khususnya aktifitas makan (feeding activity).
Sedangkan dalam penelitian tingkah laku ikan dapat digunakan untuk
pergerakan/migrasi ikan (vertical dan horizontal) dan orientasi ikan (tilt
angel), reaksi menghindar (avoidance) tewrhadap gerak kapal dan alat
penangkapan ikan, respon terhadap rangsangan (stimuli) cahaya, suara,
listrik, hydrodinamika, kimia, mekanik dan sebagainya.
Untuk kegiatan aplikasi studi penampilan dan selektifitas alat
penangkapan ikan terutama dalam studi pembukaan mulut trawl,
kedalam, posisi dan sebagainya. Dalam selektifitas penangkapan
(persentase ikan yang tertangkap terhadap yang terdeteksi didepan
mulut trawl atau didalam lingkaran purse seine).
Kegiatan lain yang dapat dikaji dengan teknologi akustik bawah air
adalah sifat sifat-sifat akustik dari air laut dan obyek bawah air,
pendeteksian kapal selam dan obyek-obyek lainya.
Menurut Arnaya (1991) Kegunaan lain dari akustik bawah air adalah
untuk penentuan kedalaman air dalam pelayaran, jenis dan komposisi
dasar laut (lumpur, pasir, kerikil, karang dan sebagainya), untuk
penentuan contour dasar laut, lokasi kapal berlabuh atau pemasangan
bangunan laut, untuk eksplorasi minyak dan mineral didasar laut,
mempelajari proses sedimentasi dan untuk pertahanan keamanan
(pendeteksian kapal-kapal selam dengan pemasangan buoy-system)
Berikut adalah penerapan teknologi akustik bawah air untuk eksplorasi
dan eksploitasi sumberdaya non-hayati laut
c. Pengukuran Kedalaman Dasar Laut (Bathymetry)
Pengukuran kedalaman dasar laut dapat dilakukan dengan Conventional
Depth Echo Sounder dimana kedalaman dasar laut dapat dihitung dari
perbedaan waktu 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).
d. Pengidentifikasian Jenis-jenis Lapisan Sedimen Dasar Laut
(Subbottom Profilers)
Seperti telah disebutkan diatas bahwa dengan teknologi akustik bawah
air, peralatan side-scan sonar yang mutahir dilengkapi dengan subbottom
profilers dengan menggunakan prekuensi yang lebih rendah dan sinyal
impulsif yang bertenaga tinggi yang digunakan untuk penetrasi kedalam
lapisan-lapisan sedimen dibawah dasar laut. Dengan adanya klasifikasi
lapisan sedimen dasar laut dapat menunjang dalam menentukkan
kandungan mineral dasar laut dalam. Dengan demikian teknologi akustik
bawah air dapat menunjang esplorasi sumberdaya non hayati laut.
e. Pemetaan Dasar Laut (Sea bed Mapping)
Dengan teknologi side-scan sonar dalam pemetaan dasar laut, dapat
menghasilkan tampilan peta dasar laut dalam tiga dimensi. Dengan
teknologi akustik bawah air yang canggih ini dan dikombinasikan dengan
data dari subbottom profilers, akan diperoleh peta dasar laut yang
lengkap dan rinci. Peta dasar laut yang lengkap dan rinci ini dapat
digunakan untuk menunjang penginterpretasian struktur geologi bawah
dasar laut dan kemudian dapat digunakan untuk mencari mineral bawah
dasar laut.
f. Pencarian kapal-kapal karam didasar laut
Pencarian kapal-kapal karam dapat ditunjang dengan teknologi side-scan
sonar baik untuk untuk kapal yang sebagian terbenam di dasar laut
ataupun untuk kapal yang keseluruhannya terbenam dibawah dasar laut.
Dengan teknologi ini, lokasi kapal karam dapat ditentukan dengan tepat.
Teknologi akustik bawah air ini dapat menunjang eksplorasi dan
eksploitasi dalam bidang Arkeologi bawah air (Underwater archeology)
dengan tujuan untuk mengangkat dan mengidentifikasikan kepermukaan
laut benda-benda yang dianggap bersejarah.
g. Penentuan jalur pipa dan kabel dibawah dasar laut.
