TUTORIAL
PENGOLAHAN DATA MULTIBEAM ECHOSOUNDER
DENGAN SOFTWARE MB-SYSTEM
Balai Teknologi Survey Kelautan-BPPT
Disusun oleh :
Afifuddin
11/319111/TK/38243
JURUSAN TEKNIK GEODESI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2
DAFTAR ISI
I. Pengantar ... 3
1.1. Prinsip Kerja Multibeam Echosounder ... 4
1.2. Format data untuk pengolahan Multibeam Echosounder ... 6
1.3. Jenis Kalibrasi pada Multibeam Echosounder ... 7
1.4. MB-System ... 13
1.4.1. Struktur utama MB-System ... 13
1.4.2. Format Vendor, Format Editing, dan File yang diproses ... 14
1.4.3. Memahami pemrosesan raw data dan ancillary files ... 14
II. Pengolahan data Multibeam Echosounder ... 17
2.1. Persiapan data ... 20
2.1.1. Identifikasi format data ... 20
2.1.2. Konversi Format data ... 22
2.1.3. Pembuatan mbdatalist dan ekstraksi datalist → format output data ... 22
2.1.4. Ekstraksi datalist → format output data ... 23
2.2. Plotting awal ... 24
2.3 Koreksi SVP ... 25
2.2.1. Sumber data SVP: data tambahan, data pd file .mbxx ... 25
2.2.2. Mbvelocitytool ... 26
2.2.3. File par ... 29
2.3. Koreksi Pasang Surut ... 30
2.3.1. Jenis data pasut... 30
2.3.2. Penerapan koreksi pasut, file par ... 32
2.4. Editing data multibeam ... 32
2.4.1 Editing data dengan Editor 2D ... 33
2.4.2 Filtering data secara otomatis dengan mbclean ... 37
2.4.3. Editing data dengan editor 3 Dimensi (mbeditviz) ... 42
2.4. 4. Editing data navigasi ... 47
2.4.5. Koreksi kesalahan roll ... 50
2.5. Penerapan hasil editing ... 51
III. Penyajian Hasil ... 52
3.1. Proses Gridding ... 52
3.2. Pembuatan peta (Plotting data) ... 58
3.3. Visualisasi grid secara 3D interaktif ... 64
IV. Penutup... 67
Daftar Pustaka ... 68
3
I. Pengantar
Didalam survei batimetri, objek yang ingin diketahui posisinya seringkali berada di dasar laut. Biasanya posisi horizontal dari kapal survei dapat diketahui terlebih dulu menggunakan prinsip GPS. Baru kemudian jarak vertikal antara kapal dengan dasar laut ditentukan, itulah kedalamannya. Kedalaman ditentukan dari waktu tempuh gelombang akustik dari transduser ke dasar laut, didefinisikan dengan rumus berikut:
H = c x 𝛥T/2 Dimana:
H = kedalaman (dalam meter)
c = kecepatan gelombang akustik didalam air (m/s)
𝛥T = waktu tempuh gelombang akustik (dalam sekon)
Alat yang digunakan untuk mengukur kedalaman disebut echosounder. Terdapat dua jenis echosounder, yaitu single beam echosounder (SBES) dan multibeam echosounder (MBES). Single Beam Echosounder adalah alat untuk mengukur kedalaman antara transduser yang terletak di permukaan laut dengan titik di dasar laut yang tepat berada di bawah transduser. Gambaran lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar (1)
Gambar 1.1 . Ilustrasi skema single beam echosounder (L-3 Communication, 2000)
4 Menurut de Jong, dkk (2010), penggunaan echosounder dengan beam yang sempit digunakan untuk dua hal, yaitu:
a. Mendapatkan kedalaman lokasi yang tepat berada dibawah kapal, sehingga menghindari bias lebar beam akibat slope yang berada di dasar laut.
b. Memperbaiki kualitas resolusi dan akurasi data, sehingga standar yang tercantum pada IHO special dan orde 1 dapat dipenuhi
Karena beberapa hal, multibeam echosounder lebih umum digunakan saat ini untuk area survei yang lebih luas. Untuk mengolah data yang dihasilkan dari echosounder, dibutuhkan
software tertentu. Ada beberapa software komersial yang digunakan untuk mengolah data multibeam echosounder beberapa diantaranya adalah Caris Hips and Sips. Sedangkan untuk software saintifik, ada MB-System yang dikembangkan oleh Lamont-Doherty Observatory
(LDEO). Untuk kepentingan pendidikan dan penelitian, tentu software komersial sulit digunakan, karena adanya lisensi berbayar. Untuk itu, penggunaan software saintifik seharusnya bisa diandalkan, karena fleksibilitas fungsi yang dimilikinya serta sifatnya yang open-source, sehingga dapat dimanfaatkan siapapun.
1.1. Prinsip Kerja Multibeam Echosounder
Prinsip kerja dari Multibeam Echosounder mirip seperti Singlebeam Echosounder. Tetapi jika singlebeam echosounder hanya mendapatkan pantulan gelombang dari lokasi yang tepat berada dibawah kapal, maka multibeam echosounder akan mendapatkan pantulan gelombang dari sebuah area dengan lebar swath tertentu. Sehingga cakupan data yang didapatkan multibeam echosounder akan lebih luas. Jika singlebeam echosounder menghasilkan titik-titik kedalaman dengan interval tertentu, maka multibeam echosounder menghasilkan kolom yang memanjang seperti digambarkan pada gambar 2.
5 Gambar 1.2. Ilustrasi Multibeam Echosounder (de Jong, dkk, 2010)
Setelah era tahun 1990, penggunaan Multibeam Echosounder semakin banyak digunakan karena tingkat akurasinya tinggi dan area cakupannya mencapai 100%. Survei dengan ketelitian tinggi seperti dalam pembangunan pelabuhan, survei ZEE, dan survei kabel bawah laut juga membutuhkan perangkat ini.
Pada multibeam echosounder, dua istilah, yaitu ping dan beam. Ping adalah sekali tembakan gelombang yang diterima kembali oleh transduser. Di dalam satu ping dapat mencakup beberapa beam. Beam inilah yang menjadi footprint dari multibeam
echosounder. Singlebeam echosounder hanya memiliki 1 beam dalam sekali ping. Ilustrasi
dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 1.3. Ilustrasi Ping dan Beam Sebuah Ping Sebuah Beam Arah Jalannya kapal
6 1.2. Format data untuk pengolahan Multibeam Echosounder
Setelah proses akuisisi data, akan didapatkan beberapa format data. Berikut adalah penjelasan tentang beberapa format data yang umum dihasilkan dari proses akuisisi data multibeam:
a. *.inf
File dengan ekstensi ini berisi informasi umum tentang data multibeam. Termasuk didalamnya data nama file, ukuran, sistem koordinat yang digunakan, waktu akuisisi, area cakupan, nilai koreksi global, dan file parameter lainnya.
b. *.dat
File ini berisi data multibeam, posisi, heading, dan pergerakan sensor. c. *.sva
File ini berisi data sound velocity profile. Terdapat informasi untuk tiap profil: kecepatan gelombang, temperature, dan salinitas.
d. *.ship
File dengan ekstensi ini berisi nilai-nilai parameter kapal. Didalamnya tercantum nilai koreksi offset untuk setiap sensor yang terdapat pada kapal, seperti HRP offset,
navigation delay, gyro offset, dan sebagainya.
e. *.tda
File ini berisi data pasang surut pada suatu titik, yang dapat digunakan untuk koreksi pasang surut.
f. *.xse
Format ini adalah keluaran umum dari alat multibeam echosounder Elac Seabeam. Berisi data multibeam yang dapat diolah dengan MB-System.
7 1.3. Jenis Kalibrasi pada Multibeam Echosounder
Untuk menghasilkan data yang baik, dibutuhkan proses akuisisi yang baik pula. Kapal survei harus berjalan tanpa gangguan, dengan kondisi laut yang stabil. Tetapi sayangnya kondisi ideal ini tidak mungkin terjadi, karena kondisi saat akuisisi data sangatlah dinamis. Pergerakan kapal akan terganggu oleh pasang surut dan gelombang laut, posisi sensor juga bisa jadi bergerak, serta memiliki offset dengan GPS, sehingga data koordinat horizontal dan vertikal tidak sesuai. Jika kondisi ini terjadi, maka data tidak lagi akurat dan tidak dapat digunakan. Oleh karena itu dibutuhkan koreksi untuk mengatasi kesalahan yang terjadi pada saat akuisisi data.
a. Kesalahan Offset
Kesalahan offset adalah terjadinya ketidak sejajaran antara masing-masing alat. Seharusnya alat GPS, transduser, dan HRP berada pada posisi yang sama, namun karena pengaturan kapal, hal ini tidak dapat dilakukan. Kalibrasi nilai offset diukur atau ditentukan dari titik referensi atau titik tengah kapal. Setiap posisi alat didefinisikan dengan posisi X, Y, dan Z, hal ini juga untuk menyesuaikan dengan bentuk kapal yang memiliki panjang, lebar, dan tinggi. Pada pendefinisian koordinat alat, nilai X positif didefinisikan dari titik tengah kapal kearah kiri (port), sedangkan Y positif dari titik tengah kearah depan kapal (fore), dan Z positif dari titik tengah kearah bawah kapal.
