Marine_Acoustic: Link Ocean Mapping

Marine_Acoustic: Link Ocean Mapping: "http://www.omg.unb.ca/"

Bottom classification

Klasifikasi dasar perairan (Bottom classification)

Informasi mengenai tipe dasar, sedimen dan vegetasi perairan secara umum dapat digambarkan pada sinyal echo dimana sinyal ini dapat disimpan dan diperoleh secara bersamaan dengan menggunakan data GPS.  Sinyal echo ini dapat diuraikan sehingga informasi mengenai dasar perairan dapat diproyeksikan ke suatu tabel digital.  Untuk verifikasi hasil, sampel fisik dasar perairan harus diobservasi melalui penyelaman atau dengan menggunakan kamera bawah air (underwater camera) yang harus direkam sebagai salah satu data akustik yang diperoleh sehingga pada saat verifikasi kembali data yang ada dapat digunakan untuk membandingkan tipe dasar perairan yang belum diketahui (Burczynski, 2002).

Nilai dari sinyal echo selain tergantung dari tipe dasar perairan (khususnya kekasaran dan kekerasan) tetapi tergantung juga dari parameter alat (misalnya frekuensi dan transducer beamwidth) (Burczynski, 2002).  Oleh karena itu, verifikasi hasil akan sah hanya untuk sistem akustik yang telah digunakan untuk verifikasi.

Penggolongan dasar perairan tentunya akan selalu berkaitan dengan bagaimana cara menentukan fraksi sedimen dari dasar perairan.  Perbandingan nilai E1 dan E2 dalam metode akustik tentunya akan memberikan gambaran yang jelas dari dasar peraira.

Kloser et al. (2001) dan Schlagintweit (1993) mengamati klasifikasi dasar laut dari frekuensi akustik.  Dasar perairan yang memiliki ciri-ciri yang sama, perbedaan indeks kekasaran diamati berdasarkan perbedaan dua frekuensi yang mereka gunakan.  Selanjutnya, Schlagintweit (1993) menemukan bahwa perbedaan timbul dari frekuensi 40 dan 208 kHz yang disebabkan oleh perbedaan penetrasi dasar laut berdasarkan frekuensi kedalaman pada berbagai tipe dasar perairan. 

            Pada frekuensi rendah dimana panjang gelombang akustik lebih besar dari skala kekasaran dasar laut, dasar laut secara akustik akan tampak lembut.  Dalam hal ini, pemantulan dasar laut akan didominasi oleh penyebaran dasar laut.  Di sisi lain, pada frekuensi tinggi dimana panjang gelombang akustik lebih kecil dari skala penyebaran kekasaran dasar laut, penyebaran kekasaran dapat mendominasi sinyal yang dikembalikan dan dasar laut mungkin secara akustik dianggap kasar.  Sebagai tambahan, ketika dasar laut menyerap lebih sedikit energi pada frekuensi rendah dibanding frekuensi tinggi, lapisan dibawah dasar laut permukaan boleh jadi tampak secara akustik .  Oleh karena itu, backscatter dasar laut dan pemantulan dasar perairan pada frekuensi rendah dapat sampai pada waktu yang bersamaan dari berbagai sudut (Penrose et al., 2005).

Klasifikasi habitat dasar perairan meliputi penggolongan dari semua organisme yang hidup pada dasar perairan dimana memiliki hubungan yang erat dengan karateristik dari sedimen.  Tentunya habitat yang hidup pada dasar perairan akan memilih daerah yang sesuai dengan karateristiknya.