Dengan diperolehnya peta dasar laut secara tiga dimensi dan ditunjang
dengan data subbottom profiler, jalur pipa dan kabel sebagai sarana
utama atau penunjang dapat ditentrukan dengan optimal dengan
mengacu kepada peta geologi dasar laut. Jalur pipa dan kabel tersebut
harus melalui jalur yang secara geologi stabil, karena sarana-sarana
tersebut sebagai penunjang dalam eksplorasi dan eksploitasi di Laut.
h. Analisa Dampak Lingkungan di Dasar Laut
Teknologi akustik bawah air Side-Scan Sonar ini dapat juga menunjang
analisa dampak lingkungan di dasar laut. Sebagai contoh adalah setelah
eksplorasi dan ekploitasi sumber daya hayati di dasar laut dapat
dilakukan, Side-Scan Sonar dapat digunakan untuk memonitor
perubahan-perubahan yang terjadi disekitar daerah eksplorasi tersebut.
Pemetaan dasar laut yang dilakukan setelah eksplorasi sumber daya nonhayati tersebut, dapat menunjang analisa dampak lingkungan yang telah
terjadi yang akan terjadi.
KALIBRASI BAR CHECK
Bar check adalah alat yag digunagkan untuk melakukan kalibrasi
alat perum gema.cara kalibrasi ini sangat membantu untuk mendapatkan
ukuran kedalaman yg benar dri akibat beberapa sumber kesalahan
skaligus,utamanya akibat tdak ketidakhomogenan medium rambat yg
mengakibatkan tidak konstannya kecepatan gelombang suara.
*bar check harus dilakukan setiap hari pada saat sebelum dan
sesudah kegiatan pemeruman.
*koreksi bar check (Kbc) diperoleh dri selisih antara fix
depth(Dfx)dngan bacaan kedalaman echosounder yang sudah terkoreksi
draft tranduser formulasinya sbagai brikut:
Kbs=Dfx-(d+t)
*fix depth(Dfx) diperoleh dengan alat bantu tali yg diberi bandul
atau galah/rambu ukur,dengan asumsi bahwa kedalaman ini bebas dari
kesalahan.
*koreksi bar check sbelum pemeruman di beri notasi Kbc1 n
koreksi bar check sesudah pemeruman diberi notasi Kbc2,maka koreksi
bar check diperoleh dri nilai reratanya yaitu: Kbc=Kbc1+Kbc2/2
*pengukuran fix depth dan pengukuran echosounder untk koreksi
bar chech harus dilakukan pda lokasi titik yg sama,biasanya dilakukan
pada daerah dekat pantai
*kedalaman sesaat(ds)d suatu titik di rumuskan sebagai
berikut ds=d'+t+Kbc
The SV Bar Check adalah biaya-rendah,akurasi tinggi tangan
memegang paket yang dirancang untuk memungkinkan pemeriksaan
yang cepat dari kecepatan suara di air dangkal.Sistem ini meliputi sensor
kecepatan suara, 20 m data / kabel listrik, dan Smart layar Lihat dan data
logger.Hal ini dapat mengukur kecepatan suara pada akurasi ± 0,05 m/s.
The Bar Check SV Sistem sangat ideal untuk melakukan pemeriksaan bar
dan survei pelabuhan dari perahu kecil. Sistem menampilkan kecepatan
suara secara real-time, bisa menghitung kecepatan rata-rata suara secara
real-time dan dapat menyimpan beberapa profil dalam memori. Seluruh
sistem disampaikan dalam kasus ukuran kotak peralatan. Smart Lihat
Data Logger dikemas dalam kandangNEMA 4X. Pilihan termasuk sensor
tekanan, berbagai panjang kabel, dan antarmuka serial untuk mendownload profil ke komputer.
