IDENTIFIKASI PROFIL DASAR LAUT MENGGUNAKAN INSTRUMEN SIDE SCAN SONAR DENGAN METODE BEAM PATTERN DISCRETE-EQUI-SPACED UNSHADED LINE ARRAY

## IDENTIFICATION OF SEABED PROFILE USING SIDE SCAN SONAR INSTRUMENT WITH PATTERN DISCRETE-EQUI-SPACED UNSHADED LINE ARRAY METHOD
Muhammad Zainuddin Lubis * , Wenang Anurogo
Program Studi Teknik Geomatika Jurusan Teknik Informatika, Politeknik Negeri Batam Jalan Ahmad Yani, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia. *Corresponding author e-mail: zainuddinlubis@polibatam.ac.id
Submitted: 23 Februari 2017 / Revised: 21 April 2017 / Accepted: 26 April 2017 http://doi.org/10.21107/jk.v10i1.2563

## ABSTRACT
Riau Islands is an island that has a variety of habitat objects, and  forms of submarine structures that have a very high ocean dynamics, Punggur Sea is the sea which was a sea of Riau Island in Indonesia. Side scan sonar (SSS) is an instrument based on sonar system wich capable of showing the image of two-dimensional surface of the seabed with contour conditions, topography, and the underwater target simultaneously. Beam Pattern Discrete-equispaced unshaded Line Array Method is used to compute the two-dimensional beam pattern which depends on the angle of the incoming sound waves from the axis of the array are acceptable depending on the angle at which the sound beam  array.  This  research  was  conducted  in  December  2016  in  the  sea  Punggur,  Batam,  Riau Islands-Indonesia, with coordinate system  104 ° 08,7102 E and 1° 03,2448 N until 1 ° 03.3977N and 104 ° 08,8133 E,  using Side Scan Sonar Tow C-Max CM2 fish instruments with a frequency of  325  kHz.  The  Results  obtained  from  the  recording  there  are  7  targets,  and  Beam  pattern  of Discrete-Beam method Equi-Spaced unshaded Line Array in targets 4 have the highest value in the Pattern is 21:08 dB directivity. The results of the model's beam pattern have anaxis value at the incidence angle ( o ) of the directivity pattern (dB) are not on the value 0 or the central beam pattern generated on the target 6 with incident angle -1.5 o and 1.5 o have declined by -40 dB. Characteristics of bottom sediment in the sea waters Punggur found more sand.Discrete-method result Beam Equi- Spaced unshaded Line Array discovered the sunken wreck.
Keywords : Side Scan Sonar , Beam Pattern Discrete-Equi-Spaced Unshaded Line Array, Incidence angle , Directivity pattern

## ABSTRAK
Kepulauan Riau adalah kepulauan yang memiliki berbagai objek habitat, dan bentuk struktur kapal selam yang memiliki dinamika samudra sangat tinggi, laut Punggur adalah laut yang merupakan bagian lautan di Kepulauan Riau, Indonesia. Side  scansonar (SSS) merupakan instrumenpengembangan sistem sonar yang mampu menunjukkan dalamgambar dua dimensional permukaan dasar laut dengan kondisi kontur, topografi,dan target secara bersamaan.Metode Beam PatternDiscrete-Equi-Spaced  Unshaded  Line  Array  digunakan  untuk  menghitung  pola  pancaran gelombang dua dimensi yang tergantung pada sudut dari gelombang suara yang masuk dari sumbu array yang diterima tergantung pada sudut di mana sinar suara pada array. Penelitian ini dilakukan pada Desember 2016 di laut Punggur,Batam, Kepulauan Riau-Indonesia, dengan koordinat 104 ° 08,7102 E dan 1° 03,2448 N sampai 1 ° 03.3977N dan 104 ° 08,8133 E, menggunakan instrumen Side  Scan  Sonar  C-Max  CM2  Tow  fishdengan  frekuensi  325  kHz.  Hasil  yang  diperoleh  dari perekaman  terdapat  7  target,  dan  Beam  pattern  dari  metode  BeamDiscrete-Equi-Spaced Unshaded Line Array target 4 memiliki nilai tertinggi pada directivity Pattern yaitu 21.08 dB. Hasil model beam pattern ini memiliki nilai pusat pada incidence angle ( o ) terhadap Directivity pattern
(dB) tidak berada di nilai 0 ataupun pada pusat beam pattern yang dihasilkan pada target 6 dengan nilai  incident  angle  -1.5 o dan  1.5 o mengalami  penurunan  hingga  -40  dB.  Karakteristik  sedimen dasar perairan di laut punggur ditemukan lebih banyak pasir. Hasil metode Beam Discrete-Equi- Spaced Unshaded Line Array ditemukan bangkai kapal tenggelam.
