Survei Dimensional dan Kalibrasi Sistem Multibeam Laut Dalam di Kapal Riset Baruna Jaya I ........................................ (Haryanto, et al)

## SURVEI DIMENSIONAL DAN KALIBRASI SISTEM MULTIBEAM LAUT DALAM DI KAPAL RISET BARUNA JAYA I
(Dimensional Survey and Calibration of Deep-water Multibeam System of RV Baruna Jaya I)
Dwi Haryanto, Hendra Kurnia Febriawan, Ahmad Fawaiz Safi`, dan Muhamad Irfan Balai Teknologi Survei Kelautan, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) BPPT Gedung 2 Lantai 12 Jl. M.H. Thamrin No. 8 Jakarta Pusat, DKI. Jakarta 10340 E-mail: dwi.haryanto@bppt.go.id
Diterima: 3 Februari 2020; Direvisi: 9 November 2020; Disetujui untuk Dipublikasikan: 20 November 2020

## ABSTRAK
Wilayah  laut  Indonesia  bagian  tengah  dan  timur  merupakan  perairan  laut  dalam  dengan  informasi batimetri yang masih terbatas. Data batimetri laut dalam dapat diperoleh menggunakan alat survei khusus, yaitu Multibeam  Echosounder (MBES).  MBES  laut  dalam  pada  Kapal  Riset  (KR)  Baruna  Jaya  I  mampu menghasilkan data batimetri hingga kedalaman 11 km. MBES laut dalam tersebut mempunyai dimensi fisik yang relatif besar, sehingga transducer MBES harus dipasang secara permanen pada tunas kapal. Sistem MBES laut dalam terdiri dari beberapa sensor yang terintegrasi dalam satu sistem akuisisi MBES. Agar menghasilkan data batimetri berkualitas tinggi, perlu dilakukan survei dimensional untuk memperoleh informasi sudut miss- alignment transducer MBES dan posisi secara 3D (tiga dimensi) sensor sistem MBES laut dalam secara akurat dalam  satu  referensi  sistem  koordinat.  Paper  ini  bertujuan  untuk  memperoleh  nilai  ketidaklurusan  ( miss- alignment ) transducer MBES dan nilai offset sensor - sensor yang terpasang pada KR Baruna Jaya I terhadap suatu sistem  koordinat  kapal  menggunakan  metode  survei  dimensional.  Selain  itu,  hasil  survei  dimensional  tersebut diverifikasi  secara  dinamis  menggunakan  metode  kalibrasi patch  test. Hasil  survei  dimensional  menunjukkan pemasangan fairing sebagai rumah transducer MBES memenuhi toleransi dengan nilai roll : -0,089 ˚ dan yaw :
0, 292˚ sedangkan  nilai pitch (-0, 120˚ )  tidak  memenuhi  toleransi.  Hasil  pemasangan transducer MBES menunjukkan nilai roll dan yaw memenuhi toleransi ( roll : 0, 012˚ dan yaw : 0, 200˚), sedangkan nilai pitch di atas  ambang  toleransi  ( pitch :  0, 698˚).  Nilai  kesalahan  pemasangan transducer diverifikasi  dengan  hasil kalibrasi Patch Test MBES dan mendapatkan nilai roll : 0,20°, pitch : 0,45°, dan yaw : -1,43°.
Kata kunci :  batimetri laut dalam, multibeam echosounder , survei dimensional, miss-alignment , sensor offset , patch test

## ABSTRACT
The  middle  and  eastern  parts  of  Indonesia’s  water  territor y  are  deep-water  ocean  with  very  limited bathymetry  information.  That  deep-water  bathymetry  information  can  be  mapped  using  particular  survey equipment, such as Multibeam Echosounder (MBES). The deep-water MBES system installed on RV Baruna Jaya I can produce bathymetry data that  can reach the depth of 11  km. The  MBES has a relatively huge physical dimension, thus the transducer must be installed permanently on the vessel hull. The MBES system consists of several sensors integrated into an MBES acquisition system. In order to produce a high-quality of bathymetry  data,  the  dimensional  survey  needs  to  be  carried  out  to  obtain  the  miss-alignment  angle information of the transducer. These values are commonly due to the miss-alignment and 3D position of the sensors based on the vessel reference frame (VRF). This paper is aimed to obtain miss-alignment values of MBES  transducer  estimation  and  offset  values  of  sensors  installed  in  RV  Baruna  Jaya  I  using  dimensional survey method. In addition, the verification of the results was also carried out using patch test calibration method. The  results  of  the  dimensional  survey  indicated  that  the  fairing  installation  was  already  below tolerance for roll: 0, 088˚ and yaw: -0, 292˚ but out of tolerance for pitch: -0, 120˚. The result of the transducer installation exhibited that the roll and yaw of the transducer were already below tolerance (roll: 0, 012˚ and yaw: 0, 200˚ respectively). In contrast, there was an out of tolerance of the pitch value (0, 698˚). Those miss - alignment values of the transducer installation then were verified using a Patch Test calibration and showing a result of roll: 0,20°, pitch: 0,45°, and yaw: -1,43°
Keywords : deep-water bathimetry, multibeam echosounder, dimensional survey, miss-alignment, sensor offset, patch test

