Studi Pemrosesan dan Visualisasi Data Ground Penetrating Radar

Transkripsi

1 Studi Pemosesan dan Visualisasi Data Gound Penetating Rada Yudi Yulius M Pusat Penelitian Elektonika dan Telekomunikasi - LIPI yudi@ppet.lipi.go.id Yuyu Wahyu Pusat Penelitian Elektonika dan Telekomunikasi - LIPI yuyu@ppet.lipi.go.id Folin Oktafiani Pusat Penelitian Elektonika dan Telekomunikasi - LIPI folin@ppet.lipi.go.id Abstak Gound Penetating Rada (GPR) telah digunakan dalam bebeapa tahun ini sebagai metode non-destuktif untuk menemukan anomali di bawah pemukaan. Dalam tulisan ini, petama-tama akan dibahas mengenai metode yang digunakan dalam suvei GPR. Beikutnya, tentang aplikasi GPR untuk menaksi kondisi hidogeologi dangkal. Posedunya untuk mempeoleh, memposes, memvisualisasi, dan mengintepetasikan data GPR. Dai studi kasus yang telah dilakukan menunjukan bahwa data GPR dapat digunakan dalam penentuan geologi bawah pemukaan dangkal dan menemukan muka ai tanah. Kata kunci: Goudn penetating ada, hidogeologi, pemukaan dangkal 1. Pendahuluan Gound Penetating Rada (GPR) meupakan sistem yang sangat beguna untuk poses pendeteksian benda-benda yang beada atau tekubu di dalam tanah dengan kedalaman tetentu tanpa haus menggali tanah. Dengan adanya alat ini, bebagai kegiatan atau penelitian yang memelukan infomasi keadaan di bawah pemukaan tanah dapat dilakukan dengan mudah dan muah. Istilah GPR mengacu pada sebuah metode geofisika yang menggunakan teknik elektomagnetik yang di ancang untuk meekam coak / kaakteistik di bawah pemukaan tanah. GPR telah ditemukan sebagai sebuah pilihan yang sangat baik kaena memiliki cakupan spesialisasi dan pengaplikasian yang sangat luas. Gound Penetating Rada (GPR) memiliki caa keja yang sama dengan ada konvensional. GPR mengiim pulsa enegi antaa 10 sampai 1000 MHz ke dalam tanah oleh antena pemanca lalu mengenai suatu lapisan atau objek dengan suatu konstanta dielektik bebeda selanjutnya pulsa akan dipantulkan kembali dan diteima oleh antena peneima, waktu dan besa pulsa diekam. sepeti ditunjukan pada gamba-1. Gamba-1. Skema sistem GPR [4] 2. Teoi Dasa 2.1 Mempeoleh Data GPR Ada bebeapa metode bebeda untuk mempeoleh data GPR, salah satunya 1

2 yang paling umum digunakan adalah mendoong suatu unit GPR sepanjang lintasan, sepeti di gamba-2. elektomagnet pada mateial f : Fekuensi Konstanta dielektik elatif atau pemitivitas dielektik elatif dapat ditentukan dai pengujian atau dai tabel di bawah. Tabel-1. Pemitivitas dielektik elatif mateial [3] Gamba-2. Sistem GPR didoong [5] Ketika unit GPR begeak di sepanjang gais suvei, pulsa enegi dipancakan dai antena pemanca dan pantulannya diteima oleh antena peneima. Antena peneima mengiimkan sinyal ke ecode. Komponen utama untuk di petimbangkan dalam mempeoleh data GPR adalah jenis tansmisi dan antena peneima yang menggunakan cakupan fekuensi yang tesedia untuk pulsa elektomagnetik. kecepatan sinyal elektomagnetik dapat ditentukan dai pesamaan 1, dan panjang gelombang sinyal dapat ditentukan dai pesamaan 2 : c v = (1) ε v : Cepat ambat enegi elektomagnet pada mateial c : Cepat ambat cahaya ε : Konstanta dielektik elatif v λ = (2) f λ : Panjang gelombang v : Cepat ambat enegi 2.2 Posesing Data GPR Setelah mempeoleh data GPR, maka data ini haus diposes. Posesing data GPR melibatkan modifikasi sehingga dapat lebih mudah divisualisasikan dan diintepetasi. Teknik posesing data meliputi langkah-langkah sebagai beikut: a. Konvesi data ke penggunaan fomat digital b. Penghilangan/minimalisasi gelombang diect dan gelombang udaa dai data c. Penyesuaian amplitudo pada data d. Penyesuaian penguatan pada data e. Penyesuaian statis pada data f. Filteing data g. Velocity analisis h. Migasi 2.3 Visualisasi Data GPR Ada tiga metode dalam memvisualisasi data GPR, antaa lain : A- scan adalah penyajian 1D single pofil GPR (tace), B-scan adalah penyajian 2D 2

