https://journal.ipb.ac.id/index.php/jurnalikt
e-ISSN   : 2620-309X

## KUANTIFIKASI HAMBUR BALIK AKUSTIK DASAR LAUT MENGGUNAKAN SCIENTIFIC SINGLE BEAM ECHOSOUNDER

## QUANTIFICATION OF SEABED ACOUSTIC BACKSCATTER STRENGTH USING SCIENTIFIC SINGLE BEAM ECHOSOUNDER
La Elson 1 , Henry M. Manik 2* , Totok Hestirianoto 2 , & Sri Pujiyati 2
1 Program Studi Teknologi Kelautan, Sekolah Pascasarjana, IPB University, Bogor, 16680, Indonesia 2 Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, IPB University, Bogor, 16680, Indonesia
* E-mail: henrymanik@apps.ipb.ac.id

## ABSTRACT
Hydroacoustic technology was able to quantify the seabed substrate and can be estimated accurately and near real time on the acoustic characters of each substrate. The purpose of research is to quantify the  acoustic  backscatters  of  the  seabed  substrate  in  an  effort  to  devolop  marine  information technology.  Data  acquisition  was  using  the  Simrad  EK-15  Single  Beam  Echosounder  acoustic instrument set at a frequency of 200 kHz. Data processing and analysis includes acoustic backscatter strength,  sediment  type,  acoustic  bottom  backscattering  computation  of  seabed  substrate  and  spatial analysis of seabed acoustic backscatter in the Lancang Island waters. The results of this study indicate that the acoustic backscatter values of the seabed substrate based on the SS value and particle size at each  sampling  station  are  -21.08 to  -24.55  dB  for type  of  substrate sands,  fine  sands  are  -25.67  to  - 26.67  dB,  and  very  fine  sands  ranging  from  -27.42  to  -28.03  dB.  Based  on  the  range  of  acoustic backscatter values obtained from the sampling stations, type of seabed substrates along the survey line are  very  coarse  sand,  coarse  sand,  medium  sand,  fine  sand,  very  fine  sand,  coarse  silt,  medium  silt, fine  silt,  coarse  clay  and  fine  clay  in  the  range  values  of  -47.85  to  -17.07  dB.  Sand  substrates  were dominant  over  silt  and  cly  at  the  study  site.  Acoustic  backscatter  strength  is  strongly  influenced  by particle size, morphology and seabed relief.
Keywords : acoustic backscatter, Lancang Island waters, quantification, substrate

## ABSTRAK
Teknologi  hidroakustik  mampu  melakukan  kuantifikasi  terhadap  substrat  dasar  laut  dan  dapat memperkirakan  secara  akurat  dan  mendekati real  time terhadap  karakter  akustik  yang  dimiliki  oleh masing-masing  jenis  substrat.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  melakukan  kuantifikasi  hambur  balik akustik  dasar  laut  dalam  upaya  pengembangan  teknologi  informasi  kelautan.  Akusisi  data menggunakan  instrumen  akustik Single  Beam  Echosounder Simrad  EK-15 pada  frekuensi  200  kHz. Pengolahan dan analisis data meliputi hambur balik akustik, tipe sedimen, komputasi acoustics bottom backscattering substrat  dasar  laut  dan  analisis  spasial acoustic  backscattering dasar  laut  di  perairan Pulau Lancang. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa nilai hambur balik akustik substrat dasar laut berdasarkan nilai SS dan ukuran partikel di setiap stasiun sampling yaitu tipe substrat pasir -21,08 dB sampai  -24,55  dB,  pasir  halus  -25,67  dB  sampai  -26,67  dB,  dan  pasir  halus  sekali  berkisar  antara  - 27,42  dB  sampai  -28,03  dB.  Berdasarkan  rentang  nilai  hambur  balik  akustik  yang  didapatkan  dari stasiun  sampling  diperoleh  klasifikasi  jenis  substrat  dasar  laut  di  sepanjang  lajur  survei  yaitu  pasir kasar sekali, pasir kasar, pasir sedang, pasir halus, pasir halus sekali, lanau kasar, lanau sedang, lanau halus,  lempung  kasar  dan  lempung  halus  pada  rentang  nilai  -47,85  dB  sampai  -17,07  dB.  Substrat pasir  paling  banyak  ditemukan  di  lokasi  penelitian  dengan  komposisi  yang  lebih  besar  dibandingkan dengan  lanau  dan  lempung.  Nilai  hambur  balik  akustik  sangat  dipengaruhi  oleh  ukuran  partikel, bentuk morfologi dan relief dasar laut.
Kata kunci : hambur balik akustik, kuantifikasi, perairan Pulau Lancang, substrat

