geofisika METODE GEORADAR

GEORADAR

METODE GEORADAR

Georadar (GPR), kadang-kadang disebut penyelidikan radar tanah, georadar, radar tanah, georadar echo atau "georadar" adalah teknik geofisika eksplorasi bawah permukaan non-invasif menggunakan gelombang elektromagnetik untuk karakterisasi dan pemantauan. Hal ini banyak digunakan untuk menemukan obyek terpendam, karakterisasi dan pemantauan lingkungan, pertanian, penyelidikan arkeologi, forensik dan deteksi dan karakterisasi persenjataan, air tanah, infrastruktur jalan dan ranjau darat, pertambangan, dampak es, deteksi gua dan terowongan, lubang, pengendapan, karst dan berbagai aplikasi lainnya. Hal ini dapat dioperasikan dari permukaan dengan tangan atau kendaraan, boreholes, antara boreholes, dari pesawat terbang dan satelit. Georadar memiliki resolusi tertinggi dari semua metode geofisika untuk pencitraan bawah permukaan dengan resolusi sampai skala centimeter.

Resolusi dikendalikan oleh panjang gelombang propagasi gelombang elektromagnetik dalam tanah. Resolusi meningkat seiring dengan meningkatnya frekuensi (panjang gelombang lebih pendek). Kedalaman penyelidikan bervariasi dari kurang dari satu meter dalam tanah pada mineral tanah liat montmorillonite sampai lebih dari 5.400 meter pada kutub es. Kedalaman investigasi meningkat dengan menurunnya frekuensi tetapi dengan mengurangi resolusi. Kedalaman investigasi di pasir jenuh air tawar bebas sekitar 30 meter. Kedalaman investigasi (dan resolusi) dikendalikan oleh sifat-sifat listrik melalui kehilangan konduksi, konstanta dielektrik dalam air, reaksi elektrokimia pada tanah liat-antarmuka air mineral, dan adanya mineral magnetik besi. Kehilangan penyebaran adalah akibat dari heterogenitas spasial ukuran panjang gelombang di dalam tanah (sebagai perbedaan antara es dan sebuah bola salju dalam cahaya hamburan. Detectabilitas objek di dalam tanah tergantung pada ukuran, bentuk, dan orientasi relatif terhadap antena, kontras dengan host media, dan Radiofrequency kebisingan dan gangguan.

RADAR adalah akronim diciptakan pada tahun 1934 untuk RAdio Detection and Ranging (Buderi, 1996). Survei pertama georadar telah dilakukan di Austria pada tahun 1929 sampai dengan kedalaman gletser (Stern, 1929, 1930).

Radar pada prinsipnya berkaitan dengan metode refleksi seismik. Sebuah pemancar (TX) memancarkan sinyal di daerah penyelidikan . Sinyal terpantul dideteksi dan direkam oleh penerima (Rx). Tidak seperti metode seismik, instrumen radar menggunakan gelombang elektromagnetik, bukan gelombang akustik. EM-gelombang tidak menembus sedalam gelombang suara tetapi akan menghasilkan resolusi yang jauh lebih tinggi. Sasaran dengan impedansi listrik berbeda dengan media sekitarnya akan dideteksi dan dicatat. Instrumen radar permukaan sebagian besar digunakan untuk mendeteksi dan melokalisasi target logam dan nonlogam untuk perkiraan kedalaman 30m.

Gambar 1. Prinsip dasar penyelidikan Georadar

The RAMAC / GPR secara kontinyu memancarkan sinyal ke media penyelidikan. Jumlah scan per satuan panjang waktu ditetapkan dalam perangkat lunak. Biasanya, akuisisi yang dibuat dalam profil di atas permukaan media dapat sekaligus dilihat pada komputer laptop untuk mengendalikan pengukuran.

Lateral dan vertikal resolusi hasil bervariasi antara 0,01-1,0 meter, tergantung pada pilihan dari frekuensi antena. Antena frekuensi yang lebih tinggi memberikan resolusi yang lebih tinggi tapi kurang penetrasi, dan sebaliknya. Hiperbolik permukaan refleksi dari titik reflektor.

