identifikasi lapisan aluvial dan lempung di danau saguling

IDENTIFIKASI LAPISAN ALUVIAL DAN LEMPUNG DI DANAU
SAGULING, KABUPATEN BANDUNG BARAT MENGGUNAKAN
METODE GROUND PENETRATING RADAR (GPR)
(Skripsi)
Oleh
HEKSA AGUS WIYONO
1015051046
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2016
ABSTRACT
IDENTIFICATION OF LAKE SEDIMENTS AND BEDROCK SAGULING
PADALARANG, BANDUNG DISTRICT WEST USING GROUND
PENETRATRATING RADAR
By
HEKSA AGUS WIYONO
GPR data acquisition be done on lan or in the territorial waters, GPR data
acquisition is very effective to map the water depth, the thickness of the sediment
layers and bedrock. Research has been done on the Lake Saguling Padalarang,
Bandung district using Ground Penetrating Radar (GPR) to determine water
depth, thickness of sediment and bedrock. The results of data processing in each
line with path length of 100 meters and 35 meters spacing, based on the data
and then do the interpretation process based on the data GPR 2D layer model. 2D
model is based on the dieletric contrast and velocity of electromagnetic waves in
the medium. Dielctric constant in rock layers would cause the wave propagation
velocity difference and the amplitude difference and signal reflections. It can be
identifed layers traversed by the electromagnetic waves. So we get the water
depth reached 0-11 meters, the thicnkness sediments 2-18 meters and the
thickness of the bedrock 3-32 meters on the lake measured Saguling. More
sediment thickness tends to the be thick in the south, than in the north and
berdrock tend to be thicker at the north than the south.
Keywords : Ground Penetrating Radar, 2D model, Lake Saguling Padalarang.
i
ABSTRAK
IDENTIFIKASI LAPISAN ALUVIAL DAN LEMPUNG DI DANAU
SAGULING, KABUPATEN BANDUNG BARAT MENGGUNAKAN
METODE GROUND PENETRATING RADAR (GPR)
Oleh
HEKSA AGUS WIYONO
Penelitian di Danau Saguling ini bertujuan untuk mengidentifikasi ketebalan
lapisan aluvial dan lempung menggunakan metode GPR (Ground Penetrating
Radar). Pengukuran data lapangan menggunakan GPR ProEx Malla 25 MHz
pada 4 lintasan pengukuran dengan panjang masing-masing lintasan 100 m dan
spasi antar lintasan pengukuran 50 m. Prosesing data dilakukan dengan tahapan
Import data, Static/muting, Dewow, Background Removal, Manual Gain, Banpass
filter (Butterworth), Stack Trace, FK-Migrasi. Berdasarkan hasil pemprosesan
data dengan tahapan di atas diperoleh pemodelan 2D pada tiap lintasan
pengukuran. Model 2D ini didasarkan atas adanya kontras dielektrik dan
kecepatan gelombang elektromagnetik pada medium. Kontras konstanta dielektrik
pada lapisan menyebabkan perbedaan kecepatan perambatan gelombang dan
perbedaan amplitudo pada sinyal refleksi, sehingga didapatkan kedalaman air
mencapai 0-11 m, ketebalan aluvial 2-18 m dan ketebalan lempung mencapai 3-32
m. Ketebalan aluvial lebih cenderung tebal pada bagian Selatan dibandingkan
bagian Utara dan sebaliknya lempung cenderung tebal pada bagian Utara
dibandingkan bagian Selatan.
Kata Kunci : Ground Penetrating Radar, Model 2D, Danau Saguling.
ii
IDENTIFIKASI LAPISAN ALUVIAL DAN LEMPUNG DI DANAU
SAGULING, KABUPATEN BANDUNG BARAT MENGGUNAKAN
METODE GROUND PENETRATING RADAR (GPR)
Oleh
HEKSA AGUS WIYONO
1015051046
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Geofisika
Fakultas Teknik Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
2016
iii
.':
:.
j
t
I
I
I
.1I
;':
1
/
:r
t.;
t_I
.i
9I0Z lrBnrqof 8I : tsdplg upI[O srrlnl 1e88uel
t
,t
{
{
t
I
t
'
t
#
zaa r'enffi,6t'LrLazg6r drN
.'6q6 L:o51l^I':rS'g'ou.ruqng's{I }or{
&
*
I
t
:
Eurqurqued ue{ng
lfn8ua6
'r€
-------@5
t::)
.
:
.
--v=
'I'tr4tr
:
"IS'S'ulpnuouT pBunIV'rO
;
'J'I4l 1S'S''6 1u$.rnsuurts,
su31eJ,{es
,€nlo):
I
t/ I
rln8ua6
turl'1
'-1_ /
V
NVY11OSf,3Nf,}ll
IA
9f0ls0st0l :,lIdN
@
9I0Z Irrdy 11 'Eunduref mpuug
'qelreq Eue[ um>pq
uu8uep rsEues rcuerp
"rpesroq
efus eluu reueq {Bpp
Iq
edus uuepdued e11qefi7
'lrlpues
ez(es
qelo rcnqrp rur rsdrr{s ert{quq epcl uapp,(usur e{es q1 qsles .ap6nd
rBlJup ur?I?p uDpnqosrp uuuuneEeqos
Ir4 rlB)fsuu tII?Iep ncerp'srpgel ureces Eued
Ipnco{
pdupr4
'ure1 Euero qolo rr?}prqJeIp Euu,{ n?13 srmlrp Eue,( ledepued nule u[ra1
>1epr1
Suez( ezfte1
eEnt e,(es truntlele8ued Euetuedos uep .ure1 Euuro sllnllp qurusd
pdepr4 ,[epp rq
rsdu>Is luelBp e^4.q"q
uaple[uetu
edes rur ueeEueg
I\trYYIYANUf,d
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandar Sakti, Lampung Tengah
pada tanggal 24 April 1992, merupakan anak ke lima
dari enam bersaudara pasangan Bapak Hadi Prayitno
dengan
Ibu
Sri
Mulyani.
Penulis
menyelsaikan
pendidikan di TK Dharma Wanita Bandar Sakti pada
tahun 1998, kemudian melanjutkan pendidikan di SDN
1 Bandar Sakti selesai pada tahun 2004, lalu melanjutkan ke SMPN 1 Bandar
Sakti diselsaikan pada tahun 2007, kemudian menyelsaikan pendidikan di
SMKN/STM 2 Terbanggi Besar, Jurusan Teknik Suvei Dan Pemetaan pada tahun
2010. Pada tahun 2010 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik
Geofisika, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
Selama menjadi mahasiswa penulis aktif dalam organisasi Himpunan
Mahasiswa Teknik Geofisika Universitas Lampung tahun 2012-2013. Pada bulan
Juli 2013 penulis melaksanakan kerja praktek di PT. GEOSERVICES dan pada
bulan Februari 2015 penulis melaksanakan Tugas Akhir di PT. RECSALOG
GEOPRIMA.
vii
“Gusti iku edhak tanpa senggolan, adoh tanpa wangenan”
“ Tuhan itu dekat meski kita tubuh kita tidak dapat menyentuhnya
dan akal kita dapat menjangkaunya ”
(Heksa Agus Wiyono)
“Kawula mung saderma, mobah-mosik kersaning hyang sukmo”
“ Lakukan yang kita bisa, setelahnya serahkan kepada Tuhan ”
(Heksa Agus Wiyono)
“Leadership is influence” (Jhon Carlk Maxwell 1864)
viii
“SAYA PERSEMBAHKAN KARYAKU INI UNTUK”
Bapak Hadi Prayitno dan Ibu Sri Mulyani, yang selalu memberikan
dukungan, do’a dan kasih sayang yang tulus.
Kakak-kakaku
tersayang,
Sri
Endang
Sugiarti,
Tri
Rochmawati, Catur Parnomo, Sinta Dewi Yulianti dan adikku
Sapta Puspa Wijaya . Beserta seluruh keluarga besar Eyang
Hanafi (Alm) Dan Eyang Sutrisno (Alm) yang telah
memberikan do’a dan dukungan baik moril ataupun materil.
Dan juga untuk “The Special Soul” Yuli Ambarwati yang selalu ada
untuk menyemangatiku, mendo’akanku.