## I. PENDAHULUAN
Dasar  laut  merupakan  suatu  habitat yang  menakjubkan  untuk  diamati  karena memiliki  keunikan  dengan  gambaran  bentuk geomorfologi  yang  kompleks  (Urick,  1983). Selain  itu,  dapat  memberikan  informasi mengenai berbagai hal yang saling berhubungan  antara  abiotik  dan  biotik  yang ada  di  dalamnya  (Pujiyati et  al .,  2010). Karakteristik  geomorfologi  dasar  laut  dan komposisi  material  penyusunnya  merupakan suatu  variabel  fisik  yang  penting  dalam pembentukan  distribusi  habitat-habitat  di dasar  laut  (Diaz,  2000).  Deteksi  dan pengukuran terkait dengan material penyusun substrat  dasar  laut  memerlukan  suatu teknologi dan metode yang mampu mengatasi  beberapa  kelemahan  dari  teknik konvensional  maupun  metode  pemanfaatan gelombang elektromagnetik. Kelemahan yang  dimiliki  oleh  metode  konvensional  dan pemanfaatan  gelombang  elektromagnetik dalam  melakukan  kuantifikasi  substrat  dasar laut  dapat  diatasi  dengan  menggunakan teknologi hidroakustik. Teknologi ini mampu melakukan  kuantifikasi  terhadap  substrat dasar  laut  dan  dapat  memperkirakan  secara akurat  dan  mendekati real  time terhadap karakteristik  akustik  yang  dimiliki  oleh masing-masing  tipe  sedimen  substrat  dasar laut  (Chotiros,  2017).  Menurut  Buscombe  & Brams  (2019),  penentuan  tipe  sedimen  dasar laut  melalui  metode  hidroakustik  diperoleh dari  nilai backscattering  strength yang dimiliki oleh masing-masing sedimen tersebut  dari  hasil  pengukuran  instrumen hidroakustik, seperti
Single
Beam Echosounder (SBES).  Prinsip  kerja  dari sistem  akustik  SBES  ini  adalah  setiap  pulsa akustik yang dipancarkan akan menghasilkan sebuah footprint  beam akustik  pada  posisi tepat  di  bawah  badan  kapal  (Lurton,  2002). Nilai backscattering  strength yang  berasal dari beam akustik  tersebut  memberikan sejumlah  informasi  yang  berkaitan  dengan karakteristik permukaan dasar laut (Brown et al .,  2018).  Penggunaan  sistem  akustik  SBES
untuk  menentukan  tipe  substrat  dasar  laut, secara  prinsip  berdasarkan  pada  pengamatan awal pantulan echo akustik yang berasal dari specular  reflection yaitu  informasi  terkait dengan  sifat-sifat  akustik  substrat  dasar  laut (Manik, 2012).
Perairan  Pulau  Lancang  merupakan wilayah  yang  termasuk  dalam  gugusan Kepulauan  Seribu  bagian  selatan.  Pulau  ini terdiri  dari  Pulau  Lancang  Besar  dan  Pulau Lancang  Kecil.  Perairan  Pulau  Lancang memiliki  potensi  perikanan  andalan  yaitu ikan  teri  dan  rajungan.  Kedua  pulau  di perairan  ini  memiliki  karakteristik  dasar  laut yang hampir sama. Pulau Lancang Kecil saat ini  sedang  dilakukan  reklamasi  untuk pembangunan resort di  sekeliling  pantai. Informasi  terkait  jenis  substrat  dasar  laut menjadi  penting  untuk  diketahui  dalam proses  pembangunan  terutama  bangunan pantai  yang  memerlukan  landasan  yang kokoh di dasar laut. Teknologi akustik SBES menjadi  salah  satu  solusi  untuk  melakukan kuantifikasi terhadap karakteristik fisik dasar laut  melalui  nilai  hambur  balik  akustik  yang dimiliki oleh setiap tipe susbstrat.
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah melakukan kuantifikasi hambur balik akustik substrat  dasar  laut  dalam  upaya  untuk pengembangan teknologi  informasi kelautan. Penelitian  ini  diharapkan  dapat  memberikan kontribusi  terhadap  pengembangan  ilmu pengetahuan  dan  teknologi  terutama  tentang karakteristik akustik dasar laut melalui teknik komputasi,  serta  memberikan  informasi secara  spasial  tentang  karakteristik  akustik dasar  laut  untuk  pemanfaatan  sumberdaya alam  kelautan  dan  sebagai  bahan  kajian untuk konservasi serta pengelolaan lingkungan  laut  yang  ramah  lingkungan  dan berkelanjutan.

## II. METODE PENELITIAN

## 2.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Pelaksanaan penelitian dilakukan pada bulan Januari sampai Mei 2020. Lokasi pengambilan data lapangan di perairan Pulau
Gambar 1.  Peta lokasi penelitian di perairan Pulau Lancang Kepulauan Seribu.
Lancang  Kepulauan  Seribu  (Gambar  1). Pengolahan  dan  analisis  data  dilakukan  di Laboratorium  Akustik  dan  Instrumentasi Kelautan  dan  Laboratorium  Oseanografi, Departemen  Ilmu  dan  Teknologi  Kelautan, Fakultas  Perikanan  dan  Ilmu  Kelautan,  IPB University.

## 2.2. Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian  ini  antara  lain  peta  lokasi penelitian, ArcGIS  Profesional  Advanced , Echoview 10.4 , Microsoft  Office 2016 , kapal nelayan  ukuran  panjang,  lebar,  dalam  (9,50 m;  1,62  m;  0,70  m)  dan  berat  tonase  1  GT, Simrad  EK-15  F  200  kHz , Garmin  GPS MapSounder  585 , Conductivity  Temperature Depth (CTD)  650, Ekman  Grab ukuran  20 cm  x  20  cm,  dan  Laptop  Dell  14 inchi  core i7-4710  HQU,  RAM  16  GB,  64-bit  Windows OS .

