Abstrak — Multibeam  echosounder merupakan  instrumen  akustik untuk  pemetaan  dasar  perairan  yang  menghasilkan  data kedalaman  dan  data  nilai  hambur  balik  ( backscatter ).  Analisis terhadap  nilai  hambur  balik  memungkinkan  dalam  menentukan jenis,  struktur  dan  sebaran  sedimen  dasar  perairan.  Intensitas hambur  balik  yang  kuat  menunjukkan  jenis  sedimen  yang  keras ( gravel,  boulder )    dan  intensitas  hambur  balik  yang  lemah menunjukkan  permukaan  yang  halus  ( mud,  silt ).  Metode  yang digunakan  dalam  analisis  nilai  hambur  balik  yaitu  metode Angular  Response  Curve, dimana  hubungan  antara  nilai intensitas hambur balik dan respon sudut pancaran menghasilkan mosaik backscatter yang  berbanding  terbalik  dengan  resolusi spasial  yang  diberikan.  Penelitian  ini  menggunakan  data  hasil survei  Indonesia  Exploration  2010,  dengan  instrumen  MBES Kongsberg  EM302 di  perairan  Sangihe  Talaud,  Sulawesi  Utara. Pemrosesan raw  data dilakukan  dengan  perangkat  lunak SwathEd  yang  menghasilkan  peta  batimetri  dan  mosaik  hambur balik.  Dari  mosaik  hambur  balik,  didapatkan  rentang  nilai hambur  balik  -9  dB  sampai  dengan  -67  dB.  Dilakukan  re- klasifikasi,  didapat  5  kelas  jenis  sedimen,  yaitu  tanah  liat  (clay), lumpur  ( mud ),  pasir  ( silt ),  kerikil  ( gravel ),  dan  batu  besar ( boulder ).
Kata  Kunci — Multibeam  Echosounder, Nilai  Hambur  Balik, Sedimen, Batimetri.

## I. PENDAHULUAN
ULTIBEAM echosounder (MBES) merupakan instrumen akustik  yang  digunakan  untuk  pemetaan  dasar  perairan dengan  prinsip  menghasilkan  sinyal  akustik  pendek  atau ping menuju  dasar  perairan  dan  menangkap  sinyal  yang  terpantul dari  dasar  perairan.  Selang  waktu  antara  penyebaran  sinyal akustik  dan  kembalinya  sinyal  adalah  nilai  kedalaman berdasarkan  selang  waktu  tempuh  gelombang  akustik  pergi- pulang. Nilai kedalaman tersebut digunakan untuk mengetahui keberadaan benda-benda di bawah perairan [1].
Selain  data  kedalaman,  data  lain  yang  didapat  dari instrumen  MBES  yaitu  nilai  hambur  balik  ( backscatter) dari sinyal  akustik  yang  dipantulkan  oleh  permukaan  dasar perairan. Backscatter adalah  intensitas  sinyal  akustik  yang dipantulkan  oleh  dasar  perairan  menggunakan  fungsi  respon sudut  pancaran ( angular response) , hasil yang didapat berupa kurva  hubungan  antara  nilai  intensitas  hambur  balik  dan respon  sudut  pancaran.  Dari  hubungan  ini  dapat  ditentukan
tipe  sedimen  dasar  perairan  dimana  tiap  tipe  sedimen  yang berbeda  biasanya  menunjukkan  tingkat  intensitas  yang berbeda, sehingga dapat digunakan untuk mengidentifikasi tipe dan penyebaran sepasial morfologi dari sedimen dasar perairan [2].
Salah  satu  metode  yang  digunakan  dalam  menganalisis hubungan antara nilai intensitas hambur balik dan respon sudut pancaran  yaitu  metode Angular  Response  Curve yang dikembangkan  oleh  Fonseca  dan  Calder  pada  tahun  2007. Namun,  keterbatasan  metode  ini  terletak  pada  kemampuan instrumen  MBES  yang  digunakan.  Hasil  mosaik backscatter yang  dihasilkan  dari  pemrosesan  sinyal  akustik  berbanding terbalik  dengan  resolusi  spasial  yang  diberikan.  Dapat dikatakan  ketika  analisis  mengenai  respon  sudut  ( angular curve) menghasilkan  nilai  yang  tinggi,  maka  resolusi  spasial yang dihasilkan akan rendah [3].
Pada penelitian ini dilakukan analisis terhadap respon sudut dari  sinyal  akustik  MBES  yang  kembali  akan  menghasilkan informasi  mengenai  struktur  dan  kekerasan  ( roughness) sedimen  dasar  perairan,  yang  digunakan  untuk  melakukan klasifikasi tipe sedimen dasar perairan.

