DATUM KAWALAN BAGI

PENGUKURAN HIDROGRAFI

Single Beam-Echosounder Odom MKIII

LOW

FREQUENCY

HIGH

FREQUENCY

Multibeam Beam-Kongberg EM3002

Multibeam versus Single Beam

A) PENGENALAN • Bagi membincangkan tajuk ini khasnya dalam pengukuran hidrografi terbahagi

kepada 4 tajuk perbincangan yang perlu difahami seperi berikut :

• Tujuan sesuatu kerja hidrografi mengikut garispanduan yang dikeluarkan oleh

The International Hydrographic Organisation (IHO) – Standards For Hydrographic

Surveys (S-44) 5th edition February 2008

- Survey for Special order, Order 1a, Order 1b and Order 2

- Pengenalan/Pengetahuan Kepada Pasang surut / Tide (Kawalan Pugak)-1

(z1 data )

- Pengenalan /Pengetahuan Kepada Alat Pemeruman/Echo sounder

(Kawalan Pugak) – 2 (z2 data )

- Kaedah Kawalan Datar ( x-y data ) samada secara optic, elektronik, separa

automasi atau automasi sepenuhnya.

• Pemindahan Datum /option perbincangan

Bagaimanakah caranya seorang Jurukur Hidrografi perlu menyatupadukan pengambilan data-data x,y dan z dalam satu masa dan semua hasil cerapan perlu di laraskan kepada Datum Carta Pelabuhan Utama /Standard Ports Chart Datum?

B) Matlamat perbincangan tajuk-tajuk kecil diatas bermaksud:

C) The International Hydrographic Organisation (IHO)

– Standards For Hydrographic Surveys (S-44) 5th

edition February 2008

Special Order

• The most rigorous of the orders and its is intended only for those

areas where under-

• keel clearance is critical.

• Full seafloor search is needed

• Size of the features to be detected by the search and deliberately

kept small

• Water depths deeper than 40 meters

• Warrant Special order surveys for berthing areas, ports and critical

areas of shipping channels.

Order 1a

• Order intended for those areas where the sea is

sufficiently shallow to allow natural or man- made

features on the seabed to be a concern to the type of

surface shipping expected to transit the area but the

underkeel clearance is less critical.

• A full seafloor search is needed

• Size of the features to be detected is larger

• Water depths greater than 40 meters and limited to

water depths less than 100 meters.

Order 1b

• Order is intended for areas shallower than 100 meters

where a general depiction of seabed is considered

adequate for the type of surfacing shipping expected to

transit the area.

• A full seafloor search is not required

• Size of the features to be detected is limited with line

spacing

• Where UKC is not considered to be an issue and surface

vessel expected to navigate the area is low.

Order 2

• Areas of depths deeper than 100 meters ,natural features are large enough to have impact on surface navigation and full seafloor coverage is not required.

Classification of Surveys

According to IHO Standards for Hydrographic Survey (S-44) 5th Edition

February 2008, there are four different orders of survey. It consists of

Special Order, Order 1a, Order 1b, and Order 2. Each was designed to

cater for a range of needs relating to hydrographic surveys.

STANDARDS FOR HYDROGRAPHIC SURVEY (S-44) 5th Edition February

2008, describe Special Order, Order 1a, Order 1b, and Order 2as follows:

Special Order

This is the most rigorous of the orders and its use is intended only for those

areas where under-keel clearance is critical. Because under-keel clearance

is critical a full sea floor search is required and the size of the features to be

detected by this search is deliberately kept small. Since under-keel

clearance is critical it is considered unlikely that Special Order surveys will

be conducted in waters deeper than 40 metres. Examples of areas that may

warrant Special Order surveys are: berthing areas, harbours and critical

areas of shipping channels.

Order 1a

This order is intended for those areas where the sea is sufficiently shallow to

allow natural or man-made features on the seabed to be a concern to the type

of surface shipping expected to transit the area but where the under-keel

clearance is less critical than for Special Order above. Because man-made or

natural features may exist that are of concern to surface shipping, a full sea

floor search is required, however the size of the feature to be detected is larger

than for Special Order. Under-keel clearance becomes less critical as depth

increases so the size of the feature to be detected by the full sea floor search is

increased in areas where the water depth is greater than 40 metres. Order 1a

surveys may be limited to water shallower than 100 metres.