## 2.3. Akuisisi Data
Proses awal sebelum dilakukan pengambilan  data  adalah  kalibrasi  peralatan
survei  terutama Simrad  EK-15 sebagai instrumen  utama  dalam  pengumpulan  data akustik. Tujuannya untuk memastikan bahwa semua  konfigurasi sistemnya berfungsi dengan  baik.  Proses  kalibrasi Simrad  EK-15 menggunakan  bola sphere berdiameter  35 mm. Proses deteksi dan pengukuran dilakukan  pada  kedalaman  laut  2,3  m  di lokasi penelitian (Gambar 1). Posisi transducer berada pada kedalaman 0,7 m dari permukaan  laut.  Bola sphare diposisikan pada kedalaman 1 m dari transducer atau 1,7 m  dari  permukaan  laut.  Seluruh  peralatan dinyatakan  berfungsi  dengan  baik  untuk digunakan  maka  proses  akusisi  data  siap untuk dilaksanakan. Akuisisi data menggunakan  kapal  nelayan  dengan  lajur survei  sesuai  desain  survei  penelitian berdasarkan  Standar  Nasional  Indonesia (SNI)  7646:2010  tentang  survei  hidrografi dan oseanografi menggunakan SBES. Desain survei  menggunakan  pola  paralel  membujur dan  melintang,  seperti  ditampilkan  pada Gambar 1. Perangkat instrumen  hidroakustik SBES Simrad  EK-15 sebagai  instrumen
utama  penelitian  terpasang  di  badan  kapal pada  bagian  kanan  di  dekat  haluan. Sinkronisasi  peralatan  pendukung  yang terhubung  dengan  sistem  navigasi  kapal didesain sebaik  mungkin sehingga data  yang diperoleh  meliputi  semua  kondisi  perairan dan  dasar  laut  di  area  survei.  Beberapa tahapan  yang  dilakukan  dalam  pengambilan data dalam penelitian ini antara lain kalibrasi peralatan,  pengambilan  data  hidroakustik, pengambilan  data  sampling oseanografi  dan sedimen.
Instrumen  SBES Simrad  EK-15 dioperasikan pada frekuensi 200 kHz dengan power transmit 45 watts, pulse length 80 µs, ping  rate 40  Hz  dan  kecepatan  rambat  suara sebesar  1549 ms -1 .  Pengambilan  data hidroakustik  dilakukan  di  sepanjang  lajur survei  dan  setiap  stasiun  sampling.  Waktu pengambilan  data  pada  14  stasiun  sampling selama  20  menit  setiap  stasiun.  Selain  itu, dilakukan  juga  pengambilan  sampling  data oseanografi  dan  sedimen.  Data  oseanografi direkam  menggunakan  CTD  pada  setiap kedalaman  0,1  m  dari  permukaan  sampai dasar laut. Tujuan pengambilan data oseanografi  adalah  untuk  mengetahui  pola sebaran  suhu  dan  salinitas  secara  vertikal  di lokasi penelitian. Data tersebut juga digunakan  sebagai  komponen  fungsi  untuk mengetahui  kecepatan  gelombang  suara  di kolom  perairan  laut  pada  setiap  stasiun penelitian.  Data  contoh  sedimen  diambil menggunakan grab sampler yang selanjutnya disimpan  dalam  botol sampler sebanyak  14 buah.  Selanjutnya  dilakukan  proses  analisis laboratorium  untuk  mengetahui  ukuran  butir sebagai  bahan  koreksi  klasifikasi  jenis sedimen  berdasarkan  data  hasil  pemeruman hidroakustik di lokasi penelitian.

## 2.4. Pengolahan Data
Proses  pengolahan  data  dilakukan mulai  dari  data  awal  hasil  pemeruman sampai  dengan  teknik  komputasi  untuk melakukan  identifikasi  nilai  hambur  balik akustik  dasar  laut  yang  menjadi  tujuan penelitian. Pengolahan data tersebut  meliputi
acoustics bottom backscattering dan identifikasi tipe sedimen dasar laut.
2.4.1. Acoustic Bottom Backscattering
Data hasil pemeruman Simrad EK-15 memiliki format awal yang berekstensi *raw . Selanjutnya data tersebut diolah menggunakan  perangkat  lunak Echoview yang  ditampilkan  dalam  bentuk echogram . Echogram yang  ada  menampilkan  nilai-nilai amplitudo  yang  menggambarkan  kekuatan gelombang  suara  ( echo )  yang  dipantulkan oleh  substrat  dasar  laut.  Proses  awal  dalam pengolahan  data  pada  perangkat  lunak  ini adalah  melakukan  beberapa  pengaturan echogram yang  meliputi  penentuan  ambang batas  ( threshold )  maksimum  dan  minimum terhadap  data  yang  menjadi  target  (substrat dasar laut), tampilan echogram diatur khusus untuk  dasar  laut,  area  target  diatur  pada Elementary Sampling  Distance  Unit (ESDU) setiap  100 ping dengan  ketebalan  20  cm sebagai  perkiraan  ketebalan  sedimen  yang dijangkau  oleh grab  sampler dan  sesuai dengan  ketentuan  lebih  besar  dari  resolusi akustik (Burczynski, 1979). Kemudian pengaturan kalibrasi manual terhadap transducer dengan  menyesuaikan  spesifikasi instrumen Simrad  EK-15 dan  menambahkan parameter  lingkungan  untuk  mengetahui kecepatan  rambat  gelombang  suara  dan koefisien absorbsi.
Semua  tahapan  pengaturan  koreksi pada ehcogram selesai  dilakukan,  langkah selanjutnya  adalah  menyimpan  hasil  koreksi tersebut  dalam  format  berekstensi  *EV. Tujuannya  adalah  agar  data  yang  sudah terkoreksi dapat digunakan untuk  melakukan digitasi pada setiap echogram hasil pengukuran  sesuai  dengan  target  yang menjadi  bahan  analisis,  yaitu  substrat  dasar laut. Proses  ini  meliputi  digitasi  pada  bagian permukaan  dasar  laut  sepanjang echogram yang  dihasilkan  dalam  setiap  lajur  dan stasiun  pemeruman  sesuai  dengan file data masing-masing.  Hasil  digitasi  selanjutnya dikeluarkan ( export ) menggunakan perangkat lunak  tambahan  ( dongle ).  Informasi  yang
diperoleh  dari  data  hasil export tersebut antara  lain  posisi,  kedalaman,  waktu,  jumlah ping dan volume  backscattering  strength . Data  tersebut  merupakan  nilai  digital  hasil pengukuran  yang  ditampilkan  dalam  bentuk echogram .  Selanjutnya  data  ini  diolah menggunakan  perangkat  lunak microsoft office  excel dan matlab yang  menghasilkan beberapa  nilai  parameter  akustik  yang berkaitan  dengan  substrat  dasar  laut  yang terukur.  Parameter  akustik  yang  dihasilkan selanjutnya dicocokkan dengan contoh substrat  di  setiap  stasiun  sebagai  verifikasi hasil  pengukuran  dengan  instrumen SBES Simrad EK-15 .

## 2.4.2.  Identifikasi Tipe Sedimen Dasar Laut
Teknik  yang  dilakukan  untuk  meng- identifikasi  jenis  sedimen  dasar  laut  adalah melalui  sebaran  nilai amplitudo pada  data sampling  yang  ada.  Setiap  contoh  hasil sampling  secara  spasial  memiliki  titik koordinat  pada  saat  pengambilan  data  pada masing-masing  stasiun.  Hasil  pengolahan data backscatter yang  berupa titik koordinat, beam ,  kedalaman,  dan  nilai amplitudo telah dilakukan sebelumnya, selanjutnya dilakukan pencocokkan  titik  koordinat  pada  setiap contoh  hasil  sampling.  Contoh  sedimen  di setiap  stasiun  diidentifikasi  sesuai  dengan ukuran butir berdasarkan skala Wentworth.