## PENDAHULUAN
Indonesia  merupakan  negara  kepulauan dengan  dua  pertiga  luas  wilayahnya  berupa perairan  laut  dengan  luas  kurang  lebih  mencapai 5,8  juta  km 2 (Ramdhan  &  Taslim,  2013).  Wilayah perairan  laut  Indonesia  bagian  tengah  dan  timur didominasi  oleh  perairan  laut  dalam.  Hal  tersebut dijelaskan dalam Riadi et al. (2014) yang melakukan pengambilan  sedimen  di  Selat  Makassar  pada kedalaman sampai 2500 - 5000 m. Disamping itu, Manik  et  al.  (2018)  melalui  studi  mereka  tentang sebaran  ikan  pelagis  di  Laut  Banda  juga menyebutkan  bahwa  Laut  Banda  memiliki kedalaman mencapai 5800 m. Salah satu peralatan yang  banyak  digunakan  untuk  memetakan kedalaman  wilayah  laut  dalam  tersebut  adalah multibeam echosounder (MBES) karena kemampuannya  dalam  melakukan  kegiatan  survei secara  efisien  dan  menghasilkan  informasi kedalaman yang rapat.
Sebagian  besar  kegiatan  survei  batimetri  di Indonesia  menggunakan  sistem  MBES  yang  tidak terpasang  permanen pada suatu kapal survei.  Hal tersebut memungkinkan pada kegiatan survei MBES pada  perairan  laut  dangkal  ataupun  dengan kedalaman  di  bawah  3000  m.  Akan  tetapi  untuk melakukan  survei  MBES  di  perairan  laut  dalam dengan kedalaman di atas 3000 m, diperlukan alat MBES yang bisa menjangkau kedalaman tersebut. Tipe alat MBES dengan spesifikasi tersebut biasanya memiliki  dimensi  fisik  yang  relatif  besar.  Sebagai contoh,  MBES  tipe  HydroSweep  DS  mempunyai dimensi transducer berukuran  sekitar  5-10  m (RESON,  2019).  Hal  tersebut  menyebabkan  alat MBES  tersebut  harus  dipasang  permanen  pada lunas  ( hull  mounted )  kapal  survei.  Di  Indonesia, tidak banyak kapal survei yang dilengkapi peralatan MBES dengan kemampuan untuk memetakan laut dalam di atas 3000 m.
Salah satu kapal survei Pemerintah Indonesia yang dilengkapi peralatan MBES laut dalam adalah Kapal  Riset  (KR)  Baruna  Jaya  I.  Kapal  tersebut dioperasikan  dan  dikelola  oleh  Balai  Teknologi Survei Kelautan (Balai Teksurla), Badan Pengkajian dan  Penerapan  Teknologi  (BPPT).  Sejak  tahun 2017,  kapal  tersebut  telah  dipasang  sistem peralatan  MBES  laut  dalam  dengan  kemampuan melakukan pengukuran kedalaman sampai dengan 11000  m  ( full  depth ).  Sistem  MBES  tersebut dilengkapi sensor-sensor peralatan survei multibeam yang terpasang secara permanen pada KR Baruna Jaya I.
Sistem MBES yang terpasang permanen pada kapal  survei  terdiri  dari transducer MBES  dan beberapa  sensor  peralatan  survei  seperti  GNSS receiver , gyrocompass , sensor pengukur pergerakan  kapal  ( motion  reference  unit /MRU), serta  alat  pengukur  kecepatan  gelombang  suara yang terintegrasi ke dalam satu sistem. Agar dapat
menghasilkan data batimetri MBES dengan kualitas tinggi,  diperlukan  survei  dimensional  untuk mendapatkan posisi 3D (tiga dimensi) dari sensor- sensor  ( sensor  offset )  dan  sudut miss-alignment tranducer  MBES  (Roll,  Pitch,  dan  Yaw)  terhadap sistem  koordinat  kapal (Vessel  Reference Frame /VRF). Secara umum terdapat ketidakpastian (uncertainty) pada pengukuran posisi 3D tersebut. Ketidakpastian  ukuran offset sensor – sensor tersebut  terhadap  VRF  dapat  mempengaruhi keakuratan pengukuran posisi horizontal  dan data kedalaman  sewaktu  survei  (Nardez  et  al.,  2011). Sehingga ukuran offset sensor – sensor dan sudut miss-alignment transducer  (Roll,  Pitch,  dan  Yaw) terhadap VRF penting untuk diukur secara akurat. Mereka menyebutkan bahwa pengukuran offset dan rotasi sensor tersebut harus dilakukan pada waktu kapal  berada  di  dok  kering  untuk  memastikan bahwa kapal berada pada posisi yang stabil. Maka dari  itu,  kegiatan  pengukuran  survei  dimensional untuk medapatkan informasi kemiringan lunas dan badan kapal sebelum pemasangan sensor peralatan survei  dan  informasi  3D  sensor  tersebut  juga dilakukan pada KR Baruna Jaya I.
Secara  global,  studi  dan  prosedur  survei dimensional  sistem  MBES  secara  detail  dapat ditemukan pada beberapa referensi seperti White et al. (2007),  Nardez  et al. (2011), dan  Picard  et al. (2019).  Akan  tetapi,  publikasi  mengenai  kegiatan, metode, dan hasil kalibrasi dan pengukuran offset sensor – sensor sistem MBES di Indonesia, terutama pada sistem transducer MBES yang terpasang pada lunas (hull) kapal, masih sangat terbatas. Penelitian  ini  mempunyai  tujuan  untuk mendapatkan  nilai  sudut  ketidaklurusan  ( miss- alignment) transducer MBES dan nilai offset sensor- sensor  yang  terpasang  pada  KR.  Baruna  Jaya  I terharap  VRF  menggunakan  metode  survei dimensional.  Setelah  itu,  dilakukan  verifikasi  hasil pengukuran  tersebut  secara  dinamis  dengan metode kalibrasi patch test . Hasil pengukuran yang akurat  dari  ketidaklurusan transducer MBES  dan nilai offset sensor  -  sensor  pada  sistem  MBES tersebut  beserta  kalibrasi patch  test MBES merupakan  faktor  penting  dalam  mendukung aktivitas  survei  dan  sebagai  jaminan  kualitas  data yang didapatkan.