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Data dan Lokasi Penelitian
Data  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah Raw  data leg  2 Multibeam  Echosounder  EM302 pada  wahana  kapal survei  RV  Okeanos  Explorer  yang  diakuisisi  pada  tanggal  23 Juni  –  25  Juni  2010  selama  Ekspedisi  Indonesia  Exploration 2010 berformat *.all. Data lain yaitu data Pasang Surut Stasiun Pasut  Pelabuhan  Bitung  Juni—Juli  2010  dan  Data Sound Velocity  Profiler wahana  R/V  Okeanos  Exploration  selama akuisisi  MBES.  Selanjutnya  data-data  tersebut  diolah  dan digabung  menjadi  format  (*.merged)  dan  format  (*.ss)  untuk dianalisis lebih lanjut.
Lokasi  Penelitian  ini  berada  pada  perairan  sebelah  barat Kepulauan  Sangihe,  Provinsi  Sulawesi  Utara,  yang  berada pada koordinat 2°01’ LU - 6° 24’ LU dan 124° 45’ BT - 128° BT  .  Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah laptop  dengan  dual  OS  Windows  7  dan  Ubuntu  14.04. Perangkat  lunak  SwathED  pengolah raw  data  MBES yang dikembangkan  oleh  Prof.  John  Hughes  Clarke,  UNH  Canada.

## Analisis Nilai Hambur Balik Sedimen Permukaan Dasar Perairan Menggunakan Data Multibeam Echosounder EM302
Kamila Akbar, Danar Guruh Pratomo, dan Khomsin
Departemen Teknik Geomatika, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : kamila.akbar13@mhs.geodesy.its.ac.id, guruh@geodesy.its.ac.id, khomsin@geodesi.its.ac.id
M
Perangkat  lunak  MB-System  untuk  pengolahan backscatter . Perangkat  lunak  ArcMap  10.3  dan  perangkat  lunak  pengolah DTM.
Gambar 1. Lokasi Penelitian (Google Earth, 2017)

## B. Tahap Pengolahan Data
Berikut tahap pengolahan data pada penelitian ini :
1) Pengolahan data MBES
Tahap ini akan dipilih raw data yang akan digunakan pada penelitian  ini,  yaitu  0015_EX.all  sampai  031_EX.all  yang diakuisisi  pada  tanggal  23-24  Juni  2010  oleh  wahana  R/V Okeanos Explorer.
Selanjutnya raw  data diolah  melalui  proses unravel, yaitu proses  pengolahan raw  data MBES  untuk  dijadikan  format pengolahan  pada perangkat  lunak SwathED. Format raw data *.all  digabung  menjadi  format  *.merged  untuk  batimetri  dan *.ss_dg  untuk  mosaik backscatter. Data  pasang  surut  selama akuisi data MBES disesuaikan formatnya menjadi *.bin untuk dikoreksikan dengan file *.merged dengan perintah MergeTide.
Proses cleaning data  MBES  yang  masih  terdapat spike dilakukan  pada  pada  tab swath  profile dengan median  filter dimana menghilangkan spike yang nilai kedalamannya berbeda jauh dengan nilai kedalaman median.
File  *.merged  yang  sudah clean dibuat  DTM  dengan parameter  :  5  m/pixel, beamwidth 1.0  , vertical  exaggeration 1.0.  Setelah  itu  file  dtm  berformat  *.r4  diekspor  ke  format ESRI dengan perintah R4toESRI untuk diolah lebih lanjut.

## 2) Pengolahan Nilai Hambur Balik
Format backscatter *.ss_dg dikoreksi untuk menghilangkan nadir  stripping, menghilangkan  variasi beam  pattern, dan georefencing .  Dibuat  mosaik backscatter dengan  perintah mos2 dan berformat *.mos.
Setelah  itu,  file  *.mos  diekspor  ke  format  ESRI  dengan perintah r4toESRI menjadi format float file atau *.flt.
Selanjutnya  file  mosaik backscatter *.flt  diolah  dengan perangkat  lunak  ArcMap  10.3  untuk  diklasifikasi  jenis sedimen  dari backscatter  value yang  didapatkan  dari  nilai pixel  (DN=Digital  Number)  pada  mosaik  yang  selanjutnya dikonversi  ke  24-bit  format  satuan  desibel  (dB). Nilai desibel dan  sudut  pancar  MBES  ( grazing  angle )  kemudian  dibuat grafik  untuk  mendapatkan  hubungan backscatter  value dan jenis sedimen permukaan dasar perairan.