## 2.5. Analisis Data
Analisis data meliputi analisis sedimen  hasil  sampling  di  setiap  stasiun, analisis  hambur  balik  akustik  dan  sebaran spasial  karakteristik  akustik  dasar  laut  di setiap  stasiun  sampling  dan  sepanjang  lajur survei.

## 2.5.1.   Analisis Sedimen Dasar Laut
Contoh sedimen yang telah diambil di setiap  stasiun  selanjutnya  dilakukan  analisis terkait  dengan  sifat  fisik  seperti  tekstur, untuk  digunakan  sebagai  data  pembanding dengan  hasil  pengukuran  instrumen  SBES Simrad  EK-15 .  Tekstur  sedimen  merupakan
susunan  relatif  dari  besar  butir  dari  sedimen tersebut. Penentuan tekstur sedimen dilakukan  menggunakan  metode  ayakan bertingkat  yang  dapat  memisahkan  butiran sedimen berdasarkan fraksi ukuran butir.

## 2.5.2.  Analisis Hambur Balik Akustik Dasar Laut
Analisis  hambur  balik  akustik  dasar laut  dilakukan  berdasarkan  hasil  pengukuran SBES Simrad EK-15 melalui model numerik dari beberapa persamaan akustik, diantaranya konversi  nilai  amplitudo  menjadi  data backscatter (Lurton, 2002):
................................. (1)
Keterangan: SS adalah acoustic  backscatter strength (dB); V i nilai  amplitudo  ( mV );  dan V ref adalah  nilai  amplitudo  referensi  sesuai dengan instrumen SBES yang digunakan.
Selain itu, acoustics bottom backscatter juga terdiri dari beberapa besaran yaitu surface backscatter  strength ( SS ), volume  backscatter  strength ( SV ),  dan echo level ( EL ). Model numerik untuk mendapatkan nilai surface backscatter strength ( SS ) mengacu pada Manik (2012):
............ (2)
Keterangan: RS adalah receiving  sensitivity ; SL adalah source level ; TL adalah transmission loss ; VR adalah voltage receiving (dB); AG adalah amplifier  gain ; A adalah amplitudo ;  dan DN adalah digital number .
Selanjutnya  untuk  mendapatkan  nilai volume  backscatter  strength ( SV )  dapat diketahui melalui Manik (2012):
........................................... (3)
Keterangan: Ss adalah surface backscattering coefficient ; Sv adalah volume  backscattering coefficient ; c adalah kecepatan suara (m/s); adalah pulse  length ,   adalah instantaneous equivalent beam angle for surface scattering ; dan adalah equivalent  beam  angle  for volume scattering .
Karena  pada peak  bottom nilai       maka persamaan (3) berubah menjadi:
............................................... (4)
Persamaan  (4)  dapat  dilanjutkan  melalui persamaan (5):
............. (5)
Selanjutnya  untuk  menghitung  nilai intensitas echo maksimum  ( EL )  model numerik  yang digunakan berdasarkan  Lurton (2002):
................................................................. (6)

## 2.5.3.  Analisis Spasial Akustik Substrat Dasar Laut
Sebaran  spasial  karakteristik  akustik substrat  dasar  laut  menjadi  bagian  analisis data  sedimen  substrat  dasar  laut  sepanjang lajur  survei  dan  stasiun  sampling.  Informasi pola sebaran jenis substrat yang teridentifikasi  ditampilkan  dalam  bentuk  dua dimensi.  Analisis  spasial  sedimen  substrat dasar  laut  menggunakan  perangkat  lunak Geographic  Information  System (ArcGIS). Pola  sebaran  tipe  sedimen  dasar  laut digambarkan  secara  spasial  di  setiap  stasiun dan  sepanjang  lajur  pemeruman  di  lokasi penelitian.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Kalibrasi Single Beam Echosounder
(SBES) Simrad EK-15
Hasil  kalibrasi Simrad  EK-15 dengan frekuensi 200 kHz menunjukkan bahwa nilai Target  Strength (TS)  bola sphare sebagai objek deteksi dan pengukuran sebesar -48,29 dB. Berdasarkan perhitungan pabrik pembuatnya,  nilai TS bola sphare diameter 35  mm  dengan  frekuensi  yang  sama  (200 kHz)  adalah  45,96  dB.  Hal  ini  menunjukkan bahwa nilai TS hasil kalibrasi dengan nilai TS sebenarnya dari bola sphare diameter 35 mm memiliki  selisi  sebesar  3,33  dB.  Nilai tersebut selanjutnya digunakan sebagai faktor koreksi terhadap hasil deteksi dan pengukuran  pada  substrat  dasar  laut  yang menjadi target penelitian. Beberapa
parameter  pendukung  dari  hasil  kalibrasi Simrad  EK-15 menggunakan  bola sphare diameter 35 mm ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1.  Hasil kalibrasi Simrad EK-15 .
Parameter Nilai Kedalaman laut 2,3 m Kedalaman transducer 0,7 m Kedalaman bola sphare Diameter bola sphare 1,7 m 35 mm Target strength bola sphare -48,29 dB Suhu 29,72 ºC Salinitas 31,14 psu Kecepatan gelombang suara 1551,50 ms -1
Proses  ekstraksi  data  hasil  kalibrasi menggunakan  perangkat  lunak echoview  4.0 dalam bentuk echogram (Gambar 2) menunjukkan  bahwa  parameter  pendukung pengaturan  dalam  proses  kalibrasi  sesuai dengan  hasil  pengukuran  yang  diperoleh seperti  posisi  kedalaman  bola sphare yang terlihat  pada  kedalaman  1,7  m.  Koefisien absorption yang  diperoleh berdasarkan pengukuran parameter oseanografi dan kecepatan suara adalah 0,08 dB/m. Kalibrasi
(a) (b)
Gambar 2. Echogram TS  raw  ping (a)  dan SV  raw  ping (b)  hasil  kalibrasi Simrad  EK-15 menggunakan bola sphare .
(a) (b) (c)
Gambar 3.  Profil vertikal (a) suhu, (b) salinitas dan (c) kecepatan suara di stasiun kalibrasi.
SBES  Simrad  EK-15 menjadi  penting digunakan  sebagai  faktor  koreksi  terhadap kuantifikasi  nilai  karakteristik  akustik  dasar laut  yang  divalidasi  dengan  besar  ukuran butir dari tipe substrat yang teridentifikasi.
Selain  kalibrasi Simrad  EK-15 ,  juga dilakukan  pengukuran  suhu  dan  salinitas sebagai komponen fungsi parameter pengukuran  kecepatan  gelombang  suara  di lokasi  kalibrasi  (Gambar  3).  Suhu  dan salinitas  perairan  berkisar  antara  29,60  ºC  – 30,14  ºC  dan  30,92 psu –  31,16 psu dengan rata-rata  29,72  ºC  dan  31,14 psu .  Kondisi perairan  laut  ketika  dilakukan  kalibrasi  pada waktu  sore  hari  dalam  keadaan  teduh  dan cerah. Fenomena oseanografi tersebut sangat berkaitan dengan hasil pengukuran kecepatan rambat  gelombang  suara  di  dalam  air  laut yang  berkisar  antara 1551,30 ms -1 –  1552,25 ms -1 dengan  rata-rata  1551,50  ms -1 (Gambar 3c).