Kata  Kunci : Side  Scan  Sonar , Beam  Pattern  Discrete-Equi-Spaced  Unshaded  Line  Array, Incidence angle , Directivity pattern

## PENDAHULUAN
Laut Punggur merupakan laut yang terletak di Batam,  Kepulauan  Riau  yang  mempunyai beragam  habitat  objek,dan  bentuk  struktur bawah laut yang memiliki dinamika laut yang sangat  tinggi.  Laut  punggur  mengalami kerusakan  ekosistem  karang,  lamun,  dan habitat ikan yang sangat besar,yang disebabkan  banyaknya  benda  atau  objek  di dasar  laut  yang  menyebabkan  hancurnya ekosistem  laut  (Bachtiar et  al .,  2012). Hidroakustik adalah teori tentang gelombang suara dan perambatannya dalam medium air. Metode  hidroakustik  merupakan  salah  satu metode  yang  pengoperasiannya  mampu mendeteksi semua target yang ada di kolom perairan (Lubis dan Anurogo, 2016; Lubis et al., 2016). Selain itu juga, dapat dipergunakan  dalam  eksplorasi  sumberdaya ikan  demersal  serta  mendeteksi  dasar perairan.  Beberapa  kelebihan  metode  ini adalah  memiliki  kecepatan  dalam  efisiensi pengambilan  data  dan  memiliki  tingkat akurasi  yang  tinggi  terhadap  data  yang diperoleh,  dan  dapat  digunakan  pada perairan  yang  dalam  dan  luas,  juga  tidak merusak  sumberdaya  ikan  (Lubis  dan Pujiyati,  2016;  Pujiyati et  al .,  2016).  Laut batam dan kepulauan riau selalu mengalami pencemaran yang semakin meningkat setiap tahunnya,  dan  hal  ini  disebabkan  dengan bnyaknya  pencemaran  material  berat  yang terdapat di dasar laut (Lubis et al., 2017)
Prinsip  dasar  awal  dari  sonar  adalah menggunakan  suara  untuk  mendeteksi  atau menemukan  objek  yang  secara  khusus berada  di  laut  (Hansen,  2011). Side  scan sonar adalah  instrumen  yang  digunakan dalam  survei  untukmelakukan  pencitraan dasar laut. Side scan sonar (SSS) merupakan  pengembangan  sonar  yang mampu  menunjukkan  dalamgambar  dua dimensional  permukaan  dasar  laut  dengan kondisi  kontur,  topografi,  dan  target  secara bersamaan. Instrumen ini mampu membedakan  besar  kecil  partikel  penyusun
permukaan dasar laut seperti batuan, lumpur, pasir,  kerikil,  atau  tipe-tipe  dasar  perairan lainnya  (Bartholoma,  2006).  SSS  digunakan untuk berbagai kegunaan, seperti pendeteksian  keberadaan  pipa  dan  kabel laut,  pendeteksian  struktur  dangkal  dasar laut, pelaksanaan pengerukan, studi lingkungan, kemiliteran, arkeologi, perikanan, dan pertambangan (Manik, 2011).
Sonar  adalah  istilah  umum  untuk  setiap instrumen yang menggunakan deteksi forremote  suara  benda  bawah  air  (Haykin, 1985). Sistem sonar aktif akan menghasilkan ledakan  singkat  (ping)  dari  suara  frekuensi tinggi. Gelombang akustik yang dibangkitkan dari transduser didalam kolom air dan dasar laut sehingga akan menghasilkan gema yang diukur  dengan  empat  kuadran  dalam transduser beam pattern (Manik, 2015) .
