LABORATORIUM TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI EKSPLORASI DAN PRODUKSI UNIVERSITAS PERTAMINA
LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM
GP 11306 - PRAKTIKUM GEOLISTRIK & ELEKTROMAGNETIK SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2023/2024
YOGI FERDANA GAJAH 101121041 TEKNIK GEOFISIKA
MODUL 6 PENGOLAHAN DATA GROUND PENETRATING RADAR
TANGGAL PRAKTIKUM SELASA, 12 DESEMBER 2023
JAKARTA – INDONESIA
© 2023 – TEKNIK GEOFISIKA
Nama : Yogi Ferdana Gajah NIM : 101121041
Tanggal : Selasa, 12 Desember 2023 I. PENDAHULUAN
1.1. TUJUAN
Menentukan hasil akhir processing data ground pentrating radar (GPR) dari data akuisisi metode GPR daerah akuisisi Universitas Pertamina.
Menentukan interpretasi hasil pengolahan data GPR yang telah diperoleh.
Menentukan perbandingan hasil processing data ground penetrating radar (GPR) antar low frequency dan high frekuensi.
1.2. BATASAN MASALAH
Pada praktikum kali ini batasan masalah yang dimiliki adalah dilakukan proses pengolahan data GPR hasil akuisisi lintasan 1 di kampus Universitas Pertamina. Preses pengolahan dilakukan dengan menggunakan data yang memiliki frekuensu tinggi dan frekuensi rendah. Hasil dari pengolahan akan dilakukan perbandingan terhadap keduanya.
Pada proses pengolahan data digunakan software Reflexw dengan beberapa proses koreksi.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan teknologi elektronika telah menciptakan inovasi dalam ilmu kebumian/eksplorasi geofisika yang dikenal sebagai Metode Ground Penetrating Radar (GPR). Metode ini melibatkan pengiriman pulsa elektromagnetik ke dalam tanah yang kemudian direkam oleh antenna di permukaan. Pulsa radar berinteraksi dengan struktur permukaan dan anomali di bawah tanah, yang kemudian dipantulkan dan dihamburkan kembali ke permukaan. Gelombang elektromagnetik yang dipantulkan dan dihamburkan ini kemudian diterima oleh antenna penerima di permukaan bumi. Pertalian antara radiasi gelombang elektromagnetik dengan media dapat dijelaskan melalui persamaan Maxwell, di mana parameter fisika seperti permeabilitas (μ), permitivitas listrik (ε), dan konduktivitas (σ) menentukan karakteristik radiasi gelombang elektromagnetik pada struktur bumi. Keunggulan metode GPR melibatkan akurasi deteksi struktur di bawah permukaan, termasuk air tanah, fosil arkeologi, eksplorasi bahan mineral, dan aplikasi lainnya. Pola refleksi pada radargram bisa bersifat unik, yang berarti bahwa reflektor yang sama bisa disebabkan oleh objek yang berbeda. Refleksi yang kuat dapat mengindikasikan keberadaan bahan logam, air tanah, atau lapisan lempung. Sebagai contoh, bahan logam seperti pipa dapat menciptakan respons berupa hiperbola dengan amplitudo tinggi pada radargram. Bahan
NILAI
seperti kabel, batu besar, dan elemen beton pada pipa juga dapat menunjukkan pola radargram yang serupa. Radargram yang berasal dari water-table dan lapisan lempung ditandai oleh amplitudo yang tinggi namun kurangnya variasi yang signifikan dalam profilnya.[2]
Ground Penetrating Radar (GPR) terdiri dari tiga bagian utama, yaitu pembangkit sinyal, antenna transmitter, dan antenna receiver yang berperan sebagai alat pendeteksi gelombang elektromagnetik (EM) yang dipantulkan. Sinyal radar dikirimkan dalam bentuk serangkaian pulsa dengan frekuensi tinggi. Antenna receiver menerima pulsa yang tidak diserap oleh tanah, melainkan dipantulkan dalam jangka waktu tertentu. Konfigurasi mode antenna transmitter dan receiver dalam GPR dapat diklasifikasikan menjadi dua tipe, yaitu mode monostatik dan bistatik. Mode monostatik terjadi ketika transmitter dan receiver tergabung dalam satu antenna, sementara mode bistatik terjadi ketika kedua antenna memiliki jarak pemisah.[4]