Gambar 1.4. Sistem Koordinat pada kapal (Anonim, 2000)
8 Nilai offset ini dimasukkan pada software navigasi pada saat pengukuran. Sehingga pada data setelah akuisisi kita tidak perlu melakukan koreksi offset lagi. Pada dasarnya nilai offset ini didefinisikan untuk mendapatkan nilai posisi sebenarnya dari titik pemeruman, karena terkadang posisi GPS dan transducer tidak pada titik yang sama. Sehingga dari nilai offset yang ada maka akan dihitung posisi sebenarnya pada transducer bukan pada titik GPS dipasang.
b. Kesalahan Roll
Kesalahan Roll adalah kesalahan kedalaman akibat perubahan gerakan kapal pada putaran sumbu Y, seperti pada gambar 5. Kesalahan ini juga bisa terjadi akibat pemasangan transducer yang tidak sama rata antara kedua sisi. Kalibrasi roll ini penting dilakukan karena pengaruhnya sangat besar dan harus dilakukan secara hati – hati. Kesalahan ini mengakibatkan jalur seharusnya bertampalan akan terlihat saling bersilangan.
. Kalibrasi roll ini penting dilakukan karena pengaruhnya sangat besar dan harus dilakukan secara hati - hati. Arah yang seharusnya benar adalah sepanjang sumbu X namun terdapat kesalahan sebesar α. Nilai α ini dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :
α = Arctan x/y
Gambar 1.5. Perputaran sumbu koordinat kapal dari pusat massa (Anonim, 2000)
9 Gambar 1.6. Ilustrasi posisi kapal pada kesalahan roll
(Anonim, 2009)
Gambar 1.7. Jalur yang bersilangan akibat kesalahan roll (Isaak, 2013)
c. Kesalahan Pitch
Kesalahan pitch terjadi akibat anggukan kapal atau pergerakan kapal searah sumbu X, akan terbentuk sudut pitch. Kesalahan ini akan mengakibatkan ketidak akuratan pengukuran vertikal dan horizontal, sehingga akan terjadi offset ping dari posisi seharusnya dibawah kapal. Jalur pengukuran menjadi tidak sesuai. Ilustrasi dapat dilihat pada gambar 8.
10 Gambar 1.8. Offset ping yang terjadi akibat kesalahan pitch
(Anonim, 2000) d. Kesalahan Yaw
Kesalahan Yaw adalah kesalahan akibat perubahan dari heading kapal sepanjang survei berjalan, yaitu perputaran sumbu Z pada sistem koordinat kapal. Kesalahan ini biasanya dikarenakan angin kencang atau gelombang yang menghempas kapal.
Gambar 1.9. Ilustrasi Kesalahan Yaw (Anonim, 2000)
e. Kesalahan Heave
Kesalahan Heave adalah kesalahan yang terjadi karena naik turunnya posisi kapal akibat pengaruh gelombang. Ilustrasinya adalah naik turun posisi kapal pada sumbu Z. Kesalahan ini mengakibatkan topografi dasar laut akan terlihat bergelombang.
11 Gambar 1.10. Ilustrasi efek dari kesalahan heave
(Isaak, 2013) f. Kesalahan Draft
Draft adalah bagian dari kapal yang terendam didalam air. Adanya kesalahan draft bisa disebabkan belum diberikannya nilai konstan dari ukuran tinggi bagian draft pada kapal kedalam alat, hal ini menyebabkan nilai kedalaman menjadi tidak valid (Kurnia, 2014) . Ilustrasi koreksi kesalahan draft ada pada salah satu bagian di gambar 11.
Gambar 1.11. Koreksi pengukuran kedalaman (de Jong, dkk, 2013)
g. Koreksi Pasang Surut
Secara umum, pasang surut didefinisikan sebagai perubahan gerak relatif dari materi suatu planet, bintang, dan benda angkasa lainnya yang diakibatkan aksi gravitasi benda-benda angkasa di luar materi itu berada (Basith dan Heliani, 2012). Untuk mendapatkan ukuran kedalaman, data kedalaman harus direduksi terhadap tinggi pasang surut laut yang menfacu pada kedudukan air tertentu, misalnya duduk
12 tengah (mean sea level). Nilai MSL bisa didapatkan melalui pengukuran langsung di lapangan dalam interval tertentu, atau mengunduh data pasut global yang tersedia. h. Koreksi SVP
Sound Velocity Profile (SVP) menggambarkan variasi dari kecepatan
suara terhadap kedalaman (de Jong, 2013). Karakteristik kecepatan suara pada setiap perairan sangatlah kompleks. Kecepatan suara didalam air dipengaruhi oleh salinitas air, tekanan, dan temperatur. Kondisi salinitas memang relative stabil, tetapi temperature air laut dapat berubah setiap saat. Bahkan temperature dapat berubah berubah pada kedalaman yang berbeda, meskipun tempatnya sama. Hasil pengukuran bathimetri yang paling akurat didapatkan dari sistem sonar yang memiliki informasi paling up-to-date mengenai perubahan SVP pada area yang diukur.
SVP pada sebuah area dapat didefinisikan dengan sebuah set layer, masing-masing dengan kecepatan suara yang berbeda. Gelombang suara berpindah dari satu layer ke layer lainnya pada kecepatan yang berbeda. Ketika gelombang suara berpindah layer, selain kecepatannya, arah gelombangnya juga berubah. Gambar 11 menggambarkan efek dari perubahan kecepatan gelombang suara terhadap arah gelombang. Oleh karena itu, pendefinisian SVP yang tepat dibutuhkan untuk mendapatkan hasil pengukuran multibeam echosounder yang akurat.
Gambar 1.12. Perubahan arah gelombang suara akibat perbedaan kecepatan suara pada kolom kedalaman yang berbeda (Anonim,
13 1.4. MB-System
MB-System adalah perangkat lunak yang bersifat open source dan digunakan untuk mengolah dan menampilkan data batimetri dan backscatter yang didapatkan dari data
multibeam, interferometry, dan side scan sonar. Software MB-System disediakan secara
gratis dan dapati diunduh bebas di situs ftp://ftp.ldeo.columbia.edu/pub/mbsystem. MB-System sendiri adalah kumpulan command line dengan beberapa tools dengan graphical
user interface. Sistem Operasi yang bisa dipasang software MB-System adalah Macintosh
dan Linux. Adapun Software MB-System untuk sistem operasi Windows masih dalam tahap pengembangan. Untuk kemudahan proses Instalasi, disarankan untuk menginstal sistem operasi Poseidon Linux. Poseidon Linux adalah perubahan dari Ubuntu LTS (Long Term
Support) dengan tambahan beberapa perangkat lunak untuk beberapa bidang penelitian dan
pendidikan, salah satunya adalah MB-System (Ferreira, 2009). MB-System digunakan berdampingan dengan Generic Mapping Tools (GMT). GMT adalah kumpulan proses yang digunakan untuk memanipulasi data dan membuat peta dan gambar dengan format
Encapsulated Post Script..
1.4.1. Struktur utama MB-System
Kebanyakan software pengolahan data akan meminta penggunanya membuat sebuah file ‘project’, dimana seluruh data yang digunakan dan proses yang dilakukan ada didalam file project tersebut. Sehingga ketika membuka project tersebut, semua file data yang berkaitan harus dibuka juga. Tetapi MB-System memiliki sistem yang lebih simple dan fleksibel lagi. MB-System memiliki jenis file bernama ”datalist.mb-1” yang menyimpan nama file sonar dan formatnya. Semua tools pada MB-System menggunakan
list ini untuk membaca dan memproses file, untuk kemudian menghasilkan file yang telah
diproses. File yang telah diproses memiliki akhiran huruf ‘p’ pada nama file.
Datalist tidak memiliki batasan jumlah file. File dengan berbagai format yang berbeda juga dapat digabungkan kedalam sebuah list. Keuntungan lainnya, sebuah “master” datalist dapat berhubungan dengan datalist lain didalam sebuah media penyimpanan, sehingga dapat dihubungkan dengan berhubungan dengan banyak file atau proyek pelayaran. Karakteristik ini mengizinkan pengguna untuk membangun sebuah topologi yang besar dari file-file dan database. Serta dapat mengurus data dengan jumlah sangat besar serta beberapa cara seperti filtering, extracting metadata, gridding, dan sebagainya.
