SURVEY HIDROGRAFI

Dosen Pengampu : Khomsin, ST, MT.

IHSAN NAUFAL MUAFIRY - 3511100064

TEKNIK GEOMATIKA

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2015

LOW VS HIGH FREQUENCY ECHOSOUNDER

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Echosounding adalah jenis instrumen akustik suara (echo) yang digunakan untuk

menentukan kedalaman air dengan mengirimkan pulsa suara ke dalam air. Interval waktu

antara pancaran sinyal dari transmitter (transducer) ke obyek (seabed) hingga ditangkap

kembali oleh transducer adalah yang digunakan untuk menentukan kedalaman air bersama

dengan kecepatan suara dalam air pada saat itu. Informasi ini kemudian biasanya digunakan

untuk keperluan navigasi atau untuk mendapatkan kedalaman untuk memetakan tujuan.

Kata sounding digunakan untuk semua jenis pengukuran kedalaman, termasuk mereka

yang tidak menggunakan suara, dan tidak terkait dalam asal ke suara kata dalam arti kebisingan

atau nada. Echo terdengar adalah metode yang lebih cepat untuk mengukur kedalaman dari

teknik sebelumnya menurunkan garis terdengar sampai menyentuh bagian bawah.

Echosounder Single-beam adalah sistem pemetaan dasar laut akustik asli dan

sederhana. Alat ini terdiri dari transducer, dipasang baik untuk lambung perahu atau ke

samping, sopir, dan sistem display. Dengan setiap ping sounder, pengemudi memberi energi

transduser, menghasilkan sinyal dalam air diarahkan ke arah seabed. Energi yang dipantulkan

kembali ke transduser, di mana pantulan ini mengena pada reciever, kemudian terdeteksi dan

terakhir ditampilkan.

Kedalaman berasal dari mengukur waktu tempuh, dan mengetahui kecepatan suara

dalam air. Echosounder Single-beam terdapat dua model yaitu single-beam tunggal dan dual-

frekuensi. Bedanya model dual-frekuensi menyediakan dua perkiraan kedalaman. Itu ditinjau

dari model, adapun jenis spesifikasi echosounder juga bisa dikelaskan berdasarkan panjang

gelombang yang dipancarkan. Semakin panjang gelombang suaranya maka dikatakan Low

Frequency Echosounder, begitu juga sebaliknya. Lantas apa perbedaan antara Low dan High

frequency pada instrumen echosunder akan di bahas pada makalah ini.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini adalah :

Mahasiswa mampu membedakan kegunaan single beam berfrekuensi rendah dengan

frekuensi tinggi

Mahasiswa mampu mengetahui kegunaan dasar survey menggunakan single beam baik

frekuensi rendah dan tinggi

Mahasiswa dapat menganalisa single beam frekuensi rendah dan frekuensi tinggi dalam

bidang survey hidrografi

1.3 Manfaat

Adapun manfaat dari makalah ini adalah :

Mahasiswa mendapatkan wawasan mengenai jenis-jenis single beam echosounder

Mahasiswa mendapatkan pengetahuan mengenai kegunaan dari masibg-masing single

beam echosunder dengan frekuensi rendah dan tinggi.

Memenuhi tugas perkuliahan mata kuliah Survey Hidrografi

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Echosounder dan Jenisnya

Echosounder adalah jenis instrumen akustik suara (echo) yang digunakan untuk

menentukan kedalaman air dengan mengirimkan pulsa suara ke dalam air. Interval waktu

antara pancaran sinyal dari transmitter (transducer) ke obyek (seabed) hingga ditangkap

kembali oleh transducer adalah yang digunakan untuk menentukan kedalaman air bersama

dengan kecepatan suara dalam air pada saat itu. Informasi ini kemudian biasanya digunakan

untuk keperluan navigasi atau untuk mendapatkan kedalaman untuk memetakan tujuan.

Kata sounding digunakan untuk semua jenis pengukuran kedalaman, termasuk mereka

yang tidak menggunakan suara, dan tidak terkait dalam asal ke suara kata dalam arti kebisingan

atau nada. Echo terdengar adalah metode yang lebih cepat untuk mengukur kedalaman dari

teknik sebelumnya menurunkan garis terdengar sampai menyentuh bagian bawah.