## METODE

## Lokasi Penelitian dan Sistem Koordinat Kapal
Lokasi penelitian berada di galangan kapal PT. Samudra  Marine  Indonesia,  Bojonegara,  Serang, Banten  ( Gambar  1. ).  Sebelum  KR  Baruna  Jaya  I melakukan  kegiatan docking di  galangan  kapal, dilakukan  survei  batimetri  untuk  mengetahui kedalaman  alur  masuk  dan  keluar  galangan. Sebagaimana draft lunas  kapal  akan  bertambah karena  pemasangan fairing dan transducer MBES,
Survei Dimensional dan Kalibrasi Sistem Multibeam Laut Dalam di Kapal Riset Baruna Jaya I ........................................ (Haryanto, et al)
informasi kedalaman tersebut sangat penting untuk keselamatan kapal.
Gambar 1. Lokasi galangan kapal PT. Samudra Marine Indonesia, Bojonegara, Serang, Banten.
Setiap sensor peralatan survei hidrografi yang terpasang  di  kapal  memiliki  titik  acuan  dan kerangka  koordinat  tertentu.  Titik  acuan  dan kerangka koordinat ini digunakan untuk mendefinisikan  data  pengukuran  secara  valid. Dalam  survei  hidrografi  terdapat  banyak  sensor yang  digunakan  dalam  pengukuran.  Untuk mendapatkan  data  survei  yang  terintegrasi  maka diperlukan  penentuan  sistem  koordinat  kapal ( Vessel  Reference  Frame /VRF),  sehingga  semua sensor  pengukuran  akan  mengacu  pada  sistem koordinat tersebut. Seperti dalam penelitian Clarke (2003),  sistem  koordinat  kapal  ditentukan  secara tiga dimensi. Sumbu X positif didefinisikan dari titik tengah kapal kearah kiri (port) , sedangkan sumbu Y positif dari titik tengah kearah depan kapal (fore) , dan sumbu Z positif dari titik tengah kearah bawah kapal  ( Gambar  2 ).  Pada  VRF  tersebut  secara umum  terdapat  tiga  perputaran  atau  rotasi  yang berefensi  terhadap  VRF.  Perputaran  atau  rotasi pada  sumbu  Y  disebut  Roll,  rotasi  pada  sumbu  X disebut Pitch dan rotasi pada sumbu Z disebut Yaw ( Gambar
2 ).
Sumber: Walter et al. (2017) (dimodifikasi)
Gambar 2. Sistem koordinat kapal dan perputaran pada sumbu koordinat.

## Survei Dimensional Kapal

## Pembuatan Titik Kontrol Horizontal dan Vertikal
Survei  dimensional  kapal  diawali  dengan pembuatan  kerangka  kontrol  horizontal  dan vertikal.  Kerangka  kontrol  horizontal  merupakan titik  referensi  posisi  horizontal  (X,Y)  yang  terdiri lebih  lebih  dari  dua  titik  sehingga  membentuk sebuah  jaring  poligon.  Penentuan  koordinat kerangka  kontrol  horizontal  dilakukan  dengan metode Bowditch (Ghilani & Wolf, 2012) dan diukur menggunakan  alat  Total  Station  Trimble  M3. Koordinat titik – titik kontrol tersebut menggunakan sistem koordinat lokal. Terdapat empat titik kontrol sebagai  titik – titik  poligon  (SMI-1,  SMI-2,  SMI-3, dan  SMI-4)  seperti  pada Gambar 3 .  Titik  kontrol SMI-1 dipilih sebagai acuan dengan koordinat lokal (X,Y,Z) 1000m, 1000m, 100m.
Kerangka kontrol vertikal merupakan titik yang dijadikan  acuan  untuk  penentuan  ketinggian  (Z) titik  lainnya  dengan  orde  yang  lebih  rendah. Pengukuran  kerangka  kontrol  vertikal  dilakukan dengan  menggunakan  metode levelling teliti (metode  pergi – pulang)  (Yuwono  &  Prasetyo, 2019). Titik acuan  koordinat vertikal (Z) mengacu pada titik SMI-1 yang sudah ditetapkan elevasinya yaitu 100 m. Pengukuran beda tinggi menggunakan alat  waterpass  otomatis  Topcon  AT-B4,  ilustrasi metode  pengukuran  tersebut  dapat  dilihat  pada Gambar 3 .
Gambar 3. Ilustrasi  poligon  dan  arah  pengukuran kerangka kontrol vertikal.

## Pengukuran Kemiringan Kapal
Ketika  kapal  melakukan  dok  kering,  kapal berada  diatas  penyangga  yang  mengakibatkan kapal  dalam  keadaan  stabil,  sehingga  adanya ketidaklurusan kapal ( roll, pitch dan yaw ) terhadap water line dapat diketahui secara akurat. Water line merupakan bidang semu sebagai acuan penentuan referensi horizontal pada kapal (Dodd, et al., 2010) Penentuan  sudut  dan  orientasi  kemiringan  kapal terhadap water  line (WL)  diawali  dengan menentukan  objek  yang  dapat  mewakili  kondisi kapal ketika dok kering. Objek yang dapat mewakili kondisi  kapal  adalah  bagian top  tank kapal, sehingga  kemiringan  orientasi  kapal  ditentukan
Ket: garis hijau dan biru arah pengukuran beda tinggi
dengan pengukuran kemiringan garis top tank kapal ( Gambar  4a ).  Plat top-tank tampak  atas berbentuk  segi  empat  ( Gambar  5 )  dan  keempat sudut top-tank diukur  koordinat  tiga  dimensinya (X,Y,Z).  Pengukuran  titik  sudut top-tank kapal dilakukan dengan menggunakan alat Total Station Trimble M3  dengan  ketelitian  2”. Perhitungan koordinat  tiga  dimensi  titik  sudut top  tank menggunakan  metode  tachimetri  (Schofield  & Breach, 2007).
Metode  trigonometri  (Ghilani  &  Wolf,  2012) digunakan  untuk  menghitung  simpangan  nilai  roll dan  pitch.  Metode  tersebut  membandingkan  beda tinggi  antar  dua  titik top-tank dengan  jarak  datar yang terbentuk dari dua titik tersebut sesuai dengan rumus berikut:
𝛼 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑎𝑛 ( ∆𝑍 𝑑 ) ............................................ (1)
dimana:
𝛼
: sudut kemiringan ∆𝑍
: beda tinggi dari dua titik top tank
𝑑 : jarak datar dua titik top tank
Nilai roll dihitung dari perbandingan beda tinggi antara  dua  titik top  tank yang  terletak  pada  satu garis arah kanan-kiri kapal ( starboard-port ) dengan jarak  datar  yang  dibentuk  dari  dua  titik  tersebut, mengacu Gambar  5 maka  titik  yang  dimaksud adalah  titik  a-b  atau  c-d.  Nilai pitch dihitung  dari perbandingan beda tinggi antara dua titik top tank yang terletak pada satu garis arah depan-belakang kapal (fore-aft )  dengan jarak datar  yang  dibentuk dari dua titik tersebut, mengacu Gambar 5 maka titik  yang  dimaksud  adalah  titik  a-d  atau  b-c. Sedangkan nilai yaw ( heading ) dihitung menggunakan  metode  perhitungan  azimuth  dari dua koordinat XY titik top tank yang terletak pada satu  garis  arah  belakang-depan  kapal  ( aft-fore ), mengacu Gambar  5 maka  titik  yang  dimaksud adalah titik d-a atau c-b.
Gambar 4. Pengukuran titik sudut top tank (a), posisi fairing pada lunas kapal (b).
Gambar 5. Ilustrasi top tank tampak atas.