Parameter echo dasar perairan bervariasi secara luas dari ping ke ping. Oleh karena variabilitas ini, perlu dilakukan penyaringan data dan mengambil suatu nilai rata-rata parameter echo dasar perairan di atas sejumlah ping.  Penganalisaan data digunakan dengan menggunakan perangkat lunak Echoview 3,5 dimana perangkat lunak ini akan menghasilkan dua variabel yang menggambarkan karateristik dari sinyal dasar perairan yaitu (Ostrand et al., 2005):

1. Energy of the 1st bottom echo (E1)
2. Energy of the 2nd bottom echo (E2)

Ostrand et al., (2005) menerangkan hubungan antara E1 (Roughness) dan E2 (Hardness) dapat memperlihatkan jenis / tipe sedimen yang terdapat di suatu perairan dimana semakin besar kedua nilai tersebut maka jenis sedimen pada suatu perairan sebagian besar berupa substrat keras dan sebagian besar memiliki kenampakan megaskopis. 

Basic_Acoustic

Akustik merupakan ilmu yang mempelajari gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium, dalam hal ini mediumnya adalah air laut.  Instrumen yang digunakan dalam metode akustik adalah sistem SONAR (Sound Navigation and Ranging) yakni suatu instrumen yang digunakan untuk memperoleh informasi tentang objek-objek bawah air dengan memancarkan gelombang suara dan mengamati / menganalisis echo yang diterima.

Prinsip dari pengoperasian m  etode akustik adalah dimulai dari timer yang berfungsi sebagai penanda pulsa listrik untuk mengaktifkan pemancaran pulsa yang akan dipancarkan oleh transmitter melalui transducer.  Selanjutnya, transducer mengubah energi listrik menjadi energi suara ketika suara akan dipancarkan ke medium.  Gelombang akustik yang merambat di kolom perairan akan mengenai target seperti ikan atau dasar perairan dimana gelombang akustik ini akan dipantulkan kembali dalam bentuk echo dan akan diterima oleh transducer dan mengubahnya menjadi energi listrik dan diteruskan ke receiver amplifier.  Dalam receiver amplifier ini, sinyal listrik lemah yang dihasilkan oleh transducer setelah echo diterima harus diperkuat beberapa ribu kali sebelum diteruskan ke unit peraga untuk ditampilkan dalam bentuk echogram (MacLennan dan Simmonds, 2005).

FAO (1985) menerangkan beberapa keunggulan komparatif metode akustik sebagai berikut :

1.      Digunakan untuk mencari daerah fishing grounds.

2.      Dapat digunakan untuk melihat kedalaman perairan.

3. Memungkinkan memperoleh dan memproses data secara real time.
4. Dapat melihat tipe substrat dan rongsokan kapal.
5. Akurasi dan ketepatan (accuracy and precision).
6. Tidak berbahaya / merusak karena frekuensi suara yang digunakan tidak akan membahayakan baik si pemakai alat, maupun target / objek survei dan dilakukan dengan jarak jauh (remote sensing).
7. Dapat digunakan jika metode lain tidak mungkin dilakukan.

Gangguan yang biasa terjadi dalam menjalankan metode akustik disebut noise.  Noise merupakan sinyal yang tidak diinginkan yang dapat terjadi karena beberapa faktor seperti :

1.      Faktor fisik – angin, pecahan ombak, turbulensi.

2.      Faktor biologi – suara dan pergerakan binatang di bawah air.

3.      Faktor artificial – deruman mesin kapal, baling-baling kapal, dan aliran air disekitar badan kapal.

Seiring dengan perkembangan ilmu akustik dan instrumen-instrumen akustik di negara-negara maju, pemanfaatan metode akustik di Indonesia berkembang ke arah yang lebih maju antara lain : untuk pendugaan stok sumberdaya hayati, operasi penangkapan ikan, navigasi, untuk mempelajari proses sedimentasi, penentuan kontur dasar laut atau batimetri, penentuan jenis dan komposisi sedimen dasar laut (lumpur, pasir, kerikil, kerang dan sebagainya) dan penentuan sifat-sifat akustik dari air laut dan objek bawah air.

Echosounder split beam

Time base

            Time base berfungsi sebagai penanda pulsa listrik untuk mengaktifkan pemancaran pulsa yang akan dipancarkan oleh transmitter melalui transducer.  Suatu perintah dari time base akan memberikan saat kapan pembentuk pulsa bekerja pada unit transmitter dan receiver. 

