PEMROSESAN DAN PEMODELAN DATA GROUND PENETRATING RADAR (GPR) DENGAN REFLEXW

PENDAHULUAN

Ground Penetrating Radar (GPR) adalah salah satu medode geofisika yang mempelajari kondisi bawah permukaan berdasarkan sifat elektromagnetik dengan menggunakan gelombang radio yang mempunyai rentang frekuensi antara 1-1000 MHz. Ground Penetrating Radar (GPR) juga disebut Georadar, Surface Penetrating Radar atau metoda refleksi elektromagnetik. Georadar disebut metode refleksi elektromagnetik karena menggunakan gelombang elektromagnetik (EM) dan memanfaatkan sifat radiasinya yang memperlihatkan refleksi seperti pada metode seismik.

Beberapa sistem radar yang tersedia secara komersial misalnya sistem Pulse Ekko IV dari Sensors & Software, Inc. Canada, Ramac dari Swedia, dan GSSI dari USA. Pada umumnya sistem tersebut menyediakan antena dengan frekuensi kerja 12.5; 25; 50; 100; 200; 450; 900; dan 1000 MHz.

Dalam georadar dikenal 3 jenis pengukuran yaitu refleksi, velocity sounding, dan transiluminasi. Pengukuran refleksi disebut juga Continous Reflection Profiling (CRP). Pengukuran velocity sounding disebut juga Common Mid Point (CMP) dimaksudkan untuk menaksir kecepatan versus kedalaman, sedangkan transiluminasi adalah cara pengukuran yang disebut juga dengan GPR tomografi.

Sifat elektromagnetik meliputi sifat kelistrikan dan sifat kemagnetan. Yang termasuk sifat kelistrikan adalah permitivitas ε dan konduktivitas σ, sedangkan yang termasuk sifat kemagnetan adalah permeabilitas magnet μ. Tabel di bawah ini memuat nilai, nilai permitivitas relatif, konduktivitas, dan sifat penjalaran gelombang elektromagnet pada beberapa media geologi.

Sistem peralatan georadar secara konsep sangat sederhana. Gambar di bawah ini memperlihatkan diagram blok dari sistem tersebut.

PENGOLAHAN DATA

Flow chart di bawah ini menunjukkan aliran pemrosesan data yang umum dilakukan pada data georadar dengan tambahan pemrosesan lanjut, yaitu TFT atau time-frequency analysis (TFA) yang menggambarkan distribusi frekuensi dari gelombang elektromagnetik sebagai fungsi dari waktu dan atribut yang umum digunakan dalam interpretasi seismik.

Pengolahan data GPR dengan REFLEXW

REFLEXW adalah program Windows™9x/NT/XP/Vista yang digunakan untuk pemrosesan dan interpretasi dari data refleksi dan transmisi. Program ini diaplikasikan untuk ground penetrating radar (GPR), seismik refleksi, seismik refraksi, dan ultrasound.

Import dan Display GPR Data

Data input yang digunakan merupakan data demo yang terdapat dalam folder ASCII dalam REFLEXW untuk data GPR. Nama file dat_0001.rad yang merupakan data input memiliki format RAMAC.

Data import diformat sebagai berikut

Display data import (Gray1)

Display data import (Rainbow1)

Filtering Data Import

Sekuen filtering yang akan digunakan untuk pengolahan data GPR ini antara lain:1. subtract-mean(dewow)2. static correction3. manual gain(y)4. background removal

Sekuen tersebut merupakan sekuen filter standar untuk data GPR yang merupakan data mentah (rawdata), seperti dat_0001.rad.

Proses filtering 1: Subtract-Mean (Dewow)

Wow merupakan salah satu noise frekuensi rendah yang terekam oleh sistem radar. Hal ini terjadi karena instrumen elektronik tersaturasi oleh nilai amplitudo besar dari gelombang langsung dan gelombang udara. Tiga metoda yang biasa dilakukan : 1. High pass filter

Tiap trace di-filter dalam domain waktu supaya sinyal gelombang yang memiliki frekuensi tinggi lolos.

2. Residual mean filter Nilai rata-rata dari frekuensi di sekitar filter yang dikurangkan dari tiap-tiap contoh. Tujuannya untuk menghilangkan frekuensi di bawah frekuensi atas (high pass frequency) yang telah ditentukan.

3. Residual median filter Nilai tengah dari titik-titik frekuensi contoh dikurangkan dari setiap contoh. Tujuannya untuk menghilangkan frekuensi di bawah frekuensi atas yang telah ditentukan

Gambar atas adalah display awal. Gambar bawah adalah display setelah dewow.

Proses filtering 2: Static Correction

Filter ini digunakan pada setiap trace, tidak bergantung satu sama lain. Filter ini digunakan untuk mengoreksi data terhadap elevasi dan waktu tempuh gelombang akibat pengurangan kecepatan.

Gambar atas adalah display setelah dewow. Gambar bawah adalah display setelah static correction.

Proses filtering 3: Manual Gain (y)

Lapisan tanah karena frekuensi tinggi diserap lebih cepat dibandingkan dengan frekuensi rendah dan terjadi juga spherical divergence, yaitu energi gelombang yang menjalar berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat dari sumber dan hal ini sejalan dengan jarak dan waktu, maka untuk menghilangkannya dilakukan penguatan kembali amplitudo yang hilang sehingga seolah-olah di setiap titik energinya sama.

Gambar atas adalah display setelah static correction. Gambar bawah adalah display setelah manual gain (y).

Proses filtering 4: Background Removal

Filter ini dilakukan pada trace yang dipilih. Filter ini menghitung trace rata-rata (tracerange) dari nilai time/distance pada section.

Gambar atas adalah display setelah manual gain (y). Gambar bawah adalah display setelah background removal.

Processing Flow

Hasil Akhir

Analisis

Pengolahan data GPR dilakukan untuk mengolah data mentah menjadi gambar radargram yang siap untuk dinterpretasi. Untuk membantu dalam interpretasi maka digunakan 3 jenis atribut, yaitu atribut kuat refleksi, frekuensi sesaat, dan fasa sesaat.

Pada pengolahan data yang telah dilakukan, proses-proses yang digunakan pada pengolahan data, antara lain subtract-mean (dewow), static correction, manual gain(y), dan background removal. Proses-proses tersebut merupakan proses standar yang digunakan dalam pengolahan data GPR.

Berdasarkan gambar akhir radargram yang diperoleh, terdapat refleksi yang sangat kuat memanjang di bagian atas. Diperkirakan terdapat pipa yang terbuat dari bahan metal di daerah tersebut. Hal tersebut dikarenakan refleksi yang kuat merupakan ciri khas dari bahan metal.

Refleksi yang sangat kuat merupakan ciri dari bahan metal, water table, dan lapisan lempung.

Daftar Pustaka

Santoso, Djoko, dkk. 2009. Kapita Selekta Ilmu dan Teknik Geofisika. Bandung: Penerbit ITB

Ground Penetrating Radar. Slide Praktikum Geolistrik dan Elektromagnetik TG ITB

Panduan REFLEXW versi 5.5