## Pengukuran Kemiringan Fairing
Fairing merupakan  struktur  tambahan  yang digunakan  sebagai  dudukan  ( bracket ) transducer MBES dan melindungi alat dari benturan dan korosi secara  langsung  (Wright,  2019).  Dalam  kondisi ideal, fairing diharapkan dapat dipasang pada lunas kapal  dengan  toleransi  nilai  ketidaklurusan  ( miss- alignment ) roll ,  dan yaw terhadap water-line sebesar ± 0,5°, sedangkan untuk pitch 0° – +0,5° (nilai pitch tidak boleh <0). Pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat TS Trimble M3 dengan ketelitian  2”  ( Gambar  4b ).  Metode  pengukuran dan  perhitungan  nilai  ketidaklurusan fairing menggunakan  metode  yang  sama  dengan  yang digunakan  pada  perhitungan  ketidaklurusan orientasi kapal. Pemasangan transducer MBES pada fairing dilakukan  jika  nilai  ketidaklurusan fairing sudah memenuhi toleransi. Setelah nilai ketidaklurusan fairing terhadap water line diketahui, selanjutnya  dihitung  nilai  ketidaklurusan fairing terhadap  kapal.  Nilai  tersebut  didapatkan  dari perhitungan  selisih  nilai  ketidaklurusan  kapal terhadap water  line dengan  nilai  ketidaklurusan fairing terhadap water  line .  Secara  umum  dapat ditulis dengan rumus berikut,
∆𝛼 = 𝛼′ − 𝛼 ................................................... (2) dimana:
∆𝛼
: simpangan orientasi fairing terhadap kapal
𝛼′ : simpangan orientasi fairing terhadap water line 𝛼
: simpangan orientasi kapal terhadap water line
Pengukuran Offset Sensor
Terdapat  beberapa  sensor  peralatan  survei yang  terpasang  ataupun  masih  dalam  rencana pemasangan ( Tabel 1 ). Walaupun beberapa sensor belum  dilakukan  pemasangan,  akan  tetapi  posisi dudukan sensor tersebut penting untuk diukur dan dipetakan.
Tabel 1. Sensor peralatan survei di KR Baruna Jaya I. Sensor Fungsi Kondisi GNSS Antenna L1 Phase Positioning Terinstal
Survei Dimensional dan Kalibrasi Sistem Multibeam Laut Dalam di Kapal Riset Baruna Jaya I ........................................ (Haryanto, et al)
Sensor Fungsi Kondisi HydroSweep DS TX Center Depth Terinstal HydroSweep DS RX Center Depth Terinstal Saturn-10 Reference Point Motion sensor  Terinstal Sub-bottom Profiler Lapisan dasar laut Belum terinstal ADCP Profiling arus Belum terinstal

## Pengukuran Kemiringan Tranducer
Transducer MBES  dipasang  secara  permanen di bawah fairing yang sudah terpasang pada lunas kapal  dan  dilakukan  pengukuran  ketidaklurusan ( miss-alignment )  sebelumnya  ( Gambar  6a ). Pengukuran alignment posisi transducer tersebut perlu  dilakukan  untuk  memastikan  bahwa  posisi transducer sudah searah dengan fairing dan sistem koordinat kapal ataupun jika terdapat ketidaklurusan  ( miss-alignment )  sudah  memenuhi toleransi  yang  ditentukan.  Pengukuran  dilakukan menggunakan  alat  total  station  (TS)  Trimble  M3 Robotic  dengan  keteli tian  1”  ( Gambar  4b ).  Alat Total  Station  tersebut  sudah  terbukti  dapat memberikan  kualitas  data  yang  teliti  seperti digunakan  pada  studi  tentang  modeling  3D  untuk keperluan  navigasi  dalam  ruangan  (Jamali,  et  al., 2017).    Referensi  pengukuran tranducer MBES menggunakan  titik  kontrol  horizontal  dan  vertikal yang sudah dibuat sebelumnya.
Gambar 6. Posisi tranducer MBES yang terpasang pada fairing  (a),  tranducer  teledyne  hydrosweep DS berbentuk mills cross (b).
Transducer MBES  mengikuti  konfigurasi  “T” ( mills  cross ),  yaitu  bentuk  yang  saling  menyilang antara  kedua transducer tersebut  dan  terdiri  dari dua bagian yaitu transmitter (TX) dan receiver (RX) ( Gambar 6b ). Transducer yang berfungsi sebagai
penerima  sinyal  (RX)  dipasang  dengan  arah  kiri kanan  kapal,  sedangkan  transducer  pemancar sinyal  (TX)  dipasang  searah  haluan  kapal. Pengukuran alignment transducer tersebut dimaksudkan untuk mengetahui nilai pitch dan yaw untuk transmitter multibeam (TX)  dan  nilai roll untuk receiver multibeam (RX).