Almamaterku tercinta
UNIVERSITAS LAMPUNG
ix
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Alhamdulillahirobbil’alamin, Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah
meimpahkan rahmat dan segala kemudahan sehingga penulis dapat menyelsaikan
skripsi dengan judul “ Identifikasi Lapisan Aluvial Dan Lempung Di Danau
Saguling
Kabupaten
Bandung
Barat
Menggunakan
Metode
Ground
Penetrating Radar (GPR)” Sebagai salah satu bagian dari kurikulum dan salah
satu syarat bagi penulis untuk menyelsaikan studi pada Jurusan Teknik Geofisika,
Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Namun penulis menyadari bahwa masih
banyak ketidak sempurnaan dan kesalahan dalam penulisan. Oleh karena itu
penulis meminta maaf dan mengharapkan kritik serta saran untuk memperbaiki
dan menyempurnakan tulisan berikutnya. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita
semua, Amin.
Wassalamu’alikum Wr. Wb.
Bandar Lampung, 11 April 2016
Penulis
Heksa Agus Wiyono
NPM : 1015051046
x
SANWANCANA
Banyak pihak yang terlibat dan memberikan kontribusi ilmiah, spritual dan
informasi baik secara langsung maupun tidak langsung. Pada kesempatan ini
penulis ingin menyampaikan terima kasih sebesar – besarnya kepada :
1. Kepada Bapak Hadi Prayitno dan Ibu Sri Mulyani yang telah
membesarkan penulis dan memberikan semangat, motivasi serta do’a yang
tak ternilai harganya sehingga skripsi ini dapat terselsaikan.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Sugeng Prayitno Hariyanto, M.S. Selaku Rektor
Universitas Lampung.
3. Bapak Prof. Dr. Suharno, B.Sc.,M.sc.,Ph.D. Selaku Dekan Fakultas
Teknik, Universitas Lampung.
4. Bapak
Dr. Ahmad Zaenudin, S.Si., M.T Selaku Pembimbing 1,
Pembimbing Akademik dan sebagai Dosen Jurusan Teknik Geofisika,
Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
5. Bapak Syamsurijal R., S.Si., M.Si. Selaku Pembimbing 2 dan sebagai
Dosen Jurusan Teknik Geofisika, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
6. Bapak Rustadi, S.Si., M.Si Selaku Selaku Dosen Penguji/Pembahas dan
sebagai Dosen Jurusan Teknik Geofisika, Fakultas Teknik ,Universitas
Lampung.
7. Bapak Bagus Spto Mulyatno, M.T. Selaku Ketua
Jurusan Teknik
Geofisika, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
8. Bapak Martono Raharjo Selaku Presiden Direktur PT. Recsalog
Geoprima.
9. Bapak Dadang Supratman Selaku Menejer Eksplorasi PT. Recsalog
Geoprima.
xi
10. Bapak Jaka Teguh Selaku Menejer Oprasional PT. Recsalog Geoprima.
11. Bapak Fajrin Kusuma Wijaya Selaku Menejer Adminitrasi PT. Recsalog
Geoprima.
12. Bapak I Gede Eka Wardana Selaku Senior Geophysic PT. Recsalog
Geoprima dan Sebagai Pembimbing Lapangan Tugas Akhir/Skripsi.
13. Serta seluruh staf dan karyawan PT. Recsalog Geoprima , Pak Sabar
Untoro, Pak Yudi, Pak Tono, pak Alit, Mas Angga, Mas Titus Hariadi,
Mas munir (Den Munir), Jajang, Reza, Mas Suleman (Boy Kerangkeng),
Mas Diaz, Mas Sidiq. Terima kasih atas kebersamaannya selama penulis
berada dikantor, dalam menyelsaikan Tugas Akhir/Skripsi.
14. Pak Lek Khamjadi Al Arief dan Bulek nunuk terima kasih atas segala
bantuan, support dan do’a yang di berikan kepada penulis.
15. Teman – teman seperjuangan Teknik Geofisika 2010 tersayang :
Hallilintar Duta Mega, Ryan Hidayat, Fernando Sialagan, Bima Fajar
Ertanto, Ade Setiawan, Dito Hadi Surya, Murdani, M.P. Bagus
Wicaksono, Eki Zuhelmi, M. Amri Satria, Satria Maulana, M. Farhan
Ravzanjany, Berian Adeam, Taufik, Roy Brianson Siombing, Widatul
Faizah, Sari Elviani, Anis Kurnia Dewi, Ines Kusuma Ningrum, Fenty
Riamareta, Siti Fatimah, Anne Marrie, Mega Khusnul Khotimah, Anissa
Mutria Badri, Anita Octavia Gultom.
16. Kakak – kakak dan Adik Tingkat yang saya sangat banggakan dan saya
sayangi Teknik Geofisika 2007, 2008, 2009, 2011, 2012, 2013, 2014.
xii
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRACT ....................................................................................................... i
ABSTRAK ......................................................................................................... ii
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... iii
PENGESAHAN ................................................................................................. v
PERNYATAAN ................................................................................................. vi
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................... vii
MOTTO ............................................................................................................. viii
PERSEMBAHAN .............................................................................................. ix
KATA PENGANTAR ....................................................................................... x
SANWANCANA ............................................................................................... xi
DAFTAR ISI ...................................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................xvii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xx
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang............................................................................................. 1
B. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 2
C. Batasan Masalah .......................................................................................... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Sedimentasi.................................................................................................. 3
1. Pengertian sedimentasi............................................................................ 3
2. Jenis – jenis sedimentasi ......................................................................... 4
3. Bentuk – bentuk sedimentasi berdasarkan tempat terjadinya ................. 5
B. Sejarah Geologi Dareah Penelitian .............................................................. 6
C. Geologi Regional Daerah Penelitian ........................................................... 8
xiii
III. TEORI DASAR
A. Prinsip Dasar Ground Penetrating Radar (GPR) ........................................ 10
1. Control unit ............................................................................................. 11
2. Antena transmitter .................................................................................. 12
3. Receiver................................................................................................... 12
B. Teori Medan Elektromagnetik .................................................................... 14
1. Gelombang radar .................................................................................... 18
2. Energi yang hilang dan atenuasi ............................................................. 18
3. Skin depth ................................................................................................ 19
4. Sifat dielektrik material bumi ................................................................. 20
5. Koefisien refleksi dan transmisi.............................................................. 21
C. Akuisisi Data GPR ...................................................................................... 23
1. Radar reflection profiling (antena monostatik ataupun bistatik) ............ 24
2. WAR atau CMP sounding........................................................................ 24
3. Transillumination atau radar tomography.............................................. 25
D. Time Window ............................................................................................... 26
E. Sampling Interval ......................................................................................... 26
F. Jarak Antar Stasiun Pengukuran .................................................................. 26
G.Offset (Jarak antar antena) ............................................................................ 27
H. Noise ............................................................................................................ 28
I. Processing Data Ground Penetrating Radar (GPR) .................................... 28
1. Konvensi data kepenggunaan format digital ......................................... 30
2. Penghilangan/menimalisasi gelombang direct dan gelombang
udara dari data........................................................................................ 30
3. Penyesuaian amplitudo pada data. ......................................................... 31
4. Penyesuaian penguatan pada data. ......................................................... 31
5. Penyesuaian statis data. ......................................................................... 31
6. Filtering data. ........................................................................................ 31
7. Velocity analisis. .................................................................................... 32
8. Migrasi ................................................................................................... 32
K. Visualisai Data Ground Penetrating Radar (GPR) ..................................... 32
L. Prinsip Inteprestasi Data Ground Penetrating Radar (GPR) ...................... 34
xiv
IV. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu Dan Tempat Pelaksanaan ................................................................. 35
B. Tabel Jadwal Kegiatan Penelitian ............................................................... 35
C. Alat Dan Bahan............................................................................................ 36
D. Akuisisi Data GPR ...................................................................................... 37
1. Memeriksa baterai ................................................................................... 37
2. Kalibrasi ................................................................................................... 38
3. Pengambilan data ..................................................................................... 41
E. Processing Data Ground Penetrating Radar (GPR) ................................... 43
1. Static/muting .......................................................................................... 43
2. Subtract mean (Dewow) ........................................................................ 43
3. Background removal .............................................................................. 43
4. Manual gain (penguatan sinyal) ............................................................ 43
5. Bandpass filter (Butterwroth) ................................................................ 44
6. Stack trace ............................................................................................. 44
7. FK – Migrasi ......................................................................................... 45
F. Diagram Alir Penelitian ............................................................................... 45
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Data Lapangan ............................................................................................. 46
B. Procsesing Data ........................................................................................... 47
1. Raw data .................................................................................................. 48
2. Static/muting ............................................................................................ 50
3. Subtract Mean (Dewow) .......................................................................... 53
4. Background Removal ............................................................................... 57
5. Manual Gain ............................................................................................ 60
6. Bandpass Filter........................................................................................ 64
7. Stack Trace .............................................................................................. 67
