Perkembangan Bidang Hidrografi

HIDROGRAFI

1.0 Pengenalan “Hidrografi” Perkataan hidrografi merupakan gabungan dua perkataan iaitu perkataan hidro (hydro) dan grafik (graphic). Perkataan hydro bermaksud air manakala graphic memberi maksud lukisan. Gabungan perkataan hidrografi ini di peringkat awal penggunaannya bermaksud grafik atau lukisan yang menunjukkan kedalaman air bagi sesuatu kawasan samada kawasan sungai, tasik, selat mahupun laut. Grafik atau lukisan ini kini dikenali sebagai carta. Penyediaan sesebuah carta sebenarnya merupakan satu proses kerja yang panjang. Dalam usaha untuk menghasilkan sesebuah carta, kerja-kerja pengumpulan data-data perlu dilaksanakan. Kerja-kerja pengumpulan datadata ini merupakan satu aktiviti yang dinamakan pengukuran hidrografi. Pengukuran hidrografi merupakan satu bidang yang luas. Menurut kamus hidrografi terbitan Pertubuhan Hidrografi Antarabangsa atau International Hydrographic Organisation (IHO, 1994) pengukuran hidrografi bermaksud, suatu pengukuran yang bertujuan untuk menentukan data yang melibatkan jasad air. Ia mungkin melibatkan perolehan data salah satu daripada kelas-kelas data seperti i. Batimetri (kedalaman) ii. Bentuk iii. Morfologi dasar laut iv. Kelajuan arus v. Maklumat pasang surut dan vi. Kedudukan objek-objek dasar laut Ianya diperlukan bagi tujuan pengukuran mahupun tujuan navigasi (pelayaran/rujukan)

1

1.1 Pengkelasan Ukur Hidrografi secara Am

Secara amnya, Ukur Hidrografi boleh dikategorikan kepada 3 (tiga) bahagian iaitu ; Jenis

Penerangan Ia merupakan pengukuran hidrografi yang dilakukan dipinggir pantai seperti; i. Pembinaan jeti

Hidografi Pinggir Pantai (Coastral)

ii. Kerja-kerja struktur kejuruteraan iii. Masalah hakisan pinggir pantai iv. Penambakan pantai v. Perubahan pasang surut air laut Pengukuran jenis ini merupakan pengukuran yang dilakukan bagi kerjakerja pengutipan data bagi kerja-kerja seperti; i. Pengurusan alam sekitar

Hidrografi Lepas Pantai (off-shore)

ii. Pengurusan perikanan iii. Pengurusan kehidupan dasar laut iv. Penentuan kawasan pinggir pantai (continental self) v. Penjelajahan dan kerja carigali gas/minyak Kerja yang dilakukan adalah seperti; i. Pemetaan dasar laut

Hidrografi Laut Jauh (Oceanic)

ii. Kandungan dasar laut iii. Perubahan dasar semasa dasar laut.

2.0 Perkembangan Bidang Hidrografi Dunia

2

Peranan data-data hidrografi merupakan data terpenting dalam pelbagai aspek terutamanya pembangunan dan penguatkuasaan maritime. Hal ini menyebabkan

Bidang

Hidrografi

ini

tidak

ketinggalan

dalam

memperkembangkan kemampuannya samada dari segi peralatan, cara kerja mahupun hasil yang diperolehi.

2.1 Pengukuran secara Konvensional Menurut Cohen (1970), data batimetri secara konvesional diperolehi daripada pelbagai kaedah seperti menghantar penyelam dengan tali ukur, menggunakan tali bersengat (lead line) dan juga melalui kaedah pancang kedalaman (sounding pole).

2.2 Mesin Pengukuran dan Pembangunan Sistem Pemerum Gema 2.2.1 Perkembangan Mesin Pengukuran Mesin pengukuran Kelvin-White (Kelvin-White sounding machine) telah dibangunkan hasil idea dan usaha Sir William Thompson dan Lord Kelvin. Mesin Kelvin-White ini menggunakan tali dawai piano dan win mekanikal. Mesin ini berkemampuan mengukur kedalaman sehingga 100 fatom dalam setiap tujuh minit. Masa tujuh minit tersebut diperlukan kerana masa untuk pemberat mencecah dasar laut pada kedalaman 100 fatom ialah satu minit dan empat hingga enam minit diperlukan untuk menarik semula pemberat tersebut.