## Pengukuran Offset Sensor Peralatan Survei
Pengukuran offset sensor  peralatan  survei dilakukan untuk mendapatkan perhitungan ukuran offset sensor-  sensor  tersebut  dan  ketidaklurusan dari masing – masing peralatan survei dalam suatu sistem yang terintegrasi sehingga dapat menghasilkan  data  survei  yang  tergeoreferensi secara benar dan akurat. Dalam pengukuran offset sensor perlu ditetapkan bidang kerangka referensi kapal  ( vessel  reference  frame /VRF)  sebagai referensi  pengukuran.  Sensor Motion  Reference Unit (MRU) di KR Baruna Jaya I dipilih sebagai pusat VRF  dan  ditetapkan  mempunyai  koordinat  VRF (0,0,0).  Lokasi  sensor  MRU  tersebut  diasumsikan sudah  sejajar  dengan  garis  air  ( water  line )  dan sejajar dengan bidang horizontal dan vertikal kapal. Terdapat  beberapa  posisi  sensor  peralatan  survei yang  diukur  posisinya  terhadap  VRF  yaitu: transducer transmitter (TX) multibeam , transducer receiver (RX) multibeam , antena DGPS, echosounder navigasi, singlebeam  echosounder kanan, singlebeam  echosounde r  kiri, transducer Sub-bottom Profiler (SBP), dan transducer Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP).
Gambar 7. Posisi antens DGPS yang terpasang target saat  pengukuran offset  (a),  pembuatan poligon terbuka di dalam kapal (b).
Sensor  -  sensor  tersebut  diukur  dengan metode  terestris  menggunakan  alat  Total  Station Trimble  M3  Robotic  mengacu  pada  titik  kontrol horizontal  dan  vertikal  yang  sudah  dibuat sebelumnya.  Koordinat  masing  -  masing  sensor tersebut  dihitung  dengan  metode  tachimetri. Pertama  -  tama,  sensor – sensor  yang  terpasang pada  luar  badan  kapal  seperti transducer multibeam ,  antena  DGPS, transducer  singlebeam , SBP,  dan  ADCP  diukur  secara  langsung menggunakan referensi titik – titik kontrol poligon
(a)
(b)
di sekeliling kapal ( Gambar 7a ). Hal tersebut akan menghasilkan  koordinat  posisi  masing – masing sensor  yang  bereferensi  terhadap  koordinat  lokal poligon. Setelah itu dilakukan pengukuran poligon terbuka  ke  arah  dalam  kapal  untuk  mendapatkan koordinat posisi sensor MRU ( Gambar 7b ). Setelah semua sensor terukur dan terpetakan berdasarkan sistem  koordinat  lokal  poligon  dan  sesuai  dengan akurasi yang sudah ditentukan, kemudian dilakukan perhitungan  koordinat  ulang  (translasi)  dengan posisi  sensor  MRU  sebagai  titik  acuan  VRF.  Hal tersebut akan menyebabkan semua sensor – sensor yang terpasang pada kapal akan terintegrasi dalam satu  VRF.  Setelah  itu  dilakukan  perhitungan ketidaklurusan  ( miss-alignment )  ukuran Pitch dan Heading  pada  transducer transmitter (TX) multibeam ,  ukuran roll pada transducer receiver multibeam ,  serta  ukuran roll,  pitch ,  dan heading IMU terhadap bidang referensi kapal.
Kalibrasi Patch Test Multibeam
Kalibrasi multibeam  (Patch  Test) dilakukan untuk  mengetahui  koreksi  ketidaksejajaran  ( miss- alignment )  dan offset pemasangan  antara transducer  ( sonar  head ), Motion  Reference  Unit (MRU), dan kapal secara dinamis dan terintegrasi. Di  dalam  penelitian  ini,  kalibrasi patch  test digunakan  juga  untuk  memverifikasi  nilai ketidaklurusan transducer MBES  terhadap  kapal yang  sudah  dilakukan  pada  kegiatan  survei dimensional  sebelumnya. Patch  test dilakukan dengan  merekam  data  multibeam  melewati beberapa  lajur  survei  yang  paralel  dan overlap
dengan  kecepatan  kapal,  kedalaman,  dan terrain dasar  laut  yang  berbeda.  Terdapat  beberapa koreksi miss-alignment orientasi  kapal  yaitu: roll, pitch, dan yaw . Prosedur patch test secara umum dapat dilihat pada Gambar 8 . Kesalahan roll dapat menyebabkan kesalahan dalam  pengukuran  kedalaman,  terutama  pada beam – beam terluar dan jauh dari nadir. Kesalahan Pitch  menyebabkan  kesalahan  posisi  sepanjang lintasan ( along-track )  yang disebabkan oleh offset pitch dan  semakin  besar  dengan  bertambahnya kedalaman. Kesalahan yaw tidak terlalu berpengaruh  pada  beam  di  bawah  nadir,  tetapi mengakibatkan  kesalahan  posisi  di  beam  terluar dan  akan  semakin  besar  dengan  bertambahnya kedalaman.  Prosedur  dan  penjelasan  tentang kalibrasi patch test sudah dijelaskan secara lengkap oleh Gueriot, et al. (2000).
Kalibrasi patch test dilakukan pada tanggal 25- 29  November  2017  di  Samudra  Hindia  dengan koordinat lokasi 6°20'30.00"S dan 104°46'30.00"E. Lokasi tersebut mempunyai kedalaman yang relatif curam  dan  berkisar  antara  300-1000  m.  Seluruh offset sensor – sensor  yang  sudah  diukur  pada waktu  dok  kering  dimasukkan  ke  dalam  sistem akuisisi multibeam sehingga data yang didapat telah terintegrasi dalam satu sistem. Terdapat dua lajur survei paralel dengan arah 270° dan 90° dan satu lajur silang dengan arah 180° yang dilakukan pada waktu kalibrasi. Pengukuran kecepatan gelombang suara dalam air (SVP) dilakukan sebelum kegiatan kalibrasi  sebagai  koreksi  terhadap  data  batimetri yang direkam.
Sumber: Godin (1998) (dimodifikasi) Gambar 8. Ilustrasi prosedur kalibrasi patch test.
Survei Dimensional dan Kalibrasi Sistem Multibeam Laut Dalam di Kapal Riset Baruna Jaya I ........................................ (Haryanto, et al)