Echosounder Single-beam adalah sistem pemetaan dasar laut akustik asli dan

sederhana. Alat ini terdiri dari transducer, dipasang baik untuk lambung perahu atau ke

samping, sopir, dan sistem display. Dengan setiap ping sounder, pengemudi memberi energi

transduser, menghasilkan sinyal dalam air diarahkan ke arah seabed. Energi yang dipantulkan

kembali ke transduser, di mana pantulan ini mengena pada reciever, kemudian terdeteksi dan

terakhir ditampilkan.

Berdasarkan jumlah pancaran sinyal yang dihasilkan echosounder di bagi menjadi dua

jenis; yaitu Single Beam Echosounder (SBES) daan Multi Beam Echosounder (MBES). Untuk

SBES jumlah ping beam yang dikeluarkan dari transducer setiap epok pengambilan datanya

hanya berjumlah satu ping beam. Sedangkan MBES mengeluarkan ping beam lebih dari satu

bahkan bisa hingga 1400 ping beam. Sehingga jumlah titik yang didapatkan dari MBES lebih

banyak dan kerapatan pemodelan yang dihasilkan akan semakin teliti pula.

2.1.1 Cara Kerja Echosounder (Single Beam)

Sinar echosounder tunggal mengirimkan pulsa akustik dari transduser ke dalam kolom

air menuju dasar laut. Waktu tempuh sebelum sinyal diterima kembali akan memberikan,

bersama-sama dengan kecepatan suara yang benar, kedalaman air di bawah transduser.

H adalah kedalaman air, t adalah waktu tempuh dua arah dan c kecepatan suara di

dalam kolom air. Biasanya beberapa sinyal yang diterima kembali. Hal ini sebagian karena

hamburan, tetapi untuk frekuensi yang lebih rendah dan kedalaman sinyal sering (beberapa

kali) menyebarkan kembali dari antarmuka permukaan laut ke bawah di mana itu

mencerminkan kembali ke echosounder.

2.1.2 Durasi Gelombang

Durasi gelombang adalah lamanya waktu sounder mentransmisikan kekuatan pada

transduser. Hal ini secara langsung (proporsional) terkait dengan jumlah energi yang

disebarkan ke dalam air. Sebuah durasi gelombang pendek tidak memberikan banyak energi

ke dasar laut sebagai gelombang panjang dan kemungkinan akan berisi informasi kurang dari

dengan durasi gelombang yang panjang. Untuk air dangkal durasi gelombang panjang bisa

mengakibatkan memiliki sinyal kembali sebelum gelombang telah sepenuhnya ditransmisikan,

menyebabkan ketidakmampuan untuk membedakan sinyal kembali pada transduser. Dua arah

waktu tempuh t dari sinyal antara transduser dan bawah karena itu harus lebih besar dari durasi

sinyal T.

2.1.3 Daya yang Ditransmisikan

Memilih pengaturan daya yang tepat harus dilakukan dengan baik untuk

memaksimalkan kemampuan sounder. Sinyal terlalu lemah dapat dilemahkan banyak dengan

dasar laut yang lembut di mana gelombang yang sangat kuat dapat menyebabkan sinyal kliping

di dasar keras.

2.1.4 Tingkat Ping

Tingkat pengulangan sinyal dapat diubah selama survei tanpa mempengaruhi sifat

sinyal (asalkan tingkat ping tidak begitu tinggi terjadi gangguan). Sebuah tingkat ping optimal

dapat ditentukan sesuai kecepatan kapal dan kedalaman, memastikan cakupan yang tepat dari

daerah yang akan disurvei.

Gambar 2.2: Penyerapan vs frekuensi [13] untuk dua model. Ekspresi Thorpe berkaitan

penyerapan secara eksklusif untuk frekuensi dan memiliki karena itu akurasi dan diterapkan

secara terbatas. Sering kali ini cukup untuk penggunaan praktis. Ekspresi oleh Francois dan

Garrison adalah, di samping frekuensi, fungsi dari suhu, salinitas, kedalaman dan pH. Hal ini

lebih rumit namun memiliki penerapan yang lebih luas. Dimana lp adalah jarak antara berhasil

ping, Vship adalah kecepatan kapal dan p adalah tingkat ping. Tingkat ping maksimum

ditentukan oleh kedalaman, dari mana waktu tempuh sinyal dapat dihitung, menulis ulang

persamaan 3.1 sebagai:

Di mana t adalah waktu tempuh dua arah sinyal dan H adalah kedalaman air di bawah

echosounder. Untuk memastikan rekaman tepat gema p harus memungkinkan sinyal untuk

melakukan perjalanan beberapa kali antara dasar laut dan permukaan laut.

