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 data-

data 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

Hidografi Pinggir Pantai

(Coastral)

Ia merupakan pengukuran hidrografi yang

dilakukan dipinggir pantai seperti;

i. Pembinaan jeti

ii. Kerja-kerja struktur kejuruteraan

iii. Masalah hakisan pinggir pantai

iv. Penambakan pantai

v. Perubahan pasang surut air laut

Hidrografi Lepas Pantai

(off-shore)

Pengukuran jenis ini merupakan

pengukuran yang dilakukan bagi kerja-

kerja pengutipan data bagi kerja-kerja

seperti;

i. Pengurusan alam sekitar

ii. Pengurusan perikanan

iii. Pengurusan kehidupan dasar laut

iv. Penentuan kawasan pinggir pantai

(continental self)

v. Penjelajahan dan kerja carigali

gas/minyak

Hidrografi Laut Jauh

(Oceanic)

Kerja yang dilakukan adalah seperti;

i. Pemetaan dasar laut

ii. Kandungan dasar laut

iii. Perubahan dasar semasa dasar

laut.

2

2.0 Perkembangan Bidang Hidrografi Dunia

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.

3

Fakta Nombor

- 100 Fatom selama 7 minit

- 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)

4

2.2.2 Pembangunan Sistem Pemerum Gema (Echo Sounder)

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

5

berjaya membangunkan Sonar Array Survey System (SASS). Berasaskan

hasil ciptaan sistem SASS ini, satu konsep pengumpulan data batimetri yang

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

6

Short note:-

Pembangunan Sistem Pemerum Gema (Echo Sounder)

Echo Lot berkesan pada kedalaman 150m prinsip Mikrofon

Pemerum Gema Fathometer menggunakan pemancar dan

Penerima

Supersonic Echo Sounder menggunakan mekanisma Kuarza piezo-elektrik

Single Beam Echo Sounder Supersonic Echo Sounder (PGAT) sebagai asas penciptaanya

Precision Depths Recorder PGAT sebagai asas(PDR)

Pengukuran lebih tepat Selisih kedalaman < 1% kedalaman air.

Sonar Array Survey System konsep pengumpulan data (SASS) 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 provides complete, integrated

hydrographical survey environment.

13

Performance

•  Depth Range : 160m (480ft)

•  Accuracy ± 0.5%

•  Depth Resolution 0.1 unit

Acoustics

•  40 kHz / 200kHz

•  600 Watts Output Power

14

3.5 TOTAL STATION (SOKKIA SET 300)

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.

15

Ciri-ciri Set 300

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 aktiviti-

aktiviti 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%20Ukur%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