Beberapa kesalahan alat dapat terjadi sendiri-sendiri maupun
bersamaan. Untuk mengetahui pengaruh setiap kesalahan alat terhadap
hasil pengukuran kedalaman adalah sulit sekali. Pengaruh kombinasi dari
beberapa kesalahan alat tersebut dapat ditentukan besarnya melalui
salah satu metode kalibrasi,yaitu metode “bar check”. Walaupun
demikian hanya kombinasi dari beberapa alat saja yg dapat ditentukan
pengaruhnya, yaitu kombinasi antara ketidaktepatan pengesetan pulsa
awal, dan kesalahan pada fase pengukuran. Selebihnya harus dilakukan
dengan pengaturan dan perbaikan alat kembali.
Prinsip metode bar check adalah membandingkan kedalaman satu
titik yg telah ditentukan dan diketahui kedalamannya dibawah
permukaan laut dengan kedalam titik tersebut dari hasil pengukuran
dengan alat perum gaya yg bersangkutan. Selisih nilai kedalaman hasil
pengukuran dengan nilai sebenarnya tersebut adalah besarnya kesalahan
alat yg merupakan kombinasi dari dua kesalahan alat.
Titik yang telah diketahui kedalamannya direpresentasikan dalam bentuk
suatu benda yang terbuat dari bahan baja pada pelaksanaanya,batang
atau piringan baja tersebut digantungkan menggunakan rantai atau
kawat baja,dan diletakkan tepat dibawah tranduser alat perum gema
yang bersangkutan. Setelah dipasang sedemikina rupa,kemudian
dilakukan pengukuran dengan menggunakan alat perum gema pada
saat wahana apung dalam keadaan berhenti untuk berapa harga
kedalaman batang atau piringan yang telah ditentukan sebelumnya.
PENGUKURAN KEDALAMAN TERKOREKSI
Teknik echo sounder yang dipakai untuk mengukur kedalaman
laut, bisa dibuat alat pengukur jarak dengan ultra sonic. Pengukur jarak
ini memakai rangkaian yang samadengan Jam Digital dalam artikel yang
lalu, ditambah dengan rangkaian pemancar dan penerima Ultra Sonic.
Prinsip kerja echo sounder untuk pengukuran jarak digambarkan
dalam Gambar dibawah. 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.
Gambar Prinsip Echo Sounder
Gambar dibawah merupakan Rangkaian Jam Digital dalam artikel
lalu yang direvisi untuk keperluan ini. Titik desimal pada tampilan satuan
dinyalakan dengan tahanan R8. Setiap kali tombol Start
ditekan, AT89C2051 membangkitkan pulsa ultrasonic pada Pin P3.4 yang
dipancarkan dengan rangkaian, 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.
Gambar Rangkaian Kontrol & Tampilan
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 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).
DANAU)
Ada dua cara yang dapat ditempuh untuk mengukur kedalaman
laut atau danau/waduk yaitu dengan menggunakan teknik bandul timah
hitam (dradloading) dan teknik Gema duga atau Echo Sounder atau
Echoloading.
a. 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
laut. 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.
b. 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 tandatanda kehidupan di dasar laut.
Gambar Bandul Timah untuk Mengukur
Kedalaman Laut. (Tim Geografi, Yudistiro,
P. 98)
Rumus untuk mencari kedalaman laut melalui teknik gema duga
adalah sebagai berikut:
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.
Gambar Pengukuran kedalaman
laut dengan Teknik Gema Duga
(Tim Geografi, Yudistiro, P. 98)
Potensi sumber daya laut di Indonesia sangatlah besar yang mencakup
potensi sumber daya hayati dan non-hayati. Sumber daya laut tersebut
sampai sekarang belum secara maksimal dapat dieksplorasi. Demikian
pula pada sektor sumber daya hayati laut, eksploitasi terhadap ikan-ikan
laut dan sejenisnya membutuhkan kearifan disamping teknologi canggih
namun tidak merusak lingkungannya.Untuk menunjang eksplorasi dan
eksploitasi sumberdaya laut, dapat digunakan teknologi akustik bawah
air (underwater acoustics). Teknologi ini dikenal luas dengan sebutan
teknologi akustik yang tidak lain adalah penggunaan gelombang suara
yang dalam dunia navigasi disebut Sonar atau Echosounder dan
sejenisnya. Dengan pendekatan fungsi, Sonar atau Echo sounder pada
teknologi navigasi dapat disetarakan dengan penggunaan Radar untuk
pendeteksian objek di permukaan air.