Order 1b

This order is intended for areas shallower than 100 metres where a general

depiction of the seabed is considered adequate for the type of surface shipping

expected to transit the area. A full sea floor search is not required which means

some features may be missed although the maximum permissible line spacing

will limit the size of the features that are likely to remain undetected. This order

of survey is only recommended where under-keel clearance is not considered

to be an issue. An example would be an area where the seabed characteristics

are such that the likelihood of there being a man-made or natural feature on the

sea floor that will endanger the type of surface vessel expected to navigate the

area is low.

Order 2

This is the least stringent order and is intended for those areas

where the depth of water is such that a general depiction of the

seabed is considered adequate. A full sea floor search is not

required. It is recommended that Order 2 surveys are limited to

areas deeper than 100 metres as once the water depth exceeds 100

metres the existence of man-made or natural features that are large

enough to impact on surface navigation and yet still remain

undetected by an Order 2 survey is considered to be unlikely.

D) Pengenalan/Pengetahuan Kepada Pasang surut /

Tide (Kawalan Pugak)-1 (z1 data )

Definasi Pasang surut /Tide

• Pasang surut /tide adalah pergerakan berkala (periodical vertical

movement) air laut pada arah memugak.Kejadian ini berlaku sebagai

tindakbalas semulajadi aras air laut di lautan yang disebabkan oleh

kuasa-kuasa tarikan graviti yang mempengaruhi ketinggian aras air laut

pada sesuatu kawasan/lokasi.

• Pengaruh utama fenomena pasang surut ialah kuasa tarikan graviti

antara bulan dan matahari. Walaupun saiz bulan adalah lebih kecil

daripada matahari, tetapi jarak bulan lebih dekat kepada bumi

menjadikan kesan tarikannya kepada air laut lebih kuat berbanding

matahari.Kesan lain ialah corialis effect due to rotation of the earth,

amphidromic system, shallow water effect, storm surges and seiches

,geografica topografi dasar sesuatu kawasan , faktor astronomi dan

tindak balas penemuan arus-arus di lautan besar.

First Quarter

Full Moon

Neap Tide

SpringTide

New Moon

Third Quarter

SpringTide

Neap Tide

Jenis- Jenis Pasang surut

Pasang Surut Harian / Diurnal tide - (MHHW/MLLW)

Dalam pasang surut harian ini hanya berlaku sekali pasang (HW) dan sekali surut (LW) dalam sehari dengan kala pasang surut sekitar 24 jam 50 minit.

Pasang Surut Separuh Harian/Semi diurnal tide

( MHWS/MLWS/MHWN/MLWN)

Dalam pasang surut separuh harian akan berlaku 2 kali pasang dan 2 kali surut dalam sehari dengan kala pasang surut sekitar 12 jam 25 minit. Ketinggian paras pasang yang berlarutan ini adalah lebih kurang sama begitu juga dengan ketinggian paras air surut. Seringkali peredaran pasang surut separuh harian ini akan berlakunya ‘Spring Tide & Neap Tide’ setiap pusingan 14 hari.

Pasang surut Campuran / Mixed semi & diurnal tide

Dalam pasang surut campuran, ianya boleh mempunyai ciri-ciri kedua-dua jenis pasang surut dimana ianya bolih dikenali melalui perbezaan yang ketara pada paras air pasang dan air surut. Pada lazimnya terdapat 2 kali air pasang dan 2 kali air surut setiap hari dan kadangkala ianya bertukar menjadi pasang surut harian.

Catatan : 3 jenis pasang surut ini boleh ditentukan berdasarkan kepada

nilai amplitude, (H) bagi setiap juzuk pasang surut K1,O1,M2 dan S2 . boleh

ditentukan dengan formula berikut :

F = (H K1 + H O1)/ (H M2 + H S2)

K1 - Luni solar declination, O1 - Luni solar declination ,

M2 - principal lunar & S2 - principal solar

Dimana :

-

- .

F < 0.25 adalah pasang surut separuh harian( semi diurnal)

F > 3.00 adalah pasang surut harian (diurnal )

0.25 < F <1.50 adalah pasang surut campuran dengan dominasi

pasang surut separuh harian

1.50 < F< 3.00 adalah juga pasang surut campuran dengan

dominasi pasang surut harian

Gambar rajah menunjukkan HAT,MHWS,MHWN,MSL,MLWN,MLWS & LAT

Definasi MSL : Mean Sea Level /Aras Purata Min

• Adalah merupakan nilai PURATA ketinggian paras air

laut yang direkod berterusan untuk tempoh jangkamasa

yang lama pada keadaan cuaca yang biasa . Tempoh

yang paling ideal untuk mendapatkan nilai MSL adalah

sekitar 18.61 tahun. Tujuan MSL ini bertujuan

mendapatkan aras sama bertindih dengan geoid

(bertindak sebagai permukaan rujukan ukur tanah.)