14 1.4.2. Format Vendor, Format Editing, dan File yang diproses
Untuk tugas dasar seperti plotting, pengguna dapat membuat sebuah datalist yang berisi beberapa file raw. File raw adalah file yang belum dilakukan proses terhadapnya. Tetapi beberapa format membutuhkan konversi dari format vendor (format yang dihasilkan oleh alat multibeam echosounder) ke format unik yang disediakan oleh MB-System. Konversi ini dibutuhkan karena format file dari vendor tidak dapat menangani proses editing dan penambahan metadata yang dilakukan oleh pengguna. Bagaimanapun, format
editing tidak akan berubah, karena semua proses editing/filtering yang dibuat pengguna
akan disimpan kedalam file lain yang disebut dengan file auxiliary. Kemudian ketika pengguna masuk ke tahap pemrosesan, file ini akan digabungkan dengan file auxiliary dan menghasilkan file hasil pemrosesan, yaitu file dengan tambahan huruf –p di akhir namanya.
1.4.3. Memahami pemrosesan raw data dan ancillary files
Ketika bekerja dengan data multibeam, kita akan memiliki dua format data, yaitu *.all (raw data) dan .mbXX (Format data yang digunakan MB-System, kode XX tergantung dari nomor id alat multibeam pada MB-System). Kedua format ini menggambarkan filosofi dari MB-System itu sendiri, bahwa MB-System tidak akan merubah raw data. MB-System akan membagi data kedalam beberapa file ancillary, jadi ketika pengguna akan melakukan editing data, semua perubahan yang dilakukan akan disimpan kedalam file ancillary. File ini kemudian akan digabungkan dengan file editing.
File ancillary adalah bagian dari informasi yang tercantum dalam file semula / file original, akan tetapi ukuran filenya lebih kecil, sehingga lebih cepat untuk dibaca. Hal ini akan mempercepat banyak proses yang dilakukan. Contohnya membaca rekaman data sonar untuk melakukan editing atau gridding pada pemrosesan data batimetri. Keuntungan lainnya, jika pengguna tidak menggunakan data yang dihasilkan (seperti data cleaning, koreksi navigasi, filtering yang telah diterapkan, dan sebagainya), pengguna tinggal menghapus file ancillary tersebut dan pengguna tinggal kembali ke raw data dan siap memproses lagi.
15 Dibawah ini adalah daftar file auxiliary pada MB-System beserta fungsi dan penjelasannya (Dikutip dari MB-System’s Cookbook, Scmidt, dkk, 2004):
1. *.inf : File statistics
File ini berisi metadata tentang data multibeam, seperti informasi geografis, batas waktu dan kedalaman, informasi lajur kapal, dan jumlah beam yang ditandai atau zero beams. File ini dibuat secara otomatis oleh mbkongsbergpreprocess dan mbprocess,atau oleh mbinfo lewat mbdatalist.
2. *.fbt: fast bathymetry
File ini memuat 71 format file batimetri yang bertujuan untuk mempercepat akses ke
swath bathymetry dan data amplitude dibandingkan format awalnya.
3. *.fnv: fast navigation
Isi dari file jenis ini adalah daftar file navigasi dengan format ASCII yang bertujuan untuk mempercepat akses ke swath navigation pada data dengan format aslinya. File ini dibuat untuk semua format swath data, kecuali singlebeam, navigasi, dan XYZ.
4. *.par: file parameter
File ini adalah jenis file yang penting dalam MB System, karena semua pengaturan dan parameter terdapat dalam file ini. Dengan berbagai parameter yang ada, jenis file ini akan memproses file raw swath data menjadi file swath data yang telah diproses. File ini terbentuk atau diperbarui dari semua opsi editing data dan analysis tools, seperti mbedit, mbnavedit, mbeditviz, mbvelocitytool, mbclean, mbbackangle, dan mbnavadjust. Perubahan ini juga dapat diubah secara langsung lewat mbset atau text editor.
5. *.esf: bathymetry edit flags
File ini berisi proses editing data batimetri yang dihasilkan oleh mbedit, mbeditviz, dan/atau mbclean. Hasilnya disimpan dalam format binary.
6. *.nve: edited navigation
16 7. *.na0, *.na1, *.na2, dan seterusnya: readjusted navigation
File ini berisi data navigasi yang telah dibetulkan oleh mbnavadjust. File ini biasanya menggantikan jenis file berekstensi *.nve yang dihasilkan mbnavedit. File *.na# dengan nomor yang lebih kecil akan digantikan oleh nomor yang lebih besar. Contohnya, file *.na2 akan menggantikan *.na1
8. *.ata: asynchronous attitude (roll dan pitch)
File ini berisi seluruh data orientasi (attitude) kapal yang direkam oleh sensor gerak dan disimpan didalam file multibeam. Sementara file fast navigation berisi hanya orientasi yang identik dengan semua ping, pada file ini berisi orientasi yang lebih lengkap dan tidak serempak (asynchronous) dari data batimetri. Jumlah data yang diatur oleh angka tertentu dimana sensor gerak mengirimkan data orientasi ke software akuisisi.
9. *.ath: asynchronous heading
Jenis file ini sama dengan *.ata, tetapi untuk data heading. 10. *.ats: asynchronous sonar depth
Jenis file ini sama dengan *.ata, tetapi untuk data heave. 11. *.sta: synchronous attitude (roll dan pitch)
File ini berisi data orientasi yang direkam oleh sensor gerak dan diasosiasikan dengan setiap ping, jadi disini orientasi menjadi tidak lengkap tetapi serempak dengan data batimetri. Jumlah data jenis file ini berhubungan dengan jumlah ping didalam data
multibeam.
12. *.lck: file lock
Mulai tahun 2011, MB-System menerapkan sistem file lock yang mengizinkan beberapa pengguna bekerja dalam folder yang sama. Dengan sistem ini, pengguna yang membuka sebuah (atau beberapa) file untuk melakukan proses editing akan secara otomatis mengunci file tersebut untuk menghindari pengguna lain mengubah file yang sama pada waktu yang sama. File ini dapat dinonaktifkan menggunakan mbdefaults.
17
II. Pengolahan data Multibeam Echosounder
MB-System terdiri dari program-program yang memiliki fungsi masing-masing. Dalam pengolahan data multibeam echosounder, akan digunakan beberapa program sesuai dengan tahapan yang dilakukan. Penjelasan lengkap dari masing-masing program dapat dilihat pada situs http://www.mbari.org/data/mbsystem/html/mbsystem_man_list.html atau dengan mengetik ‘man (nama program yang ingin diketahui), misalnya ‘man mbvelocitytools’.
Untuk menggunakan program dalam MB-System cukup dengan mengetikkan suatu command, contohnya:
mbdatalist [-C -Fformat -Ifilename -N -O -P -Q -R -S -U -Y -Z -V -H
Nama program diikuti dengan beberapa tools yang mengikutinya. Beberapa tools akan diikuti dengan nama file atau jenis format, misalnya ‘–I Bahuga_lajur 1’. Ada juga yang diikuti dengan suatu besaran yang diinginkan seperti ‘A 0.25’. Beberapa tools lain akan disertai dengan pilihan, misalnya C1 akan menghasilkan pilihan 1, C2 akan menghasilkan pilihan 2. Tetapi ada tools yang cukup dituliskan begitu saja, seperti ‘-V’. Tidak semua tools yang disediakan program harus digunakan. Dalam tutorial ini, hanya akan dijelaskan beberapa
tools yang memang digunakan. Untuk melihat penjelasan seluruh tools ini, bisa dilihat di
18 Adapun tahapan untuk mengolah data MBES menggunakan MB-System dapat dilihat pada diagram alir berikut:
Mulai
Identifikasi format data menggunakan mbinfo Membuat file koreksi
SVP yang sesuai Mengunduh data pasang surut dari mbotps
Konversi format data menggunakan mbcopy File koreksi SVP File koreksi pasut Data dengan ekstensi .mb94
Pembuatan file datalist
File datalist
Ekstraksi datalist menggunakan
mbdatalist
Data siap proses dan
ancillary file berekstensi .fbt
.fnv .inf
A
B
C
Editing data navigasi menggunakan mbnavedit
Editing data batimetri menggunakan mbedit
19
B
A
C
Ancillary file berekstensi
.par, .esf, dan .nve
Menghitung nilai rollbias pada jalur yang menyimpang
Nilai rollbias
Memasukkan nilai dan file koreksi pada file .par
Pemrosesan data batimetri menggunakan mbprocess Data hasil pemrosesan Gridding data File .grd Plot data 2D Visualisasi 2D Selesai
20 2.1. Persiapan data
Data yang digunakan pada tutorial ini adalah data Multibeam pada pengukuran investigasi tenggelamnya kapal Bahuga di Selat Sunda, terdiri dari 9 lajur. Data diambil oleh survey yang dilakukan oleh kapal Baruna Jaya IV milik Balai Teknologi Survei Kelautan – BPPT.
2.1.1. Identifikasi format data
Langkah yang pertama dilakukan adalah mengidentifikasi format data vendor, sekaligus melihat berapa id format tersebut dalam MB-System. Untuk melakukan hal ini digunakan program mbformat.
Syntax: mbformat -I (nama file)
mbformat -I INVEST01BT_001.xse
- Opsi –I digunakan untuk mendefinisikan masukan data. Diikuti oleh nama file yang akan dimasukkan kedalam proses.