Transmitter

            Transmitter berfungsi menghasilkan pulsa yang akan dipancarkan.  Suatu perintah dari kotak pemicu pulsa pada recorder akan memberitahukan kapan pembentuk pulsa bekerja.  Pulsa dibangkitkan oleh oscillator kemudian diperkuat oleh power amplifier, sebelum pulsa tersebut disalurkan ke transducer (FAO, 1983).

Transducer

            Fungsi utama dari transducer adalah mengubah energi listrik menjadi energi suara ketika suara akan dipancarkan ke medium dan mengubah energi suara menjadi energi listrik ketika echo diterima dari suatu target.  Selain itu fungsi lain dari transducer adalah memusatkan energi suara yang akan dipantulkan sebagai beam. 

            Pulsa ditransmisikan secara bersamaan oleh keempat kuadran tetapi sinyal diterima oleh masing-masing kuadran dan diproses secara terpisah.  Keempat kuadran diberi label a – d.  Sudut θ pada satu bidang dibedakan oleh perbedaan fase (a – b) dan (c – d), jumlah sinyal (a + c) dibandingkan dengan jumlah sinyal (b + d).  Sudut φ di dalam bidang tegak lurus terhadap yang pertama adalah sama dibedakan oleh perbedaan fase antara (a + b) dan (c + d).  Kedua sudut tersebut mendefinisikan arah target yang spesifik (MacLennan dan Simmonds, 2005).

            Kesulitan yang dihadapi untuk mengeliminir faktor beam pattern dapat diatasi dengan menggunakan split beam method.  Metode ini menggunakan receiving transducer yang dibagi menjadi 4 kuadran.  Pemancaran gelombang suara dilakukan dengan full beam yang merupakan penggabungan dari keempat kuadran dalam pemancaran secara simultan.  Selanjutnya, sinyal yang memancar kembali dari target diterima oleh masing-masing kuadran secara terpisah, output dari masing-masing kuadran kemudian digabungkan lagi untuk membentuk suatu full beam dengan 2 set split beam.  Target tunggal diisolasi dengan menggunakan output dari full beam sedangkan posisi sudut target dihitung dari kedua set split beam.

            Transducer dengan sistem akustik split beam ini pada prinsipnya terdiri dari empat kuadran yaitu Fore, Aft, Port dan Starboard transducer.  Transducer split beam memiliki beam yang sangat tajam (10⁰) dan mempunyai kemampuan menentukan posisi target dalam bentuk beam suara dengan baik yaitu dengan mengukur beda fase dari sinyal echo yang diterima oleh kedua belah transducer (Simrad, 1993).

Receiver

            Receiver berfungsi menerima pulsa dari objek dan display atau recorder sebagai pencatat hasil echo.  Sinyal listrik lemah yang dihasilkan oleh transducer setelah echo diterima harus diperkuat beberapa ribu kali sebelum disalurkan ke recorder.  Selama penerimaan berlangsung keempat bagian transducer menerima echo dari target, dimana target yang terdeteksi oleh transducer terletak dari pusat beam suara dan echo dari target akan dikembalikan dan diterima oleh keempat bagian transducer pada waktu yang bersamaan

            Split beam echosounder modern memiliki fungsi Time Varied Gain (TVG) di dalam sistem perolehan data akustik.  TVG berfungsi secara otomatis untuk mengeliminir pengaruh attenuasi yang disebabkan oleh geometrical sphreading dan absorpsi suara ketika merambat di dalam air. 

Recorder

            Recorder berfungsi untuk merekam atau menampilkan sinyal echo dan juga berperan sebagai pengatur kerja transmitter dan mengukur waktu antara pemancaran pulsa suara dan penerimaan echo atau recorder memberikan sinyal kepada transmitter untuk menghasilkan pulsa dan pada saat yang sama recorder juga mengirimkan sinyal ke receiver untuk menurunkan sensitifitasnya (FAO, 1983).