8. FK – Migrasi ........................................................................................... 71
9. Picking ..................................................................................................... 78
10. Pemodelan 2D ........................................................................................ 77
C. Pembahasan Dan Intepretasi ........................................................................ 80
1. Hasil data lintasan 1 ................................................................................. 81
2. Hasil data lintasan 2 ................................................................................. 83
xv
3. Hasil data lintasan 3 ................................................................................. 91
4. Hasil data lintasan 4 ................................................................................. 92
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan .................................................................................................. 91
B. Saran ............................................................................................................ 92
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
Gambar 1. Proses sedimentasi danau ..................................................................6
Gambar 2. Peta Danau Purba Bandung ..............................................................8
Gambar 3. Peta geologi regional daerah penelitian, lembar Cianjur..................9
Gambar 4. Skema Ground Penetrating Radar (GPR) ........................................11
Gambar 5. Ilustrasi jejak sinyal georadar dari transmiter menembus
material bawah permukaan. A Direct Air Wave, G Ground
Wave, R Reflected Wave , dan C Refracted Wave ............................22
Gambar 6. Skema pengukuran Radar Reflection Profiling ................................24
Gambar 7. Skema pengukuran WAR ...................................................................25
Gambar 8. Skema pengukuran CMP Sounding .................................................25
Gambar 9. Skema pengukuran Radar Tomography ...........................................26
Gambar 10. Contoh Tampilan skala warna citra data .......................................29
Gambar 11. Skema Gelombang direct dan air wave saat pengukuran .............30
Gambar 12. Contoh tampilan data GPR A-scan ...............................................33
Gambar 13. Contoh tampilan data GPR B-scan (Gray Mode) ........................33
Gambar 14. Contoh tampilan data GPR B-scan (Rainbow Mode) ...................34
xvii
Gambar 15. Contoh tampilan data GPR C-scan (3D) ......................................34
Gambar 16. Prangkat GPR Malla ProEx 25 MHz ............................................37
Gambar 17. Prangkat antena transmitter dan receiver ......................................37
Gambar 18. Seting Parameter dalam Software Ground Vision .........................39
Gambar 19. Seting Parameter dalam Software Ground Vision. 5 trig interval, 6
Time window dan sampling frecuency, 7 Autostacks, 8 Max time
window, 9 search for time zero, 10 Ok. .........................................40
Gambar 20. Contoh hasil data pengukuran statis. Tanda hijau (antenna diangkat),
tanda biru (antenna digeser), tanda abu-abu (diberi hentakan kaki di
sekitar antenna), tanda merah (antenna dipegang saja) .................42
Gambar 21. Transmitter dan receiver dibalut plastik wrapping ........................43
Gambar 22. Diagram alir survei Ground Penetrating Radar ............................45
Gambar 23. Skema peta lintasan akusisi data GPR ...........................................46
Gambar 24. Proses akusisi data GPR di Danau Saguling Padalarang ...............47
Gambar 25. Tampilan Raw Data original lintasan 1 ........................................48
Gambar 26. Tampilan Raw Data original lintasan 2 ........................................48
Gambar 27. Tampilan Raw Data original lintasan 3 ........................................49
Gambar 28. Tampilan Raw Data original lintasan 4 ........................................49
Gambar 29. Proses static coection/muting .........................................................50
Gambar 30. A. Raw data radargram sebelum dilakukan static/muting,
B. Radargram setelah dilakukan static/muting ..............................51
Gambar 31. Data lintasan 1 setelah tahapan static corection...........................52
Gambar 32. Data lintasan 2 setelah tahapan static corection...........................52
Gambar 33. Data lintasan 3 setelah tahapan static corection...........................52
xvii
Gambar 34. Data lintasan 4 setelah tahapan static corection...........................53
Gambar 35. Konsep proses dewow corection, A. Proses sebelum dilakukan
dewow,B. Hasil frekuensi telah dilakukan proses dewow .............53
Gambar 36. Contoh tampilan jendela kerja dewow corect ................................54
Gambar 37. Contoh kenampakan spektrum sinyal asli dan yang terfilter
pada proses dewow.........................................................................54
Gambar 38. A. Radargram sebelum dilakukan proses dewow corection,
B. Radargram setelah dilakukan proses dewow coorection ...........55
Gambar 39. Data lintasan 1 setelah tahapan Subtract Mean (Dewow) ............55
Gambar 40. Data lintasan 2 setelah tahapan Subtract Mean (Dewow) ............56
Gambar 41. Data lintasan 3 setelah tahapan Subtract Mean (Dewow) ............56
Gambar 42. Data lintasan 4 setelah tahapan Subtract Mean (Dewow) ............56
Gambar 43. Contoh tampilan jendela proses backgroud removal .....................57
Gambar 44. A. Radargram sebelum dilakukan proses backgroud removal,
B. Radargram setelah dilakukan proses backgraound removal .....58
Gambar 45. Data lintasan 1 setelah tahapan Backgroud Removal ...................58
Gambar 46. Data lintasan 2 setelah tahapan Backgroud Removal ...................59
Gambar 47. Data lintasan 3 setelah tahapan Backgroud Removal ...................59
Gambar 48. Data lintasan 4 setelah tahapan Backgroud Removal ...................59
Gambar 49. Contoh tampilan jendela proses Manual Gain y ............................61
Gambar 50. Contoh tampilan jendela grafik proses Gain y ...............................61
Gambar 51. A. Radargram sebelum dilakukan proses Gain y,
B. Radargram setelah dilakukan proses Gain y .............................62
Gambar 52. Data lintasan 1 setelah tahapan Manual Gain y ............................62
Gambar 53. Data lintasan 2 setelah tahapan Manual Gain y ............................63
xviii
Gambar 54. Data lintasan 3 setelah tahapan Manual Gain y ............................63
Gambar 55. Data lintasan 4 setelah tahapan Manual Gain y ............................63
Gambar 56. Contoh tampilan jendela proses Bandpass filter butterworth ........64
Gambar 57. Contoh kenampakan spektrum sinyal asli dan yang diloloskan
pada proses Bandpass filer butterworth.........................................65
Gambar 58. A. Radargram sebelum dilakukan proses Bandpass filter
butterworth B. Radargram setelah dilakukan proses
Bandpass filter butterworth. ..........................................................65
Gambar 59. Data lintasan 1 setelah tahapan Bandpass Butterwroth ................66
Gambar 60. Data lintasan 2 setelah tahapan Bandpass Butterwroth ................66
Gambar 61. Data lintasan 3 setelah tahapan Bandpass Butterwroth ................66
Gambar 62. Data lintasan 4 setelah tahapan Bandpass Butterwroth ................67
Gambar 63. Contoh jendela tampilan proses stack trace ...................................68
Gambar 64. A. Radargram sebelum dilakukan proses Stack trace
B. Radargram setelah dilakukan proses Stack trace ......................68
Gambar 65. Data lintasan 1 setelah tahapan Stack Trace ................................69
Gambar 66. Data lintasan 2 setelah tahapan Stack Trace ................................69
Gambar 67. Data lintasan 3 setelah tahapan Stack Trace ................................70
Gambar 68. Data lintasan 4 setelah tahapan Stack Trace ................................70
Gambar 69. Contoh jendela tampilan proses FK-Migrasi .................................71
Gambar 70. A. Radargram sebelum dilakukan proses FK-Migrasi
B. Radargram setelah dilakukan proses Fk-Migrasi ......................71
Gambar 71. Data lintasan 1 setelah tahapan FK – Migrasi..............................72
Gambar 72. Data lintasan 2 setelah tahapan FK – Migrasi..............................72
Gambar 73. Data lintasan 3 setelah tahapan FK – Migrasi...............................73
xix
Gambar 74. Data lintasan 4 setelah tahapan FK – Migrasi...............................73
Gambar 75. Contoh jendela proses Pincking .....................................................74
Gambar 76. A. Radargram sebelum dilakukan proses Picking phase follower
B. Radargram setelah dilakukan proses Picking phase follower ...75
Gambar 77. Tampilan proses picking radargram dalam winggle mode .............75
Gambar 78. Data lintasan 1 setelah proses picking phase follower ..................76
Gambar 79. Data lintasan 2 setelah proses picking phase follower ..................76
Gambar 80. Data lintasan 3 setelah proses picking phase follower ..................76
Gambar 81. Data lintasan 4 setelah proses picking phase follower ..................77
Gambar 82. Contoh jendela tampilan proses pemodelan 2 Dimensi .................77
Gambar 83. Data lintasan 1 setelah proses model 2D.......................................78
Gambar 84. Data lintasan 2 setelah proses model 2D.......................................78
Gambar 85. Data lintasan 3 setelah proses model 2D .......................................79
Gambar 86. Data lintasan 4 setelah proses model 2D .......................................79
Gambar 87. Intepretasi data lintasan 1 ...............................................................81
Gambar 88. Intepretasi data lintasan 2 ...............................................................83
Gambar 89. Intepretasi data lintasan 3 ...............................................................85
Gambar 90. Intepretasi data lintasan 4 ...............................................................86
Gambar 91. Peta kontur kedalaman air ...............................................................88
Gambar 92. Peta kontur ketebalan aluvial ..........................................................88
xx
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
Tabel 1. Resolusi daya tembus gelombang Radar ................................................ 14
Tabel 2. Permitivitas relatif, kondukstivitas, kecepatan,
dan atenuasi pada beberapa medium....................................................... 21
Tabel 3. Jadwal penelitian .................................................................................... 35
Tabel 14. Nilai parameter fisis hasil intepetasi data lintasan 1 ............................. 82
Tabel 5. Nilai parameter fisis hasil intepretasi data lintasan 2 ............................. 84
Tabel 6. Nilai parameter fisis hasil intepretasi data lintasan 3 .............................. 86
Tabel 7. Nilai parameter fisis hasil intepretasi data lintasan 4 .............................. 87
xxi
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Perkembangan piranti teknologi elektronik, telah melahirkan suatu metode yang
relatif baru dalam dunia Eksplorasi Geofisika, yaitu Ground Penetrating Radar
(GPR). Proses pengambilan data radar dapat dilakukan di darat maupun di
sungai/danau. Akuisisi data georadar di danau cukup efektif dalam memetakan
dasar danau seperti lapisan aluvial dan lempung. GPR dapat meng identifikasi
batas antara endapan aluvial dengan batuan sekitar, perbedaan konstanta dielektrik
dan kekompakan batuan atau endapan tersebut sangat memungkinkan adanya
kontras perbedaan yang jelas dengan lapisan di bawahnya.
