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