Side Scan Sonar
Pengukuran kedalaman dasar laut dapat dilakukan dengan Conventional
Depth Echo Sounder dimana kedalaman dasar laut dapat dihitung dari
perbedaan waktu 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.
Secara garis besar pengunaan akustik bawah air dalam kelautan dan
perikanan dapat dikelompokkan menjadi lima yakni untuk survey,
budidaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, mempelajari penampilan
dan selektifitas alat-alat penangkapan ikan dan lain-lain. Dalam survey
kelautan dapat digunakan untuk menduga spesies ikan, menduga ukuran
individu ikan, kelimpahan/stok sumberdaya hayati laut (plankton dan
ikan). Aplikasi dalam budidaya perairan dapat digunakan dalam
penentuan/pendugaan jumlah biomass dari ikan dalam jaring/ kurungan
pembesaran (penned fish/enclosure), untuk menduga ukuran individu
ikan dalam jaring/kurungan dan untuk memantau tingkah laku ikan
(dengan telemetering tags), khususnya aktifitas makan (feeding activity).
Sedangkan dalam penelitian tingkah laku ikan dapat digunakan untuk
pergerakan/migrasi ikan (vertical dan horizontal) dan orientasi ikan (tilt
angel), reaksi menghindar (avoidance) tewrhadap gerak kapal dan alat
penangkapan ikan, respon terhadap rangsangan (stimuli) cahaya, suara,
listrik, hydrodinamika, kimia, mekanik dan sebagainya.
Untuk kegiatan aplikasi studi penampilan dan selektifitas alat
penangkapan ikan terutama dalam studi pembukaan mulut trawl,
kedalam, posisi dan sebagainya. Dalam selektifitas penangkapan
(persentase ikan yang tertangkap terhadap yang terdeteksi didepan
mulut trawl atau didalam lingkaran purse seine).
Kegiatan lain yang dapat dikaji dengan teknologi akustik bawah air
adalah sifat sifat-sifat akustik dari air laut dan obyek bawah air,
pendeteksian kapal selam dan obyek-obyek lainya.
Menurut Arnaya (1991) Kegunaan lain dari akustik bawah air adalah
untuk penentuan kedalaman air dalam pelayaran, jenis dan komposisi
dasar laut (lumpur, pasir, kerikil, karang dan sebagainya), untuk
penentuan contour dasar laut, lokasi kapal berlabuh atau pemasangan
bangunan laut, untuk eksplorasi minyak dan mineral didasar laut,
mempelajari proses sedimentasi dan untuk pertahanan keamanan
(pendeteksian kapal-kapal selam dengan pemasangan buoy-system)
Berikut adalah penerapan teknologi akustik bawah air untuk eksplorasi
dan eksploitasi sumberdaya non-hayati laut
c. Pengukuran Kedalaman Dasar Laut (Bathymetry)
Pengukuran kedalaman dasar laut dapat dilakukan dengan Conventional
Depth Echo Sounder dimana kedalaman dasar laut dapat dihitung dari
perbedaan waktu 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).
d. Pengidentifikasian Jenis-jenis Lapisan Sedimen Dasar Laut
(Subbottom Profilers)
Seperti telah disebutkan diatas bahwa dengan teknologi akustik bawah
air, peralatan side-scan sonar yang mutahir dilengkapi dengan subbottom
profilers dengan menggunakan prekuensi yang lebih rendah dan sinyal
impulsif yang bertenaga tinggi yang digunakan untuk penetrasi kedalam
lapisan-lapisan sedimen dibawah dasar laut. Dengan adanya klasifikasi
lapisan sedimen dasar laut dapat menunjang dalam menentukkan
kandungan mineral dasar laut dalam. Dengan demikian teknologi akustik
bawah air dapat menunjang esplorasi sumberdaya non hayati laut.