Secara geologi aluvial diendapkan di daerah sungai, sehingga perbedaan harga
konstanta dielektriknya besar. Kelebihan lain metode GPR adalah resolusi tinggi,
biaya oprasional murah, pengoprasian alat lebih praktis dan merupakan metode
non destructive. Pada beberapa penelitian juga telah mengaplikasikan metode
GPR dalam mendeteksi lapisan dasar sungai/danau untuk mengetahui ketebalan
lapisan aluvial dan lempung Dalam penelitian GPR yang dilakukan di sungai atau
danau dapat membantu konstruktor dermaga dalam menentukan kedalaman tiang
pancang. Akuisisi GPR di sungai/danau dapat digunakan untuk memetakan
kedalaman dasar sungai agar membantu dalam menentukan ukuran perahu/kapal
yang dapat melawati sungai/danau tersebut (Abdul Syukur , 2009). Berdasarkan
2
uraian tersebut, dalam penelitian ini memanfaatkan keunggulan metode Ground
Penetrating Radar (GPR) untuk mengidentifikasi kedalaman, ketebalan lapisan
aluvial dan lempung Danau Saguling berdasarkan harga parameter kecepatan
gelombang elektromagnetik yang menjalar dalam medium lapisan batuan.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah menentukan kedalaman, ketebalan lapisan aluvial dan
lempung yang ada di dasar Danau Saguling berdasarkan analisis data Ground
Penetrating Radar.
C. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini ruang lingkup dan batasan masalah meliputi akuisisi,
processing, interpretasi lapisan aluvial dan lempung berdasarkan pengukuran
metode Ground Penetrating Radar (GPR)
Kabupaten Bandung Barat.
di Danau Saguling Padalarang
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Sedimentasi
1. Pengertian sedimentasi
Sedimentasi adalah peristiwa pengendapan material batuan yang telah diangkat
oleh tenaga air atau angin. Pada saat pengikisan terjadi, air membawa batuan
mengalir ke sungai, danau dan akhirnya mencapai laut. Pada saat pengangkutnya
berkurang atau habis, batuan diendapkan di daerah aliran air tadi. Karena itu
pengendapan ini terjadi di sungai, danau dan di laut. Proses sedimentasi
berlangsung perlahan dan terus menerus selama suplay muatan sedimen yang
banyak dari daratan masih terus terjadi.
Apabila tenaga angkut semakin berkurang maka material yang berukuran besar
dan lebih berat akan terendapkan terlebih dahulu, baru kemudian material yang
lebih halus dan ringan. Bagian sungai yang paling efektif untuk proses
pengendapan ini adalah bagian hilir atau pada bagian slip of slope pada kelokan
sungai, karena biasanya pada bagian kelokan ini terjadi pengurangan energi yang
cukup besar. Ukuran material yang diendapkan berbanding lurus dengan besarnya
energi pengangkut, sehingga semakin ke arah hilir, energi semakin kecil, material
yang diendapkan pun semakin halus sedimen dapat diangkut dengan tiga cara
diantaranya :
4
a. Suspension
Ini umumnya terjadi pada sedimen-sedimen yang sangat kecil ukuranya seperti
(lempung) sehingga mampu diangkut oleh aliran air atau angin yang ada.
b. Bed load
Terjadi pada sedimen yang relatif besar seperti (pasir, kerikil, kerakal,
bongkah) sehingga gaya yang ada pada aliran yang bergerak dapat berfungsi
memindahkan partikel-partikel yang besar di dasar. Pergerakan dari butiran
pasir dimulai pada saat kekuatan gaya aliran melebihi butiran pasir tersebut
pada saat diam. Gerakan-gerakan sedimen tersebut bisa menggelinding,
menggeser, atau bahkan bisa mendorong sedimen yang satu dengan yang
lainya.
c. Saltation
Yang artinya meloncat, umumnya terjadi pada sedimen berukuran pasir dimana
aliran fluida yang ada mampu menghisap dan mengangkut sedimen pasir
sampai pada akhirnya karena gaya gravitasi yang ada mampu mengembalikan
sedimen pasir tersebut ke dasar.
2. Jenis – jenis sedimentasi
Jenis-jenis sedimentasi diantaranya adalah :
a. Lithaougeneus sedimen
Sedimen yang berasal dari erosi pantai dan material hasil erosi daerah up land.
Material ini dapat sampai kedasar laut melalui proses mekanik, yaitu
tertranspot oleh arus sungai dan arus laut akan terendapkan jika energi yang
tertransforkan telah melemah.
b. Biogeneuos sedimen
5
Sedimen yang bersumber dari sisa-sisa organisme yang hidup seperti cangkang
dan rangka biota laut serta bahan-bahan organik yang mengalami dekomposisi.
c. Hidreogenous sedimen
sedimen yang terbentuk karena adanya reaksi kimia di dalam air laut dan
membentuk partikel yang tidak larut dalam air laut seingga akan tenggelam ke
dasar laut.
d. Cosmogerous sedimen
Sedimen yang berasal dari berbagai sumber dan masuk ke laut melalui jalur
media udara atau angin. Sedimen jenis ini dapat bersumber dari luar angkasa,
aktifitas gunung api atau berbagai partikel darat yang terbawa angin.
3. Bentuk – bentuk sedimentasi berdasarkan tempat terjadinya.
a. Sedimentasi sungai
Pengendapan yang terjadi di sungai disebut sedimen
fluvial. Hasil
pengendapan ini biasanya berupa batu giling, batu geser, pasir, kerikil, dan
lumpur yang menutupi dasar sungai.
b. Sedimentasi danau
Hasil endapan danau ini biasanya dalam bentuk delta, lapisan batu kerikil,
pasir, dan lumpur. Proses pengendapan di danau ini disebut sedimen limnis.
6
Lake
Lake
Gambar 1. Proses sedimentasi danau (Abdul Syukur. 2009)
a. Sedimentasi darat
Gumuk pasir di pantai berasal dari pasir yang terangkat ke udara pada waktu
ombak memecah di pantai landai, lalu ditiup angin laut ke arah darat, sehingga
membentuk timbunan pasir yang tinggi.
b. Sedimentasi laut
Sungai yang mengalir dengan membawa berbagai jenis batuan akhirnya
bermuara di laut, sehingga di laut terjadi proses pengendapan batuan yang
paling besar. Hasil pengendapan di laut ini disebut sedimen marine.