3 angkaian tace GPR, dan C-scan adalah penyajian 3D angkaian tace 2D [1], sepeti ditunjukkan pada gamba Metode 3.1 Posesing Data GPR Pada banyak kasus, suvei GPR dengan posesing yang sangat minim mungkin saja dapat dipakai hasilnya. Dalam kasus ini, satu-satunya penyesuaian yang pelu untuk dibuat adalah konvesi data ke suatu penggunaan fomat digital, melakukan penyesuaian penguatan data, dan menentukan kedalaman setiap eflekto di bawah pemukaan. Beikut adalah langkahlangkah yang dipelukan untuk memposes data suvei GPR: a. Konvesi data ke penggunaan fomat digital. Pada kebanyakan unit GPR, data secaa otomatis diekam dalam fomat digital atau data unit GPR yang dipeoleh dimasukan ke kompute dan diposes dengan peangkat lunak [2]. b. Penghilangan atau minimalisasi gelombang diect dan gelombang udaa dai data. Seingkali, ada amplitudo efleksi yang besa pada batas antaa pemukaan udaa dan tanah seketika di bawah antena GPR. Gamba 3: Gamba data GPR A-scan (1D), B- scan (2D), dan C-scan (3D) 2.4 Catatan Mengenai Kedalaman Penetasi GPR Bagaimanapun data diposes dan divisualisasi, sebuah unit GPR memiliki batas penetasi kedalaman. Ketika pulsa elektomagnetik dihambukan seiing kedalaman tetentu, secaa cepet memuda dan menghilang. Kedalaman penetasi sinyal GPR begantung pada [2] : a. Fekuensi sumbe sinyal GPR b. Efisiensi adiasi antena GPR c. Sifat elektik mateial bawah pemukaan. Gamba 4: Gelombang diect dan gelombang udaa. Kontas yang tinggi antaa daya konduktivitas udaa dan tanah dapat menciptakan gelombang diect dan gelombang udaa yang dapat mengabukan efleksi dai objek penting di bawah pemukaan.gelombang diect dan gelombang udaa ini dapat dihilangkan dengan komputasi waktu tempuh dan panjang gelombang, kemudian dengan menguangkan gelombang teoitis sepanjang leba panjang gelombang 3

4 dai gelombang aslinya pada setiap tace GPR. c. Penyesuaian amplitudo pada data. Dalam banyak kasus bateei unit GPR dapat melemah saat suvei masih belangsung. Ini menghasilkan tace GPR dengan aplitudo efleksi yang semakin lemah. Menentukan waktu habisnya bateei dai waktu ke waktu, kemudian mangalikan masing-masing tace dengan suatu konstanta untuk mempebaiki penguangan tadi dapat mengkoeksi masalah ini. d. Penyesuaian penguatan pada data. Selama sinyal tansmisi dai unit GPR menembus tanah, tejadi atenuasi tehadap tace GPR. Atenuasi itu dapat dikoeksi dengan melakukan penyesuaian penguatan pada setiap tace. Ada bebeapa pesamaan untuk komputasi penyesuaian penguatan. Dalam satu model, masing-masing nilai data pada keseluuhan jejak dikalikan dengan suatu fakto yang behubungan dengan kedalaman sinyal [7]. e. Penyesuaian statis. Penyesuaian ini menghilangkan efek yang disebabkan oleh peubahan elevasi dan peningkatan antena GPR. f. Filteing data. Tujuan dai filteing adalah menghilangkan noise backgound yang tidak diinginkan. Untuk menghilangkan noise yang tidak diinginkan ini, data tace time-domain dikonvesi dalam bentuk domain fekuensi dengan menggunakan tansfomasi Fouie. Fekuensi yang diinginkan disaing, dan tace dikonvesi kembali menjadi domain time dengan menggunakan inves tansfomasi Fouie. g. Velocity analisis. Velocity analisis melibatkan penentuan kecepatan gelombang pada mateial bawah pemukaan, kemudian mengubah tavel time ke kedalaman. dengan pengujian konstanta dielektik elatif dan menggunakan pesamaan 1, Lalu kedalaman tiap efleksi di bawah pemukaan ditentukan dai: vt d = (3) 2 d : kedalaman eflekto v : cepat ambat enegi elektomagnet pada mateial t : waktu tempuh ke eflekto dalam two-way tavel time h. Migasi. Migasi adalah suatu posedu untuk mengubah pemukaan yang telah teekam dalam data GPR ke data dengan lokasi heteogenetis bawah pemukaan pada posisi yang bena [7]. 3.2 Intepetasi Data GPR Posedu intepetasi data GPR untuk penentuan geologi bawah pemukaan dangkal dan untuk menentukan kondisi hidogeologi. Intepetasi ini kemudian bisa dikombinasikan dengan intepetasi dai log boehole dan metode geofisika lainnya untuk penciian bawah pemukaan yang lebih akuat. 1. Posedu Penentuan Geologi Bawah Pemukaan Dangkal Sebagian besa, penentuan geologi bawah pemukaan lebih mengaah pada seni dai pada sains. posedu untuk menentukan geologi bawah pemukaan dangkal dai data GPR dengan menggunakan lampian-1 [3] dan pesamaan 3 untuk menentukan kedalaman eflekto di bawah pemukaan. Setelah mengintepetasikan suvei, meeka menggunakan data boehole dan data geofisika untuk memveifikasi dan mengkalibasi hasil intepetasi bawah pemukaan. Dalam semua kasus intepetasi data, intepetasi dikalibasikan dengan data bawah pemukaan yang telah diketahui, atau dibandingkan dengan data yang dipeoleh dai metode geofisika lainnya. Untuk menentukan geologi bawah pemukaan dangkal dai data GPR dilakukan pendekatan sebagi beikut : a. Melakukan suvei GPR b. Memposes data dai suvei GPR c. menggunakan lampian-1 untuk menentukan geologi bawah pemukaan d. kalibasi geologi bawah pemukaan yang dipeoleh dai data GPR dengan 4

