TEKNIK PENGUKURAN KEDALAMAN (LAUT ATAU DANAU)
Ada dua cara yang dapat ditempuh untuk mengukur kedalaman laut atau dana danau/ u/wa wadu duk k yait yaitu u deng dengan an me meng nggu guna naka kan n tekn teknik ik band bandul ul tima timah h hita hitam m (dradloading) dan teknik Gema duga atau Echo Sounder atau Echoloading.
a. Teknik Teknik Bandul Bandul Timah Timah Hitam Hitam (dradloadi (dradloading) ng)
Teknik Teknik ini ditempuh ditempuh dengan menggunakan menggunakan tali tali panjang panjang yang ujungnya ujungnya diika diikatt dengan dengan bandul bandul timah timah sebaga sebagaii pember pemberat. at. Dari Dari sebuah sebuah kapal kapal tali 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-ka -kadan dang g bandul bandul tidak tidak sampa sampaii ke dasar dasar laut laut karen karena a tersan tersangku gkutt 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 atau Echo Sounder Sounder atau Echoloading 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 ratarata rata 1600 1600 me mete terr per per deti detik k samp sampai ai me memb mben entu turr dasa dasarr laut laut.. Sete Setela lah h memb me mben entu turr dasa dasarr laut laut buny bunyii dipa dipant ntul ulka kan n dala dalam m bent bentuk uk gema gema dan 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
Jadi kedalaman laut adalah 3200 m.
berikut:
Gambar Pengukuran
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 ikanikan 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 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 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).
