APLIKASI MULTIBEAM ECHOSOUNDER SYSTEM (MBES) UNTUK KEPERLUAN BATIMETRIK TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh Denny Kurnia Sasmita 15104062 Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Lembar Pengesahan Tugas Akhir Sarjana APLIKASI MULTIBEAM ECHOSOUNDER SYSTEM (MBES) UNTUK KEPERLUAN BATIMETRIK Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian maupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun di institusi pendidikan lainnya. Bandung, 11 Juni 2008 Penulis Denny Kurnia Sasmita NIM. 151 04 062 Bandung, Juni 2008 Pembimbing Dr. Ir. Eka Djunarsjah, MT. Ir. Nanang Henky Suharto NIP. 132 087 998 Dir. Executive MGS Jakarta Mengetahui: Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua, Dr. Ir. Wedyanto Kuntjoro, M.Sc. NIP. 131 690 328
ABSTRAK Standar ketelitian survei hidrografi untuk orde spesial (2008) mensyaratkan penggunaan teknologi multibeam. Di Indonesia penggunaan teknologi multibeam masih terkendala terhadap jumlah dan penguasaan alat (sumber daya manusia). Pemahaman serta penguasaan teknologi multibeam ini merupakan hal yang sangat penting, oleh karena itu di masa mendatang dalam tuntutan kebutuhan survei hidrografi (orde spesial) di Indonesia akan semakin meningkat. Dalam skripsi ini akan dikaji tentang aplikasi Multibeam Sonar Echosounder System (MBES) tipe SIMRAD EM 3002 berdasarkan buku-buku petunjuk (manual), studi literature serta para nara sumber, melakukan uji coba lapangan (sea trial) serta pengolahan sampel data didalam menghasilkan data yang bebas dari kesalahan sistematik maupun blunder. Tujuan penulisan dimaksudkan untuk memperkenalkan teknologi Multibeam Sonar Echosounder (MBES) untuk berbagai keperluan sesuai prosedur survei batimetrik dan kalibrasi yang tepat. iii
ABSTRACT The standard accuracy of hydrographic survey (2008) special order requires multibeam technology. Multibeam technology in Indonesia is limited by amounts of instruments and expert domination (human resource). Along of in coming of demand of special order hydrographic survey in Indonesia would increase, so understanding and domination of this multibeam technology is really important. This paper discusses an application of Multibeam Sonar Echosounder System (MBES) type SIMRAD EM 3002 based on manual books, study literature, interviews with some experts doing some test (sea trial) as well as processing of sample data to produce data without systematic error and blunder. The purpose of writing meant to introduce Multibeam Sonar Echosounder ( MBES) technology in supporting work of survey bathimetry for various needs. iv
Bacalah dengan menyebut nama Tuhanmu, Yang menciptakan. Dia telah menciptakan manusia dari segumpal darah. Bacalah! dan Tuhanmu-lah yang Maha Pemurah. Yang telah mengejar (manusia) dengan perantaraan kalam. Dia telah mengajarkan kepada manusia apa yang tidak diketahuinya. (Q.S Al Alaq : 1-5)...Katakanlah : Adakah sama orang-orang yang mengetahui dengan orangorang yang tidak mengetahui? Sesungguhnya orang yang berakallah yang dapat menerima pelajaran. (Q.S Az-Zumar : 9) Untuk : Mamah, Bapak, Kakak dan Adik Serta Seluruh Pembaca
KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillahirabbil alamin, segala puji penulis panjatkan atas kehadirat Allah Subhanahu wa Ta ala, atas limpahan rahmat dan kehendak-nya sehingga penulisan skripsi yang berjudul : APLIKASI MULTIBEAM ECHOSOUNDER SYSTEM SIMRAD EM 3002 UNTUK KEPERLUAN BATIMETRIK telah terselesaikan. Tugas akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat kelulusan akademik pendidikan Sarjana Program Strata Satu (S-1) pada Departemen Teknik Geodesi dan Geomatika Institut Teknologi Bandung. Mudah-mudahan isi dari skripsi ini dapat bermanfaat bagi yang memerlukan bagi setiap pihak yang membutuhkan dan akhirnya dalam penulisan skripsi ini penulis tidak lepas dari bantuan dari berbagai pihak dan pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Dr. Ir. Wedyanto Kuntjoro, MSc., selaku Ketua Program Studi Geodesi dan Geomatika sekaligus dosen wali serta dosen penguji. Beliau yang selalu memberi masukan dan dukungan secara moril yang sangat berperan dalam hal serta keadaan penulis dalam mengikuti aktivitas kuliah. 