e. Pemetaan Dasar Laut (Sea bed Mapping)
Dengan teknologi side-scan sonar dalam pemetaan dasar laut, dapat
menghasilkan tampilan peta dasar laut dalam tiga dimensi. Dengan
teknologi akustik bawah air yang canggih ini dan dikombinasikan dengan
data dari subbottom profilers, akan diperoleh peta dasar laut yang
lengkap dan rinci. Peta dasar laut yang lengkap dan rinci ini dapat
digunakan untuk menunjang penginterpretasian struktur geologi bawah
dasar laut dan kemudian dapat digunakan untuk mencari mineral bawah
dasar laut.
f. Pencarian kapal-kapal karam didasar laut
Pencarian kapal-kapal karam dapat ditunjang dengan teknologi side-scan
sonar baik untuk untuk kapal yang sebagian terbenam di dasar laut
ataupun untuk kapal yang keseluruhannya terbenam dibawah dasar laut.
Dengan teknologi ini, lokasi kapal karam dapat ditentukan dengan tepat.
Teknologi akustik bawah air ini dapat menunjang eksplorasi dan
eksploitasi dalam bidang Arkeologi bawah air (Underwater archeology)
dengan tujuan untuk mengangkat dan mengidentifikasikan kepermukaan
laut benda-benda yang dianggap bersejarah.
g. Penentuan jalur pipa dan kabel dibawah dasar laut.
Dengan diperolehnya peta dasar laut secara tiga dimensi dan ditunjang
dengan data subbottom profiler, jalur pipa dan kabel sebagai sarana
utama atau penunjang dapat ditentrukan dengan optimal dengan
mengacu kepada peta geologi dasar laut. Jalur pipa dan kabel tersebut
harus melalui jalur yang secara geologi stabil, karena sarana-sarana
tersebut sebagai penunjang dalam eksplorasi dan eksploitasi di Laut.
h. Analisa Dampak Lingkungan di Dasar Laut
Teknologi akustik bawah air Side-Scan Sonar ini dapat juga menunjang
analisa dampak lingkungan di dasar laut. Sebagai contoh adalah setelah
eksplorasi dan ekploitasi sumber daya hayati di dasar laut dapat
dilakukan, Side-Scan Sonar dapat digunakan untuk memonitor
perubahan-perubahan yang terjadi disekitar daerah eksplorasi tersebut.
Pemetaan dasar laut yang dilakukan setelah eksplorasi sumber daya nonhayati tersebut, dapat menunjang analisa dampak lingkungan yang telah
terjadi yang akan terjadi.
KALIBRASI BAR CHECK
Bar check adalah alat yag digunagkan untuk melakukan kalibrasi
alat perum gema.cara kalibrasi ini sangat membantu untuk mendapatkan
ukuran kedalaman yg benar dri akibat beberapa sumber kesalahan
skaligus,utamanya akibat tdak ketidakhomogenan medium rambat yg
mengakibatkan tidak konstannya kecepatan gelombang suara.
*bar check harus dilakukan setiap hari pada saat sebelum dan
sesudah kegiatan pemeruman.
*koreksi bar check (Kbc) diperoleh dri selisih antara fix
depth(Dfx)dngan bacaan kedalaman echosounder yang sudah terkoreksi
draft tranduser formulasinya sbagai brikut:
Kbs=Dfx-(d+t)
*fix depth(Dfx) diperoleh dengan alat bantu tali yg diberi bandul
atau galah/rambu ukur,dengan asumsi bahwa kedalaman ini bebas dari
kesalahan.