2.2 Echosounder Low Frequency

Frekuensi secara langsung berkaitan dengan penyerapan dalam medium. Pada umumnya

frekuensi Single Beam Echosounder berkisar dari 12 kHz hingga 300 kHz.

Frekuensi rendah akan memiliki penetrasi lebih dalam ke dasar laut dan karena itu

membawa informasi lebih lanjut tentang lapisan yang lebih dalam kembali ke penerima. Sistem

frekuensi rendah adalah sistem yang besar, hal ini karena sudut pembukaan sistem tergantung

pada frekuensi sebagai

Dengan c kecepatan suara, f frekuensi dan dt diameter transduser. menjaga

sudut pembukaan terbatas

Overview). Seperti yang dijelaskan oleh Geng, X., A. Zielinski, jenis frekuensi yang ada pada

survey batimetrik menggunakan echosounder, seperti dibawah ini (Precise multibeam

acoustic bathymetry. Marine Geodesy, 221999):

Untuk kedalaman air hingga 100 meter, maka frekuensi yang harus digunakan adalah

jenis frekuensi yang tinggi (>200 kHz)

Untuk kedalaman air hingga 1500 meter, maka frekuensi yang digunakan adalah

frekuensi yang lebih rendah (50-200 kHz)

Untuk kedalaman air hingga lebih dari 1500 meter, maka frekuensii yang digunakan

adalah frekuemsi rendah ( 12-50 kHz)

Jenis gelombang ini memiliki kemampuan yang baik dalam menampilkan resolusi

horisontalnya. Sehingga memudahkan kita untuk membedakan detail yang ada di dalam air

dengan dasar laut itu sendiri.

Jenis gelombang ini mempengaruhi dua parameter lainnya. Seperti lebar

pancaran/sudut pancaran gelombang (beam) dan ukuran transduser pada instrument MBES-

nya. Lebar pancaran dengan frekuensi tinggi akan membutuhkan transduser yang lebih kecil

dibandingkan gelombang yang berfrekuensi rendah. Begitu juga sebaliknya. Seperti pada

gambar grafik di bawah ini.

Gambar 1 . Grafik Panjang Diameter dan Sudut Pancar pada

Gelombang Frekuensi Tinggi dan Rendah (Geng, X., A. Zielinski: Precise multibeam acoustic

bathymetry. Marine Geodesy, 221999) Diameter transduser pada gelombang frekuensi tinggi berkisar Antara 0-0,5 m dan untuk sudut pancarnya berkisar antara 0-90o.

Gambar 2. Ilustrasi Transduser dan sudut pancarnya

Ditinjau dari karakteristik jenis echosounder bergelombang frekuensi tinggi baik dan efektif

digunakan untuk pengukuran kedalaman air pada air dangkal (mulai dari 0.5-1000 meter). Hal

ini disebabkan dari frekuensinya yang besar memiliki redaman yang besar pula sehingga range

pancarannya menjadi lebih terbatas daripada gelombang yang memiliki frekuensi rendah.

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Low Frequency dan High Frequency Echosuonder

Low Frequency biasanya adalah saat mengukur kedalaman dari laut dalam, karena

mempunyai atenuasi yang rendah, tetapi membutuhkan transducer atau penerima yang besar

karena gelombangnya tidak sejalan dengan arah kapal biasanya, sedangkan frekuensi

tinggi digunakan dalam pengukuran kedalaman laut yang lebih dangkal karena mempunyai

atenuasi tinggi, tetapi keuntungannya adalah transducer dari frekuensi tinggi ini lebih kecil,

sehingga cocok digunakan dalam kapal yang kecil dan biasa, seperti kapal nelayan. Untuk

ketelitian, sebenarnya kedua frekuensi ini sama saja, tetapi karena frekuensi tinggi lebih cepat

kembali ke kapal, maka lebih detail milik frekuensi tinggi, tetapi data yang dihasilkan lebih

besar dan membutuhkan computer yang lebih canggih dan mumpuni daripada frekuensi

rendah.