Secara umum peralatan georadar terdiri dari dua komponen utama yaitu peralatan pemancar gelombang radar (transmitter) dan peralatan penerima pantulan /

refleksi gelombang radar (tranceiver). Sistem yang digunakan adalah merupakan sistem aktif dimana dilakukan ‘penembakan’ pulsa-pulsa gelombang elektromagnetik (pada interval gelombang radar) untuk kemudian dilakukan perekaman intensitas gelombang radar yang berhasil dipantulkan kembali. Pengukuran dan perekaman terdapat selisih waktu (Δt), ini kemudian akan membentuk suatu pola penampang gelombang radar yang khas untuk tiap interval meter kedalamannya. Pola-pola refleksi ini mencerminkan perbedaan nilai dielektrik massa / benda² terhadap gelombang radar yang mengenainya. Kedalaman pengukuran dapat disesuaikan dengan tujuan kegiatannya yaitu dengan mengatur frekuensi gelombang radar yang digunakan. Contoh penggunaan frekuensi tertentu untuk mencapai kedalaman tertentu adalah sebagai berikut :

Gambar 2. Skema pengukuran dengan metode georadar dan penampang grafik radar yang dihasilkan

Metode georadar dapat digunakan untuk kegiatan dan penelitian sebagai berikut: a. Pertanian dan Kehutanan

 Perbaikan dan pembuatan saluran drainase  Penataan lapangan golf

 Keberadaan air didalam tanah (soil water content)  Keberadaan akar pohon

 Keberadaan metal dalam tiang listrik kayu atau pohon b. Arkeologi

 Bangunan tertimbun dan pondasi  Ploting lokasi makam lama / kuno

 Penelitian tentang keberadaan bangunan bersejarah  Pencarian artefak

c. Mendeteksi benda-benda dalam tanah (terkubur)

 Mendeteksi pipa plastik (PVC), pipa logam dan kabel  Mendeteksi saluran air / limbah

 Mendeteksi jalur pipa gas dan pipa air

d. Penerapan pada konstruksi bangunan (beton dan paving / lantai)  Mendeteksi kabel listrik dalam lantai

 Mengukur ketebalan ubin / lantai  Menentukan letak rongga dalan lantai e. Penerapan dalam ilmu lingkungan

 Deliniasi pencemar (polutan / kontaminan)

 Pemantauan pengendalian pencemaran dengan cara remediasi  Pemetaan saluran limbah dibawah tanah

 Keberadaaan tangki / tempat penampungan limbah dibawah tanah f. Penerapan pada ilmu forensik (kriminalitas)

 Pencarian benda² yang dikubur  Pencarian terowongan bawah tanah

 Pencarian barang bukti yang dikubur dibawah lantai / tegel

g. Penerapan pada ilmu geologi dan geoteknik (terutama untuk perencanaan dan konstruksi)

 Pencarian letak jalur pipa air / drainase, untuk perbaikan sistem drainase  Mendeteksi lokasi galian / tambang tua

 Mendeteksi struktur karst (sinkhole, gua) pada batugamping  Stratigrafi (tatanan batuan / tanah) dan struktur tanah h. Penerapan pada ilmu hidrologi dan batimetri

 Pemetaan zona infiltrasi / intrusi air laut  Keberadaan muka airtanah (mat)

i. Penerapan untuk kondisi lingkungan es dan bersalju  Pencarian korban longsoran salju

 Eksplorasi minyak dan gas bumi di daerah kutub  Memperkirakan bencana longsoran salju

 Penerapan pada ilmu glasiologi

 Penetuan ketebalan lapisan es pada jalan diatas es  Mendeteksi keberadaan obyek didalam es

 Manajemen lokasi wisata es  Penentuan ketebalan salju

j. Penerapan pada sistem keamanan dan militer

 Penentuan letak kabel dan sensor / penyadap didalam tembok  Pencarian letak terowongan bawah tanah

 Mendeteksi gerakan dari korban yang tertimbun runtuhan gedung  Pemetaan lokasi ranjau darat

 Penentuan lokasi proyektil dan selongsong peluru yang terkubur k. Penerapan dan penambangan sedimen placer

 Struktur dan stratigrafi geologi pada sedimen placer

 Penentuan bentuk dan arah penyebaran urat kimberlite (intan)  Pencarian deposit nikel laterit

l. Penerapan pada kegiatan tambang

 Keberadaan struktur kekar / retas pada batuan

 Perencanaan keselamatan tambang pada tambang dalam (terowongan) dan pemetaan struktur batuan pada tambang dalam (terowongan)

m. Pemantauan kondisi jalan, bangunan dan jembatan  Pengukuran ketebalan aspal atau timbunan  Evaluasi keretakan lantai jembatan