Untuk  jenis  sonar monostatic ,  yaitu  sonar yang memiliki pemancar dan penerima, hasil dari pancaran pada transduser menggambarkan  ketergantungan  hambur balik  (back  scattering)  pada  sudut  antara pusat  gelombang  akustik  pada  target (MacLennan dan Simmonds, 2008). Interpretasi secara kuantitatif adalah bertujuan  untuk  mendefenisikan  hubungan antara posisi kapal, posisi towfish dan posisi objek sehingga diperoleh besaran horizontal dan  besaran vertikal .  Besaran  horizontal yaitu nilai posisi objek ketika lintasan towfish sejajar dengan lintasan kapal maupun ketika lintasan  dengan towfish membentuk  sudut.
Besaran  vertical  meliputi  tinggi  objek  dari dasar laut serta kedalaman objek (Mahyuddin, 2008). Secara manual, geometri SSS dan perhitungannya diilustrasikan pada Gambar 1.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menjawab permasalahan  yang  ada  dilautan  punggur, Batam,  Kepri  dengan  cara  melakukan identifikasi  target  dasar  laut  menggunakan instrument Side Scan Sonar (SSS)
menggunakan  metode      Beam  Pattern
Discrete-Equi-Spaced  Unshaded  Line  Array dan menerapkan ilmu hidroakustik.
Gambar 1. Geometri dari side scan sonar

## MATERI DAN METODE
Penelitian  ini  dilakukan  pada  tanggal  17 Desember  2016  di  laut  Punggur,  Batam, Kepulauan  Riau-Indonesia.  Pada  koordinat 104 ° 08,7102 E dan 1° 03,2448 N sampai 1 °  03.3977N  dan  104  °  08,8133  E  (Gambar 3).Penelitian  memiliki  3  baris  pelacakan (Gambar  2).  Akuisisi  data  akustik  dilakukan menggunakan instrumen Side Scan Sonar C- Max CM2 Tow fish ditetapkan pada frekuensi (325  kHz)  dan  dengan  jarak  antar  jalur
pemeruman  maksimum  200  m  dan  panjang kabel towing 25 m, dengan kecepatan kapal 6-7 Knot (Gambar 2). Lokasi penelitian dapat dilihat  pada  Gambar  3,  dan  Karakteristik beam  pattern C-Max  CM2 Side  Scan SonarTow fish dapat dilihat pada Gambar 4. Gambar  4,  menjelaskan  bagaimana  pola sebaran pancaran gelombang yang diperoleh atau dilakukan menggunakan CM-2, C-MAX instrumen  Side  Scan  Sonar  (SSS)  saat berada di daerah deteksi di laut.
Gambar 2. Ilustrasi Perekaman data Side Scan Sonar
Gambar 3. Peta lokasi penelitian dan perekaman Side Scan Sonar (SSS)
Gambar 4. Karakteristik beam pattern C-Max CM2 Side Scan SonarTow fish

## POLA BEAM DUA DIMENSI
Menghitung beam  pattern dua  dimensi tergantung pada sudut dari gelombang suara yang  masuk  dari  sumbu  array,  daya  yang diterima tergantung pada sudut di mana sinar suara  insiden  pada  array.  Kami  bisa
menggambarkan  ketergantungan  sudut  ini dengan satu persamaan untuk berhubungan kekuatan  aktual  yang  diterima  untuk  waktu rata- rata daya pada poros (di mana. θ = 0 ° dan  daya  maksimum  adalah  a)  Rasio  ini adalah fungsi beam pattern dua dimensi dari array , b (θ) di mana:
(1)
Menggunakan sebuah identifikasi geometridi dalam sistem sonar adalah :
:
(2)
Gambar 5. Beam Pattern Discrete-Equi-Spaced Unshaded Line Array