## III. H ASIL DAN ANALISIS
A. Hasil Batimetri
1) Digital Terrain Model

## Gambar 2. DTM Area Penelitian
2) Overlay Kontur pada DTM
Gambar 3. DTM dengan kontur
DTM yang sudah diolah, kemudian dibuat kontur dengan interval kontur mayor 200 m.

## B. Hasil Analisis Nilai Hambur Balik
1) Mosaik nilai hambur balik (backscatter) yang terkoreksi :

## Gambar 4. Mosaik Hasil Koreksi

## 2) Pembahasan
Nilai  hambur  balik  yang  telah  didapatkan  dari  hasil pemrosesan berupa Digital Number yang berasal dari tiga zona sapuan beam instrumen MBES yaitu zona nadir, zona oblique, dan  zona grazing .  Nilai  DN  dikonversikan  ke  Nilai  desibel (dB)  dengan  persamaan  yang  dikembangkan  oleh  Hughes Clarke [4] :
dB =
............................ (1)
U
U U
Pada  area  yang  tersusun  oleh  sedimen  batuan  besar ( boulder) didapatkan  nilai  hambur  balik  yang  sangat  kuat ( high  intensity )  sebesar  237  sampai  211  DN  atau  dengan menggunakan  Persamaan  1  didapatkan  nilai  desibel  antara  -9 sampai  -22  dB    (desibel).    Area  yang  tersusun  oleh  sedimen batuan  kerikil  ( gravel )  memiliki  nilai  hambur  balik  sebesar 209 sampai 187 DN atau sekitar -23 sampai -34 dB. Area yang tersusun  oleh  sedimen  pasir  ( silt/sand )  memiliki  nilai  hambur balik sebesar 185 sampai 159 DN atau sekitar -35 sampai -48 dB.  Area  yang  tersusun  oleh  sedimen  lumpur  ( mud )  memiliki nilai hambur balik sebesar 157 sampai 137 DN atau sekitar -49 sampai  -59  dB.  Area  yang  tersusun  oleh  sedimen  tanah  liat ( clay )  memiliki  nilai  hambur  balik  yang  sangat  lemah  ( low intensity ) sebesar 135 sampai 127 DN atau sekitar sekitar -60 sampai -67 dB .

## 3) Grafik Angular Response Curve
Nilai  hambur  balik  terkoreksi  yang  diperoleh  dari  hasil ekstraksi  nilai  hambur  balik  tiap  sampel  jalur  pemeruman selanjutnya  diplot  dengan  sudut  pantul/ grazing  angle untuk mengetahui  hubungan  jenis  sedimen  berdasarkan sudut pantul MBES dengan permukaan dasar perairan.

## Gambar 5. Kurva ARC Line 18
Pada  Gambar  5  menunjukkan  kurva  hubungan  antara  nilai hambur balik dengan grazing angle pada sampel line 18. Tiap garis  yang  berbeda  warna  pada  kurva  mewakili  nilai  hambur balik dari jenis sedimen berbeda.

## Gambar 6. Kurva ARC sedimen gravel
Pada  jenis  sedimen gravel (kerikil)  respon  sudut  nilai hambur  balik  ditunjukkan  oleh  Gambar  6.  Respon  sudut  nilai hambur  balik  pada  nadir  sangat  kuat  disebabkan  oleh kedataran permukaan pada sedimen kerikil yang memungkinkan  untuk  merefleksikan  sinyal  akustik  dengan sedikit  menghamburkan  sinyal  akustik.  Namun,  pada  saat grazing angle bernilai 70º-60º (ditunjukkan oleh panah merah) terjadi  penurunan  nilai  hambur  balik  yang  signifikan,  hal  ini disebabkan  oleh  kemiringan/ oblique sudut  pantul  sinyal akustik  yang  diterima  oleh  transduser.  Begitu  juga  pada  saat sudut kritis 30º- 10º (ditunjukkan panah hitam), dimana sinyal akustik  direfleksikan  dengan  sudut  yang  kecil  sehingga  nilai hambur balik semakin melemah atau bahkan hilang.