Gambar 2.1. Tampilan pada shell script mbformat
Dari gambar diatas, dapat dilihat bahwa data yang akan diolah dihasilkan dari alat ELAC/SeaBeam dengan detail atribut tercantum dibawahnya. ID MBIO dari format tersebut adalah 94
Kemudian kita bisa melihat informasi lain dari file multibeam ini, caranya dengan menggunakan program mbinfo.
Syntax: mbinfo -I (nama file)
21 Gambar 2.2. Informasi dari data multibeam
Dengan menggunakan mbinfo, banyak informasi yang bisa didapat. Mulai dari detail data batimetri, waktu akuisisi data, panjang lajur, kecepatan kapal rerata, serta batasan area yang disurvei.
22 2.1.2. Konversi Format data
Setelah kita mengetahui id dari file yang akan diolah, file harus dikonversi dari format vendor yang merupakan bawaan alat multibeam kedalam format dalam MB-System, yaitu *.mb94. MB-System dapat melakukan pengolahan swath sonar data dari berbagai jenis alat. Untuk melihat format ID untuk setiap alat, gunakan mbformat.
Untuk melakukan konversi format data, digunakan opsi mbcopy. Syntax: Mbcopy –F 94/94 –I (nama file input) -O (nama file output)
“mbcopy -F 94/94 -I INVEST_01BT_001.xse -O INVEST_01BT_001.mb94”
- Opsi –f digunakan untuk mendefinisikan format data, dalam hal ini format data yang digunakan adalah format 88
- Opsi –i digunakan untuk mendefinisikan masukan data, command yang mengikuti opsi –i adalah nama file yang akan di masukkan kedalam proses.
- Opsi –o digunakan untuk mendefinisikan keluaran data yang di tentukan, command yang mengikuti opsi –i adalah nama file hasil keluaran dari command ini.
Ulangi command diatas pada semua file, sampai semuanya dikonversi kedalam format *.mb94
2.1.3. Pembuatan mbdatalist dan ekstraksi datalist → format output data
Data MBES terdiri dari beberapa lajur dan setiap lajur terdiri dari file yang berbeda. Oleh karena itu perlu dibuat sebuah datalist untuk mempermudah pemrosesan data MBES. Untuk membuat datalist, digunakan command berikut:
Command: ls -1 *.mb88 | awk '{print $1" 88"}' > datalist.mb-1
23 2.1.4. Ekstraksi datalist → format output data
Untuk mempercepat pemrosesan data, dibutuhkan beberapa file ancillary sebagai berikut:
- *.inf: Untuk mempercepat program membaca file batimetri - *.fbt: Untuk mempercepat program membaca file navigasi
- *.fnv: File ini digunakan untuk mempercepat operasi yang biasa dilakukan seperti
plotting dan gridding.
Ketiga file ancillary tersebut dihasilkan dari program mbdatalist. Program ‘mbdatalist’ adalah program untuk menguraikan file datalist menjadi beberapa file yang digunakan oleh sejumlah program MB-System yang lain.
Command dari mbdatalist adalah: \
mbdatalist [-C -Fformat -Ifilename -N -O -P -Q -R -S -U -Y -Z -V -H
Command yang digunakan:
Mbdatalist –O –V -Z dengan penjelasan sebagai berikut:
- Opsi –O digunakan untuk memecah file menjadi 4 file ancillary yang diinginkan - Opsi –V digunakan agar MB-System bekerja secara “Verbose”. Maksudnya adalah untuk menampilkan semua proses yang terjadi saat menjalankan program ini.
- Opsi –Z digunakan untuk memunculkan file proses datalist, sehingga data dapat diproses.
24 2.2. Plotting awal
Selanjutnya, kita dapat melakukan plotting data sederhana,misalnya plotting data navigasi. Caranya dengan memanfaatkan salah satu program macro, yaitu mbm_plot. Program macro adalah program yang menghasilkan sebuah file shell script yang harus di-generate terlebih dahulu untuk menghasilkan file postscript.
Command mbm_plot adalah sebagai berikut:
mbm_plot -Fformat -Ifile
[-A[magnitude[/azimuth] -C[cont_int/col_int/tic_int/lab_int/tic_len/lab_hgt] -D[flipcolor/flipshade] -Gcolor_mode[F] -H -N[ttick/tannot/dannot/tlen[/nhgt] | F | FP] -Oroot -Ppagesize -S[color/shade] -T -Uorientation -V -W[color_style[/palette[ncolors]] | cptfile] ]
Untuk membuat shell script plotting navigasi, digunakan command:
mbm_plot –F-1 –I datalist.mb-1 –N –Onavigasi –L ‘Survey Kapal Bahuga Command ini akan menghasilkan sebuah file shell script dengan nama ‘navigasi.cmd’ Untuk menghasilkan file post script, harus di-generate dengan
csh datalist.cmd output datalist.ps (file grafis)
-Opsi –F harus diikuti oleh format file yang akan diolah. Karena nama file adalah datalist.mb-1, maka format filenya -1.
-Opsi –I diikuti oleh nama file yang akan diolah -Opsi –N akan menggamparkan plot navigasi
-Opsi –O harus diikuti oleh nama file keluaran yang diinginkan
-Opsi –L akan menampilkan judul peta yang akan ditampilkan. Penulisan judul peta harus disertai tanda petik (‘... ‘).
25 Gambar 2.4. Hasil plotting lajur kapal
2.3 Koreksi SVP
Pada kondisi ideal, sound velocity profile (SVP) harus diambil dan diterapkan pada awal survey. Tetapi kenyataannya, setiap kali didapatkan beam terluar dari
multibeam yang terlihat melengkung keatas (efek ‘smile’) dan kebawah (efek ‘frown’),
berarti harus diambil SVP yang baru. Pada sebuah survey pelayaran, dapat diambil besaran SVP yang baru beberapa jam atau beberapa hari kemudian.
2.2.1. Sumber data SVP: data tambahan, data pd file .mbxx
Nilai SVP diambil dari hasil pengukuran CTD. File SVP biasanya memiliki ekstensi *.sva yang berupa file ASCII sederhana dan memiliki dua kolom: kedalaman dan kecepatan suara. Tetapi jika file SVP tidak cukup atau tidak tersedia, MB-System menyediakan program mbvelocitytool untuk
26 (Gambar XX. file SVP)
2.2.2. Mbvelocitytool
Seperti dijelaskan diatas, salah satu proses yang penting dalam pengolahan data MBES adalah koreksi sound velocity profile. Salah satu keunggulan MB-System adalah mampu menggambarkan profil kecepatan suara dan menampilkan efek dari perubahan profil kecepatan suara. Program yang digunakan adalah
mbvelocitytool. Program ini berupa program interaktif yang didalamnya terdiri
dari tiga buah display, yaitu profil kecepatan suara, beam residual, dan raypaths (gambar). Display profil kecepatan suara dapat dirubah secara fleksibel sesuai dengan keinginan pengguna, sampai didapat beam residual paling kecil. Pada display raypaths kita dapat melihat efek dari perubahan profil kecepatan suara pada ping multibeam. Jika residual telah mendekati 0, maka raypaths akan menggambarkan kondisi topografi dasar laut yang sebenarnya. Tetapi jika profil kecepatan suara terlalu besar, atau terlalu kecil, maka secara berturut-turut akan terbentuk efek ‘smile’ dan ‘frown’
27 Gambar 2.5. Tampilan interaktif dari mbvelocitytool
Untuk tampilan profil kecepatan suara dan beam residual dapat kita atur sesuai dengan keinginan. Caranya dengan memilih tombol Plot Scaling, maka akan muncul kotak dialog seperti pada Gambar XX. Scale bar dapat disesuaikan dengan keinginan pengguna.
28 Berikut ini adalah ilustrasi dari efek ‘smile’ yang terjadi karena kecepatan suara yang didefinisikan terlalu tinggi:
Gambar 2.7. Efek ‘Smile’
Berikut adalah ilustrasi dari efek ‘frawn’ yang terjadi karena kecepatan suara yang didefinisikan terlalu rendah:
29 Profil SVP yang baik akan menghasilkan nilai SVP yang relative datar, sehingga menampilkan topografi dasar laut yang mendekati kondisi sebenarnya. Untuk menghasilkan SVP yang baik, maka pengguna harus merubah profil kecepatan suara supaya nilai residualnya mendekati 0. Dengan menggunakan mouse, profil kecepatan suara dapat digeser sesuai keinginan. Setelah selesai, pilih tombol ‘Reprocess’. Kemudian simpan profil SVP dengan cara:
File Save Swath profile
Gambar 2.9. Contoh SVP yang baik 2.2.3. File par
Setelah didapatkan file SVP, penerapan koreksinya dilakukan dengan melakukan perubahan pada file parameter (file par). Salah satu bagian dari file par adalah
Bathimetry Calculation. Pada bagian ini, terdapat empat parameter yang terkait
dengan perubahan SVP, yaitu:
1. SVP Mode, parameter ini mengatur mode apa yang akan digunakan untuk mengkoreksi nilai SVP, ada 3 mode yang tersedia, mode 0 berarti koreksi untuk nilai SVP dalam keadaan non aktif, mode 1 koreksi untuk nilai SVP dalam keadaan aktif, dan mode 2 adalah koreksi dilakukan dengan cara mengubah kedalaman dari terkoreksi menjadi tidak terkoreksi. Default awal dari file ini adalah mode 0.