(3)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pencitraaan  dasar  perairan  pada  laut Punggur  yang  merupakan  bagian  dari kepulauan Riau, Indonesia, dengan menggunakan  instrumen  Side  Scan  Sonar (SSS)  memiliki  hasil  pencitraan  dasar  laut yang memiliki berbagai bentuk hasil deteksi. Pada dasar perairan yang terdeteksi merupakan  bentuk  lereng,  yang  umumnya bagian  pada  atas  akan  terisi  oleh  sedimen berbutir halus, dan bagian bawah akan terisi oleh sedimen berbutir kasar karena pengaruh gaya  gravitasi.  Berdasarkan  citra side  scan sonar dapat terlihat dengan jelas perbedaan
tekstur  dan  kekasaran  pada  sedimen  pasir, pasir  biogenik  dan lumpur.Terdapat  7  target yang  dideteksi  oleh  citra  hasil  perekaman Side  Scan  Sonar menggunakan  C-MAX dengan  estimasi  deteksi  target  terdapat sebuah  benda  besar  yang  dilihat  dari visual gambar pada target 6 di koordinat 1°03.3101N  dan  104°08.7362E  (Gambar  6). Benda ini dapat di duga adalah bangkai kapal yang  tenggelam  di  dasar  laut  Punggur, Batam,  Kepri  Indonesia.  Hasil  perolehan waktu, Posisi ping, Gain dan ketinggian dari perekaman SSS  dapat  dilihat  pada Tabel  1. Hasil  citra  dasar  laut  dapat  dilihat  pada Gambar 5.

## Tabel 1. Target, Waktu, Posisi, Ping , Gain dan Tinggi
Target Waktu Latitude Longitude Ping Gain (dB) Tinggi (m) 1 13:43:12 AM 1°03.2448N 104°08.7102E 417 3 13.8 2 13:43:20 AM 1°03.2109N 104°08.8057E 458 1 14.5 3 13:44:05 AM 1°03.2992N 104°08.7471E 678 4 14.5 4 13:42:56 AM 1°03.2207N 104°08.7180E 339 5 17.8 5 13:44:57 AM 1°03.3977N 104°08.8133E 931 2 13.8 6 13:44:11 AM 1°03.3101N 104°08.7362E 705 6 18.1 7 13:42:53 AM 1°03.1832N 104°08.7875E 331 3 14.8
Gambar 6. Klasifikasi sedimen dasar laut di laut punggur
Terdapat  garis-garis  pada  citra  sedimen, diduga  karena  pengaruh  pergerakan  kapal dan  pergerakan  tow  vehicle  sehingga mengganggu  tampilan  pada  citra  (Gambar 7).  Laut  punggur  merupakan  perairan  yang berarus  karena  adanya  pengaruh  dari  arus laut yang bersifat fisis. Hal ini menyebabkan
pergerakan tow  vehicle lebih  sulit  untuk dikendalikan.  Berdasarkan  data  pergerakan side  scan  sonar ditemukan  gerakan pitch pada  sensor  terjadi  hingga  15  derajat  dari posisi  diam  0  derajat  gerakan  roll  terjadi hingga  10  derajat  dari  posisi  saat  diam  0 derajat.
Gambar 7. Posisi target dan citra dasar laut (SSS)
Gambar    7  menunjukan  citra  sedimen permukaan  dasar  laut  yang  memiliki  target sejbanyak 7 objek. Target 6 merupakan objek kapal  yang  tenggelam  di  dasar  laut, sedangkan objek berupa pasir dapat terlihat dengan jelas, yaitu pada target 5. Objek kapal ditemukan  pada  koordinat  1°03.3101N  and 104°08.7362  E.  Pada  bagian  (sisi  kanan) terlihat adanya bentuk materialyang berwarna  lebih  terang.  Adanya  galian menyebabkan perbedaan tekstur, kekasaran dan kemiringan sedimen dasar laut. Selain itu galian  yang  terjadi  di  dasar  laut  diduga menyebabkan  sedimen  yang  lebih  kasar dengan  ukuran  butir  partikel  lebih  besar dibawahnya terangkat keatas. Menurut Urick (1983)  ukuran  butir,  skala  kekasaran
permukaan  sedimen  dan  variasi  kemiringan yang signifikan dapat menjadi peran penting dalam respon akustik.