-

Fakta Nombor 100 Fatom selama 7 minit

3

-

1 Fatom = 6 kaki

Terdapat beberapa mesin pengukuran telah dihasilkan berdasarkan kepada prinsip yang sama degan Kelvin-White (Kelvin-White sounding machine) seperti ; i. Mesin Singsbee -

mesin yang digunakan diatas kapal

BLAKE George Belknap

(Amerika Syarikat) ii. Mesin Lucas - mesin yang digunakan diatas kapal HMS EGERNIA (British)

Rajah 1. Mesin Pengukuran Lucas diatas kapal HMS EGERNIA (sumber : Ritchie, 1967)

2.2.2 Pembangunan Sistem Pemerum Gema (Echo Sounder)

4

Teknologi pengukuran kedalaman air terus berkembang. Prinsip pengukuran kedalaman mula beralih kepada penggunaan rambatan gelombang bunyi. Cetusan idea untuk menghasilkan sistem dengan menggunakan prinsip rambatan gelombang bunyi dikatakan bermula selepas tragedi kapal SS Titanic pada tahun 1912 dan tekanan untuk menjejaki kapal selam semasa Perang Dunia Pertama meletus. Antara nama-nama jurutera yang memainkan peranan utama dalam pembangunan sistem pemerum gema moden adalah Alexander Behm, jurutera Jerman yang menghasilkan Echo Lot yang mampu memberi kedalaman sehingga 150 meter. Alexander Behm telah berjaya mencipta alat yang mengukur kedalaman dengan menggunakan gelombang bunyi yang berasaskan penggunaan prinsip mikrofon. Perkembangan teknologi dengan menggunakan gelombang bunyi ini diteruskan lagi oleh penemuan R.A Fesseden. Saintis Kanada ini berjaya menghasilkan pemerum gema Fathometer yang menggunakan pemancar berserta penerima pada tahun 1922. Nama lain yang turut terlibat di dalam pembangunan alat pemerum gema adalah jurutera Perancis, Pierre Langevin. Langevin memperkenalkan pemerum gema berasaskan mekanisma kuarza piezo-elektrik yang seterusnya menghasilkan pemerum gema supersonik pertama (supersonic echo sounder) pada tahun 1930. Prinsip alat supersonik yang diilhamkan oleh Langevin ini merupakan prinsip asas di dalam pembangunan sistem Single Beam Echo Sounder atau Pemerum Gema Alur Tunggal (PGAT) yang mula digunakan secara global pada awal tahun 1930-an. Pembangunan sistem PGAT menjadi lebih signifikan selepas sistem yang dikenali sebagai Precision Depths Recorder (PDR) diperkenalkan oleh University of British Columbia pada tahun 1956. PDR dikatakan mampu menghasilkan data kedalaman yang lebih tepat. Selisih kedalaman yang dihasilkan oleh sistem tersebut ialah kurang dari satu peratus kedalaman air. 12 tahun selepas penemuan tersebut, Tentera Laut Amerika Syarikat telah berjaya membangunkan Sonar Array Survey System (SASS). Berasaskan hasil ciptaan sistem SASS ini, satu konsep pengumpulan data batimetri yang 5

lebih menyeluruh telah mula dikembangkan. Pembangunan Multibeam Echo Sounder atau sistem Pemerum Gema Berbilang Alur (PGBA) dikatakan telah bermula dengan ciptaan ini. Sistem PGBA mula diperkenalkan secara komersial pada tahun 1982. Sehingga hari ini, pelbagai sistem PGBA telah berada di pasaran dan digunakan secara meluas di seluruh dunia. Namun penghasilan data kedalaman bagi sistem PGBA lebih rumit dan kompleks kerana sistem PGBA memerlukan proses tambahan seperti proses pembentukan alur. Denyutan tenaga akustik yang dipancarkan pula bukan sekadar pada satu arah seperti PGAT tetapi pancaran denyutan akustik dipancarkan dalam bentuk kipas. Setiap pancaran denyutan (ping) bagi setiap alur akan menghasilkan kedalaman. Setiap alur yang diterima pula menghasilkan masa perjalanan dua hala pergi dan balik. Rajah 2 menggambarkan perbezaan antara sistem PGAT dan PGBA.

Rajah 2. Perbezaan pancaran PGAT dan PGBA

Short note:Pembangunan Sistem Pemerum Gema (Echo Sounder)

6

•

Echo Lot

berkesan pada kedalaman 150m

prinsip Mikrofo

n •

Pemerum Gema Fathometer dan

menggunakan pemancar Penerima

•

Supersonic Echo Sounder

menggunakan mekanisma Kuarza piezo-elektrik

•

Single Beam Echo Sounder (PGAT)

Supersonic Echo Sounder sebagai asas penciptaanya

•

Precision Depths Recorder (PDR)

PGAT sebagai asas Pengukuran lebih tepat Selisih kedalaman < 1% kedalaman air.