• Di sinilah : seringkali menjadi datum titik tolak khasnya

Jurukur Tanah & Jurukur Hidrografi serta aspek

kejuruteraan awam, marin serta kejuruteraan pantai.

Aplikasi Datum dalam Ukur Hidrografi

• Datum Carta - Semua maklumat kedalaman carta nautika

dilaraskan pada datum carta menurut Pelabuhan Utama sesuatu

carta pelayaran.

Satu aras laras air surut yang telah dicerap, dimana air jarang-

jarang kali jatuh di bawah paras tersebut. Seringkali disebut CD

/Datum Carta memilih LAT sebagai Datum Carta.

• Datum Perum/Sounding Datum

Satu aras laras segera bagi kerja ukur hidrografi bagi melaraskan

nilai-nilai kedalaman dalam penyediaan ‘fair sheet atau final tracing’.

Sebaik-baiknya nilai sounding datum pilihan JURUKUR

HIDROGRAFI adalah sama dengan paras Datum

Carta.Kemungkinan boleh ditentukan melalui cerapan satu hari atau

satu jangka cerapan pendek.

• Datum Ukur Tanah

Aras laras dilakukan merujuk kepada ketinggian aras laras

titik/bench mark yang dirujuk. Kelazimannya di Malaysia

berdasarkan pada paras MSL/aras purata min.

E) Pengenalan /Pengetahuan Kepada Alat

Pemeruman/Echo sounder (Kawalan Pugak) – 2(z2 data )

PENGENALAN

Pengukuran kedalaman dikenali juga sebagai sounding

,iaitu mengukur kedalaman air samada tasik/sungai /laut

bermula dari permukaan air - tasik/sungai atau air laut (sea

surface) hingga ke dasar tasik/sungai atau dasar laut

(seabed). Kerja sounding ini dilakukan serentak dengan

sistem penentududukan (Positioning) dan juga rekod

cerapan pasang surut yang diambil secara ‘real time’

semasa kerja-kerja pengambilan data-data kedalaman.

Tiga kaedah pengukuran seringkali dilakukan/amalkan

samada secara langsung menggunakan tali atau rantai /

leadline atau secara gelombang akustik menggunakan

echo sounder atau teknologi kini menggunakan “laser

bathymetry” secara Airborne/kapal terbang.

Samb…

• Oleh kerana alat pemerum gema /echo sounderyang sering diterimapakai masa kini , kejituan &keupayaan penentuan kedalaman (z2 data)perlulah diberi perhatian penuh agar mencapaiskop dan spesifikasi kerja ukur hidrografikhasnya pada pemasangan alat pemancar/transducer dan kalibrasi alat echosounderitu sendiri atas media transmisi penggunaanpada kawasan air tawar atau air laut sebelumpengambilan data-data kedalaman dilakukan.

Komponen asas Alat echo sounder

RECORDERPULSE

GENERATOR

SWITCHING

UNIT

TRANSMITTING

TRANSDUCER

RECEIVING

TRANSDUCER RECEIVING

AMPLIFIER

DENYUT MASUK

DENYUT

KELUAR

Echosounders souce of errors

ECHO SOUNDER requires i) correction for transducer’s draught

ii) correction for speed of sound

velocity(STP data input)

iii) correction for tidal height

E/Sounder Resolution depends on i) pulse duration or length

ii) incident angle to the target

iii) sensitivity of target

iv) transmission beamwidth

Acoustic Depth Measurement

Transducer

Reference Water

Surface

Outgoing

signalTransmitted and returned

acoustic pulse

Dd

Reflecte

d Signal

Measured depth is function of:

• pulse travel time (t)

• pulse velocity in water (v)

D = ½ * v * t

Rumusan Wilson Bagi Penentuan Pengiraan Speed of Sound /Velocity dalam

membantu kerja-kerja Kalibrasi alat atau semasa membuat Bar Check.