B. Sejarah Geologi Dareah Penelitian.
Puluhan juta tahun lalu dataran tinggi kota Bandung bukanlah berupa daratan
melainkan berupa lautan. Garis pantainya berada di sekitar daerah Pengalengan
yang kini merupakan sebuah kota di sebelah selatan kota Bandung. Kemudian
pada zaman Tersier kala Oligo-Miosen 30-20 juta tahun yang lalu, terjadi proses
pengangkatan kerak bumi sehingga kawasan ini berubah menjadi daratan. Proses
tersebut juga diikuti oleh munculnya Gunung-gunung api yang tersebar baik di
7
daerah selatan maupun daerah utara. Beragam Gunung api lainnya juga terus
tumbuh, sehingga bentuk daerah ini berubah menjadi cekungan yang dinamakan
cekungan Bandung (Bacthiar, 2005).
Di bagian utara cekungan berdiri Gunung Burangrang, Gunung Sunda, Gunung
Tangkuban Perahu dan Bukit Tunggul, sementara di bagian selatan menjulang
Gunung Malabar, Gunung Tilu dan Gunung Patuha. Pada bagian timur Gunung
Manglayang menutup cekungan, sedangkan bukit-bukit kapur PadalarangRajamandala mengelilingi cekungan di bagian barat. Di dalam cekungan,
mengalir sungai Citarum Purba yang mata airnya berasal dari Gunung-gunung
tersebut (Bacthiar, 2005).
Diantara Gunung-gunung yang terbentuk, terdapat sebuah Gunung besar bernama
Gunung Sunda. Gunung yang tingginya mencapai 4.000 meter ini memiliki
puncak yang diselimuti salju. Letusan dahsyat pada 105.000 tahun lalu,
meluluhlantakkan 2/3 bagian Gunung ini dan membentuk kaldera besar seluas 6 x
8 Km. Dari dasar kaldera inilah muncul Gunung Tangkuban Perahu beberapa ribu
tahun kemudian. Saat itu muntahan material dari letusan Gunung Sunda menutupi
area yang sangat luas. Aliran sungai Citarum Purba juga turut terbendung,
mempercepat proses terjadinya danau yang pembentukannya telah dimulai
beberapa ribu tahun sebelumnya akibat aktivitas tektonik. Pada akhirnya
cekungan akhirnya terisi air dan dinamakan Danau Bandung Purba dengan
ketinggian permukaan airnya mencapai 712,5 meter dari permukaan laut.
8
Gambar 2. Peta Danau Purba Bandung (Bacthiar, 2005).
C. Geologi Regional Daerah Penelitian
Secara andministratif daerah penelitian masuk dalam wilayah Kecamatan
Padalarang, Kabupaten Bandung Barat. Peta Geologi regional daerah penelitian
dapat dilihat pada Gambar 5. Karakteristik geologi Danau Saguling Padalarang
didominasi oleh formasi Ql dimana formasi tersebut adalah formasi yang tersusun
oleh endapan-endapan danau akibat Danau Bandung Purba yang bersifat tufan (0125 m) lempung tufan, mengandung sisa-sisa moluska air tawar dan sisa-sisa
tulang binatang bertulang belakang dan dikelilingi oleh formasi lain diantaranya
yaitu formasi Qob merupakan hasil dari letusan Gunung api tua (0-150 m)
tersusun oleh batuan breksi Gunung api, breksi aliran, endapan lahar dan
menunjukan kekar lahar disusul dengan formasi Qyt yang tersusun oleh tufa
berbatu apung-pasir tufan, lapili, bom-bom, lava berongga dan
kepingan-
kepingan andesit-basal padat yang bersudut dengan banyak bongkah-bongkah dan
pecahan-pecahan batu apung yang merupakan akibat aktifitas Gunung Tangkuban
9
Perahu yang yang tersusun oleh tufan, bom-bom lava dan andesit (Sujatmiko,
1972).
Gambar 3. Peta geologi regional daerah penelitian, lembar Cianjur
(Sujatmiko, 1972).
10
III. TEORI DASAR
A. Prinsip Dasar Ground Penetrating Radar (GPR)
Ground Penetrating Radar (GPR) biasa disebut Georadar, berasal dari dua kata
yaitu Geo berarti Bumi dan radar singkatan dari radio detection and ranging.
Secara harfiah, artinya alat pelacak bumi dengan menggunakan gelombang radio.
Komponen GPR untuk pengukuran kondisi bawah permukaan biasanya terdiri
dari control unit, antena transmiter dan reciver. Mode
antena transmiter dan
reciver pada GPR terdiri dari mode monostatik dan bistatik. Mode monostatik
yaitu bila transmiter dan reciver digabung dalam satu antena sehingga tidak ada
jarak pemisah sedangkan mode bistatik bila kedua antena memiliki jarak/spasi
pemisah.
Transmitter membangkitkan pulsa gelombang EM pada frekuensi tertentu sesuai
dengan karakteristik antena tersebut (10 MHz – 1000 MHz). Receiver diset untuk
melakukan scan yang secara normal mancapi 32-512 scan per detik. Setiap hasil
scan ditampilkan pada layar monitor (real-time) sebagai fungsi waktu two-way
travel time, yaitu waktu yang dibutuhkan gelombang EM menjalar dari
transmitter, target dan ke receiver tampilan ini disebut radargram.
11
Prinsip kerja alat GPR yaitu dengan mentransmisikan gelombang radar (Radio
Detection and Ranging) kedalam medium target oleh antena pemancar
(transmitter)
dan
selanjutnya
gelombang
tersebut
dipantulkan
kembali
kepermukaan dan diterima oleh antena penerima radar (receiver), dari hasil
refleksi itulah barbagai macam objek dapat terdeteksi dan terekam dalam
radargram. Mekanisme kerja GPR dan contoh rekaman radargram ditunjukan oleh
Gambar 4.
Gambar 4. Skema Ground Penetrating Radar (Yudi Yulius, M. 2014).
Fungsi dari komponen – komponen tersebut adalah
1. Control unit
Control unit berfungsi untuk membangkitkan sinyal pemicu secara serempak ke
transmitter dan receiver. Pulsa-pulsa ini mengontrol transmitter dan receiver
dalam menghasilkan bentuk gelombang dari pulsa yang di pantulkan. Komputer
12
akan memberikan informasi lengkap bagaimana prosedur yang harus dilakukan.
Selain itu, control unit akan menyimpan track dari tiap posisi dan waktu. Serta
menyimpan data mentah dalam sebuah buffer sementara dan pada saat dibutuhkan
dapat diambil dan ditransfer langsung ke komputer.
2. Antena transmitter
Antena transmitter membangkitkan pulsa gelombang EM pada frekuensi tertentu
sesuai dengan karakteristik antena tersebut (10 MHz – 4GHz). Unit ini
menghasilkan energi elektromagnetik dan mengirimnya pada daerah sekitar yang
akan diobservasi. Energi dalam bentuk pulsa ini dipindahkan ke bagian antena,
kemudian ditransform dan diperkuat tergantung pada frekuensi tertentu yang
dipakai.
3. Receiver
Mengkonversi sinyal yang diterima antena ke bentuk nilai integer. Unit ini di atur
untuk melakukan scan yang dapat mencapai 32-512 scan per detik. Setiap hasil
scan akan ditampilkan pada layar monitor yang di sebut radargram, sebagai fungsi
waktu two – way travel time, yaitu waktu tempuh gelombang EM menjalar dari
transmitter – target – receiver.
Antena transmitter dan receiver merupakan tranduser yang mengkonversi arus
listrik
pada
elemen
metal
antena
yang
mentransmisikan
gelombang
elektromagnetik untuk merambat ke material. Antena meradiasikan energi
elektromagnetik ketika ada perubahan akselerasi arus pada antena. Sistem GPR
dikontrol secara digital dan data direkam post – survey processing dan display.
Kontrol digital dan bagian display sistem GPR Terdiri dari micro processor,
13
memori dan medium penyimpanan untuk menyimpan data pengukuran lapangan.
Sebuah micro – computer dan sistem oprasi standar digunakan untuk mengontrol
proses pengukuran, menyimpan data, dan menset interface yang di tentukan oleh
pengguna.
Data GPR diambil disepanjang lintasan dan secara simultan direkam pada hard
drive. Ketika gelombang radar menemui dikontinyuitas struktural (perbedaan sifat
material yang drastis), sebagian dari gelombang tersebut akan di pantulkan dan
akan berbentuk implus sekunder. Implus tersebut kemudian di tangkap oleh
antena receiver dan kemudian direkam berupa data pengamatan, dan jika data
tersebut diinterpretasikan secara benar, maka data tersebut akan menunjukkan
struktur bawah permukaan dari benda/material yang di amati.