•

Sonar Array Survey System (SASS)

konsep pengumpulan data batimetri yang lebih menyeluruh

•

Multibeam Echo Sounder

SASS sebagai konsep pembangunannya

7

Rajah 3. Kaedah Pemerum Gema (gelombang akustik)

3.0 Peralatan Ukur Hidrografi yang biasa digunakan

8

Berikut adalah merupakan beberapa jenis perlatan yang digunakan untuk pengukuran hidrografi pada masa kini. 3.1 SIDE SCAN SONAR SYSTEM (CM800)

Spesifikasi • Unique fibre optic tow cable • Interchangeable with a soft Kevlar/coax two cable • Unique sonar transducer configuration • Navigation and data positioning • Comprehensive display, recording and replay facilities The CM800 and NMEA 0183 navigation data interface comes as a standard package of this, also allows the operator to enter the tow fish layback. The geographical position of any object is available just by pointing at it with the cursor. Furthermore, the cursor can also be used to directly measure the dimensions of an object, including its height.

3.2 TIDE GAUGE WATER LEVEL

9

Spesifikasi • Over 2 years capacity • Settable sampling • Delay start feature • Robust titanium transducer housing • PC setup software • Spreadsheet compatible data Transducer Druck PDCR 1830 Titanium shelled vented strain gauge, with stainless steel mounting bracket. Range Standard 10dBar (approx 10m). Accuracy ±0.1% Full Scale Calibration Held within logging unit

3.3 HEADING SENSOR (SIMRAD HS50)

10

Spesifikasi • i. True heading anywhere on earth • ii. Replaces several instruments with one robust, integrated product • iii. Heading available in periods of GPS drop-out • iv. 20Hz update rate on heading and rate of turn measurements • v. 80°/sec follow-up rate • vi. Three RS-232 and three RS-422 configurable output serial lines • vii. Output data on Ethernet • viii. Only one cable (no coax) between the mast unit and the Processing unit on the bridge Simrad HS50 is a GPS compass that provides true heading output with position, velocity and rate of turn information in addition. This product replaces several

vessel

instruments

with

one

compact

navigation

package;

gyrocompass, GPS system, speed log and Rate of Turn (ROT) indicator. The HS50 requires no scheduled maintenance or re-calibration. The system offers flexible configuration of the output variables and interface setup, depending on the vessel and application. It is easy to operate, install, and align.

11

3.3 GA052Cx/GA-72CD (MAGNETOMETER SURVEY)

Spesifikasi • Enhanced target detection • Clear, sharp, detection signal pinpoints the target • Weights approximately 2 ½ lbs • Five individual sensitivity settings • Rugged lightweight case • Y2K Compliant The GA-52Cx and GA-72Cd Locators detect the magnetic field of iron and steel objects and energized power lines. Both provide audio detection signals that peak in frequency when the locator's tip is held directly over the target. The GA-72Cd has the option of nulling or peaking.

3.4 SURVEY ECHO SOUNDER (BATHY 500)

12

Spesifikasi • Built in Digitizer with RS232 and RS422 Data Output Interface Ports • Advanced, Microprocessor-Based Electronics • Thermal Recorder • NMEA 0183 Navigation Input Interface • Selected DC or AC Input Power • Automatic Chart • Remote Mark Input The Bathy-500 Electronic Survey Instrument used to generate precision

chart

recordings

and

digital

data

output.

Technologically

sophisticated, utilizing modern, microprocessor based electronics and a thermal chart recorder mechanism. Digital processing enables the instrument to offer fully automatic bottom digitising capabilities. When interfaced with a NMEA 0183-compatible position

sensor,

the

echo

sounder

hydrographical survey environment.

Performance • Depth Range : 160m (480ft) 13

provides

complete,

integrated

• Accuracy ± 0.5% • Depth Resolution 0.1 unit Acoustics • 40 kHz / 200kHz • 600 Watts Output Power

3.5 TOTAL STATION (SOKKIA SET 300)

14

Spesifikasi • Sophisticated Dual – Axis Compensator • Extended memory • Compact Flash memory card • RS series Reflective sheets • Pin pole reflective target RT 50P • Detachable rotary target RT 90C • Two – point target 2RT 500 • Reflective staff RF 3 • Electronic Field Books Total station engineered for top performance at any job site. With rugged physical enhancement, the SET300 is an undemanding instrument even under the most demanding conditions. Enhanced technology assures accuracy and efficiency under any work condition SET 300 is outfitted with versatile software that enhances any surveying project. Ciri-ciri Set 300

15

•

Measuring Range 1m to 2000m (6,500ft)

•

Display Resolution 1''/0.2 mgon /0.005 mil,

•

5''/1mgon / 0.002 mil,

•

Accuracy 3”/1mgon

•

[ISO/ DIS 12857.2: 1995) H&V]

