Post on 01-Dec-2015
description
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 kadang-
kadang 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 tanda-
tanda 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.
GambarPengukuran kedalaman laut dengan Teknik Gema Duga
(Tim Geografi, Yudistiro, P. 98)
Potensi sumberdaya laut di Indonesia sangatlah besar yang
mencakup potensi sumberdaya hayati dan non-hayati. Sumberdaya
laut tersebut sampai sekarang belum secara maksimal dapat
dieksplorasi dan dieksploitasi selain minyak dan gas bumi pada
sektor sumberdaya non hayati. Demikian pula pada sektor
sumberdaya hayati laut, eksplorasi dan 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 denagn 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 permukaanair.
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
a. 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).
b. 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.
c. 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.
d. 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.
e. 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.
f. 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 non-hayati 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 kandang NEMA 4X.
Pilihan termasuk sensor tekanan, berbagai panjang kabel, dan
antarmuka serial untuk men-download 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 dr bahan baja.pada
pelaksanaanya,batang atau piringan baja tersebut digantungkan
menggunakan rantai atau kawat baja,dan diletakkna 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).