2. Dr. Ir. Agung Budiawan, MSc., selaku Selaku Sekretaris Program Studi Geodesi dan Geomatika. 3. Ir. Eka Djunarsjah, M.T, selaku Pembimbing I yang telah membimbing serta memberikan masukan pada penulis dalam alur penyusunan skripsi serta dorongan pandangan yang berkelanjutan. 4. Ir. N. Henky Suharto, selaku Pembimbing II yang telah dengan sabar serta memberikan waktu dan tempatnya dalam membimbing penulis di MGS Jakarta serta pengajaran dan berbagai macam hal yang dibutuhkan untuk alat Multibeam EM 3002. 5. Pa Dr. Ir. Wiwin, MT, selaku dosen penguji yang banyak memberikan masukan dalam penulisan tugas akhir ini. 6. Mamah dan Bapak baik yang ada di Cikarang maupun di Bandung, sebagai orangtua yang sabar dan tidak pernah letih dengan selalu memberikan dukungan moril serta materil dalam mengikuti segala macam aktivitas penulis semoga Allah mengampuni i
aku dan mereka dan sayangi mereka seperti mereka menyayangiku sewaktu kecil. Amien. 7. Diptyo_IMG 01, Feri_IMG 01, Reni_IMG 01, Pa Rhyan, Mas Oki, Pa Hasan, Mas Bambang, Pa Tomy, Bang Tjin Se Siang, Pa Drajat, Mas Rohmat, dan semua staf karyawan MGS yang telah memberikan segala macam informasi serta bantuan dalam penyusunan skripsi sekaligus teman diskusi. 8. Seluruh staf karyawan Tata Usaha : Pak Ujum, Pak Yus, Pak Dudi, Bu Lilis, Pak Jaja, Pak Dudung dan yang lainnya. 9. Seluruh staf karyawan Perpustakaan Program Studi Geodesi dan Geomatika untuk Bu Siti dan Pak Armen. Terima kasih untuk bantuannya dalam menelusuri sumbersumber informasi yang ada di perpustakaan. 10. Ida, Pipit, Penti, Teh Devi, Rizka, Ende untuk dukungan dan doa-doanya. 11. Dosen serta pihak staf karyawan yang berperan dalam memberi tidak hanya pengetahuan melainkan wawasan serta pencerahan spiritual terutama Pa Didik, Pa Agus, Pa Widyo, Pa Dudi (lab), dan yang lainnya terhadap penulis dalam melakukan segala macam aktivitas. 12. Pada teman serta partner yang sering dan sering membantu penulis dalam segala hal seperti Anca_IMG 04, Fahri_IMG 04, Miga_IMG 04, Ayi_IMG04, Fanani_IMG 04, Gilang_IMG 04, Fikri_IMG 04 serta rekan-rekan IMG_04 yang ngga bisa disebut semua. Serta tidak lupa pula pada seluruh teman-teman IMG. Kita kompak pasti jaya. 13. Serta semua pihak yang membantu yang tidak dapat disebut satu persatu. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih sangat jauh dari sempurna baik dari sistematika pembahasan serta analisis hasil akhir yang dilakukan penulis sehubungan dengan pemikiran penulis yang terbatas. Oleh karena itu penulis mengharapkan sumbangan pemikiran serta permohonan maaf atas kekurangan yang ada. Bandung, Juni 2008 Penulis ii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR...i ABSTRAK...........iii ABSTRACT.............iv DAFTAR ISI............ v DAFTAR GAMBAR.................vii DAFTAR TABEL...ix BAB I PENDAHULUAN...1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Rumusan Masalah...1 1.3 Maksud dan Tujuan...2 1.4 Metodologi Penelitian...2 1.5 Sistematika Penulisan...4 BAB II MULTIBEAM ECHOSOUNDER SYSTEM (MBES)...6 2.1 Prinsip Multibeam Echosounder System (MBES).....6 2.2 Kalibrasi Multibeam Echosounder System (MBES)...8 2.2.1 Kalibrasi Offset Static...8 2.2.2 Kalibrasi Patch Test...9 2.2.3 Kalibrasi Performance Test...15 2.3. Pergerakan Kapal Dan Pengaruhnya Dalam Penentuan Posisi...16 2.3.1 Penentuan Posisi...16 2.3.1.1 Penentuan Posisi Secara Statik...16 2.3.1.2 Penentuan Posisi Pengaruh Heading Kapal...17 2.3.1.3 Penentuan Posisi Pengaruh Pergerakan Kapal...18 2.3.2 Sistem Koordinat...23 2.4 Hal-Hal Yang Mempengaruhi Akustik Bawah Air...25 2.4.1 Sound Velocity...25 2.4.2 Sifat Fisik Air Laut...26 2.5 Reduksi Kedalaman...27 2.6 Aplikasi Sistem Multibeam Echosounder (MBES) Untuk v