Minarto et  al. (2008) menyatakan  arus  yang deras  akan  mengendapkan  butiran  sedimen yang  kasar  dan  arus  yang  lemah  akan mengendapkan  sedimen  berbutir  halus. Sedangkan  bentuk  dasar  perairan  akan berpengaruh terhadap letak sedimen.
Menurut  Kenny et  al., (2003)  sapuan side scan  sonar dapat  menghasilkan  mosaik, geologi dan fitur sedimentologis yang mudah dikenali  dan  diinterpretasi  secara  kualitatif sehingga dapat memberikan informasi tentang dinamika dasar laut.
Gambar 8. Beam pattern incidence angle ( o ) terhadap Directivity pattern (dB) dan Pola Beam
Pada Gambar 8 menunjukkan hasil banyaknya  target  yang  diperoleh  dengan  7 target  terhadap  pola  pancaran  dari  metode Discrete-Equi-Spaced  Unshaded  Line  Array target 4 memiliki nilai tertinggi pada Directivity Pattern  yaitu  21.08  dB  yang  ditunjukkan dengan  warna  biru  muda.  Dengan  melihat pusat  pada  hasil  model  beam  pattern  ini target  6  memiliki  nilai  pusat  pada  incidence angle  ( o )  terhadap Directivity  pattern (dB) tidak  berada  di  nilai  0  ataupun  pada  pusat beam pattern yang dihasilkan. Pada target 6 terdapat  nilai  incident  angle  -1.5 o dan  1.5 o
mengalami penurunan hingga -40 dB. Hal ini dapat  dilihat  hubungannya  dengan  nilai altitude  (m)  yang  bernilai  18.1m  dan  gain  6 dB  yang  diduga  merupakan  objek  kapal karam yang berada di dasar laut. Pada target 4  terdapat  nilai incident  angle ( o )  -1.32 o dan 1.32 o mengalami  penurunan  hingga  -50  dB. Dekonvulusion hasil metode ini menunjukkan pola  beam  yang  masih  terpusat  dengan menyentuh  2  kuadran  dari  sinyal  berada, hasil  ini  memberikan  kesamaan  pola  beam dan  beam  Pattern  yang  dihasilkan  dengan melihat  nilai  panjang  gelombang  dan
frekuensi  yang  dihasilkan  (Jain  dan  Makris, 2016).  Hal  ini  dapat  dilihat  hubungannya dengan  nilai  altitude  (m)  yang  bernilai  17.8 dan  nilai  gain  5  dB  yang  diduga merupakan objek kapal karam yang berada di dasar laut.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Penelitian di Laut Punggur, Batam dengan C- Max  CM2 Side  Scan  SonarTow  fish pada frekuensi 325 kHz, pada hasil identifikasi dan pengungkapan  hasil  dasar  laut  Punggur, Batam, Indonesia menunjukkan hasil deteksi pada  sedimen  dasar  perairan  lebih  banyak pasir  yang  memiliki  nilai  gain  dan  altitude yang tinggi. Hasil perekaman citra side scan sonar (SSS)  mengidentifikasi  7  target, sedangkan pada target 4 dan 6 dengan hasil metode Discrete-Equi-Spaced  Unshaded
Line Array ditemukan bangkai kapal tenggelam.  Hal  ini  menunjukkan  adanya hubungan  yang  tegak  lurus  antara incident angle ( o ), Directivity pattern (dB), Altitude (m), dan  Nilai  gain  (dB).  Metode Discrete-Equi- Spaced  Unshaded  Line  Array merupakan metode  yang  dapat  digunakan  untuk melakukan identifikasi target dasar laut, dan metode ini merupakan metode yang memiliki kelebihan yang dapat menampilkan hubungan  antara  pancaran  dengan  hasil deteksi yang didapat.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis berterimakasih kepada pihak Politeknik  Negeri  Batam, Marine  Instrument and  Application  Club (MIAC),  Pihak  PT Geotronix  Indonesia,  Rekan-rekan  dosen Teknik  Geomatika,  dan  dan  semua  pihak yang membantu dalam pelaksanaan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Bachtiar,  I.,  Damar,  A.,  &  Zamani,  N.  P.