PERALATAN

Peralatan yang dipergunakan dalam penelitian ini meliputi:

1. Georadar Unit, yang terdiri dari antenna, Processing Unit, Pengukur Jarak, Baterai, dan kabel-kabelnya.

2. Laptop untuk mengoperasikan geordar unit dengan software Ramac dan Rad Explorer.

3. GPS untuk menentukan koordinat lokasi. 4. Kamera digital untuk dokumentasi kegiatan 5. PC Komputer untuk pengerjaan laporan 6. Meteran untuk mengukur jarak

Gambar 3. beberapa peralatan yang dipergunakan dalam penelitian. A. Georadar Unit, B. Laptop, C. GPS, D. Baterai Georadar Unit.

Contoh aplikasi GEORADAR UNIT antara lain : 1. FREKWENSI 100 MHz

 Untuk penelitian dengan kedalaman sedang (maksimal sekitar 30m) dengan resolusi sedang-rendah, diameter lubang yang dapat terdeteksi minimal 1m (menyesuaikan kekontrasan obyek dengan sekitarnya) .

 Ukuran alat (L x W x H): 1.25 x 0.78 x 0.20 m. Berat: 25.5 kg.

 Dapat dioperasikan pada lahan yang memiliki lebar minimal 1m dan panjang lintasan minimal 2,5m (panjang lintasan yang terdeteksi 1m) dengan kondisi permukaan relatif rata dan kemiringan sekitar 450 .

Gambar 4. Pengukuran dg Frekwensi 100 MHz A. Pengukuran pada endapan sungai, B.Hasil interpretasi tebal lapisan pasir, C. Hasil interpretasi kedalaman pondasi gedung

2. FREKWENSI 500 MHz

 Untuk penelitian dengan kedalaman yang dangkal (maksimal sekitar 10m) dengan resolusi tinggi - sedang, diameter lubang yang dapat terdeteksi minimal 30cm (menyesuaikan kekontrasan obyek dg sekitarnya).

 Ukuran alat (L x W x H): 0.5 x 0.33 x 0.16 m. Berat: 5 kg.

 Dapat dioperasikan pada lahan yang memiliki lebar minimal 50 cm dan panjang lintasan minimal 1m (panjang lintasan yang terdeteksi 1m) dengan kondisi permukaan relatif rata dengan kemiringan 450_.

Gambar 5. Pengukuran dg Frekwensi 500 MHz A. Hasil pengukuran letak pipa, B.Pengukuran pada lapisan jalan, C. Pengukuran pada lahan terbuka untuk utilitas jaringan pipa.

Gambar 6. Pengukuran dg Frekwensi 500 MHz A. Hasil pengukuran detil pada litologi batugamping, B.Pengukuran pada lantai,

TAHAP PENELITIAN

Setelah selesai proses pengambilan data lapangan, tahap berikutnya adalah pemrosesan data lapangan tersebut menjadi data yang siap dianalisis. Pemrosesan data georadar dilakukan dengan menggunakan software RadExplorer.

Pemrosesan data bertujuan untuk mengurangi frekuensi noise, menajamkan image, dan menempatkan zero time pada tempatnya sehinga didapatkan image georadar yang mudah untuk diinterpretasi gambaran bawah permukaannya. Pemrosesan data yang dipakai meliputi DC Removal, Spatial Interporation, Background Removal, Bandpass

Filtering, Trace Edit, Reflection Strength, dan Time Zero Adjustment. Data yang telah

menunjukkan image refleksi/pantulan dan tampilan yang menunjukkan kekuatan pantulan (reflection strength).

Penelitian mengikuti tahapan-tahapan sebagaimana terlihat pada diagram di bawah ini.

Gambar 7. Perbandingan antara data lapangan (kiri) dan data yang telah diproses (kanan).

Data yang telah selesai diproses dengan berbagai tahap data prossesing, menghasilkan data yang siap untuk diinterpretasi dan dianalisis. Interpretasi dilakukan dengan mengamati karakter keterusan, kekuatan, dan pola pantulan pada image georadar serta dibandingkan dengan desain obyek atau data pendukung yang diteliti.