V = 1559.2 + 5.6t – 0.055t² + 0.00029t³ + ((1.35 – 0.01t) * (S-35)) + 0.0171D

Dimana : V = hala laju bunyi dlm m/s – speed of sound m/s

t = suhu dalam darjah Celsius

S = kemasinan dlm ppt /salinity ppt

D = kedalaman dalam meter

Speed Of Sound In Water

Proses Semakan Bar

Single Beam-Echosounder Odom MKIII

LOW

FREQUENCY

HIGH

FREQUENCY

Multibeam Beam-Kongberg EM3002

Tide Pole

April 26, 2013 35

EM 3000 DUAL

SONAR HEAD

MULTIBEAM

TRANDUCER SINGLE

BEAM

HIGH

FREQUENCYLOW

FREQUENCY

F) Kaedah Kawalan Datar ( x-y Data ) Samada Secara

Optic, Elektronik, Separa Automasi Atau Automasi

Sepenuhnya.

PENGENALAN

Tujuan utama penentududukan dalam ukur hidrografi adalah untuk mendapatkan

kedudukan bot atau titik di mana kedalaman akan diambil. Menentukan titik-titik ini mestilah tepat kerana jika terjadi kesalahan pada posisi

akan menghasilkan kedalaman yang salah mengenai rupabentuk dasar laut atau seabed

topografi.

Penentududukan dalam ukur hidrografi boleh dibuat

dengan kaedah-kaedah berikut:

• Kaedah langsung menggunakan tali yang ditandakan dengan

senggatan jarak yang tertentu , merupakan kaedah conventional

• Kaedah Optika menggunakan alat Marine Sextant bagi

persilangan, silang alikan, dua jarak , bearing –jarak, sextant &

subtense board (50m -100m),sextant observer with 200 meter or

400 meter baseline, 2 sextant resection observers with station

pointers. Alat Theodolite, Alat total station (tracking mode), EDM,etc.

• Kaedah Elektronik menggunakan gelombang radio

(UHF,VHF,Microwave) secara hyperbolic fix atau range-range/julat-

julat (EPF system) ,Trisponder, Miniranger,Seafix ,Microfix,Krupp

Atlas Polarfic, Hyperfix etc.

• Kaedah GPS/DGPS – merupakan kaedah posisi teknologi

terkini.Penggunaan Reference Station and Differential Station on

small radiolink network, Radiobeacons signal, Fugro omnister

dgps signal licensing , Racal Land star dan banyak

lagi.Menggunakan kaeadah DGPS memerlukan kerja-kerja ukur

hidrografi dibuat secara automasi sepenuhnya dan di kawal

dengan penggunaan perisian /software samada dalam

pemgambilan data dan juga dalam pemerosesan data ke pelan

ukur atau carta nautika.

• Kaedah Akustik - seringkali digunakan untuk kerja-kerja penentuan

posisi di laut dalam dan kaedah penentududukan di permukaan dasar

laut dalam kerja-kerja memposisikan “oil rig” atau pelantar minyak,

submarine cables dan submarine pipe lines. Antara nama-nama

peralatan seperti Pinger, Transponder, Responder, Relay Beacon serta

intelligent transponder. Kaedah penentududukan akustik samada

secara satu atau dua hala pengukuran jarak atau secara

LBL,SBL,SSBL

Calibration Plate

Alat Sextant

April 26, 2013 41

Konsep DGPS

GPS

Motion Sensors

Gyrocompass

SVS

SVP

DGPSBase Station

Tide Gauge

Processing Unit

Komputer

Sonar Head

Satelit

Correction

Antena GPS

G) PEMINDAHAN DATUM

• Pemindahan datum bertujuan untuk memindahkan datum yang

diketahui nilainya dari satu kawasan ke kawasan yang tidak

diketahui nilainya melalui cerapan pasang surut secara berterusan

dalam tempoh masa tertentu.

• Bagi tujuan ini, tolok pasang surut mesti didirikan dikawasan yang

diketahui datumnya dan begitu juga di kawasan baru (tolok baru ).

• Seterusnya , ianya bergantung pula sama ada pasang surut

tersebut ialah berbentuk pasang surut harian atau pasang surut

separa harian untuk menentukan cerapan pasang surut yang

diperlukan dan kaedah yang perlu digunakan bagi proses

pemindahan datum.

3 Kaedah Pemindahan Datum

1.Pemindahan Datum bagi Pasang surut Separuh Harian (Semi Diurnal Tide)

2.Pemindahan Datum bagi Pasang surut Harian ( Diurnal Tide)

3.Pemindahan Datum Sounding dari cerapan Jangkamasa Pendek

Pemindahan Datum bagi Pasang surut Separuh Harian (Semi Diurnal Tide)

Cerapan berterusan diperlukan dikedua-dua tempat

bagi mendapatkan ketinggian 4 (empat) air surut dan 3

(tiga) air pasang berturutan pada atau berhampiran

dengan pasang surut perbani (spring tide). Pemindahan

datum untuk jenis pasang surut ini boleh dilakukan

dengan menggunakan Borang H533 seperti contoh

diberikan dibawah ini.