2. SVPFILE filename, parameter ini digunakan untuk memasukkan nama dari file SVP yang di miliki.
30 3. SSVMODE boolean, parameter ini mengatur mode untuk memasukkan parameter
SSV, ada 3 mode yang dapat di gunakan, mode 0 adalah masukan nilai SSV dari file, mode 1 adalah mode bahwa SSV diatur dari offset yang di masukkan menggunakan sebuah file, dan mode 2 adalah menggunakan nilai konstan SSV. 4. SSV constant/offset, parameter ini digunakan untuk memasukkan nilai offset atau
konstan sesuai dengan mode yang di atur dalam SSVMODE boolean
Gambar 2.10. File par sebelum diubah
Gambar 2.11. File par setelah diubah
2.3. Koreksi Pasang Surut
Saat mengolah data multibeam pada laut dalam (>2000m), mungkin pengaruh pasang surut laut tidak terlalu terlihat. Namun ketika survey dilakukan pada laut dangkal, pasang surut laut memiliki pengaruh yang besar. Proses pengukuran kedalaman dapat terpengaruh oleh pasang surut sehingga mengakibatkan hasil pengukuran menjadi lebih dangkal atau lebih daripada kondisi sesungguhnya. Tergantung dari siklus pasang surut yang terjadi pada saat pengukuran.
2.3.1. Jenis data pasut
Untuk melakukan koreksi pasang surut, dibutuhkan data pasang surut. Data pasang surut bisa didapatkan dengan melakukan pengukuran langsung atau dengan mengunduh data pasang surut global. Jika data pengukuran langsung tidak tersedia, MB-System menyediakan program untuk mengunduh data pasang surut global yaitu program mbotps.
31 Mbotps adalah alat untuk memprediksi pasang surut menggunakan paket OTPS (OSU Tidal Prediction Software) yang diunduh pada situs:
http://www.coas.oregonstate.edu/research/po/research/tide/. Mbotps penyediakan
command line yang membuat pengguna MB-System dengan mudah memperoleh
model pasang surut pada waktu dan lokasi tertentu. Program mbotps akan menghasilkan file tide_model.txt
Command dari mbotps:
mbotps [-Atideformat -Byear/month/day/hour/minute/second
-Dinterval -Eyear/month/day/hour/minute/second -Fformat -Idatalist.mb-1
-M -Ooutput -Potps_location -Rlon/lat -Tmodel -V]
Command yang digunakan:
mbotps -R105.85/-5.87 -B2009/09/29/00/00/00
-E2009/09/29/23/59/59 -V
- Opsi –R diikuti oleh koordinat (dalam derajat desimal) titik yang akan diambil data pasut (bujur/lintang).
- Opsi -B diikuti tanggal dimulainya pengambilan sampel data pasut (tahun/bulan/tanggal/jam/menit/detik).
- Opsi –E diikuti tanggal berakhirnya pengambilan sampel data pasut. - Opsi –V agar program ini berjalan secara ‘verbose’
32 2.3.2. Penerapan koreksi pasut, file par
Koreksi pasang surut dapat diterapkan dengan mengubah file par, khususnya pada bagian Tide Correction. Pada bagian ini ada 3 parameter yang dapat di ubah yaitu :
1. Tide mode, merupakan mode pilihan untuk melakukan koreksi ada 2 mode dalam parameter ini yaitu mode 0 untuk mode off, dan mode 1 untuk mode on atau mode untuk melakukan koreksi.
2. Tide file, merupakan parameter untuk memberikan nama file nilai koreksi pasang surut yang telah di buat.
3. Tide format, merupakan parameter untuk menentukan format file yang dipakai pada file koreksi pasang surut, ada 4 format yang tersedia yaitu :
a. Format 1 : time_d tide
b. Format 2 : yr mon day hour min sec tide c. Format 3 : yr jday hour min sec tide d. Format 4 : yr jday daymin sec tide
Time_d diatur dalam bentuk desimal second dari 1-1-1970 dan daymin diatur
dalam decimal minutes berawal pada awal hari.
Nilai pasang surut yang dimasukkan sebagai koreksi telah direferensikan ke nilai mean sea level, sehingga nilai kedalaman yang dihasilkan merupakan nilai kedalaman yang sudah tereferensikan terhadap mean sea level.
2.4. Editing data multibeam
MB-System menyediakan program untuk melakukan editing data batimetri. Dua diantaranya merupakan program interaktif, yaitu mbedit untuk melakukan proses editing secara 2 dimensi, dan mbeditviz untuk melakukan proses editing 3 dimensi. Program lain untuk editing data adalah mbrollbias, yang digunakan untuk menghitung kesalahan roll pada pengukuran batimetri.
33 2.4.1 Editing data dengan Editor 2D
Program Editor 2D merupakan alat yang sangat berguna untuk membersihkan data dari berbagai spike. Program ini juga memiliki berbagai menu yang melakukan investigasi data. Untuk menjalankan program ini cukup dengan menuliskan ‘mbedit’ pada command line. Berikut adalah tampilan awal program mbedit:
Gambar 2.13. Tampilan awal program mbedit.
. Pengguna dapat mengatur tampilan data yang ditampilkan dengan menu yang
disediakan oleh mbedit. Tampilan yang bisa diatur melalui scale bar adalah perbesaran vertikal, jumlah ping yang ditampilkan, lebar across track, dan ping to
step. Untuk melakukan proses editing manual, pengguna harus melihat secara visual
bilamana terdapat spike pada data bathimetri. Ciri-ciri spike adalah ada sebuah beam yang menyimpang dari kecenderungan ping lainnya.
Pertama-tama, buka file multibeam yang diinginkan dengan memilih File
Open Swath File, lalu pilih file yang diinginkan. Gunakan tombol forward untuk
pindah ke ping selanjutnya, dan polih tombol reverse untuk kembali ke ping sebelumnya. Tombol start dan end berturut-turut digunakan untuk kembali ke ping pertama dan menuju ping terakhir. Jika ingin menghapus spike, pilih ‘Model: Erase’ terlebih dahulu, kemudian klik beam yang berupa spike. Misalkan terjadi kesalahan, pengguna dapat mengembalikan beam yang telah dihapus dengan memilih ‘Model: Restore’, lalu pilih beam yang akan dimunculkan kembali.
34
Gambar 2.14. Open Source Swath Sonar Data File
Didalam menu View, kita dapat memilih tampilan yang berbeda, sesuai dengan keinginan pengguna. Secara default, tampilan awalnya adalah Waterfall view. Adapun opsi lain yang bisa dipilih adalah Acrosstrack View dan Alongtrack View.
Gambar 2.15. Alongtrack View
35 Gambar 2.16. Acrosstrack View
Program mbedit juga dapat digunakan untuk melihat detil lain dari data multibeam, seperti time
stamp, kesalahan roll, pitch, dan heave. Opsi untuk menampilkan informasi tersebut ada didalam
menu View. Kesalahan Roll dan Pitch ditampilkan dalam satuan derajat, sementara Heave dalam satuan meter.
36 Gambar 2.17. Time Stamp
Gambar 2.18. Kesalahan Roll, Pitch, dan Heave
Pada menu Control, terdapat beberapa pengaturan yang berguna. Submenu ‘go to specified time’ berfungsi untuk menampilkan ping pada waktu tertentu. Submenu ‘Annotation’ berfungsi untuk mengatur interval grid pada sumbu X dan Y. Submenu Filters memiliki fungsi yang sama dengan program mbclean, yaitu melakukan filtering spike menggunakan beberapa parameter yang dapat diatur.
Gambar 2.19. Submenu Go to Specified Time
37 Gambar 2.21. Submenu Filters
2.4.2 Filtering data secara otomatis dengan mbclean
Pada tahap editing data batimetri, biasanya digunakan menu mbedit untuk menghapus spike atau data yang salah secara manual. Ternyata MB-System menyediakan menu untuk melakukan filtering spike atau data yang salah secara otomatis dengan mbclean. Mbclean menyediakan beberapa algoritma untuk menyeleksi data yang dianggap sebagai spike. Pada sekali pengolahan, dapat digunakan beberapa algoritma yang dikombinasikan. . Pendekatan yang paling sering digunakan untuk mengidentifikasi spike adalah dengan berdasarkan kemiringan data bathimetri yang ekstrim. Spike dimana kemiringan yang ekstrim terjadi sebelum dan setelah sebuah beam akan ditandai atau dihapus.