(2012). Assessing Ecological Resilience  of  Indonesian  Coral Reefs. Journal of Coastal
Development, 14 (3), 214-222. Bartholomä,  A.  (2006).  Acoustic  bottom detection and seabed
classification in the German Bight, southern  North  Sea.  Geo-Marine Letters, 26 (3), 177.
Jain, A. D., & Makris, N. C. (2016). Maximum
Likelihood Deconvolution of
Beamformed Images with Signal-
Dependent  Speckle  Fluctuations
from  Gaussian  Random  Fields: With Application to Ocean Acoustic Waveguide Remote Sensing (OAWRS). Remote Sensing, 8 (9), 694.
Kenny, A. J., Cato, I., Desprez, M., Fader, G., Schüttenhelm, R. T. E., & Side, J. (2003).  An  overview  of  seabed- mapping  technologies  in  the context of marine habitat classification. ICES  Journal  of Marine Science: Journal du Conseil, 60 (2), 411-418.
Lubis,  M.  Z.,  &  Anurogo,  W.  (2016).  Fish
stock estimation in Sikka Regency
Waters,  Indonesia  using  Single
Beam Echosounder (Cruz Pro fish finder PcFF-80) with hydroacoustic  survey  method.
Aceh  Journal  of  Animal  Science,
1 (2).
Lubis, M. Z., & Pujiyati, S. (2016). Detection Backscatter  Value  of  Mangrove Crab  (Scylla  Sp.)  Using  Cruzpro
Fishfinder  Pcff-80  Hydroacoustic Instrument. J. Biosens.
Bioelectron, 7 (2), 2.
Lubis,  M.  Z.,  Wulandari,  P.  D.,  Mujahid,  M., Hargreaves, J., & Pant, V. (2016). Echo  Processing  and  Identifying
Surface  and  Bottom  Layer  with Simrad  Ek/Ey  500. Journal  of Biosensors and Bioelectronics , 7 (3), 1000212.
Lubis,  M.  Z.,  Anurogo,  W.,  Khoirunnisa,  H., Irawan, S., Gustin, O., & Roziqin, A. (2017). Using Side-Scan Sonar instrument  to  Characterize  and map  of  seabed  identification target in Punggur Sea of the Riau Islands,  Indonesia. Journal  of
Geoscience, Engineering,
Environment,  and  Technology,
2 (1), 1-8.
Manik,  H.  M.  (2011).  Underwater  acoustic detection  and  signal  processing near  the  seabed.  INTECH  Open Access Publisher.
Manik,  H.M.  (2015).  Underwater  Remote Sensing  of  Fish  and  Seabed Using  Acoustic  Technology  In Seribu
Island Indonesia.
International  Journal  of  Oceans and Oceanography, 9 , 77-95.
Minarto, E., Surbakti, H., Vorandra, E., Pin, T.
G.,  Musli,  M.,  &  Saputra,  E. (2008).  Kaitan  Aktivitas  Vulkanik dengan Distribusi Sedimen dan
Kandungan  Suspensi  di Perairan Selat Sunda. Jakarta (ID): Publikasi  pelayaran  kebangsaan P2O LIPI. Pujiyati, S., Hestirianoto, T., Wulandari, P. D., & Lubis, M. Z. (2016). Fish Stock Estimation by Using the Hydroacoustic  Survey  Method  in Sikka Regency Waters, Indonesia. J.  Fisheries  Livest Prod, 4 (193), 2. Simmonds,  J.,  &  MacLennan,  D.  N.  (2008). Fisheries  acoustics:  theory  and practice . John Wiley & Sons.
Hansen,  R.  E.  (2011). Introduction  to synthetic aperture sonar, in Sonar Systems . Edited by Nikolai Kolev. First Edition. InTech, Croatia. Hal. : 1-25. Haykin, S. (1985). Array signal processing . Englewood Cliffs, NJ,
Prentice-Hall,  Inc.,  1985,  493  p. For  individual  items  see  A85- 43961 to A85-43963., 1. Urick,  R.  J.  (1983). Principles  of  underwater acoustics.