Keperluan Batimetrik...30 BAB III MULTIBEAM SIMRAD EM 3002...33 3.1 Tinjauan Umum Multibeam Echosounder (MBES) SIMRAD EM 3002...33 3.2 Prosedur Teknis Survei Multibeam Echosounder (MBES) SIMRAD EM 3002...37 3.2.1 Tahap Perencanaan Survei...37 3.2.2 Tahap Kalibrasi...48 3.2.3 Tahap Pelaksanaan Data Akuisisi...53 3.2.4 Tahap Pengolahan Data...54 BAB IV ANALISIS...57 4.1 Analisis Tahap Perencanaan Survei...57 4.2 Analisis Kalibrasi Patch Test...57 4.3 Analisis Data Posisi Kedalaman...62 4.4 Analisis Data Perbandingan Batimetri...65 BAB V PENUTUP...67 5.1 Kesimpulan...67 5.1.1 Kesimpulan Secara Kualitatif...67 5.1.2 Kesimpulan Secara Kuantitatif...69 5.2 Saran...70 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Lampiran. 1 Spesifikasi Alat Lampiran. 2 Citra 3 Dimensi Dasar Laut Berdasarkan Hasil Software QINSy (QLOUD) vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Skema Metodologi Pembahasan...3 Gambar 2.1 Geometri Waktu Tranducer...7 Gambar 2.2 Offset Statik....9 Gambar 2.3 Kalibrasi Pitch...10 Gambar 2.4 Kalibrasi Roll...11 Gambar 2.5 Persamaan Kalibrasi Roll...12 Gambar 2.6 Kalibrasi Time Delay Positioning...13 Gambar 2.7 Kalibrasi Yaw...14 Gambar 2.8 Penentuan Posisi Dalam Keadaan Stabil...16 Gambar 2.9 Perubahan Titik Akibat Heading Kapal...17 Gambar 2.10 Pergerakan Roll...19 Gambar 2.11 Pergerakan Pitch...19 Gambar 2.12 Pergerakan Heave...19 Gambar 2.13 Geometri Gerakan Pitch.20 Gambar 2.14 Geometri Gerakan Yaw...21 Gambar 2.15 Geometri Gerakan Roll...22 Gambar 2.16 Sistem Koordinat Kartesian Kapal-Sistem Koordinat Referensi...23 Gambar 2.17 Diagram Kapal...24 Gambar 2.18 Reduksi Kedalaman Laut...28 Gambar 2.19 Reduksi kedalaman Akibat Kapal Bergerak...29 Gambar 3.1 SIMRAD EM 3002...33 Gambar 3.2 Jumlah Pancaran...34 Gambar 3.3 Swath Coverage...34 Gambar 3.4 Fungsi Tranduser...35 Gambar 3.5 Instrumen Alat...38 Gambar 3.6 TSS Meridian Gyrocompass...39 Gambar 3.7 GPS Receiver Trimble 4000-SSi..39 Gambar 3.8 GPS Position C-Nav System 2000...40 Gambar 3.9.a Processing Unit...40 Gambar 3.9.b Processing Unit...41 Gambar 3.10 Pemasangan Alat Antena Gyro Dan Antena DGPS...43 vii
Gambar 3.11 Diagram Operation Station MBE 3002...44 Gambar 3.12 Database Setup Program.....45 Gambar 3.13 Tampilan Data Online Pada Sistem 46 Gambar 3.14 Sketsa Kapal-Antena GPS...46 Gambar 3.15 Sketsa Kapal-Tranducer.47 Gambar 3.16 Kalibrasi Kapal...47 Gambar 3.17 Kalibrasi Gyro...48 Gambar 3.18 Area Kalibrasi MBES...49 Gambar 3.19 Profil Cepat Rambat Pada Lajur Survey 52 Gambar 3.20 Data Akuisisi Menggunakan Software SIS...53 Gambar 3.21 Skema Data Akuisisi (QINSy)...54 Gambar 3.22 Skema Processing Data.55 Gambar 3.23 Data Spike...56 Gambar 4.1 Sebelum Kalibrasi Pitch...57 Gambar 4.2 Setelah Kalibrasi Pitch...58 Gambar 4.3 Sebelum Kalibrasi Roll...59 Gambar 4.4 Setelah Kalibrasi Roll...59 Gambar 4.5 Sebelum Kalibrasi Yaw...60 Gambar 4.6 Setelah Kalibrasi Yaw...61 Gambar 4.7 Integrasi Kalibrasi Patch Test...62 Gambar 4.8. a Kapal Statis...62 Gambar 4.8. b Kapal Pengaruh Heading (Gyro)...62 Gambar 4.9 Kontur data MBES dan SBES...65 Gambar 4.10 Panjang Lajur Survei...66 viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Klasifikasi survei...31 Tabel 2.2 Kesalahan Deteksi Kedalaman...32 Tabel 3.1 Cakupan Horisontal Dasar Laut (Kedalaman)...35 Tabel 3.2 Cakupan Horisontal Dasar Laut (Resolusi Sudut)...36 Tabel 4.1 Perbandingan Koordinat Posisi Statis dan Pengaruh Heading...64 Tabel 5.1 Keuntungan dan Kelemehan MBES serta SBES...67 Tabel 5.2 Patch Test...69 ix