## 3.2. Kondisi Oseanografi dan Kecepatan Suara di Stasiun Sampling
Hasil pengukuran parameter suhu dan salinitas (Gambar 4a dan 4b) di setiap stasiun sampling secara vertikal menunjukkan bahwa pola  perubahan  suhu  maupun  salinitas berkisar  pada  28  ºC  –  30  ºC  dan  29 psu – 32,5 psu .  Kedalaman  perairan  yang  terukur berkisar  dari  2,1  m  –  25  m.  Suhu  tinggi umumnya  berada  di  daerah  perairan  yang lebih  dangkal  dan  pada  bagian  permukaan. Hal  ini  disebabkan  karena  intensitas  sinar matahari  yang  tinggi  pada  permukaan  laut. Sebaliknya  di  bagian  perairan  yang  lebih dalam,  intensitas  matahari  sudah  berkurang sehingga  nilai  suhu  pun  menurun  seiring dengan bertambahnya kedalaman laut. Berbeda  dengan  salinitas,  pada  permukaan laut  nilai  salinitas  lebih  kecil  dibandingkan dengan  di  bagian  perairan  yang  lebih  dalam. Secara  vertikal  nilai  salinitas  meningkat seiring  dengan  bertambahnya  kedalaman laut.  Fenomena  lingkungan  laut  tersebut menjadi komponen fungsi dalam perhitungan nilai  kecepatan  rambat  gelombang  suara  di
dalam laut (Cly & Madwin, 1977).
Berdasarkan  nilai  suhu,  salinitas  dan kedalaman  yang  terukur  di  setiap  stasiun sampling  diperoleh  profil  kecepatan  suara secara  vertikal  seperti  ditampilkan  pada Gambar  4c.  Perubahan  nilai  kecepatan  suara di  semua  stasiun  berkisar  antara  1550,8  ms -1 –  1552,4  ms -1 .  Pola  perubahan  kecepatan gelombang  suara  berkurang  seiring  dengan bertambahnya  kedalaman  laut.  Penurunan nilai  tidak  terlalu  besar  karena  lokasi penelitian  merupakan  perairan  dangkal. Namun  demikian,  fenomena  perubahan  suhu dan  salinitas  pada  setiap  lapisan  perairan memiliki  pengaruh  terhadap  pola  perubahan kecepatan rambat gelombang suara di kolom perairan.  Secara  umum  di  setiap  stasiun sampling  pola  perubahan  gelombang  suara pada  kedalaman  antara  0  m  –  10  m cenderung menurun dengan rentang perubahan  dari  1550,8  ms -1 –  1552,4  ms -1 . Selanjutnya  dari  kedalaman  10  m  –  24  m cenderung mulai melandai pada rentang nilai 1550,4 ms -1 – 1550,8 ms -1 . Kecepatan rambat gelombang suara di dalam perairan dipengaruhi oleh pola perubahan kedalaman, suhu  dan  salinitas.  Nilai  kecepatan  suara berkurang  seiring  dengan  bertambahnya kedalaman (Lurton, 2002). Fenomena perubahan  kecepatan  suara  secara  vertikal  di seluruh  stasiun  sampling  merupakan  salah satu indikator untuk kuantifikasi karakteristik akustik  dasar  laut  di  sepanjang  lajur  survei penelitian.