Sistem GPR secara sederhana bertujuanuntuk mengukur amplitude gelombang terhadap waktu rambatgelombang. Namun, pengukuran pada domainfrekuensi saat inidigunakan untuk merubah responsgelombangpada domain waktu.Manajemen karakteristik sistem GPR melibatkan tugas yang kompleks, memerlukan penanganan yang cermat terhadap kekuatan sensitivitas sinyal selama operasional dan penggunaan sistem. Faktor-faktor yang mengendalikan karakteristik GPR dalam konteks instrumentasi elektronik meliputi pembangkitan sinyal, metode penangkapan sinyal, pemrosesan sinyal, kinerja, rentang dinamis, frekuensi dan bandwidth, konsistensi, dan portabilitas. Peran antena dalam proses ini adalah untuk mentransformasikan sinyal listrik ke dan dari medan vektor elektromagnetik.[5]
Teknik penggunaan metode GPR adalah sistem Refrection Profiling, yaitu dengan cara memnfaatkan pengambilan gelombang elektromagnet yang dipancarkan melalui permukaan tanah dengan perantaraan antenna. Analisis struktur bawah permukaan terkait dengan prosedur radar stratigrafi didasarkan pada pengidentifikasian sekuen (perbedaan reflektor) dan fasies (gambaran kondisi lingkungan suatu endapan sedimen), yang dikelompokan kedalam unit radar berdasarkan pola konfigurasi refleksi daerah penelitian.[3]
Pengolahan data Ground Penetrating Radar (GPR) melibatkan serangkaian langkah, termasuk migrasi sinyal untuk memperbaiki posisi relatif antara sumber dan penerima, penerapan filter frekuensi untuk meningkatkan resolusi dan menghilangkan noise, normalisasi amplitudo untuk mengkompensasi pelemahan sinyal dengan kedalaman, dekonvolusi untuk memperbaiki lebar pulsa, pemrosesan inversi untuk mengembalikan model subsurface, analisis refleksi dan interpretasi pola karakteristik, koreksi geometris untuk akurasi spasial, dan pemodelan serta simulasi untuk memahami respons sistem GPR.
Kombinasi teknik ini digunakan sesuai dengan sifat data dan tujuan survei GPR.[1]
III. METODOLOGI
3.1. DATA PENELITIAN
Data hasil akuisisi metode ground penetrating radar (GPR) lintasan 1 yang telah dilakukan pada modul 5 dengan format data .rd3 di frekuensi tinggi dan rendah.
Gambar3.1 Data akuisisi metode GPR lintasan 1 3.2. PENGOLAHAN DATA
Langkah awal projek baru dibuat pada software Reflexw kemudian data DAT_0967_1 diinput kedalam software.
Lakukan koreksi statik dengan klik processing kemudian klik StaticCorrection/muting.
Setelah muncul kemudian hasil dari koreksi statik digeser.
Langkah berikutnya dilakukan proses gain dengan cara klik klik processing > Gain, maka akan muncul window baru yang meliputi parameter Gain Function yang akan diisi sesuai dengan ketentuan. Pada window parameter gain window length yang digunakan sebesar 11.311 dan diberi label 1. Berikutnya klik start
Setelah muncul kemudian hasil dari koreksi digeser.
Berikutnya dilakukan proses dewow dengan klik processing > 1D-Filter > subtract- mean (dewow) dipilih sebagai filter specification > atur parameter time window ns sebesar 195 dan processing label sebesar terakhir klik start.
Setelah muncul kemudian hasil dari koreksi digeser.
Kemudian dilakukan bandpass filter dengan klik processing > 1D-Filter >
bandpassbutterworth > atur batas lower cutof dan upper cutoff pada window parameter secara manual ataupun dengan klik area frekuensi yang ingin dijadikan batas > ubah processing label menjadi 3 > start.
Setelah muncul kemudian hasil dari koreksi digeser.
Kemudian lakukan proses background removal dengan klik processing > 2D Filter >
background removal dengan processing label 4 > klik start.
Setelah muncul kemudian hasil dari koreksi digeser.