*koreksi bar check sbelum pemeruman di beri notasi Kbc1 n
koreksi bar check sesudah pemeruman diberi notasi Kbc2,maka koreksi
bar check diperoleh dri nilai reratanya yaitu: Kbc=Kbc1+Kbc2/2
*pengukuran fix depth dan pengukuran echosounder untk koreksi
bar chech harus dilakukan pda lokasi titik yg sama,biasanya dilakukan
pada daerah dekat pantai
*kedalaman sesaat(ds)d suatu titik di rumuskan sebagai
berikut ds=d'+t+Kbc
The SV Bar Check adalah biaya-rendah,akurasi tinggi tangan
memegang paket yang dirancang untuk memungkinkan pemeriksaan
yang cepat dari kecepatan suara di air dangkal.Sistem ini meliputi sensor
kecepatan suara, 20 m data / kabel listrik, dan Smart layar Lihat dan data
logger.Hal ini dapat mengukur kecepatan suara pada akurasi ± 0,05 m/s.
The Bar Check SV Sistem sangat ideal untuk melakukan pemeriksaan bar
dan survei pelabuhan dari perahu kecil. Sistem menampilkan kecepatan
suara secara real-time, bisa menghitung kecepatan rata-rata suara secara
real-time dan dapat menyimpan beberapa profil dalam memori. Seluruh
sistem disampaikan dalam kasus ukuran kotak peralatan. Smart Lihat
Data Logger dikemas dalam kandangNEMA 4X. Pilihan termasuk sensor
tekanan, berbagai panjang kabel, dan antarmuka serial untuk mendownload profil ke komputer.
Beberapa kesalahan alat dapat terjadi sendiri-sendiri maupun
bersamaan. Untuk mengetahui pengaruh setiap kesalahan alat terhadap
hasil pengukuran kedalaman adalah sulit sekali. Pengaruh kombinasi dari
beberapa kesalahan alat tersebut dapat ditentukan besarnya melalui
salah satu metode kalibrasi,yaitu metode “bar check”. Walaupun
demikian hanya kombinasi dari beberapa alat saja yg dapat ditentukan
pengaruhnya, yaitu kombinasi antara ketidaktepatan pengesetan pulsa
awal, dan kesalahan pada fase pengukuran. Selebihnya harus dilakukan
dengan pengaturan dan perbaikan alat kembali.
Prinsip metode bar check adalah membandingkan kedalaman satu
titik yg telah ditentukan dan diketahui kedalamannya dibawah
permukaan laut dengan kedalam titik tersebut dari hasil pengukuran
dengan alat perum gaya yg bersangkutan. Selisih nilai kedalaman hasil
pengukuran dengan nilai sebenarnya tersebut adalah besarnya kesalahan
alat yg merupakan kombinasi dari dua kesalahan alat.
Titik yang telah diketahui kedalamannya direpresentasikan dalam bentuk
suatu benda yang terbuat dari bahan baja pada pelaksanaanya,batang
atau piringan baja tersebut digantungkan menggunakan rantai atau
kawat baja,dan diletakkan tepat dibawah tranduser alat perum gema
yang bersangkutan. Setelah dipasang sedemikina rupa,kemudian
dilakukan pengukuran dengan menggunakan alat perum gema pada
saat wahana apung dalam keadaan berhenti untuk berapa harga
kedalaman batang atau piringan yang telah ditentukan sebelumnya.
PENGUKURAN KEDALAMAN TERKOREKSI
Teknik echo sounder yang dipakai untuk mengukur kedalaman
laut, bisa dibuat alat pengukur jarak dengan ultra sonic. Pengukur jarak
ini memakai rangkaian yang samadengan Jam Digital dalam artikel yang
lalu, ditambah dengan rangkaian pemancar dan penerima Ultra Sonic.
Prinsip kerja echo sounder untuk pengukuran jarak digambarkan
dalam Gambar dibawah. 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.
Gambar Prinsip Echo Sounder
Gambar dibawah merupakan Rangkaian Jam Digital dalam artikel
lalu yang direvisi untuk keperluan ini. Titik desimal pada tampilan satuan
dinyalakan dengan tahanan R8. Setiap kali tombol Start
ditekan, AT89C2051 membangkitkan pulsa ultrasonic pada Pin P3.4 yang
dipancarkan dengan rangkaian, 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.
Gambar Rangkaian Kontrol & Tampilan
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 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).