## 3.3. Hambur Balik Akustik Dasar Laut
Besaran  nilai  pantulan  sinyal  akustik yang dikembalikan dari dasar laut tergantung dari jenis substart yang ada (Anderson et al ., 2008). Setiap jenis substrat memiliki karakteristik fisik yang berbeda-beda, sehingga  intensitas  sinyal  akustik  yang dipantulkan  atau  dikembalikan  memiliki perbedaan  antara  jenis  substrat  satu  dengan yang  lainnya.  Pantulan  sinyal  akustik  dari dasar laut yang dihasilkan oleh SBES Simrad EK-15 berbentuk echogram yang menampilkan  objek  yang  terdeteksi  sesuai
(a)
(b)
(c)
Gambar 4. Profil vertikal (a) suhu, (b) salinitas dan (c) kecepatan suara di stasiun sampling.
dengan karakteristik masing-masing berdasarkan  nilai  SV.  Nilai  SV  bervariasi antara  -50  dB  sampai  -5  dB.  Berdasarkan pengamatan  atas  nilai  SV  dapat  dicari  nilai SS dengan menggunakan peak nilai SV, ψ , ɸ , c, dan τ (persamaan  3).  Hasil  analisis waveform dari echo dasar  laut  dan  analisis sedimen  dapat  diidentifikasi  jenis  substrat (Tabel 2) antara lain pasir sedang, pasir halus dan  pasir  halus  sekali  yang  tersebar  di  14 stasiun.  Ukuran  rata-rata  diamater  partikel
substrat  dalam  skala Wentworth dan  substrat dasar laut dikelompokkan berdasarkan klasifikasi Shepard (Manik et al ., 2006).
Hasil  penelitian  ini  menunjukkan bahwa  nilai  SS  pasir  sedang  berada  pada selang  -21,08  dB  sampai  –  24,55  dB,  pasir halus -25,67 dB sampai -26,67 dB, dan pasir halus sekali berkisar antara -27,42 dB sampai -28,03  dB.  Beberapa  hasil  penelitian  lain (Gambar  5)  mendapatkan  nilai  hambur  balik akustik  dasar  perairan  seperti  Hamuna et  al .
(2018),  bahwa  untuk  pasir  sedang  kasar sebesar -27,36 dB sampai dengan -28,02 dB, sedangkan  pasir  halus  sebesar  -28,40  dB sampai  dengan  -28,12  dB,  lokasi  penelitian di Teluk Yos Sudarso, Kota Jayapura. Manik et  al. (2006)  mendapatkan  nilai  SS  lumpur berkisar  pada  -18,30  dB  dan  -29,00  dB, lokasi  penelitian  di  perairan  selatan  Jawa. Pujiyati  (2008)  mendapatkan  nilai  SS  pasir sebesar -20,00 dB dan lumpur sebesar -35,91 dB, lokasi penelitian di Selat Sunda.
Perbedaan  nilai  hambur  balik  akustik yang  terukur  pada  substrat  yang  sama  dari beberapa penelitian disebabkan oleh beberapa  faktor,  seperti  jenis  instrumen  dan frekuensi  yang  digunakan  serta  kondisi perairan  yang  menjadi  lokasi  penelitian. Menurut  Chakraborty et  al .  (2007)  bahwa penggunaan  instrumen  akustik  dengan  dua frekuensi  yang  berbeda  pada  pengukuran dasar  perairan  yang  sama  memberikan  nilai pantulan  akustik  yang  berbeda,  frekuensi yang  rendah  menghasilkan  pantulan  akustik yang  lebih  tinggi  dan  sebaliknya  frekuensi yang  tinggi  akan  menghasilkan  pantulan akustik  yang  lebih  rendah.  Penggunaan frekuensi  dalam  proses  pemeruman  sangat berhubungan dengan daya serap ( absorption )
pada  medium  air  laut.  Daya  serap  tersebut dapat  berpengaruh  terhadap  kuat  lemahnya sinyal  akustik  yang  dipantulkan  oleh  target yang  diukur.  Selain  itu,  morfologi  dasar perairan  seperti  bentuk  relief  juga  sangat berpengaruh  terhadap  penetrasi  gelombang akustik  yang  dipancarkan  pada  frekuensi yang berbeda (Jackson & Richardison, 2007).
Nilai rata-rata diameter partikel sedimen  substrat  dasar  laut  ( d )  juga  dapat dikorelasikan  secara  linear  terhadap  nilai  SS (dB).  Semakin  besar  ukuran  diameter partikel,  nilai  SS  juga  semakin  meningkat (Gambar  6).  Koefisien  korelasi  perubahan diameter partikel dan SS sebesar 0,98 dengan persamaan:  SS  (dB)  =  8,86  log 10 (d[ µm ])  – 45,38. Persamaan  ini diperoleh dari konversi satuan  linear  ke  logaritmik.  Sumbu  x  dalam satuan  linear  sedangkan  sumbu  y  dalam satuan  logaritmik.  Jika  dilakukan  analisis regresi,  maka  diperlukan  konversi  menjadi satu  satuan  yang  sama,  yaitu  dari  satuan linear  menjadi  desibel.  Ukuran  rata-rata diameter  tipe  substrat  bervariasi  antara  74  – 500  µm.  Pasir  sedang  berada  pada  selang ukuran  242  –  500  µm,  149  –  210  µm  untuk pasir  halus  dan  74  –  125  µm  untuk  pasir halus sekali. Perbedaan masing-masing tipe
Tabel 2.  Klasifikasi  tipe  substrat  dasar  laut  berdasarkan  ukuran  diameter  partikel,  komposisi berat dan nilai SS di setiap stasiun sampling.
Tipe Substrat Stasiun Sampling Diameter Ukuran Partikel (µm) Pasir Sedang (%) Pasir Halus (%) Pasir Halus Sekali (%) SS (dB) Pasir Sedang 3 500 64,67 7,30 15,02 -21,08 4 420 60,89 0,92 22,49 -22,10 6 250 42,12 32,40 12,85 -24,47 7 285 45,84 4,72 26,34 -23,17 8 300 37,18 11,58 3,42 -23,02 10 242 9,71 1,77 6,52 -24,55 12 459 29,44 22,78 17,73 -21,49 13 350 45,68 26,12 16,00 -22,90 Pasir Halus 1 149 26,18 37,65 18,73 -26,67 5 210 21,45 41,32 34,58 -25,92 Pasir Halus 2 88 6,99 9,17 81,80 -27,78 Sekali 9 125 31,56 9,48 42,86 -27,26 11 105 28,80 1,02 54,06 -27,42 14 74 3,74 1,77 64,36 -28,03
Gambar 5.  Perbandingan  nilai  hambur  balik  akustik  terhadap  substrat  pasir  pada  penelitian yang berbeda.
Gambar 6.  Grafik  korelasi  antara  diameter  partikel  dengan  nilai  SS  pada  klasifikasi  substrat dasar laut.
substrat  sangat  ditentukan  oleh  tingkat kekasaran  dari  karakteristik  fisik  dasar perairan (Manik et al ., 2006).