Langkah terakhir dalam pengolahan data metode GPR adalah dengan melakukan proses FK-Filter dengan klik processing > FK-fulter/FK-spectrum > fk filter >
generate fk-spektrum > kemudian buat batas filter yang ingin kita gunakan dengan menandai seperti grid berwarna hitam dan memberikan procession label angka 5 >
klik start.
Ulangi langkah yang sama untuk melakukan proses pengolahan data pada frekuensi rendah.
3.3. DIAGRAM ALIR
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 4.1 Hasil koreksi statik frequency tinggi (kiri) dan rendah (kanan)
Dalam praktikumini, langkah awalnya adalah melakukan koreksi statik pada data GPR menggunakan metode move starttime. Tujuannya adalah untuk menyesuaikan posisi antena transmitter dan receiver dengan menyelaraskan waktu kedatangan gelombang pertama. Pada visualisasi data, terlihat bahwa ada lapisan awal dengan amplitudo nol, dan tujuan koreksi ini adalah agar gelombang dimulai tepat saat menyentuh permukaan tanah.
Selain itu, gambar juga menunjukkan perbedaan antara frekuensi tinggi dan rendah.
Perbedaan ini mencerminkan tingkat kedalaman yang dapat dijangkau oleh sinyal. Sinyal dengan frekuensi tinggi lebih mudah terhambat di dalam batuan, sehingga hanya dapat menembus kedalaman yang dangkal. Perbedaan nya sangat terlihat pada frekuensi yang lebih tinggi dicitrakan lebih baik dari frekuensi rendah. Hal ini diakibatkan karena atenuasi sehingga hanya frekuensi rendah yang sampai kedalaman yang lebih dalam.
Gambar 4.2 Hasil proses gain frequency tinggi (kiri) dan rendah (kanan)
Proses berikutnya adalah gain, proses ini dilakukan untuk memperkuat sinyal karena adanya pelemahan energi ketika sinyal melewati batuan atau perlapisan tanag. Dapat kita lihat perbandingan data setelah dilakukan proses gain tampak model dicitrakan dengan tampilan yang lebih baik. Hal ini akan memperjelas dan mempermudah proses interpretasi.
Pada gambar 4.2 diperlihatkan perbandingan dari data yang telah mengalami proses gain, tampak kita bisa menemukan anomali yang terdapat pada data.
Gambar 4.3 Hasil proses dewow frequency tinggi (kiri) dan rendah (kanan)
Filter Mean Dewow adalah langkah dalam pengolahan data yang bertujuan untuk menghapus frekuensi sangat rendah yang terekam dalam data radar. Dewow termasuk dalam kategori filter temporal. dewow mengacu pada frekuensi noise rendah yang direkam oleh sistem radar, muncul ketika nilai amplitudo gelombang langsung dan gelombang lainnya
mencapai tingkat saturasi. Tujuannya adalah menghindari distorsi atau variasi yang tidak diinginkan dalam data radar.
Gambar 4.4 Hasil proses bandpass filter frequency tinggi (kiri) dan rendah (kanan) Berikutnya adalah proses bandpass filter yang digunakan untuk menghilangkan noise dari data dengan rentang frequency yang diinginkan. Proses ini akan mengizinkan sinyal dengan frekuwnsi diantara dua batas frekuensi tertentu. Maka, sinyal yang memiliki frekuensi di antara dua batas tertentu akan dipertahankan, sementara sinyal di luar rentang tersebut akan dihapus. Proses ini memiliki manfaat signifikan dalam membersihkan data dari interferensi atau noise yang dapat mengganggu interpretasi akhir.
Gambar 4.5 Hasil proses background removal frequency tinggi (kiri) dan rendah (kanan)
Proses berikutnya adalah background removal yang digunakan untuk menghilangkan noise yang muncul secara konsisten dan berulang pada selurug profil. Noise ini akan menyebabkan data atau sinyal sebenarnya tertutup. Dapat kita lihat pada gambar 4.5 data terlihhat lebih bersih tanpa noise karena telah melewati proses background removal dan lebih mudah untuk mengennali sinyall anomali yang kita inginkan.