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Survei Dimensional Kapal
Hasil  pengukuran  survei  dimensional  kapal berupa nilai simpangan orientasi kapal yang diwakili top tank terhadap water line yang digunakan untuk dasar  pemasangan fairing transducer  multibeam dan  sensor  lainnya.  Selain  itu  juga  dilakukan pengukuran fairing untuk  menentukan  simpangan orientasi fairing terhadap water line . Sehingga dari nilai simpangan orientasi kapal dan fairing terhadap water  line dapat  ditentukan  nilai  simpangan orientasi fairing terhadap kapal ( Tabel 2 ).
Tabel 2. Hasil pengukuran orientasi kapal dan fairing. Hasil Pengukuran Nilai Roll Pitch Yaw Orientasi kapal terhadap water line 1,086° 0,413° 275,015° Orientasi fairing terhadap water line 0,997° 0,293° 275,307° Orientasi fairing terhadap kapal -0,089° -0,120° 0,292°
Pada Tabel  2 ditunjukan  nilai roll orientasi fairing terhadap kapal bernilai negatif yang berarti sisi  kiri  ( port ) fairing lebih  rendah  dari  sisi  kanan ( starboard ) fairing terhadap  kapal.  Nilai pitch
bernilai negatif yang berarti bahwa sisi depan fairing lebih rendah dari sisi belakang terhadap kapal. Nilai yaw positif  yang  berarti  terdapat  ketidaklurusan posisi fairing terhadap kapal sebesar 0,292° searah dengan  arah  jarum  jam  terhadap  sumbu  Y  kapal. Keseluruhan,  nilai  orientasi fairing terhadap  kapal menunjukan nilai roll dan yaw memenuhi toleransi sedangkan  nilai pitch tidak  memenuhi  toleransi, mengacu pada dokumen prosedur baku pemasangan transducer dari  Teledyne  yaitu  nilai deviasi  arah roll dan yaw maksimal  ±  0,5°  dan deviasi arah pitch antara 0° – +0,5°. Hal tersebut dimungkinkan  karena  adanya  ketidaklurusan  pada saat  pemasangan fairing ke  lunas  kapal  sehingga mengakibatkan  adanya  nilai  ketidaklurusan  yang melebihi toleransi.
Pengukuran Offset Sensor Alat Survei
Hasil  pengukuran offset sensor  peralatan survei yang terpasang pada KR Baruna Jaya I dapat dilihat  pada Tabel  3 .  Untuk  keperluan  survei multibeam laut  dalam,  tidak  semua  ukuran offset sensor  tersebut  dimasukkan  ke  dalam  sistem akuisisi multibeam .  Posisi offset sensor – sensor yang diperlukan untuk sistem akuisisi MBES antara lain: posisi offset MRU, posisi offset antena DGPS, posisi offset titik pusat transducer transmitter (TX), dan  posisi offset titik  pusat transducer receiver (RX).
Tabel 3. Hasil pengukuran offset sensor dan kemiringan tranducer MBES. Deskripsi titik referensi Titik referensi Motion Sensor (IMU) Deskripsi kerangka referensi Sumbu-Y ke arah depan kapal; sumbu-X kea rah kiri kapal; sumbu-Z kea rah atas/bawah kapal Sistem koordinat Sistem koordinat tangan kanan (digunakan di Teledyne PDS) Sensor Offset VRP terhadap… X Y Z Keterangan Saturn-10 Refence Point 0 0 0 - GNSS Antenna L1 Phase 0,318 -0,025 13,875 - HydroSweep DS TX Center 0,308 9,064 -3,473 - HydroSweep DS RX Center 0,308 7,159 -3,490 - HydroSweep DS TX P1 0,168 10,484 -3,464 Sudut array transducer HydroSweep DS TX P2 0,462 10,483 -3,465 Sudut array transducer HydroSweep DS TX P3 0,458 7,643 -3,492 Sudut array transducer HydroSweep DS TX P4 0,158 7,645 -3,490 Sudut array transducer HydroSweep DS RX P1 -1,108 7,314 -3,494 Sudut array transducer HydroSweep DS RX P2 1,725 7,300 -3,495 Sudut array transducer HydroSweep DS RX P3 1,720 7,004 -3,494 Sudut array transducer HydroSweep DS RX P4 -1,108 7,017 -3,493 Sudut array transducer Navigation Echosounder 0,931 10,308 -3,458 - Singlebeam Echosounder (port) 0,560 9,179 -3,443 - Singlebeam Echosounder (stbd) 1,131 9,172 -3,458 - Sub-bottom Profiler -0,601 8,134 -3,461 Belum terinstall ADCP 1,124 8,078 -3,478 Belum terinstall Sensor Alignments terhadap VRF Roll Pitch Heading Keterangan HydroSweep DS TX Array - 0,698° 0,200° Diverifikasi dengan patch test HydroSweep DS RX Array 0,012° - - Diverifikasi dengan patch test Saturn-10 IMU -0,043° 1,882° -1,682° -
Gambar 9. Hasil kalibrasi patch test.
Dalam Tabel 3 juga dapat dilihat posisi offset sudut – sudut array transducer transmitter (TX) dan receiver (RX)  yang  masing – masing  diukur  pada keempat sisi ujung – ujungnya (P1, P2, P3, dan P4). Pengukuran  ujung – ujung transducer tersebut dimaksudkan  untuk mendapatkan nilai kemiringan ( roll , pitch ,  dan heading ) transducer TX  dan  RX terhadap  bidang  referensi  kapal  (VRF)  dan water line .  Dari  hasil  perhitungan alignment transducer juga  dapat  dilihat  bahwa  nilai  kemiringan transducer MBES yaitu roll : 0, 012˚, pitch : 0, 698˚, dan yaw :  0, 200˚. Nilai  orientasi transducer menunjukkan  hanya  nilai roll dan yaw yang memenuhi toleransi (maksimal ±0, 5˚), sedangkan nilai pitch di atas toleransi (0 – +0, 5˚). Hal tersebut kemungkinan  disebabkan  oleh  faktor  kesalahan acak  pada  waktu  pengukuran  survei  dimensional. Untuk  itu  diperlukan  pengecekan  ulang  dengan melakukan kalibrasi patch test MBES.