## 3.4. Karakteristik Akustik Substrat Dasar Laut
Hambur  balik  akustik  dari  setiap  tipe sedimen  substrat  dasar  laut  yang  terukur merupakan  salah  satu  informasi  karakteristik
akustik  yang  dimiliki  oleh  masing-masing sedimen  tersebut.  Hasil  pengukuran acoustic bottom  backscattering dapat  memberikan informasi  karakteristik  fisik  yang  dimiliki oleh  masing-masing  substrat  dasar  laut. Terdapat perbedaan  kuat sinyal  akustik  yang dipantulkan  oleh  substrat  dasar  laut  pada sedimen  yang  berbeda.  Perbedaan  tersebut dipengaruhi  oleh  sifat  fisik  dasar  laut  yang
tersusun  dari  berbagai  unsur  mulai  dari lapisan  batuan  yang  kasar  hingga  lempung halus  dan  lapisan-lapisan  yang  memiliki komposisi  yang  berbeda  (Urick,  1983).  Tipe substrat  yang  teridentifikasi  di  setiap  stasiun sampling dan lajur survei penelitian memberikan  informasi  karakteristik  fisik yang berbeda-beda dari setiap jenisnya.
Gambar 7 merupakan grafik intensitas kekuatan  sinyal  akustik  yang  dipantulkan kembali  oleh  tipe  substrat  yang  berbeda (pasir  sedang,  pasir  halus  dan  pasir  halus sekali). Jenis substrat pasir sedang memberikan  nilai  pantulan  yang  lebih  besar dibandingkan dengan substrat pasir halus dan pasir  halus  sekali.  Hasil  penelitian  ini menunjukkan bahwa intensitas sinyal akustik yang dipantulkan kembali terdapat perbedaan dari  setiap  substart  yang  ada.  Semakin  besar nilai  pantul  yang  dikembalikan  maka semakin  besar  pula  ukuran  partikel  substrat, sebaliknya  semakin  kecil  nilai  pantul  maka semakin  kecil  pula  ukuran  partikel  dari substrat  tersebut.  Selain  itu,  intensitas  sinyal akustik  yang  dikembalikan  juga  dapat dipengaruhi oleh bentuk relief dasar perairan. Menurut  Pujiyati et  al .  (2010)  bahwa  proses hambur balik sinyal akustik dipengaruhi oleh kondisi  karakteristik  fisik  dasar  laut  seperti ukuran butir sedimen dan bentuk relief. Tipe substrat  dengan  ukuran  butir  yang  besar menghasilkan  energi  pantulan  akustik  yang lebih  besar  dibandingkan  dengan  ukuran butir yang lebih kecil (Manik, 2015).
Berdasarkan  hasil  kuantifikasi  nilai echo dari  masing-masing  substrat  dasar  laut baik  di  stasiun sampling maupun  sepanjang lajur survei penelitian yang divalidasi dengan hasil  analisis  laboratorium  rata-rata  diameter partikel  diketahui  bahwa  substrat  yang teridentifikasi  antara  lain  pasir  kasar  sekali, pasir  kasar,  pasir  sedang,  pasir  halus,  pasir halus sekali, lanau kasar, lanau sedang, lanau halus,  lempung  kasar  dan  lempung  halus. Secara  spasial  sebaran  tipe  substrat  yang teridentifikasi baik di lokasi stasiun sampling maupun  sepanjang  lajur  survei  ditampilkan pada  Gambar  8.  Pola  sebaran  substrat  di  14 stasiun sampling didominasi  oleh  pasir sedang, yaitu: stasiun 3, 4, 6, 7, 8, 10, 12 dan 13. Selanjutnya pasir  halus sekali tersebar di stasiun 2, 9, 11 dan 14. Pasir halus tersebar di stasiun 1 dan 5.
Sebaran  spasial  berdasarkan  lajur survei,  pasir  kasar  sekali  lebih  dominan  di lajur 4 dan lajur 11. Pasir kasar, pasir sedang, pasir  halus  dan  pasir  halus  sekali  menyebar di  semua  lajur  survei.  Lanau  kasar,  lanau sedang  dan  lanau  halus  tersebar  hampir merata  dengan  komposisi  yang  lebih  kecil dibandingkan  pasir.  Lempung  kasar  dan lempung  halus  terdapat  di  lajur  7,  8,  9,  10, dan  14  dengan  komposisi  yang  lebih  kecil (Gambar 8). Pola sebaran tipe substrat sangat dipengaruhi  oleh  morfologi  dasar  laut. Wilayah  ini  termasuk  gugusan  Kepulauan Seribu bagian selatan. Perairan tersebut  pada kedalaman kurang dari 7 m didominasi oleh
Gambar 7.  Grafik intensitas hambur balik akustik dasar laut pada tipe substrat yang berbeda.
Gambar 8.  Peta penyebaran tipe substrat dasar laut di lajur survei penelitian.
terumbu  karang  dan  pasir,  sedangkan  di kedalaman  lebih  dari  7  m  didominasi  oleh pasir dan sebagian lumpur.

## IV.  KESIMPULAN
Kekuatan sinyal akustik yang dikembalikan dari dasar laut sangat dipengaruhi  oleh  ukuran  partikel,  bentuk morfologi dan relief dasar laut. Substrat pasir sedang  memiliki  nilai  hambur  balik  akustik yang  lebih  besar  dibandingkan  dengan  pasir halus  maupun  pasir  halus  sekali.  Intensitas sinyal  akustik  pada  permukaan  dasar  laut yang landai dan halus lebih kecil dibandingkan  dengan  permukaan  dasar  laut yang  tidak  rata  dan  kasar.  Secara  spasial substrat  pasir  lebih  dominan  ditemukan  di perairan Pulau Lancang Kepulauan Seribu.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kami sampaikan kepada Deputi Bidang Penguatan Riset dan
Pengembangan Kemeterian Riset dan Teknologi-Badan  Riset  dan  Inovasi  sesuai dengan  Perjanjian  Penugasan  Pelaksanaan Penelitian  Tahun  2021  untuk  Pelaksanaan Penelitian  dengan  Judul  Pengembangan Alogoritma Intteligent  Biomass Active  Sonar Transducer untuk Eksplorasi dan Pemanfaatan Sumberdaya Maritim.

