Pages

Senin, 29 Maret 2010

PENGUKURAN KEDALAMAN DENGAN METODE OPTIK

PENGUKURAN KEDALAMAN DENGAN METODE OPTIK

Pengukuran kedalaman dengan metode optik merupakan suatu metode yang digunakan untuk melakukan pengukuran kedalaman perairan dengan memanfaatkan transmisi sinar laser dari pesawat terbang dan prinsip-prinsip optik. Teknologi ini dikenal dengan sebutan laser airborne bathymetry (LAB) dan telah dikembangkan di beberapa negara di Amerika dan Australia. Di Kanada dikenal sistem Light Detecting and Ranging (LIDAR), di Amerika Serikat dikenal sistem Airborne Oceanographic LIDAR (AOL) dan Hydrographic Airborne Laser Sounder (HAL), sedangkan di Australia dikenal dengan sistem Laser Airborne Depth Sounder (LADS).

Pada metode ini sudut transmisi sinar laser diarahkan tegak lurus terhadap arah lintasan pesawat. Kerja sistem LADS untuk pengukuran kedalaman dimulai dengan transmisi sinar laser dari pesawat terbang dengan sudut tertentu terhadap sumbu vertikal ke permukaan air. Pada titik di permukaan air yang dikenai transmisi, sebagian gelombang sinar laser dipantulkan dan dibiaskan ke segala arah dan salah satu barkasnya akan menembus ke dalam air. Berkas sinar laser yang menembus ke dalam air adalah sekitar 98% dari energi awalnya dan akan dibiaskan dengan arah mendekati garis normal (garis vertikal) akibat perubahan dari densitas medium yang lebih renggang ke densitas medium yang lebih rapat.

Berkas gelombang sinar laser akan meneruskan perjalanan perambatannya di dalam air hingga menyentuh dasar perairan dan dipantulkan ke segala arah dan salah satu berkasnya dipantulkan kembali ke arah sudut datangnya. Berkas sinar yang memantul ke arah sudut datangnya kemudian meneruskan perjalanan perambatannya dan menembus batas air dan udara. Karena perubahan densitas medium yang lebih rapat ke medium yang lebih renggang, berkas sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal dan merambat pada garis lintasan yang searah dengan saat pertama kali ditransmisikan dan diterima kembali di pesawat terbang oleh unit penerima gelombang.

Untuk mendapatkan kedalaman pengukuran, parameter yang harus diketahui adalah sudut transmisi gelombang terhadap garis vertikal (θa), tinggi terbang pesawat (h) dan indeks bias udara-air di daerah survei (naw). Panjang lintasan sinar dari pesawat ke perumukaan air (ra) dapat diperoleh dengan:

.................................................. Pers.1

dengan Sa = h tan θa. Dari indeks bias (naw) diperoleh hubungan:

............................................ Pers.2

dengan va = kecepatan cahaya pada medium udara dan vw = kecepatan cahaya pada medium air laut. Dari hubungan tersebut diperoleh:

...................................... Pers.3

Pencatat waktu di pesawat terbang mengukur selang waktu total (Δt) sejak gelombang ditransmisikan hingga diterima kembali di pesawat. Panjang lintasan yang ditempuh sinar laser adalah r, dengan r = ra + rw. Jika r = v.Δt, maka:

r = ra + rw = (vaΔta + vwΔtw).................................. Pers.4

sehingga:

Δt = 2 (Δta + Δtw)................................................. Pers.5

Jika va telah diketahui, maka Δtw dapat dihitung dengan Pers.5, sehingga rw dapat pula dihitung. Jika vw telah diketahui, maka kedalaman perairan di titik P diperoleh dengan:

d = rw cos θw......................................................... Pers.6

Arah transmisi gelombang sinar laser selalu dibuat tegak lurus terghadap arah lintasan pesawat terbang. Jarak horizontal pesawat ke titik P (titik yang diukur kedalamannya) adalah sebesar S = Sa + Sw. Jarak horizontal dari titik P ke titik pembiasan sinar laser (Sw) diperoleh dengan:

Sw = d tan θw........................................................ Pers.7

Posisi di titik P ditentukan relatif terhadap posisi awal pesawat saat pengukuran dilakukan. Oleh karena itu, posisi pesawat (xt, yt) dan arah lintasan terbangnya (α) harus selalu diketahui. Posisi titik P dapat dihitung dengan:

xp = xt + S.sin(α-180o).......................................... Pers.8

yp = yt + S.cos(α-180o)......................................... Pers.9

Teknologi LADS dioperasikan menggunakan pesawat terbang sekelas Fokker-27 seri 500 dengan kecepatan terbang sekitar 145 knot pada ketinggian sekitar 500 meter di atas permukaan laut menggunakan sistem penentuan posisi kinematic diferential GPS. Gelombang yang digunakan adalah sinar laser infra merah dengan panjang gelombang 532 nm dan periode 5 ns dengan pembangkitan daya sebesar 1 MW. Sistem ini dapat dipakai untuk melakukan pemeruman pada rentang kedalaman 2 hingga 50 meter dengan kondisi air yang jernih dan terbuka, cakupan daerah survei yang luas dan untuk pemetaan skala kecil. Daerah-daerah yang sulit dijangkau oleh wahana apung dengan teknologi mekanik atau akustik dapat diliput oleh sistem ini. Air laut hampir tidak dapat ditembus oleh hampir semua gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik pada frekuensi HF, VLF hingga cahaya akan kehilangan intesitasnya pada kedalaman kurang dari 100 m. Teknik pengukuran kedalaman dengan metode optik efektif digunakan pada perairan dangkal yang jernih dengan kedalaman sekitar 50 m.

0 komentar:

Who's amung us