5 data boehole, ekaman geologi bawah pemukaan yang telah diketahui, dan metode geofisika lainnya. 2. Posedu untuk Menentukan Kondisi Hidogeologi Data GPR dapat bemanfaat dalam menciikan kondisi-kondisi hidogeologi pada suatu lokasi. petama-tama mempekiakan kecepatan pulsa GPR elektomagnetik melalui unsatuated sedimen bawah pemukaan menuut pesamaan 1 dan menafsikan lokasi efleksi muka ai tanah dalam pofil GPR yang telah diposes menggunakan pesamaan 3. Akhinya, kedalaman muka ai tanah dibandingkan dengan kedalaman muka ai tanah yang telah diketahui dai sumu-sumu yang dekat dengan lokasi suvei GPR. 4. Studi Kasus 4.1 Penciian Geologi Bawah Pemukaan Dangkal Dalam penelitiannya [3] mempelajai kondisi geologi bawah pemukaan dengan menggunakan antena 80-MHz, meeka mempeoleh esolusi dekat pemukaan (esolusi= panjang gelombang / 2) 1-2 feet dengan suatu antena. Data suvey GPR nya memelukan pengolahan data yang sangat kecil. Setelah melakukan suvey GPR, lalu menggunakan lampian-1 untuk mengintepetasikan data. Penafsiannya kemudian dibandingkan dengan penafsian dai log boehole bawah pemukaan.. Penelitian ini menghasilkan kesimpulan sebagai beikut beikut ini: a. Pofil GPR bawah pemukaan bekualitas tinggi dapat dipeoleh dengan sedikit posesing data atau tanpa posesing. b. Penetasi kedalaman suvey GPR bekisa antaa 20 sampai 70 feet, begantung pada tipe sedimen bawah pemukaan. c. Kesalahan dalam analisis log boehole, estimasi kecepatan ada yang salah, esolusi GPR yang buuk, intefeensi anta eflekto GPR, dan fakto lainnya dapat mengakibatkan koelasi yang buuk antaa kaakteisasi GPR dan log boehole. d. Kebanyakan, GPR adalah metode yang cepat, ekonomis dalam menciikan litologi (tipe sedimen dan stuktu) bawah pemukaan. Keakuatan GPR bekuang pada deposit bekonduktifitas tinggi, sepeti deposit satuated clay. 4.2 Penentuan Kondisi Geohidologi Dalam studi yang dilakukan oleh [2], ia bisa mengintepetasikan kedalaman muka ai tanah dai pengukuan GPR. Dalam studi di mana muka ai tanah telah ditemukan pada suatu kedalaman layak, ada suatu efleksi yang jelas di lokasi muka ai tanah tesebut. Dalam kasus ini, kedalaman muka ai tanah mudah untuk ditentukan. 5. Kesimpulan Metode GPR petama digunakan ketika metode ada mula-mula dikembangkan. Bebeapa pusat penelitin didalam dan dilua negi membuat unit GPR dan peangkat lunak untuk memposes dan memvisualisasi data GPR. Suvei GPR digunakan untuk pengindeaan jaak jauh di bawah pemukaan dangkal. Jika data GPR diposes dan diintepetasikan secaa tepat, GPR dapat digunakan secaa efektif untuk menentukan geologi bawah pemukaan dangkal 6. Dafta pustaka [1] Baadello, L. Acquisition and Pocessing of GPR Data. ( oada_pocessing.html) [2] Benson, A. K. (1995). Applications of gound penetating ada in assessing some geological hazads: examples of goundwate contamination, faults, cavities. J. of Applied Geophysics, 33(1-3),

6 [3] Bees, M., and Haeni, F. P. (1991). Application of gound-penetatingada methods in hydogeologic studies. Gound Wate, 29(3), [4] Envionmental Potection Agency. Gound-Penetating Rada. ( sfd_fss/htm/gp.htm) [5] Geophysical Suvei Systems, Inc. Geophysical Suvei Systems, Inc. web site. ( [6] Olhoeft, G. R. GEORADAR: Gound Penetating Rada. ( [7] Smemoe, C. (1999). Geology 560 (Geophysics II) Class Notes, taught by Al Benson Lampian Tabel untuk menentukan tipe sedimen bawah pemukaan (dai Bees and Haeni, 1991). 6