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).