Program mbclean:
mbclean [-Amax -Blow/high -Cslope/units -Dmin/max -Fformat
-Gfraction_low/fraction_high -Iinfile -Krange_min -Llonflip
-Mmode -Ooutfile -Pmin_speed/max_speed -Qbackup -Rmaxheadingrate -Sslope/mode/units
-Ttolerance -Unmin -Wwest/east/south/north -Xbeamsleft/beamsright -Ydistanceleft/distanceright -Z -V -H]
38 Urutan dimana algoritma flagging diterapkan adalah sebagai berikut:
1. Penandaan beam tertentu dari yang paling luar (Opsi -X)
2. Penandaan beam terluar dari jarak across track (Opsi-Y)
3. Penandaan ping uang memiliki perubahan heading yang ekstrim. (Opsi -B)
4. Penandaan sounding diluar rentang kedalaman yang diterima, berdasarkan pembagian (fractions) dari local median depth.
(Opsi -G)
5. Penandaan sounding diluar rentang kedalaman yang diterima, berdasarkan deviasi dari local median depth.
(Opsi -A)
6. Penandaan sounding yang diasosiasikan dengan spike. (Opsi -S)
7. Penandaan sounding yang diasosiasikan dengan kemiringan yang berlebih. (Opsi -C atau default)
8. Zap “rails” (Opsi -C)
9. Penandaan semua sounding didalam ping yang memiliki terlalu sedikit sounding yang bagus.
(Opsi -U)
Hasil dari program mbclean adalah file dengan ekstensi *.esf. Hasil proses editing ini harus diterapkan menggunakan program mbprocess.
39 Gambar 2.22. Kondisi sebelum mbclean digunakan
Adapun beberapa contoh penggunaan mbclean adalah sebagai berikut: 1. Opsi –A max
Opsi ini mengatur rentang kedalaman yang dapat diterima, relatif terhadap local
median depth. Median depth didapatkan dari ping saat itu dan ping yang persis
sebelum dan setelahnya. Jika nilai kedalaman menyimpang melebihi nilai max, maka akan ditandai. Tidak ada penyimpangan dari median depth yang dihitung apabila opsi -A tidak digunakan
(batas max 0.5 meter) (batas max 4 meter)
40 2. Opsi –B low/high
Opsi ini menentukan rentang nilai kedalaman yang dapat diterima. Jika ada nilai kedalaman yang kurang dari low atau lebih dari high, maka akan ditandai.
(low/high: 20 meter/100 meter) (low/high: 70 meter/75 meter) Gambar 2.24. Perbandingan penggunaan opsi –B
3. Opsi –C slope/unit
Nilai slope adalah maksimum slope (kemiringan) yang diterima. Beam yang diasosiasikan dengan slope berlebih akan ditandai atau dihapus tergantung dari mode yang digunakan pada opsi -M. Metode ini akan digunakan apabila tidak ada algoritma lain yang digunakan. Pilihan unit akan memilih secara spesifik unit yang akan digunakan, 0 (default) menunjukkan slope dalam tangen, 1 slope dalam radian, dan 2 slope dalam derajat.
(slope/unit: 1.1 derajat) (slope/unit: 85 derajat) Gambar 2.25. Perbandingan penggunaan opsi -C
41 4. Opsi –S slope/mode/unit
Nilai slope adalah batas maksimal spike slope yang dapat diterima. Jika slope dari beam sebelumnya dan slope dari beam selanjutnya juga melebihi nilai yang telah ditentukan, maka akan ditandai atau dihapus tergantung dari opsi -M yang diterapkan. Slope Acrosstrack ditentukan dari beam yang terletak sebelum dan setelah sebuah beam pada ping yang sama. Slope Alongtrack ditentukan dari beam yang sama pada ping sebelum dan setelahnya. Alongtrack lebih sensitif terhadap nilai minimum pada opsi -D, yang dibutuhkan untuk menentukan nilai yang sangat kecil pada deteksi slope alongtrack.
Mode 1 (default): hanya spike pada acrosstrack yang dideteksi Mode 2: hanya spike pada alongtrack yang dideteksi
Mode 3: mendeteksi kedua jenis spike Unit 0 (default): Satuan slope dalam tangen Unit 1: Satuan slope dalam radian
Unit 2: Satuan slope dalam derajat
(85 derajat, along track (85 derajat, along track) Gambar 2.26. Perbandingan penggunaan opsi -S
42 5. Opsi –X Zap Beams
Jika opsi ini digunakan, maka beam terluar akan ditandai sebagai beam yang salah sebanyak nilai yang dimasukkan oleh pengguna. Opsi ini berguna jika beam terluar diketahui tidak akurat.
Gambar 2.27. Menandai 2 beam terluar dengan opsi –Z
2.4.3. Editing data dengan editor 3 Dimensi (mbeditviz)
Selain menggunakan editor 2D, MB-System menyediakan program editor 3D untuk mempermudah pengguna melihat kondisi data multibeam secara 3D. Editor 3D adalah editor tercepat untuk mempersiapkan peta yang baik. Dengan editor ini, pengguna dapat memuat sebuah file atau sekelompok file dan menampilkannya dalam bentuk point
cloud 3D yang dapat diputar, diperbesar, dan dilakukan perbesaran vertikal
(exaggeration). Setelah file diedit dengan program ini, hasil editing akan muncul dengan format *.esf. Untuk menerapkan hasil editing, perlu menjalankan program mbprocess. Program mbeditviz membutuhkan file ancillary *.fbt dan *.fnv agar dapat berjalan. Untuk memulai program mbeditviz, pengguna harus mengetikkan command ‘mbeditviz’. Setelah tampilan awal muncul, pengguna harus memilih file yang akan ditampilkan. Caranya dengan memilih File Open Swath File. Pengguna dapat membuka sebuah file atau sekelompok file multibeam sebagai datalist.
43 Pada tampilan awal akan terlihat beberapa kolom pada daftar file swath. Kolom pertama (paling kiri) dapat bertuliskan “<locked>”, “<loaded>”, atau kosong. Jika file sedang diproses oleh program lain, maka akan muncul tulisan “<locked>”. Jika file telah dimuat untuk proses gridding dan editing pada program ini, akan muncul tulisan “<loaded>”. Kolom yang kedua akan kosong atau bertuliskan “<esf>” apabila file telah mengalami proses editing sebelumnya. Kolom ketiga berisi nama file yang dimuat serta apakah data time series asynchronous heading (“H”), sonar depth (“S”), dan attitude
(“A”) telah dimuat juga atau tidak. Kolom berikutnya berturut-turut berisi nama file dan
id format MBIO.
Gambar 2.28. Tampilan awal mbeditviz
Kemudian pengguna dapat memilih tombol “View All Files” untuk melihat seluruh file atau “View Selected Files” untuk melihat beberapa file. Program menyediakan kotak dialog “Grid Parameters” yang menyediakan pilihan untuk memilih ukuran grid dan menampilkan dimensi grid untuk menampilkan seluruh data. Jika ukuran grid yang dipilih terlalu kecil maka akan meninggalkan gap diantara beberapa
soundings. Sehingga banyak interpolasi yang harus dilakukan dan memakan benyak
memori computer. Harus dipilih ukuran grid yang masuk akal dimana tidak terlalu kecil agar tidak banyak interpolasi yang harus dilakukan dan tidak memberatkan computer yang digunakan. Setelah itu pilih tombol “Apply” untuk menampilkan data batimetri pada MBeditviz Survey Viewer.
44 Gambar 2.29. Kotak dialog Grid Parameters
Pada tampilan MBeditviz Survey Viewer, akan terlihat gambaran awal dari peta batimetri. Pada kolom sebelah kiri tersedia beberapa menu, yaitu “View” untuk mengatur beberapa pilihan tampilan, “Controls” untuk mengatur beberapa parameter yang digunakan, “Mouse” untuk mengatur penggunaan mouse untuk editing data, “Action” untuk mengatur beberapa tindakan, serta “Dismiss” untuk keluar dari Viewer. Secara
default, tampilan awal memiliki jenis pewarnaan Haxby Colortable, shading berdasarkan
kemiringan topografi, serta menampilkan lajur navigasi.
Pada submenu View, pengguna dapat mengatur banyak hal dalam menampilkan data batimetri. Contohnya seperti menampilkan kontur data, serta mengganti jenis pewarnaan.
45 Gambar 2.31. Menampilkan kontur
Gambar 2.32. Jenis pewarnaan “Sea Level Colortable”
Untuk menampilkan data 3D Soundings, pilih mode “Pick Area” pada submenu
“Mouse”. Maka tombol kiri mouse berfungsi untuk memilih area berupa kotak. Tombol
tengah mouse akan berfungsi untuk memilih area secara bebas. Gunakanlah tombol tersebut untuk memilih area yang ingin ditambilkan. Setiap kalo area yang dipilih berganti, mbeditviz akan menampilkan point cloud sounding sesuai dengan area
46 tersebut. Tampilan 3D Soundings dapat diatur sesuai keinginan pengguna. Gunakan tombol tengah atau kanan mouse untuk merotasi atau memperbesar tampilan. Pengguna juga dapat melakukan editing point cloud dengan menggunakan tombol kiri pada mouse. Kemudian lakukan proses editing sama seperti pada mbedit. Point cloud berwarna merah menampilkan beam yang telah ditandai. Besaran roll dan pitch bias dapat diatur dengan memanfaatkan scale bar rollbias, perubahan yang terjadi akan langsung ditampilkan oleh mbeditviz.