Ketika data di ambil secara terus menerus, skala horizontal pada radargram
ditentukan oleh kecepatan gerakan antena atau roda bertali (hip chain)
yang
terikat pada tempat tertentu diawal lintasan. Skala vertikal adalah interval
rekaman kedalaman yang diatur pada sampling frekuensi. Interval rekaman
mempresentasikan two – way travel time maksimum yang direkam. Travel time
GPR kemudian dikonversikan kedalam (depth conversion) dengan kalibrasi
terhadap objek yang telah diketahui kedalamanya atau dengan melakukan
common midpoint stack dengan antena bistatik disekeliling reflektor datar dan
memisahkan antara transmitter dan receiver
Respon dari sistem radar berhubungan dengan filter dari antena transmitter,
receiver dan respon target berhubungan dengan refleksi objek bawah permukaan
(subsurface). Pendeteksian GPR selanjutnya adalah masalah pengindraan dan
14
pengukuran target menggunakan sinyal masukan (input signal) yang telah di
ketahui dan melakukan analisis sinyal keluaran (output signal ) yang di observasi.
Kemampuan penetrasi GPR tergantung pada frekuensi sinyal, efisiensi radiasi
antena dan sifat dielektrik material. Sinyal radar dengan frekuensi yang tinggi
akan menghasilkan resolusi yang lebih tinggi dengan kedalaman terbatas,
sebaliknya sinyal radar dengan frekuensi rendah akan menghasilkan penetrasi
kedalaman yang jauh tetapi resolusinya rendah (Arcone, 1984).
Frekuensi gelombang radar yang dipancarkan dapat diatur dengan mengganti
antena. Dimensi antena bervariasi dengan frekuensi gelombang radar, sebagai
misal antena 1 Ghz berukuran 30 cm sedangkan antena 25 MHz mempunyai
panjang 6 m. Pemilihan frekuensi yang digunakan tergantung pada ukuran target,
aproksimasi range kedalaman dan aprokmasi maksimum kedalaman penetrasi
seperti yang di tunjukan pada Tabel 1.
Tabel 1. Resolusi daya tembus gelombang Radar (Malla Geoscience,1997).
Frekuensi Antena
(MHz)
Ukuran Target
Minimum Yang
Terdeteksi (m)
Aprokmasi Range
Kedalaman (m)
Penetrasi
Kedalaman
Maksimum (m)
25
50
100
200
400
1000
cm
B. Teori Medan Elektromagnetik
Metode GPR didasarkan atas persamaan Maxwell yang merupakan perumusan
matematis untuk hukum-hukum fisika yang mendasari semua fenomena
15
elektromagnetik. Persamaan Maxwell terdiri dari empat persamaan medan,
masing-masing dapat dipandang sebagai hubungan antara medan distribusi
sumber (muatan atau arus) yang bersangkutan. Persamaan Maxwell untuk medium
homogen isotropic sebagai berikut:
(1)
Persamaan Maxwell 1 menyatakan bahwa medan magnet dihasilkan dari aliran
arus listrik yang berubah terhadap waktu .
(2)
Persamaan Maxwell 2 menyatakan bahwa medan listrik dihasilkan dari perubahan
induksi medan magnet terhadap waktu.
(3)
Persamaan Maxwell 3 menyatakan perpindahan listrik berdasarkan medium akan
sama dengan rapat muatan seluas area itu sendiri.
(4)
Persaman Maxwell 4 menunjukkan tidak adanya muatan sumber medan yang
berupa medan mangnet.
Dimana :
H : Kuat medan magnet (A/m)
E : Kuat medan listrik (V/m)
D : Perpindahan elektrik (As/
B : Induksi magnet (Vs/
)
)
16
: Rapat arus (A/
)
: Rapat muatan (As/
)
Persamaan (1) s/d (4) menggambarakan syarat-syarat sumber gelombang dari
vektor kuat medan listrik dan vektor kuat medan magnet ataupun hubungan antara
kedua vektor tersebut. Dalam penjalarannya di dalam batuan, gelombang
elektromagnetik pada persamaan-persamaan tersebut dihubungkan dengan
medium bumi menggunakan persamaan- persamaan material sebagai berikut :
J
(5)
D
E
B
(6)
H
(7)
Dimana :
: Konduktivitas (Siemens/m)
: Permitivitas medium (Farad/m);
: Permitivitas relatif medium
: Permeabilitas ruang vakum = 8.885 x
(Farrad/m)
: Permeabilitas magnet medium
: Permeabilitas magnet relatif medium
: Permeabilitas magnet dalam ruang vakum = 4 x
(Henry/m)
Melalui manipulasi matematik menggunakan persamaan-persamaan di atas akan
diperoleh persamaan Helmholtz untuk kuat medan listrik E yang mempunyai
bentuk :
17
E-
-
Dimana
=0
(8)
adalah operator laplace
Persamaan (8) mempunyai solusi :
(
E=
)
(9)
atau
(
E=
)
(10)
dari persamaan-persamaan di atas akan diperoleh 2 persamaan
yang
menggambarkan penjalaran gelombang elektromagnet di dalam medium, yaitu
kecepatan fasa
=
dan koefisien atenuasi
:
=
(11)
√
=
atau jangkauan /skin depth
√
(
)
=
(12)
√
√
(
)
=
(13)
√
√
(
)
Sifat elektromagnet meliputi sifat kelistrikan dan sifat kemagnetan. Yang
termasuk sifat kelistrikan adalah permitivitas (
) dan konduktivitas
,
sedangkan yang termasuk sifat kemagnetan adalah permeabilitass magnet
(
). Konduktivitas adalah kebalikan dari resistivitas
(Wahyudi, 2005).
(
⁄ )
18
1. Gelombang radar
Fenomena yang terjadi karena gangguan lokal pada suatu besaran fisis dan adanya
perambatan gangguan dalam medium sekitarnya disebut sebagai gelombang.
Gangguan tersebut dapat berupa osilasi kedudukan partikel, osilasi tekanan atau
kerapatan massa dalam medium bersangkutan, dan osilasi medan listrik atau
magnet yang berasal dari osilasi arus atau osilasi rapat muatan listrik. Untuk
gelombang
elektromagnet,
perambatan
gangguan
lokal
tersebut
selalu
berlangsung dalam medium material (Tjia, 1994).
Kedalaman maksimum yang dapat dicapai oleh implus radar tergantung dari
frekuensi yang dipakai serta konduktivitas medium. Semakin tinggi frekuensi
radar yang digunakan, akan semakin rendah daya tembus gelombang radar
tersebut, dan semakin rendah frekuensi radar yang dipakai, akan semakin tinggi
daya tembus gelombang radar tersebut. Ketika merambat dalam material,
gelombang radar tersebut juga mengalami pengurangan yang berbanding lurus
dengan konduktivitas dielektrik bahan tersebut. Radiasi elektromagnetik yang
direfleksikan material bergantung pada kontras konstanta dielektrik relatif
perlapisan-perlapisan yang berdekatan. Jika kontras tersebut besar, maka jumlah
energi gelombang radar akan direfleksikan juga besar.