•

Magnification 30x

•

Data storage internal 4000 points memory

16

4.0 KEPENTINGAN

SERTA

KESIMPULAN

YANG

DAPAT

DIBUAT

BERKAITAN PEMBANGUNAN DAN KEPERLUAN HIDROGRAFI Sebagai sebuah negara maritim, tidak dapat dinafikan bahawa ekonomi negara telah banyak dijana oleh aktiviti eksplotasi sumber hasil yang diperolehi dari wilayah laut. Malah sekiranya dilihat secara global, lebih dari 50 peratus kepadatan penduduk dunia adalah berkisar kepada kawasan sekitar 60 kilometer dari pantai (Greseir, 2000). Fakta ini membuktikan bahawa laut merupakan sumber ekonomi terpenting bagi masyarakat global. Ekonomi negara Malaysia juga banyak dijana oleh aktiviti-aktiviti eksplorasi dan eksploitasi wilayah laut negara. Sumber gas asli, petroleum, perikanan, mineral, pelancongan, janakuasa elektrik dan berbagai lagi sumber-sumber tenaga dan sumber Secara umumnya, keluasan 450,233 km persegi wilayah laut negara mampu menjanjikan pulangan yang bermakna seandainya aktivitiaktiviti eksplorasi dan eksploitasi dioptimumkan dengan sebaiknya. Malaysia juga telah meratifikasikan sebagai Negara Parti (State Party) kepada Konvensyen Undang-Undang Laut Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu 1982 (UNCLOS 1982) semejak 14 Oktober 1996. Sebagai Negara Parti, Malaysia turut mempunyai hak dan layak untuk mengemukakan tuntutan hak pelantar benua melebihi 200 batu nautika tetapi tidak melebihi 350 batu nautika berdasarkan Artikel 76 kepada UNCLOS 1982. Dalam usaha mengemukakan tuntutan tersebut, data-data saintifik dan justifikasi teknikal perlu disediakan kepada pihak Commission on the Limits of Continental Shelf (CLCS). Dalam konteks ini peranan data-data hidrografi amat tinggi dan memberi impak yang sangat signifikan. Selain daripada keperluan-keperluan untuk mengemukakan tuntutan hak pelantar benua melebihi 200 batu nautika, pemilihan asas bagi titik pangkal dan garis pangkal bagi penentuan keluasan perairan sesebuah negara juga hanya boleh ditentukan melalui pengukuran hidrografi. Justeru itu, tidak dapat dinafikan bahawa pengukuran hidrografi merupakan satu elemen penting dalam membantu mengenal pasti keluasan perairan negara yang seterusnya akan mendorong aktiviti-aktiviti eksplorasi dan eksploitasi wilayah laut negara.

17

Aktiviti-aktiviti eksplorasi dan eksploitasi kawasan pesisir pantai dan laut lepas memerlukan data-data yang lebih menyeluruh dan berketepatan tinggi. Data-data batimetri yang diperolehi sebelum tahun 1960 boleh dikatakan tidak mampu memenuhi keperluan terkini (IHB, 1997). Malah dari aspek penghasilan carta nautika juga, piawaian dan spesifikasi terkini memberi banyak penekanan kepada perolehan data yang lebih menyeluruh (Spittal, 2000). Ini dapat dilihat berikutan penambahan syarat oleh Pertubuhan Maritim Antarabangsa atau International Maritime Organisation (IMO) mengenai keselamatan pelayaran kapal-kapal seperti polisi kelegaan bawah lunas (under keel clearance). Perkembangan ini menyebabkan permintaan terhadap data-data yang lebih menyeluruh dan memiliki resolusi tinggi telah meningkat secara drastik. Keadaan ini seterusnya menyebabkan data-data dari sistem PGAT agak ketinggalan dalam memenuhi keperluan tersebut. Selain itu, teknik pengumpulan data dengan sistem PGAT mengambil masa yang agak lama kerana bilangan garis peruman (sounding line) yang lebih rapat diperlukan dalam memenuhi piawaian dan keperluan spesifikasi terkini.

18

Rujukan :1. hydro.gov.my 2. http://pkukmweb.ukm.my/~knam/notaUkurkejut/Bab10%2 0Ukur%20Hidrografi.pdf 3. http://navy.mil.gov.my 4. www.hydromappers.com 5. Pengukuran Hidrografi: Sejarah dan Kepentingan Masa Kini (Oleh: Lt Kdr Najhan bin Md. Said TLDM) 6. GPS dan Ukur Hidrografi (Dr.Hasanudin Z.Abidin) Kelompok Keilmuan Geodesi,Institut Teknologi Bandung

19