Semi-Diurnal Method of Transfer Ratio of Range

Borang H533

ContohPengiraan

Pemindahan Datum bagi Pasang surut Harian ( Diurnal Tide)

• Prosedur pemindahan datum bagi pasang surut harian

tidaklah sama dengan prosedur pemindahan datum bagi

pasang surut separuh harian.

• Bagi pemindahan datum bagi pasang surut harian , datum

perum/sounding datum bagi tolok baru boleh diperolehi

melalui formula berikut :

• Datum perum/Sounding datum

d = z’ – ( Z○o – Z’ ) - Z○o x h / H

Dimana ,

d ialah ketinggian datum perum di atas takat sifar bagi tolok baru

Z’ ialah ketinggian aras laut min diatas datum carta bagi tolok sediada

z’ ialah ketinggian aras laut min diatas datum carta bagi tolok sediada

Z○○ ialah “ketinggian aras laut min sebenar” diatas datum carta bagi

tolok sediada

H ialah jumlah amplitude keempat-empat juzuk utama pasang surut

(M2 + S2+K1+ 01) diperolehi daripada analisis cerapan bagi tolok

sedia ada

h ialah jumlah amplitude keempat-empat juzuk utama pasang surut

(M2 + S2+K1+ 01) diperolehi daripada analisis cerapan bagi tolok

baru.

Jika nilai Z○○ tidak diperolehi, maka formula yang digunakan ialah :

Datum Perum(sounding datum) d = z’ - ( Z’ x h/H )

Diurnal Method Of Transfer

Pemindahan Datum Sounding dari cerapan Jangkamasa Pendek

• Jika cerapan dapat dilakukan pada sekurang-kurangnya

satu air pasang dan ikuti dengan satu air surut ,

Sounding Datum/Datum Perum yang berpatutan boleh

diperolehi dengan merujuk kepada Buku Ramalan

Pasang Surut bagi Pelabuhan Utama/Std. Port yang

berdekatan.

• Prosidur yang boleh diikuti adalah seperti berikut:

a) Dapatkan julat cerap hari berkenaan bagi tolok pasang

surut dikawasan baru pengukuran.

Samb..

b) Dapatkan aras pasang surut min bagi tolok pasang surut dengan

MEMPURATAKAN /AVERAGE ketinggian air pasang dan air surut.

c) Dapatkan julat ramal (dari Buku Ramalan Pasang Surut) hari

berkenaan bagi Pelabuhan Utama/Std. Port.

d) Dapatkan nisbah berikut :

Julat cerap bagi tolok pasang surut / Julat ramal bagi Pelabuhan

Utama.

e) Buat kajian ramalan Pasang surut dari Buku Ramalan Pasang surut

dan pilih sebarang hari dimana pasang surut diramalkan akan surut

atau hampir surut keparas datum carta atau ketinggian ramal bagi

air surut berhampiran sifar.

f) Terima pakai julat ramal Pelabuhan Utama bagi hari berkenaan dan

gunakan nisbah yang diperolehi dengan prosidur (d) untuk

mendapatkan julat yang sama bagi tolok pasang surut.

g) Sounding Datum/Datum Perum diperolehi dengan membezakan

separuh julat yang sama dengan prosidur (f) dan cerapan aras

pasang surut bagi tolok yang dihitung dalam (b)

Perhatian :

• Bagi pemilihan tempat untuk pembacaan air pasang surut pada

lokasi baru , sila pastikan tempat bacaan air sentiasa ada air dan

mengalami turun-naik mengikut keadaan pasang surut air laut.

(Bukan kawasan air bertakung).

• Berhampiran kawasan kerja , disyorkan atas jeti atau kawasan

pendaratan bot yang kukuh

• Mudah dilawati dan mempunyai ciri-ciri keselamatan dari sebarang

gangguan.

Samb..

Untuk Cerapan Pendek ini dibekalkan nota dan contoh pengiraan dalam betul

Hard Copy

HIDROGRAFI

Disediakan Oleh:-

Rumlan Bin Mukhtar, PJK

Ketua Unit Hidrografi

Jabatan Gerakan Merin

Lembaga Pelabuhan Kelang

Thank YouThank YouThank YouThank You