## Gambar 7. Kurva ARC Sedimen Sand
Sama  seperti angular  response  curve pada  jenis  sedimen gravel, angular response curve pada jenis sedimen sand yang ditunjukkan  pada  Gambar  7  nilai  hambur  balik  pada  nadir sangat kuat, dan mengalami penurunan pada area sudut miring atau grazing angle 70º-40º. Namun pada saat sudut kritis, nilai hambur  balik  mengalami  kenaikan  dan  membentuk  puncak (ditunjukkan    panah  hitam)    kurva pada sekitar grazing angle 30º.
Gambar 8, Kurva ARC sedimen mud
Gambar 8 menunjukkan kurva angular response pada jenis sedimen mud .  Pada  sudut  nadir , nilai  hambur  balik  masih memiliki  intensitas  yang  kuat  yang  didominasi  oleh volume scattering ,  namun  ketika grazing  angle 70º  dan  semakin menurun,  nilai  hambur  balik  sedimen mud semakin  melemah dengan kurva yang menurun dengan halus (ditunjukkan dengan panah  hitam),penurunan  nilai  hambur  balik  ini  terjadi  sampai dengan grazing angle 10º.

## 4) Persebaran Nilai Hambur Balik

## Gambar 9. Persebaran Nilai Hambur Balik
5) Persebaran Jenis Sedimen berdasarkan Nilai Hambur Balik
Gambar 10. Persebaran Jenis Sedimen

## IV. K ESIMPULAN DAN S ARAN
Kesimpulan  yang  dapat  diambil  dari  penelitian  tentang analisis  nilai  hambur  balik  sedimen  dasar  perairan menggunakan Multibeam Echosounder EM302 adalah sebagai berikut :
1. Sebaran nilai hambur balik terkoreksi pada area penelitian memiliki  nilai  hambur  balik  maksimum  -10  dB  dan minimum  -67  dB  dan  memiliki  rentang  nilai  DN  sebesar 237 – 121 DN.
2. Hasil  persebaran  jenis  sedimen  berdasarkan  analisis  nilai hambur  balik  dengan  metode Angular  Response  Curve ,
yaitu:
a. -9  sampai  -22  dB  merupakan  sedimen  batuan  besar
( boulder )
b. -23 sampai -34 dB merupakan sedimen kerikil ( gravel )
c. -35 sampai -48 dB merupakan sedimen pasir ( silt/sand ) d. -49 sampai -59 dB merupakan sedimen lumpur ( mud )
e. –60 sampai 67 dB merupakan sedimen tanah liat ( clay ).
Saran  yang  dapat  digunakan  untuk  penelitian  selanjutnya mengenai nilai hambur balik instrumen multibeam echosounder yaitu sebagai berikut:
1. Penggunaan data coring atau pengambilan sampel sedimen untuk  memverifikasi  data  jenis  sedimen  dari  nilai  hambur balik.
2. Parameter koreksi pada area nadir yang memiliki intensitas hambur  balik  yang  tinggi,  sehingga  menyebabkan klasifikasi sedimen yang kurang tepat.
3. Hasil  peta  sebaran  sedimen  dapat  digunakan  untuk penelitian  mengenai  kondisi  habitat  dan  ekosistem  dasar perairan .

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  BPPT  dan NOAA  sebagai  pihak  penyedia  data, Ocean  Mapping  Group UNB Canada sebagai pengembang perangkat lunak SwathEd..

## DAFTAR PUSTAKA
[1]
D.  Y.  HM  Manik,  “Development  and  Application  of  MB  System Software for Bathymetry and Seabed Computation,” J. Softw. Eng. its , 2015.
[2] S.  A.  Che  Hasan  R,  Ierodiaconou  D,  Laurenson  L,  “Integrating multibeam  backscatter  angular  response,  mosaic  and  bathymetry data for benthic habitat mapping. PLoS One,” 2014.
[3] M. L. Fonseca L, “Remote estimation of surficial seafloor properties through  the  application  angular  range  analysis  to  multibeam  sonar data,” Mar. Geophys. Res. , 2007.
[4] and  D.  E.  W.  Hughes  Clarke,  J.E.,  L.A.  Mayer,  “Shallow-water imaging  multibeam  sonars:  A  new  tool  for  investigating  seafloor processes  in  the  coastal  zone  and  on  the  continental  shelf,” Mar. Geophys. Res. , pp. 607–629, 1996.