Survei Hidrografi Menggunakan Multibeam Echosounder

Multibeam Echosounder ( MBES ) adalah alat pemancar sonar yang digunakan untuk proses pemeruman dalam survei hidrografi. Pemeruman adalah aktivitas yang dilakukan untuk memperoleh gambaran topografi dasar perairan (Seabed Surface). Sedangkan survei hidrografi adalah proses penggambaran dasar perairan mulai dari pengukuran, pengolahan, hingga visualisasi. Multibeam Echosounder dalam proses pengukurannya identik dengan Singlebeam Echosounder (SBES), perbedaannya adalah dari jumlah beam yang dipancarkan oleh masing-masing instrument, Singlebeam Echosounder hanya memancarkan 1 beam (beam nadir) di setiap pancarannya, berbeda dengan Multibeam Echosounder yang memancarkan sampai dengan 256 beam di setiap pancarannya, sehingga membuat Multibeam Echosounder lebih efektif digunakan dalam pemeruman di area survei yang cukup luas. Pemeruman dengan menggunakan Multibeam Echosounder akan menghasilkan data yang lebih detil karena tidak ada dasar perairan yang terlewatkan dari sapuan beam, dengan kerapatan beam yang rapat akan menghasilkan pemodelan dasar perairan yang sebenarnya.

Pelaksanaan pemeruman dengan menggunakan Multibeam Echosounder didukung oleh instrument dan data pendukung, Multibeam Echosounder tidak akan bekerja dengan baik tanpa adanya instrument pendukung tersebut, instrument dan data pendukung yang dibutuhkan adalah:

  1. Motion sensor, adalah alat yang digunakan untuk membaca dan memberikan koreksi pergerakan kapal selama pengukuran (pitch, roll, yaw)
  2. GPS Posisi, adalah alat yang digunakan untuk memberikan posisi sebenarnya dari kapal (ketelitian GPS posisi berpengaruh terhadap ketelitian beam point)
  3. Heading, adalah alat yang digunakan untuk memberikan arah yang sebenarnya dari kapal (ketelitian heading berpengaruh terhadap ketelitian beam point)
  4. SVS (Sound velocity sensor), adalah alat yang digunakan untuk memberikan nilai Sound Velocity pada permukaan tranducer
  5. SVP (Sound velocity profiler), adalah alat yang digunakan untuk memberikan nilai Sound Velocity di setiap kolom kedalam air di sekitar area survei
  6. Data pengamatan pasang surut, adalah data yang digunakan untuk memberikan koreksi terhadap data kedalaman hasil survei untuk mengkoreksi dinamika perubahan kedalaman laut selama akuisisi data

Data SVP dan data pengamatan pasang surut dibutuhkan dalam proses post processing, jadi akusisi MBES dapat dilakukan tanpa adanya instrument dan data tersebut.

Pancaran Sonar pada Multibeam Echosounder (NOAA Photo Library, 2018)

Tahapan Survei Hidrografi dengan Menggunakan Multibeam Echosounder:

1. Persiapan

Tahapan persiapan terdiri dari segala sesuatu yang berhubungan dengan keperluan survei, mulai dari perijinan, persiapan data sekunder, survei lokasi dan perencanaan lajur survei, persiapan alat, dan persiapan kapal survei.

A. Pembuatan Rencana Lajur Survei

Perencanaan lajur survei sangat perlu diperhatikan karena akan mempengaruhi terhadap efekitifitas dalam survei. Lajur survei Multibeam Echosounder dibuat sejajar dengan garis pantai atau mengikuti arah kontur kedalaman, karena interval lajur perum berdasarkan kedalaman area survei, untuk menghindari pertampalan data yang terlalu banyak dan menghindari data bolong. Pembuatan lajur survei mengacu dari data sekunder kedalam di sekitar area survei. Interval lajur perum dipengaruhi oleh beberapa faktor;

  • Kedalaman area survei
  • Nilai overlap yang digunakan (lajur perum yang berdampingan)
  • Swath angle (sudut sapuan beam maksimal)
Contoh Lajur Perum Survei
B. Persiapan Alat

Alat yang akan digunakan dalam survei perlu dilakukan pengecekan terlebih dahulu minimal dengan melakukan dry test untuk alat MBES. Pengecekan alat akan lebih baik jika melakukan performance test di atas wahana kapal, untuk mengetahui apakah motion sensor yang kita gunakan sudah memberikan koreksi dengan benar terhadap data survei.

C. Persiapan Kapal Survei

Kapal survei yang akan di gunakan di pilih apakah sudah sesuai untuk area survei, tonase kapal dan ruangan pada kapal juga harus dipertimbangkan ketika akan menginstal alat survei MBES.