## DAFTAR PUSTAKA
Anderson,  J.T.,  D.V.  Holliday,  R.  Kloser, D.G.  Reid,  &  Y.  Simrad.  2008. Acoustic seabed classification: Current practice and future directions.
ICES  J.  of  Marine  Science ,  65(6):
1004-1011.
https://doi.org/10.1093/icesjms/fsn06 1
Brown, J.C., J. Beaudoin, M. Brissette, & V. Gazzola. 2019. Multispectral multibeam  echosounder  backscatter as  a  tool  for  improved  seafloor characterization. J. of MDPI
Geoscience , 9(3): 126-143. https://doi.org/10.3390/geosciences90
30126
Burczynski,  J.  1979.  Introduction  to  the  use of  sonar  system  for  estimating  fish biomass.  FAO  Fisheries  Technical Paper. (191). 89p.
Buscombe,  D.  &  E.P.  Brams.  2018.
Probabilistic  substrate  classification with multispectral
acoustic backscatter: a comparison of discriminative and generative models. J.  of  MDPI  Geosciences ,  8(11):  395- 415. https://doi.org/10.3390/geosciences81
10395
Chakraborty,  B.,  V.  Mahale,  G.  Navelkar, B.R.  Rao,  R.G.P.  Desai,  B.S.  Ingole, &  G.  Janakirinam.  2007.  Acoustic characterization  of  seafloor  habitats on  the  western  continental  shelf  of India. ICES  J.  of  Marine  Science , 64(3): 551-558.
https://doi.org/10.1093/icesjms/fsl043 Chotiros, N.P. 2017. Acoustics of the seabed as  a  poroelastic  medium.  Springer Briefs  in  Oceanography.  New  York. USA.
76p.
https://doi.org/10.1007/978-3-319- 14277-7
Cly,  C.S.  &  H.  Madwin.  1977.  Acoustical oceanography.  New  York.  USA. 712p. https://doi.org/10.1016/B978-0- 12-487570-8.X5000-4
Diaz,  J.V.M.  2000.  Analysis  of  multibeam sonar  data  for  the  characterization of seafloor  habitats.  Thesis.  Graduate Academic  Unit  of  Geodesy  and Geomatics Engineering. The University of New Brunswick. Canada. 153p.
Hamuna, B., S. Pujiyati, N.M.N. Natih, & L. Dimara.  2018.  Analisis  hambur  balik akustik untuk klasifikasi dan pemetaan  substrat  dasar  perairan  di Teluk Yos Sudarso, Kota Jayapura. J. Ilmu  dan  Teknologi  Kelautan  Tropis,
10(2):
291-300.
https://doi.org/10.29244/jitkt.v10i2.24 045 Jackson,  D.R.  &  M.D.  Richardson.  2007. High  frequency  seafloor  acoustics. Springer  Science  Business  Media. New York. USA. 616p.
Lurton,  X.  2002.  An  introduction  to underwater  acoustics:  Principles  and applications.  Praxis  Publ.  France. 347p.
Manik,  M.H.,  M.  Furusawa,  & K.  Amakasu.
2006.  Measurement  of  sea  bottom surface  backscattering  strength  by quantitative echosounder. J. of Fisheries  Science ,  72(3):  503–512.
https://doi.org/10.1111/j.1444- 2906.2006.01178.x
Manik, M.H. 2012. Seabed identification and characterization using sonar. Advances in Acoustics and Vibration. Hindawi Publishing Corporation: 532458. 5p.
https://doi.org/10.1155/2012/532458
Manik,  M.H.  2015.  Shallow  water  acoustics investigation for underwater detection and  seabed  imaging.  International J. of  Applied  Engineering  Research , 10(17):
38302-38307. https://doi.org/10.37622/000000 Pujiyati,  S.  2008.  Pendekatan  metode hidroakustik
untuk analisis keterkaitan  antara  tipe  substrat  dasar perairan  dengan  komunitas  ikan demersal. Disertasi. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor. Bogor. 185 p.
Pujiyati,  S.,  S.  Hartati,  &  W.  Priyono.  2010.
Efek  ukuran  butiran,  kekasaran,  dan kekerasan  dasar  perairan  terhadap nilai  hambur  balik  hasil  deteksi hidroakustik. J.  Ilmu  dan  Teknologi Kelautan Tropis , 2(1): 59–67. https://doi.org/10.29244/jitkt.v2i1.786 3 Standar  Nasional  Indonesia  (SNI).  2010. Survei hidrografi menggunakan single beam echosounder. 7646. 21p.
Urick,  R.J.  1983.  Principles  of  underwater sound.  Thrid  Edition.  Mc  Graw  Hill. New York. USA. 423p. Submitted  :   21 August 2021 Reviewed  :   01 November 2021
Accepted  :  25 February 2022

## FIGURE AND TABLE TITLES
Figure 1.  Map of research location in Lancang Island waters Seribu Islands. Figure 2. Echogram of TS raw ping (a) and SW raw ping (b) Simrad EK-15 calibration result using sphare ball.
Figure 3. Vertical profile of (a) temperature, (b) salinity and (c) sound velocity in calibration station.
Figure 4.  Vertical  profile  of (a) temparature, (b) salinity and  (c)  sound velocity in  sampling station.
Figure 5.  Comparasion  acoustic  backscatter  value  toword  the  sand  substrate  at  diverent research.
Figure 6.  Graph of correlation between particle diameter and SS value on seabed subsrate classification.
Figure 7.  Graph of seabed acoustics backscatter strength intensity at diffirent substrate type. Figure 8.  Map of seabed substrate type distribution in research survey line. Table 1.   Simrad EK-15 calibration result.
Table 2.   Classifiacation  of  seabed  substrate  tipe  by  particle  diemater,  composition  weight and SS value in sampling station.