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).