Kalibrasi Patch Test Multibeam
Pada  proses  kalibrasi patch  test MBES  tidak dilakukan  kalibrasi latency karena  sistem  MBES Teledyne  Hydrosweep  DS  menggunakan  1PPS untuk  sinkronisasi  waktu  dan string NMEA  ZDA untuk  menghasilkan  penyamaan  waktu  ( time- stamp ) selama akuisisi MBES. Hasil kalibrasi patch
test ditunjukan  pada Tabel  4 dan Gambar  9 . Kualitas  hasil  pemasangan  dan  pengukuran transducer multibeam dan sensor peralatan survei lainnya  didapatkan  dari  perbandingan  nilai  hasil kalibrasi patch  test dengan  nilai  hasil  pengukuran terestris ( Tabel 5 ).
Tabel 4. Nilai Hasil Kalibrasi Patch Test. Kalibrasi Nilai Orientasi Roll 0,20° Port Up (+) Pitch 0,45° Bow Up (+) Yaw -1,43°  - Tabel 5. Perbandingan Nilai Kalibrasi Patch Test dengan Survei Dimensional. Komponen Kalibrasi Hasil Survei Dimensional Hasil Patch Test Perbedaan (Resolusi) Roll 0,015° 0,20° 0,19° Pitch 0,698° 0,45° 0,25° Yaw 0,200° -1,43° 1,63° Latency - 0,00s - Pada Tabel 5 ditunjukkan nilai hasil kalibrasi patch test memiliki nilai lebih besar dari hasil survei dimensional  dengan  perbedaan yaw mencapai 1,63°.  Clarke  (2003)  menyebutkan  bahwa ketidaklurusan  sensor – sensor  yang  terpasang  di
(a) Hasil kalibrasi roll (b) Hasil kalibrasi pitch (c) Hasil kalibrasi yaw
Survei Dimensional dan Kalibrasi Sistem Multibeam Laut Dalam di Kapal Riset Baruna Jaya I ........................................ (Haryanto, et al)
kapal secara umum tidak boleh melebihi 2°  untuk nilai yaw , 1° untuk nilai roll , beberapa derajat untuk nilai pitch .  Sehingga  nilai  ketidaklurusan  nilai yaw pada penelitian ini (1,63°) masih dianggap masuk toleransi. Perbedaan nilai yaw tersebut dimungkinan  disebabkan  adanya  ketidaklurusan kapal terhadap lajur survei pada saat kalibrasi patch test .  Dalam  kondisi  survei  ideal,  sensor  merekam data  dengan heading searah  dengan  lajur  survei. Tetapi kondisi angin dan arus mengakibatkan kapal tidak  bisa  diarahkan  searah  dengan  lajur  survei sehingga  mengakibatkan  adanya  kesalahan  sudut heading ( yaw ) kapal dan berpengaruh pada sapuan data MBES dan data digital elevation model (DEM) yang dihasilkan ( Gambar 10 ). Richardson  (1997),  dalam  penelitiannya menyebutkan  bahwa  faktor  angin  dan  arus  laut dapat  berpengaruh  pada  pergerakan  kapal  dan dapat  mengakibatkan  kesalahan  arah  dan  posisi. Pada kasus kalibrasi patch test MBES, dimana kapal merekam  data  kedalaman  secara overlap dengan arah  yang  berbeda,  kesalahan  arah  kapal  dapat mengakibatkan dua  kali lipat efek  kesalahan pada data yang direkam karena dilakukan pada arah yang berbeda. Untuk mengetahui pengaruh nilai kalibrasi patch test terhadap data batimetri yang dihasilkan maka  dilakukan  perbandingan  DEM  antara  data batimetri di lokasi tanpa nilai kalibrasi dan dengan menggunakan nilai kalibrasi, hasilnya dapat dilihat pada Gambar  11 .  Dari  gambar  tersebut  dapat dilihat  bahwa  secara  visual  tidak  terdapat perbedaan  signifikan  antara  DEM  sebelum  dan sesudah  diterapkan  nilai  kalibrasi.  Hal  ini dikarenakan nilai kalibrasi roll dan pitch yang relatif kecil (0,20° dan 0,45°), walaupun nilai kalibrasi yaw cukup  besar  (-1,43°).  Untuk  keperluan  survei dan akuisisi data selanjutnya, akan digunakan data hasil kalibrasi patch  test tersebut.  Data  tersebut  akan
dibandingkan  dengan  data  hasil  kalibrasi – kalibrasi selanjutnya  yang  akan  dilakukan  sebelum  survei multibeam  sebagai  prosedur  operasi  baku. Perbedaan  data  hasil  kalibrasi patch  test selanjutnya  harus  lebih  kecil  dari  0,1°  (Gueriot  et al., 2000). Nilai tersebut menunjukkan bahwa posisi transducer dan sistem sensor yang terpasang pada kapal  masih  terletak  pada  posisi  yang  sama. Perbedaan  nilai  hasil  kalibrasi  yang  melebihi  0,1°, mengharuskan dilakukan pengulangan pengukuran survei  dimensional.  Hal  tersebut  dimungkinkan karena  ada  pergeseran  posisi,  rotasi,  ataupun ketidaklurusan antar sensor – sensor dengan VRF.
Gambar 10. Ilustrasi pengaruh angin dan arus laut.
Gambar 11. Tampilan  data  batimetri  sebelum  diterapkan  nilai patch  test  (a),  tampilan  data  batimetri  sesudah diterapkan nilai patch test (b).
(a) Kesalahan heading (yaw)
(b) Area overlap