Gambar 2.33. Tampilan 3D Soundings
47 2.4. 4. Editing data navigasi
Sistem MBES mendapatkan informasi posisi horizontal dari sistem navigasi yang terpisah. Biasanya informasi ini berasal dari kombinasi GPS dengan Inertial Navigation
System. Semua sistem navigasi mudah sekali untuk memiliki berbagai jenis kesalahan.
Data multibeam dianggap bagus apabila memiliki data navigasi yang baik juga. Oleh karena itu, dibutuhkan koreksi pada data navigasi, seperti untuk menghilangkan spike pada data. Untuk menaksir kualitas data navigasi dan meminimalisir efek negatifnya, MB-System menyediakan program editing data navigasi secara interaktif, yaitu mbnavdit. Mbnavedit adalah program interaktif yang dapat memuat data multibeam, mengekstrak informasi navigasi, plotting data navigasi, dan menyediakan alat untuk melakukan proses editing data navigasi. Ketika data multibeam dimuat, mbnavedit secara otomatis melakukan plotting data lintang, bujur, kecepatan, heading, kedalaman sonar dan menggambarkan perubahan waktu terhadap nilai navigasi. Dengan hasil plotting ini, pengguna dapat mengidentifikasi dan memperbaiki data yang jelek, hilangnya referensi
heading, bahkan hilangnya informasi navigasi secara bersamaan.
Terdapat tiga jenis perubahan yang dapat dilakukan pada data navigasi:
a. Editing: Pada kondisi yang bermasalah, data navigasi dapat terus diedit. Data yang jelas-jelas salah dipilih, kemudian digantikan dengan cara interpolasi. Sebab sistem navigasi pada sistem sonar modern menghasilkan data navigasi yang sangat bagus. Caranya adalah dengan memilih data yang salah (spike atau outlier), kemudian pilih tombol
‘Interpolate’. Setelah itu lakukan interpolasi lagi sampai didapatkan hasil yang
diinginkan.
b. Modeling: Jika nilai posisi sama sekali tidak dapat digunakan tetapi data kecepatan dan
heading yang bagus tersedia, maka dapat dilakukan modelling dead reckoning navigation. Fungsi dead reckoning navigation dapat menghasilkan pendekatan navigasi
yang cukup layak. Kadang kala cara ini dibutuhkan navigasi sonar ‘deep-towed’. Jika nilai navigasi memiliki nouuse yang sangat banyak tetapi navigasi yang baik, dapat dilakukan modelling smooth inversion navigation. Fungsi ini menghasilkan navigasi yang layak dan konsisten dengan nilai aslinya.
48 c. Adjustment. Jika data navigasi cukup baik tetapi objeknya tidak sesuai dengan data
batimetri dan sidescan yang bertampalan, maka perlu dilakukan adjustment sampai objek-objek (features) didalamnya sesuai. Untuk melakukan proses ini, digunakan program mbnavadjust.
Gambar 2.35. Tampilan awal program mbnavedit
Gambar 2.36. Plot data latitude dan kecepatan
49 Gambar 2.37. Plot data heading dan sonar depth
Gambar 2.38. Plot data roll dan pitch
50 2.4.5. Koreksi kesalahan roll
MB-System menyediakan program untuk menghitung kesalahan roll pada data
multibeam, mbrollbias. Prinsip yang digunakan mirip dengan proses kalibrasi data multibeam, yaitu dengan membandingkan dua lajur yang bersebelahan tetapi berbeda arah.
Program ini mengambil dua file masukan dan menghitung bidang datar terbaik pada masing-masing data set. Nilai roll bias dihitung dengan memecahkan faktor roll bias yang menjelaskan perbedaan slope yang diukur dari kedua swath. Area yang dihitung dibagi kedalam sejumlah area berbentuk kotak, kemudian perhitungan dilakukan pada masing-masing area berisi data yang cukup dari kedua swath. Data yang terdapat didalam kedua file harus diproses dulu untuk memastikan bahwa tidak ada kesalahan yang mengganggu perhitungan roll bias. Ini berarti data harus dibersihkan dengan mbedit terlebih dahulu, untuk menghapus beberapa noise yang mengganggu. Nilai rollbias positif berarti referensi vertikal yang digunakan bias terhadap starboard, memberikan naiknya dasar laut pada sisi port (terlihat dangkal) dan turunnya dasar laut pada sisi starboard (terlihat dalam).
Hasil koreksi perhitungan rollbias harus dimasukkan pada file parameter. Proses koreksi harus dilakukan dengan iterasi. Maksudnya hasil dari koreksi kesalahan roll akan menghasilkan kesalahan roll yang lebih kecil dari sebelumnya. Koreksi harus diulangi lagi sampai dihasilkan hasil sesuai keinginan. Contohnya pada file TGBL 002 dan TGBL 003, nilai rollbias awalnya adalah 0.424506 derajat. Pada file par, nilai yang dimasukkan adalah -0.424506. Setelah diproses, nilai rollbias mengecil menjadi 0.0188876.
Command mbrollbias:
mbrollbias Fformat1/format2 Llonflip Ifile1 Jfile2
-Rwest/east/south/north [-Dxdim/ydim -H -V]
Command yang digunakan:
mbrollbias R105.8498/105.8550/5.8838/5.8774 D1/1 F94/94 -IINVEST_01TLBD_001.mb94 -JINVEST_02TLBD_001.mb94 -V”
-Opsi –R digunakan untuk mendefinisikan batasan area yang akan dihitung rollbias. Secara berturut-turut diikuti oleh batas barat/timur/selatan/utara.
- Opsi –D digunakan untuk menentukan ukuran grid yang digunakan. Gunakan xdim = ydm = 1 untuk membuat satu perhitungan untuk seluruh area. Default: xdim = ydim = 1.
- Opsi –F diikuti oleh format file 1 dan format file 2. - Opsi –I diikuti oleh nama file yang pertama. - Opsi –J diikuti oleh nama file yang kedua.
51 2.5. Penerapan hasil editing
Setelah semua proses editing dan koreksi selesai dilakukan, hasil koreksi tadi harus diterapkan pada data multibeam. Perlu diingat bahwa semua hasil koreksi dan editing berupa file ancillary yang terpisah dari file multibeam. Misalnya hasil dari koreksi data navigasi berupa file ancillary *.esf. Jika hasil koreksi tadi tidak diterapkan, maka file multibeam dengan ekstensi *.mb94 masih menyimpan kesalahan sebelumnya. Untuk menerapkan hasil editing digunakan program mbprocess. Sedangkan keluaran dari program ini adalah file multibeam dengan tambahan huruf ‘p’ dibelakang namanya. Seperti file ‘INVEST_01BT_001.mb94’, setelah diproses menjadi ‘INVEST_01BT_001p.mb94’
Program mbprocess dapat melakukan berbagai jenis pemrosesan swath data, termasuk merging
navigation, menghitung ulang SVP, menerapkan koreksi roll bias, pitch bias, ship draft, menerapkan
koreksi pasut dan editing data batimetri. Command program:
mbprocess -Iinfile [-Fformat -N -Ooutfile -P -S -T -V -H]
Keterangan:
- Opsi –F mengatur format id data sesuai aturan MBIO. Secara default, program mbprocesss mengasosiasikan dengan file masukan.
- Opsi –H (help) akan menyebabkan program mengeluarkan deskripsi dari operasi yang dilakukan dan segera keluar.
- Opsi –I diikuti oleh nama file yang akan diproses.
- Opsi –O diikuti oleh nama file keluaran yang diinginkan. Jika nama file tidak ditentukan, program akan menentukannya secara otomatis.
- Opsi –T akan menyebabkan mbprocess melakukan test mode. Artinya program akan melaporkan diproses atau tidaknya data, tetapi tidak benar-benar memproses data atau menghasilkan file keluaran apapun.
- Opsi –S akan membuat mbprocess menampilkan status dari masing-masing file, apakah up to date,
out of date, locked, atau unlocked.
52
III. Penyajian Hasil
Jika data multibeam telah diolah, langkah terakhir adalah mengatur visualisasinya dengan membuat sebuah peta. MB-System menyediakan beberapa program untuk mengatur visualisasi dengan memanfaatkan paket GMT (Generic Mapping Tools). Langkah pertama dalam membuat peta adalah dengan melakukan gridding dari file multibeam. Dalam MB-System, program untuk melakukan gridding adalah mbgrid. Setelah itu baru dilakukan pengaturan visualisasi data multibeam. Banyak format keluaran yang didukung didalam MB-System dan GMT, seperti GeoTIFF, ArcView, maupun dalam format postscript file. Data
multibeam juga dapat diekstrak menjadi kumpulan koordinat titik kedalaman.