Ditinjau dari kelebihan low frequency echosounder, insturumen jenis ini berkemampuan untuk

menembus bahan-bahan material bawah laut yang konsolidasinya sedikit, sehingga jika

pada saat pengolahan data tidak perlu dilakukan banyak penghapusan noises. Namun

kelemahan single beam echosounder frekuensi lemah adalah dalam penggunaan beam yang

lebih besar akan dihasilkan distorsi dan menghasilkan survey dengan resolusi yang rendah,

kesalahan posisi yang signifikan akibat dari footprint akan lebih besar, deteksi kemiringan

terdistorsi dan determinasi navigasi kedalaman akan sulit di interpretasikan pada saat

pengolahan. Adapun berlaku sebaliknya pada high frequensy echosounder.

Seperti yang dijelaskan oleh Geng, X., A. Zielinski, jenis frekuensi yang ada pada survey

batimetrik menggunakan echosounder, seperti dibawah ini (Precise multibeam acoustic

bathymetry. Marine Geodesy, 221999):

Untuk kedalaman air hingga 100 meter, maka frekuensi yang harus digunakan adalah

jenis frekuensi yang tinggi (>200 kHz).

Untuk kedalaman air hingga 1500 meter, maka frekuensi yang digunakan adalah

frekuensi yang lebih rendah (50-200 kHz).

Untuk kedalaman air hingga lebih dari 1500 meter, maka frekuensii yang digunakan

adalah frekuemsi rendah ( 12-50 kHz).

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Kesimmpulan yang bisa diambil dari makalah ini adalah sebagai berikut:

1. Salah satu metode terkini yang digunakan sebagai penentuan kedalaman suatu perairan

adalah dengan menggunakan metode akustik (suara/echo).

2. Istrumen akustik yang digunakan dalam penentuan kedalaman adalah Echosounder

yang dibagi menjadi dua jenis berdasarkan jumlah pancaran gelombang yang dihasilkan

alatnya (transducer); Single beam echosounder (SBES) dan Multi beam echosounder

(MBES).

3. Berdasarkan frekuensi gelombangnya, echosounder dibagi menjadi ke dalam dua jenis;

Low frequency echosounder dan High frequency echosounder.

4. Kelebihan low frequency echosounder, insturumen jenis ini berkemampuan untuk

menembus bahan-bahan material bawah laut yang konsolidasinya sedikit.

5. Kelemahan single beam echosounder frekuensi lemah adalah dalam penggunaan beam

yang lebih besar akan dihasilkan distorsi dan menghasilkan survey dengan resolusi

yang rendah, kesalahan posisi yang signifikan akibat dari footprint akan lebih besar,

deteksi kemiringan terdistorsi dan determinasi navigasi kedalaman akan sulit di

interpretasikan pada saat pengolahan.

6. Kelebihan dan kekurangan pada high frequency echosounder adalah kebalikan daripada

kelebihan dan kekurangan low frequency echosounder.

7. Penggunaan yang tepat anatara low dan high frequency echosounder apabila digunakan

sesuai dengan kriteria sebagai berikut:

Untuk kedalaman air hingga 100 meter, maka frekuensi yang harus digunakan

adalah jenis frekuensi yang tinggi (>200 kHz).

Untuk kedalaman air hingga 1500 meter, maka frekuensi yang digunakan

adalah frekuensi yang lebih rendah (50-200 kHz).

Untuk kedalaman air hingga lebih dari 1500 meter, maka frekuensii yang

digunakan adalah frekuemsi rendah ( 12-50 kHz).

DAFTAR PUSTAKA

Geng, X., A. Zielinski. Precise multibeam acoustic bathymetry. Marine Geodesy, 221999.

Ingham, A. E. (1975). Sea Surveying. London: John Wiley & son Ltd.

Kongsberg Brochure, EM 1002 Multi Beam Overview

Poerbandono, D. r. (2005). Survei Hidrografi. Bandung: PT. Refika Aditama.

Professional Surveyors. (2014, March Sunday). Magazine for Hydrographic Surveys.

Retrieved from Proffesional Surveyors of North America:

http://www.profsurv.com/assets/magazines/articles/70298/productsurvey_v_pdfdocument

_30.pdf.