2. Pelaksaan Pengukuran dengan Multibeam Echosounder

Tahapan pelaksaan pengukuran terdiri dari tahapan instalasi alat, patch test, akusisi data dengan menggunakan MBES, dan pengambilan data SVP

A. Instalasi alat dan perhitungan offset alat

Alat MBES di instal pada wahana kapal, tranducer MBES sebaiknya ditempatkan di tengah dan pinggir kanan atau kiri kapal untuk menghindari terlalu banyaknya efek pitch yang dirasakan dari pergerakan kapal, motion sensor ditempatkan di tengah (COG kapal) sejajar dengan tranducer untuk menghindari telalu banyak efek yang dirasakan dari pergerakan kapal. Penempatan antena GPS harus terbebas dari efek multipath, untuk heading menggunakan GPS penempatan antena GPS posisi dan heading sebaikanya diberikan ruang jarak minimal 1-2 meter dari masing-masing antena, mengingat ketelitian GPS yang dihasilkan. Menghitung offset instrument pada kapal dan draft kapal dengan cermat karena mempengaruhi dari ketelitian data yang dihasilkan

Perhitungan offset antena GPS
B. Patch Test

Patch test adalah proses perhitungan nilai koreksi pitch, roll, dan yaw dari instalasi tranducer yang tidak tepat, posisi tranducer harus benar-benar lurus kearah heading kapal dan datar, untuk mengkoreksi kesalahan posisi tranducer maka perlu dilakukan patch test. Patch test dilakukan dengan cara melakukan pengukuran dengan minimal pada 2 lajur survei sejajar dengan overlap data ukuran 100%, lajur survei pertama diukur dua kali dengan arah yang berbeda, dan kecepatan kapal yang sama, sedangkan lajur survei yang ke dua diukur sekali dengan kecepatan kapal yang sama dengan kecepatan kapal lajur survei pertama. Pemilihan area survei untuk patch test harus ada area slope dan datar, area slope digunakan untuk menghitung koreksi pitch dan yaw, sedang area datar digunakan untuk menghitung koreksi roll. Patch test harus kembali dilakukan jika posisi tranducer telah berubah, selama posisi tranducer tidak berubah, pengukuran masih bisa tetap dilanjutkan. Untuk keperluan kontrol di sarankan pada akhir survei melakukan patch test, akan terlihat apakah posisi tranducer masih sama dengan awal survei.

Formulir pengukuran patch test
Perhitungan nilai patch test
C. Akuisisi Data Menggunakan MBES

Dalam pelaksanaan pengukuran menggunakan MBES perlu diperhatikan swath angle dari alat apakah sudah sesuai perencanaan dari coverage area masing-masing line survei, karena perencanaan hanya menggunakan data sekunder kedalaman untuk kondisi area di lapangan yang kedalaman areanya tidak sesuai perencanaan maka swath angle dari beam boleh dirubah menyesuaikan dari coverage area  line survei yang telah direncanakan. Pemilihan frekuensi di setiap kedalaman, power, pulse length, dan pemilihan mode sounding juga harus selalu diperhatikan di setiap perubahan kedalaman.

Pelaksanaan survei MBES dengan Teledyne PDS
Keterangan gambar:
A. Snippet file (backscatter)
B. Run line survei
C. XYZ summary point survei
D. Survei informasi
D. Pengambilan Data SVP (Sound Velocity Profiler)

Pengambilan data SVP dilakukan setiap hari di setiap area survei, SVP akan mencatat nilai sound velocity di masing-masing area dan perubahan kedalaman yang kita ukur, data sound velocity dipengaruhi oleh salinitas, suhu, dan kedalaman.

Pengambilan data SVP
3. Processing Data MBES

Processing data MBES dilakukan dalam berapa tahapan:

A. Cleaning spike data (automatic dan manual)

Proses membersihkan data blunder dari hasil survei, tahapan pertama dilakukan filter secara otomatis dan dilanjutkan dengan tahapan manual untuk membesihkan data blunder yang terlewati dari tahapan otomatis.

B. Koreksi SVP

Proses mengkoreksi nilai sound velocity data survei dari nilai velocity pengukuran SVP, nilai sound velocity pada pengukuran MBES menggunakan nilai sound velocity dari SVS, yang mana merupakan nilai velocity di permukaan tranducer.

C. Koreksi Pasut

Melakukan koreksi kedalaman data survei berdasarkan data pengamatan pasang surut stasiun pasut, dinamika perubahan ketinggian permukaan air laut selama survei dapat dikoreksi dengan proses koreksi pasut sehingga data kedalaman selama survei memiliki datum kedalaman yang sama.

Cleaning data MBES
Contoh nilai SVP area survei
Contoh nilai pengamatan pasut
4. Hasil

Hasil pengolahan data MBES dapat disajikan dalam beberapa bentuk, berupa koordinat dan kedalaman point survei, DTM, dan kontur kedalaman. Koordinat dan kedalaman point survei bisa dikeluarkan langsung dari point pengamatan di lapangan, atau hasil turunan dari DTM jika ingin disajikan dengan rentang grid tertentu.

A. DTM Hasil Survei
B. Koordinat dan kedalaman point survei MBES