2. Energi yang hilang dan atenuasi
Refleksi atau transmisi di sekitar batas lapisan menyebabkan energi hilang. Jika
kemudian ditemukan benda yang memiliki dimensi yang sama dengan panjang
gelombang dari sinyal gelombang elektromagnet maka benda ini menyebabkan
penyebaran energi secara acak. Absorbsi (mengubah energi elektromagnet
19
menjadi energi panas) dapat menyebabkan energi hilang. Penyebab yang paling
utama hilangnya energi karena teratenuasi fungsi kompleks dari sifat listrik dan
dielektrika media yang dilalui sinyal radar. Atenuasi tergantung dari
konduktivitas, pearmebilitas magnetik, dan permtivitas dari media yang dilalui
oleh sinyal dan frekuensi dari sinyal itu sendiri. Sifat bulk dari material ditentukan
oleh sifat fisik dari unsur pokok komposisinya
3. Skin depth
jJika konstanta dielektrik medium semakin besar maka kecepatan gelombang
elektromagnetik yang dirambatkan akan semakin kecil. Pluse Repetition
Frequency (prf) merupakan nilai yang menyatakan seberapa sering nya pulsa
radar diradiasikan kedalaman maksimum yang ingin dicapai. Semakin dalam
objek, maka prf juga semakin kecil karena waktu tunggu semakin lama. Skin
depth adalah kedalaman sinyal yang telah berkurang menjadi 1/e (37%). Pada
medium konduktor kedalaman penetrasi (skin depth) dalam metode GPR sangat
dipengaruhi oleh frekuensi yang digunakan saat pengabilan data. Semakin tinggi
frekuensi yang digunakan maka semakin dangkal kedalaman penetrasinya tetapi
memiliki rsolusi yang tingg dan sebaliknya apabila frekuensi yang digunakan
frekuensi rendah maka kedalaman penetrasinya akan semakin dalam tetapi
memiliki resolusi yang rendah. Definisi matematik faktor atenuasi dan skin depth
dapat dituliskan seperti persamaan berikut :
√
√
Skin depth (meter)
(14)
20
= Resistivitas (
m)
f = Frekuensi (Hz)
= Permebilitas relatif (H/m)
= Permebilitas manget di udara/ruang vakum = 4
(H/m)
4. Sifat dielektrik material bumi
Konstanta dielektrik suatu mineral menyatakan kemampuan material tersebut
untuk menyimpan muatan yang relatif sama dalam ruang hampa ketika medan
listrik diberikan. Selain konstanta dielektrik, sifat elektromagnetik lain seperti
koduktivitas material juga merupakan parameter yang sangat penting dalam
membahas perambatan gelombang. Konduktivitas merupakan parameter yang
menyatakan kemampuan suatu material untuk meneruskan atau mentransmisikan
energi gelombang.
Ketika gelombang yang ditransmisikan dari transmitter mengenai suatu benda
atau material di bawah permukaan yang memiliki konduktivitas yang tinggi, maka
amplitudo gelombang terekam di receiver akan sangat kecil. Hal ini disebabkan
gelombang
yang
ditransmisikan
diserap
oleh
material
yang
memiliki
konduktivitas yang tinggi. Hilangnya energi gelombang merupakan akibat dari
adanya sinyal transmisi atau refleksi yang hilang pada bidang batas antar lapisan
dan terjadi setiap gelombang radio melewati bidang batas lapisan. Hal ini terjadi
karena adanya proses absorbsi pada bidang batas lapisan.
Sifat dielektrik diberikan oleh persamaan komplek permitivitas dari material nonkonduktif :
21
=
Jika material memiliki konduktivitas, maka
=
+
/
Persamaan komplek konduktivitas diberikan oleh persamaan berikut :
(15)
Muatan nilai-nilai permitivitas relatif, konduktivitas, dan sifat penjalaran
gelombang elektromagnet pada beberapa medium dapat dilihat pada Tabel 2
masing masing menggambarkan besar nilai kecepatan rambat dan jangkauan (skin
depth) gelombang elektromagnetik sebagai fungsi dari frekuensi pada medium.
Tabel 2. Permitivitas relatif, kondukstivitas, kecepatan, dan atenuasi pada
beberapa medium (Annan, 1992).
Material
Permetivitas
Relatif
( )
1
Konduktivitas
(Ohm)
(
)
0
Kecepatan
(mm/ns)
( )
0.3
Air Terdistilasi
80
0.01
0.033
Air Segar
80
0.5
0.0033
Air Laut
80
3.
0.01
Pasir Kering
4
0.01
0.15
0.01
Pasir Jenuh
25
0.1 – 1
0.08
0.03 – 0.3
Batu Gamping
4–8
0.5 – 2
0.12
0.4 – 1
Serpih
5 – 15
1 – 100
0.09
1 – 100
Lanau
5 – 30
1 – 100
0.07
1 – 100
Lempung
5 – 40
2 – 1000
0.06
1 – 300
Granit
4–6
0.01 – 1
0.13
0.01
Garam Kering
5–6
0.01 – 1
0.13
0.01
Es
3–4
0.01
0.16
0.01
Udara
Koefisien
Atenuasi
(
)
0
2.
0.1
5. Koefisien refleksi dan transmisi
Keberhasilan dari metoda georadar bergantung pada variasi bawah permukaan
yang dapat menyebabkan gelombang tertransmisikan. Perbandingan energi yang
22
direfleksikan disebut koefisien refleksi (R) yang ditentukan oleh perbedaan cepat
rambat gelombang elektromagnet dan lebih mendasar lagi adalah perbedaan dari
konstanta dielektrik relatif dari media ( ) yang berdekatan. Hal ini dapat dilihat
pada persamaan berikut :
R=
=
(16)
√
√
√
√
(17)
Secara teknisnya saat pengukuran dilapangan, hasil praktis dari radiasi gelombang
elektromagnetik yang di transmisikan kebawah permukaan untuk pengukuran
GPR ditunjukan oleh Gambar 6. Gelombang elektromagnetik terpancar dari
antena pemancar, bergerak melalui material dengan kecepatan yang ditentukan
oleh permitivitas material. Gelombang menyebar dan menuju bawah permukaan
hingga menabrak objek yang berbeda sifat dielektrik nya dari medium yang ada di
sekitarnya, tersebar dari objek dan kemudian diterima oleh antena penerima
A
C
G
R
Gambar 5. Ilustrasi jejak sinyal georadar dari transmiter menembus material
bawah permukaan. A Direct Air Wave, G Ground Wave, R
Reflected Wave , dan C Refracted Wave (Khoiron, 2012).
23
Dimana semua kasus, besarnya R terletak antara -1 dan 1, bagian dari energi yang
ditransmisikan sama dengan 1-R. Persamaan diatas diaplikasikan untuk keadaan
normal pada permukaan bidang datar dengan asumsi tidak ada sinyal yang hilang
sehubungan dengan amplitudo sinyal. Jejak yang terdapat pada rekaman georadar
merupakan konvolusi dari koefisien refleksi dam impluse georadar ditunjukan
oleh persamaan berikut :
A (t) = r(t) F(t) n(t)
(18)
Dimana :
r(t) = Koefisien refleksi
A(t) = Amplitudo rekaman georadar
F(t) = Impluse radar
n(t) = Noise radar
Besar amplitudo rekaman georadar r(t) akan tampak pada penampang rekaman
georadar.
C. Akuisisi Data GPR
Ada beberapa memperoleh data GPR, yaitu dengan cara menarik atau mendorong
unit alat GPR sepanjang lintasan. Pemakaian sistem radar terdiri tiga cara yaitu
Reflection Profiling (antena monostatik ataupun bistatik), Wide Angle Reflection
(WAR) atau Common Mid Point (CMP) sounding , dan Transimulation atau
Radar Tomography.
24
I. Radar reflection profiling (antena monostatik ataupun bistatik)
Mode ini membawa antena transmitter dan receiver bergerak bersamaan diatas
permukaan tanah. Hasil tampilan pada radargram merupakan kumpulan tiap titik
pengamatan. Pada pola akuisisi penampang radar refleksi ini, kedua antena radar
bergerak di atas permukaan tanah secara simultan, dengan waktu tempuh terukur
terhadap reflektor radar ditunjukkan pada sumbu vertikal sementara jarak antena
yang bergerak ditunjukkan pada sumbu horizontal.
Gambar 6. Skema pengukuran Radar Reflection Profiling (Abdul Syukur 2009).
2. WAR atau CMP sounding
Cara Wide Angle Reflection and Refraction (WAR) sounding dengan meletakkan
transmitter pada posisi yang tetap dan receiver dibawa pada area penyelidikan.
WAR sounding diterapkan pada kasus dimana bidang reflektor relatif datar atau
memiliki kemiringan yang rendah. Karena asumsi ini tidak selalu benar pada
kebanyakan kasus maka di gunakan Common Mid Point (CMP) sounding untuk
mengatasi kelemahan tersebut.
25
.
Gambar 7. Skema pengukuran WAR (Abdul syukur 2009).
Pada CMP sounding antena transmitter dan receiver bergerak menjauhi satu sama
lainya dengan titik tengah pada posisi yang tetap. Profil yang dihasilkan berupa
waktu delay akibat perbedaan offset yang dapat diterapkan koreksi NMO ( Normal
Move out) umumnya dilakukan sekali pada salah satu Iine constant. Lokasi CMP
sebaiknya berada disuatu area dimana reflektor prinsipal berupa bidang datar dan
horizontal atau kemiringanya hanya pada sudut yang sangat rendah. Dalam
pengukuran diasumsikan bahwa sifat material sama.
Gambar 8. Skema pengukuran CMP Sounding (Abdul syukur, 2009).