Gambar 4.6 Hasil akhir setelah FK-Filter frequency tinggi (kiri) dan rendah (kanan) Berikutnya adalah proses FK-Filter yang merupakan langkah terakhir untuk mendapatkan hasil dari pengolahan data GPR. Proses ini bertujuan untuk menghilangkan noise koheren yang terjadi secara acak/ranndom noise dengan mentransformasikan data dari domain waktu ke domain frekuensi kedalamm. Proses akhir ini akan memberikan tampilan model data GPR dalam bentuk 2D dengan citra yang lebih baik. Pada gambar .6 terlihat perbedaan hasil akhir data GPR dengan frekuensi tinggi dan frekuensi rendah setelah diolah.
Terlihat anomali yang ditemukan banyak pada frekuensi yang lebih rendah. Hal ini mengartikan bahwasanya anomali yang ditemukan lebih banyak berada pada kedalaman yang lebih dalam yang sulit dijangkau oleh frekuensi tinggi.
V. PENUTUP 5.1. SIMPULAN
Hasil akhir dari prosesing data ground penetrating radar (GPR) dapat dilihat pada gambar 4.6 dengan menampilkan hasil pengolahan dalam bentuk 2D dan menampilkan perbandingan data frekuensi tinggi dan frekuensi rendah.
Hasil interpretasi yang diperoleh dari pengolahan data tersebut adalah lebih banyak ditemukan anomali pada frekuensi rendah yang mengartikan lokasi anomali berada pada kedalaman yang cukup tinggi.
Perbedaan yang ditemukan dapat dilihat pada gambar 4.6 dengan menampilkan perbedaan frekuensi tinggi dan rendah dimana frekuensi rendah memiliki anomali yang lebih banyak sedangkan frekuensi yang lebih tinggi tidak hanya menemukan sedikit anomali yaitu pada jarak sekitar 12 meter pada lintasan. Pewarnaan pada frekuensi tinggi terlihat lebih banyak yang mengartikan kondisi tanah pada kedalaman yang lebih dangkal sangat padat.
5.2. MANFAAT
Praktikan dapat mengoperasikan software Reflexw denngan baik dan memahami fitur – fitur yang terdapat pada software tersebut.
Praktikan dapat melakukan pengolahan data ground penetrating radar (GPR) yang telah diperoleh dari hasil akuisisi data baik itu pada frekuensi tinggi maupun frekuensi rendah.
Praktikan dapat melakukan interpretasi hasil pengolahan data GPR pada frekuensi tinggi dan rendah serta perbandingan dari keduanya.
Praktikan dapat memahami alur pengolahan data GPR.
Praktikan dapat memahami manfaat atau kegunaan dari setiap filter yang sigunakan sebagai proses pengolahan data GPR.
REFERENSI
[1] Amien, E., Widodo, A., & Syaifudin, F. Pengolahan data Ground Penetrating Radar (GPR) dengan menggunakan software MATGPR R-3.5 (Doctoral dissertation, Sepuluh Nopember Institute of Technology).
[2] Ariyanti, Desi., 2002, Interpretasi Bawah Permukaan Daerah sukolilo di SurabayaTimur Dengan Menggunakan Metode Ground Penetrating Radar (GPR), Tugas Akhir ITS, Surabaya
[3] Jatmiko, F. A. W., Mandang, I., & Budiono, K. (2016, July). Interpretasi sedimen bawah permukaan tanah dengan menggunakan metode GPR (Ground Penetrating Radar) di daerah pantai Kulon Progo Daerah Istimewa Yogyakarta. In Prosiding seminar sains dan teknologi FMIPA Unmul (Vol. 1, No. 1, pp. 13-17).
[4] Kafi, M. S. (2016). Analisa Kondisi Bawah Permukaan Tanggul Lumpur Sidoarjo Menggunakan Metode Ground Penetrating Radar (GPR) pada Titik P76-77, P78-79, P79-83. Institut Teknologi Sepuluh November
[5] Tronics, A., & Bahder, I. (2019). Penggunaan Aplikasi GPR (Ground Penetrating Radar) Dengan Metode Non-Destructive Untuk Kolektifitas Data Kualitatif Pada Analisa Subsurface Tanah Ekstrim Lunak. Prosiding Temu Profesi Tahunan PERHAPI, 1(1), 167-180.