3.1. Proses Gridding
Mbgrid adalah program untuk membuat grid pada data batimetri, amplitude, atau sidescan yang terdapat didalam file swath sonar. Program ini menggunakan dari satu dari empat algoritma gridding yang disediakan. Mbgrid juga dapat mengisi gap yang ada diantara swath dengan nilai yang dapat ditentukan oleh pengguna dengan interpolasi thin
plate spline. Algoritma gridding yang dapat dipilih adalah Gaussian Weighted Average, Median Filter, Minimum Filter, dan Maximum Filter.
Command dari program mbgrid adalah:
mbgrid -Ifilelist -Oroot
[-Adatatype
-Bborder -Cclip[/mode] -Dxdim/ydim
-Edx/dy/units[!] -Fmode
-Ggridkind -Jprojection -Kbackground
-Llonflip -M -N -Ppings -Q -Rwest/east/south/north -Rfactor
-Sspeed -Ttension -Utime
-V -Wscale -Xextend]
Adapun berdasarkan hasil visualisasi, command yang tepat digunakan pada data batimetri ini adalah:
mbgrid -I datalist_p1.mb-1 –A2 –C3/2 –D 25/25 -E 50/50/m -F1 -G1 -JU -N -O gridding1.grd
Penjelasan:
-Opsi –A (datatype)
53 Jika datatype = 1, Data batimetri akan dibuatkan grid (positif kebawah).
Datatype = 2, Data batimetri akan dibuatkan grid seperti topografi (positif keatas).
Datatype = 3, membuatkan grid dari data amplitude
Datatype = 4, membuatkan grid dari data sidescan.
Default: datatype = 1 (batimetri).
- Opsi –C (clip[/mode])
Mengontrol penggunaan interpolasi spline untuk mengisi grid cell yang tidak terisi oleh
swath data. Nilai clip akan menentukan jarak dari swath data (dalam grid cell) dimana
interpolasi spline dilakukan. Jika clip=0, maka tidak ada interpolasi yang dilakukan.
Jika mode = 1 (default), interpolasi akan mengisi gap pada data sampai dua kali ukuran clip
grid cell.
Jika mode = 2, interpolasi spline akan mengisi semua sel yang tidak terdefinisi dengan sebuah jarak clip cell dari data.
Jika mode = 3 atau besaran clip diatur lebih besar dari kedua dimnsi grid yang dihasilkan, maka semua grid cell yang tidak diatur oleh swath data akan diisi oleh interpolasi.
Default: clip = 0 dan mode = 1
- Opsi –D (xdim/ydim)
Mengatur ukuran dari grid yang dihasilkan. Opsi ini akan digantikan jika pengguna mengatur jarak antar grid dengan opsi –E. Default: xdim = ydim = 101.
- Opsi –E (dx/dy/units[!])
Menentukan jarak antar antar grid dalam dx untuk bujur dan dy untuk lintang. Jika ‘units’ tidak ditentukan, maka dx dan dy akan diasumsikan dalam satuan meter. Nilai yang valid untuk ‘units’ adalah “km”, “meters”, dan “degrees”. Secara default, jarak antar grid dihitung dari batas grid dan ukuran grid. Ketika pengguna menggunakan opsi –E untuk mengatur jarak antar sel, ukuran grid akan dihitung menggunakan batas grid dan jarak antar grid cell. - Opsi –R (west/east/south/north)
Opsi ini menentukan batas lintang dan bujur dari grid keluaran yang diinginkan. Jika nilai ini tidak ditentukan maka secara otomatis batas grid adalah area yang menunjukkan seluruh
54 data dari file masukan.
- Opsi –F (mode)
Menentukan algoritma gridding yang digunakan. mode = 1: Gaussian Weighted Mean (default) mode = 2: Median Filter
mode = 3: Minimum Filter mode = 4: Maximum Filter
mode = 5: Weighted Sonar Footprint with slope mode = 6: Weighted Sonar Footprint
- Opsi –G (gridkind)
Opsi ini menentukan format dari file grid yang dihasilkan. Secara default, mbgrid akan menghasilkan sebuah grid GMT netCDF 4-byte. Pengguna dapat menentukan format grid spesifik menggunakan nomor identifikasi atau menggunakan syntax GMT grid format, yang dapat mengatur skala dan offset dari data.
Format identifikasi grid sederhana:
gridkind = 1: ASCII table
gridkind = 2: binary file (GMT version 1 GRD file) gridkind = 3: netCDF file (GMT version 2 GRD file) gridkind = 4: Arc/Info and ArcView ASCII grid
gridkind = 100: GMT netCDF 4-byte float format [Default]
gridkind = 101: Native binary single precision floats in scanlines with leading grd header gridkind = 102: Native binary short integers in scanlines with leading grd header
gridkind = 103: 8-bit standard Sun rasterfile (colormap ignored)
gridkind = 104: Native binary unsigned char in scanlines with leading grd header gridkind = 105: Native binary bits in scanlines with leading grd header
gridkind = 106: Native binary ``surfer'' grid files gridkind = 107: netCDF 1-byte byte format gridkind = 108: netCDF 1-byte char format gridkind = 109: netCDF 2-byte int format gridkind = 110: netCDF 4-byte int format gridkind = 111: netCDF 8-byte double format
55 - Opsi –I (datalist)
Menentukan nama file atau file yang mengandung list file swath sonar data yang ingin diolah serta formatnya. Didalam file datalist, setiap file data harus diikuti oleh kode format data. Misalnya:
Datafile1 94 Datafile2 88
- Opsi –J (Sistem Proyeksi)
Secara default, mbgrid menghasilkan grid dalam koordinat geografis. Ini berarti posisi didefinisikan dalam lintang dan bujur, serta menggunakan sistem koordinat geografis WGS84. Opsi –J dapat digunakan untuk menentukan sistem proyeksi lain, projected
coordinate system (PCS). Ketika PCS digunakan, posisi akan didefinisikan dalam easting
dan northing (dalam meter) relative dari titik asal masing-masing PCS. Sistem proyeksi UTM adalah yang paling umum digunakan dalam komunitas oseanografi, tetapi mbgrid mampu mendukung banyak sistem proyeksi koordinat lain.
Argumen proyeksi untuk opsi –J dapat berupa kode PCS dari daftar yang ditentukan oleh MB-System atau cukup –JU untuk spesifik menggunakan UTM dimanapun zonanya, tergantung dari batas grid yang ditentukan.
- Opsi –N
Opsi ini dapat menyebabkan sel grid yang tidak berisi data dan tidak diinterpolasi diatur menjadi sebuah nilai NaN (not a number) daripada nilai default, 99999.9.
- Opsi –O (root)
56 Berikut ini akan ditampilkan beberapa perbedaan dari penggunaan opsi yang berbeda:
Gambar 3.1. Penggunaan grid spacing 50/50
Gambar 3.2. Penggunaan grid spacing 25/25
57 Gambar 3.4. Penggunaan grid spacing 5/5
Gambar 3.5. Penggunaan xdim=ydim=25, grid spacing 5/5 dan –C1/2
58 Gambar 3.7. Penggunaan –A2, xdim=ydim=25, grid spacing 5/5 dan –C3/2
3.2. Pembuatan peta (Plotting data)
File hasil gridding digunakan untuk menghasilkan plot peta batimetri. Program MB-System yang digunakan untuk membuat plot peta adalah mbm_grdplot. File masukan yang digunakan mbm_grdplot adalah file gridding, sehingga grid harus dibuat sebaik mungkin. Mbm_grdplot adalah program makro yang menghasilkan command GMT dalam bentuk shellscript. Dimana file shellscript tersebut apabila dieksekusi akan menghasilkan plot Postscript dari data grid. Beberapa jenis plot dapat dihasilkan, seperti peta batimetri, peta kontur, peta batimetri dengan kontur, shaded relief color maps, slope magnitude maps,
coastline maps, label teks, dan data xy dalam garis atau symbol. Ada lima skema warna yang
dapat dipilih. Plot dapat akan diatur supaya sesuai dengan skala yang sesuai dengan ukuran kertas, atau skala ditentukan sendiri oleh pengguna. Ukuran kertas akan dipilih sesuai ukuran plot.
Tujuan utama dari program makro ini adalah menyajikan peta yang menarik dengan cara sederhana, produksi semi-otomatis, dan sedikit argumen command line. Bagi pengguna yang menginginkan pengaturan yang lebih banyak pada tampilan peta, program ini juga menyediakan opsi-opsinya. Pengguna juga dapat mengubah tampilan peta dengan cara merubah langsung file shellscript. Sehingga tidak perlu mengulang semua pengaturan dari awal setiap kali dilakukan perubahan.
Command mbm_grdplot:
mbm_grdplot -Ifile
[-A[magnitude[/azimuth/elevation]