## KESIMPULAN
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai ketidaklurusan transducer MBES  dan  nilai offset sensor – sensor  yang  terpasang  pada  KR.  Baruna Jaya I. Metode survei dimensional digunakan dalam pengukuran  tersebut  dan  dilanjutkan  dengan pengukuran  kalibrasi patch  test sebagai  verifikasi. Pada  survei  dimensional  tersebut,  dilakukan beberapa  tahap  pengukuran  ketidaklurusan  yaitu pengukuran kemiringan kapal terhadap water line , pengukuran  orientasi fairing terhadap water  line , dan  perhitungan  ketidaklurusan  fairing  terhadap kapal. Hasil pengukuran fairing terhadap kapal ( roll :
-0,089°, pitch :  -0,120°,  dan yaw :  0,292°) menunjukan nilai roll dan yaw memenuhi toleransi ±0,5˚,  sedangkan  nilai pitch tidak  memenuhi toleransi 0° – +0,5°. Hasil pengukuran transducer MBES  juga  menunjukkan  hanya  nilai roll (0, 012˚) dan yaw (0, 200˚) yang sudah memenuhi toleransi, sedangkan  nilai pitch tidak  memenuhi  toleransi (0, 698˚),  sehingga  diverifikasi  dengan  hasil kalibrasi patch  test .Hasil  kalibasi patch  test menunjukkan roll 0,200°, pitch 0,45°  dan yaw - 1,43°,  simpangan  nilai yaw dimungkinkan  karena pengaruh  arus  dan  angin  ketika  proses  kalibrasi patch test berlangsung. Arah penelitian lebih lanjut dapat  mengkaji  penggunaan  metode Real  Time Kinematic (RTK)  GPS  dalam  pengukuran offset sensor – sensor  tersebut.  Metode  pemetaan laser scanning juga dapat digunakan untuk mengetahui kemiringan  kapal  pada  waktu docking dan  juga kemiringan transducer MBES setelah pemasangan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  dan  rekan  mengucapkan  terimakasih kepada  Balai  Teknologi  Survei  Kelautan,  Badan Pengkajian  dan  Penerapan  Teknologi  (BPPT)  atas terselenggaranya  kegiatan  pengukuran  survei dimensional  tersebut  dan  juga  atas  izin  yang diberikan  dalam  menggunakan  data  dan  laporan kegiatan untuk dipublikasikan dalam paper ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Clarke, J. (2003a). A Reassessment of Vessel Coordinate System: What Is it That We Are Really Aligning? In Proceedings  of  the  U.S.  Hydrographic  Conference 2003 (pp. 1 – 12).
Clarke, J. (2003b). A reassessment of vessel coordinate systems:  what  is  it  that  we  are  really  aligning? Proceedings  of  the  U.S.  Hydrographic  Conference
2003,  1 – 12.  https://doi.org/10.1007/s13398-014- 0173-7.2
Dodd, D., Mills,  J., Battilana,  D., & Gourley, M. (2010). Hydrographic Surveying Using the Ellipsoid as the
Vertical  Reference  Surface. FIG  Congress  2010:
Facing the Challenges-Building the Capacity, (April 2010), 1 – 15.
Ghilani,  C.  D.,  &  Wolf,  P.  R.  (2012). Elementary Surveying:  An  Introduction  to  Geomatics  (13th
ed.). New Jersey: Pearson Education, Inc. Godin,  A.  (1998). The  Calibration  of  Shallow  Water Multibeam Echo-Sounding Systems. UNB Geodesy and  Geomatics  Engineering.  Frederiction,  New Brunswick, Canada.
Gueriot, D., Chedru, J., Daniel, S., & Maillard, E. (2000).
The patch test: a comprehensive calibration tool for multibeam  echosounders. Proceedings  of  the OCEANS  2000  MTS/IEEE  Conference  and Exhibition., 3, 1655 – 1661. https://doi.org/10.1109/OCEANS.2000.882178 Jamali, A., Abdul Rahman, A., Boguslawski, P., Kumar, P., & Gold, C. M. (2017). An automated 3D modeling of  topological  indoor  navigation  network. GeoJournal, 82(1), 157 – 170.
https://doi.org/10.1007/s10708-015-9675-x Manik, H. M., Sujatmiko, T. N., M a’mun, A., & Priatna, A.
(2018).  Penerapan  teknologi  hidroakustik  untuk pengukuran  sebaran  spasial  dan  temporal  ikan pelagis  kecil  di  laut  banda. Marine  Fisheries : Journal  of  Marine  Fisheries  Technology  and Management, 9(1), 39. https://doi.org/10.29244/jmf.9.1.39-52 Nardez,  N.,  Krueger,  C.  P.,  &  Vargas,  S.  L.  (2011). METHODOLOGY  TO  OBTAIN  THE  OFFSETS BETWEEN SENSORS OF HYDROGRAPHIC SHIPS. In
JSTOR  (Ed.), PROCEEDINGS  OF  THE  11th
INTERNATIONAL  COASTAL  SYMPOSIUM  ICS2011 (pp.  1712 – 1717).  Poland:  Journal  of  Coastal Research.
Nardez,  N.  N.,  Krueger,  C.  P.,  &  Vargas,  S.  L.  (2011). Methodology  to  Obtain  the  Offsets  Between Sensors of Hydrographic Ships. Journal of Coastal Research, 1712 – 1717. Picard, K., Austine, K., Bergersen, N., Cullen, R., Dando, N., Donohue, D., … Waterso n, C. (2019). Australian Multibeam  Guidelines.  Geoscience  Australia  (Vol. 1.1). Retrieved from https://doi.org/10.1080/23311975.2018.1492869 %0Ahttps://doi.org/10.1080/00036846.2018.1558 351 Ramdhan,  M.,  &  Taslim,  A.  (2013).  Aplikasi  Sistem Informasi Geografis Dalam Penilaian Proporsi Luas Laut  Indonesia  (  Application  of  Geographic Information  System  for  Assessment  of  Indonesia Marine  Proportion  ). Jurnal  Ilmiah  Geomatika, 19(6), 141 – 146. RESON, T. (2019). Atlas hydrosweep DS. Retrieved from http://www.sea-landtech.com/wp-
content/uploads/2018/07/Teledyne-Hydrosweep- DS_Data-Sheet.pdf Riadi,  E.,  Zainuri,  M.,  &  Wijaya,  P.  H.  (2014).  STUDI KONDISI DASAR PERAIRAN MENGGUNAKAN CITRA SUB-BOTTOM  PROFILER  DI  PERAIRAN  TARAKAN KALIMANTAN TIMUR. Jurnal Oseanografi,
3(September 2012), 26 – 35. Richardson,  P.  L.  (1997).  Drifting  in  the  wind:  Leeway error in shipdrift data. Deep-Sea Research Part I: Oceanographic  Research  Papers,  44(11),  1877 –
1903. https://doi.org/10.1016/S0967-
0637(97)00059-9 Schofield,  W.,  &  Breach,  M.  (2007). Engineering surveying.  Construction  Research  and  Innovation (6th ed., Vol. 1). Elsevier Ltd.
Walter,  H.,  Wagman,  J.,  Stergiou,  N.,  Erkmen,  N.,  & Stoffregen,  T.  (2017).  Dynamic  perception  of dynamic  affordances:  walking  on  a  ship  at  sea.
Survei Dimensional dan Kalibrasi Sistem Multibeam Laut Dalam di Kapal Riset Baruna Jaya I ........................................ (Haryanto, et al)
Experimental Brain Research, 235. https://doi.org/10.1007/s00221-016-4810-6 White,  J.,  Jegat,  V.,  Lancker,  V.  Van,  Deleu,  S.,  &
Vanstaen,  K.  (2007). Review  of  standards  and protocols  for  seabed  habitat  mapping  -  Acoustic system techniques.
Wright, J. (2019). Fairing Basics. Retrieved February 19, 2020, from https://www.epoxyworks.com/index.php/fairing-
basics/
Yuwono,  B.  D.,  &  Prasetyo,  Y.  (2019).  Analysis
Deformation  Monitoring  Techniques  Using  GNSS Survey  and  Terrestrial  Survey  (  Case  Studi: Diponegoro University Dam,Semarang, Indonesia). IOP  Conference  Series:  Earth  and  Environmental Science,  313(1).  https://doi.org/10.1088/1755- 1315/313/1/012045

## Halaman ini Sengaja Kami Kosongkan