3. Transillumination atau radar tomography
Mode ini dengan menempatkan transmitter dan receiver pada posisi berlawanan.
Sebagai contoh jika transmitter diletakkan pada satu sisi, maka receiver
diletakkan pada sisi yang lain dan saling berhadapan. Umumnya metoda ini
26
digunakan pada kasus Non-Destructive Testing (NDT) dengan menggunakan
frekuensi antena sekitar 900 MHz.
Gambar 9. Skema pengukuran Radar Tomography (Abdul syukur, 2009).
D. Time Window
Jendela waktu di estimasi berdasarkan persamaan
W = 1.3
(ns)
(19)
Dimana harga kedalaman adalah kedalaman maksimum dan besarnya dapat di
estimasi sesuai dengan frekuensi antena yang digunakan, sedangkan harga
kecepatan yang diasumsikan adalah kegiatan minimum material, sehingga
estimasi ini tergantung litologi daerah survei (Annan, 2001).
E. Sampling Interval (t)
Sampling frekuensi merupakan pencuplikan sinyal analog menjadi digital dengan
nilai tertentu dalam frekuensi, pencuplikan ini secara langsung juga menyebabkan
27
pencuplikan dalam waktu dengan interval tertentu yang disebut sebagai sampling
interval atau sampling rate. Dipadukan dengan nilai jumlah sampel dalam satu
trace maka sampling ini menentukan panjang rekaman yang mampu diambil,
dengan mengecilkan sampling frekuensi akan menyebabkan sampling rate
membesar sehingga akan mengubah panjang rekaman. Hubungan antara sampling
interval dengan frekuensi tengah (Annan, 2001).
t=
(20)
F. Jarak Antar Stasiun Pengukuran
Pemilihan jarak pergeseran antena dan reciever pada saat pengukura sangat
mempengaruhi pengukuran diskrit georadar disamping pemilihan antena frekuensi
dan konstanta dielektrik dari material. Untuk menghindari respon tanah agar tidak
mengalami aliasing, maka pada saat interval sampling nyquist harus tepat.
Persamaannya dituliskan sebagai berikut :
=
√
=
√
(22)
G. Offset (Jarak antar antena)
Konfigurasi sistem pengukuran biasanya memisahkan antara antena transmitter
dan receiver, walaupun kedua antena berada dalam satu wadah. Pemisahan ini
bertujuan untuk mengoptimalkan dari target deteksi (mendapatkan puncak dari
sinyal yang terbiaskan pada antena transmiter dan receiver
pada kedalaman
tertentu dan lintasan akuisisi). Estimasi jarak pisah optimum dan antena
dirumuskan sebagai berikut :
28
S=
√(
Dimana
)
(
)
(21)
adalah dielektrik relatif material
Peningkatan pemisahan antena ini juga meningkatkan refleksivitas dari target
bidang datar yang kadang kala menguntungkan. Salah satu alasan lain yang
adanya peningkatan jarak antar antena ini adalah kisaran dimanmis receiver.
Sinyal dari transmiter yang diterima langsung akan memiliki harga yang sangat
besar jika jarak antenanya kecil.
H. Noise
Noise pada sistem GPR lebih sering disebabkan oleh faktor sifat fisik kelistrikan
seperti kehadiran pembangkit listrik. Pemancar FM dan komponen elektronika
lainya disekitar area sistem dimana dapat memberikan interfensi sinyal. Dalam
aplikasinya yang sering muncul adalah fenomena frekuensi rendah (komponen
DC) yang berinterfensi secara periodik, hal ini diakibatkan oleh saturasi antara
komponen instrumen penerima (receiver) dengan amplitudo tinggi gelombang
udara dan gelombang langsung sebagai konsekuensi interaksi antara antena
dengan tanah. Selain itu noise yang cukup kuat mengganggu adalah surface
scattering noise ini dapat berupa refleksi maupun difraksi yang cukup kuat yang
di akibatkan oleh scattering oleh objek tanah tertentu yang mengatenuasi lebih
banyak sinyal mengakibatkan sinyal banyak merambat dipermukaan.
I. Procesing Data Ground Penetrating Radar
Sebagai gelombang diskrit, maka terhadap gelobang georadar dapat dilakukan
hampir pada semua jenis pengolahan data. Pengolahan data tersebut dapat
29
berbentuk pemfilteran, dekonvolusi, migrasi, transformasi, penguatan (gain),
tampilan dari bentuk wavelet ”Garyscale” hingga dalam bentuk skala multiwarna.
Gambar 10. Contoh Tampilan skala warna citra data georadar
(J.Gunawan, 2014).
Sebelum dilakukan pemilihan metoda pengolahan yang cocok, maka perlu
mengidentifikasi jenis objek/target yang akan ditonjolkan. Karena bila dilakukan
suatu metoda pengolahan, maka proses tersebut dapat memperngaruhi suatu
tampilan yang sudah ada sehingga pengolahan data yang kurang tepat akan dapat
menghilangkan suatu informasi obyek lain yang sebenarnya cukup signifikan.
Selain itu proses dekonvolusi untuk mereduksi multiple gelombang akibat
reflektor yang kuat dapat digunakan. Untuk tujuan identifikasi sinyal reflektor dan
difraksi, umumnya bila tampilan dinyatakan dalam skala multiwarna akan
memungkinkan didapatkanya tampilan yang lebih eksplisit dan mudah untuk
diinterprestasikan. Prosesing data GPR melibatkan modifikasi sehingga dapat
lebih mudah divisualisaikan dan diinterprestasikan. Teknik prosesing data GPR
secara umum meliputi langkah-langkah sebagai berikut :
30
1. Konvensi data kepenggunaan format digital.
Pada kebanyakan unit GPR, data secara otomatis direkam dalam format digital
atau data unit GPR yang diperoleh dimasukkan ke komputer dan di proses dengan
perangkat lunak.
2. Penghilangan/menimalisasi gelombang direct dan gelombang udara dari
data.
Seringkali, ada amplitudo refleksi yang besar pada batas antara permukaan udara
dan tanah seketika di bawah antena GPR. Kontras yang tinggi antara daya
konduktivitas udara dan tanah dapat menciptakan gelombang direct dan
gelombang udara yang dapat mengaburkan refleksi dari objek penting di bawah
permukaan. Gelombang direct dan gelombang udara ini dapat dihilangkan dengan
komputasi waktu tempuh dan panjang gelombang teoritis sepanjang lebar panjang
gelombang dari gelombang aslinya pada setiap trace GPR. Gambar skema adanya
gelombang direct dan gelombang udara saat pengukuran GPR dilihat pada
Gambar 13.
Gambar 11. Skema Gelombang direct dan air wave saat pengukuran (Yudi
Yulius, 2014).
31
3. Penyesuaian amplitudo pada data.
Dalam banyak kasus baterai unit GPR dapat melemah saat survei masih
berlangsung. Ini menghasilkan trace GPR dengan amplitudo refleksi yang
semakin lemah. Menentukan waktu habisnya batrai dari waktu ke waktu,
kemudian mengalikan masing – masing trace dengan suatu konstanta untuk
memperbaiki pengurangan tersebut.
4. Penyesuaian penguatan pada data.
Selama sinyal transmisi dari unit GPR menembus tanah, terjadi atenuasi terhadap
trace GPR.
Atenuasi itu dapat dikoreksi dengan melakukan penyesuaian
penguatan pada setiap trace. Ada beberapa persamaan untuk komputasi
penyesuaian penguatan. Dalam satu model, masing – masing nilai data pada
keseluruhan jejak dikalikan dengan suatu faktor yang berhubungan dengan
kedalaman sinyal.
5. Penyesuaian statis data.
Penyesuaian ini menghilangkan efek yang disebabkan oleh perubahan elevasi dan
peningkatan antena GPR.
6. Filtering data.
Tujuan dari filering adalah menghilangkan noise background yang tidak
diinginkan. Untuk menghilangkan noise yang tidak diinginkan ini, data trace time
– domain dikonversi dalam bentuk domain frekuensi dengan menggunakan
transformasi fourier. Frekuensi yang diinginkan disaring, dan trace dikonversi
kembali menjadi domain time menggunakan invers transformasi fourier.
32
7. Velocity analisis.
Velocity analisis melibatkan penentuan kecepatan gelombang pada material bawah
permukaan, kemudian mengubah travel time ke kedalaman. Dengan pengujian
konstanta dielektrik felatif dan menggunakan persamaan 1, lalu kedalaman tiap
refleksi dibawah permukaan ditentukan dari :
=
(24)
: Kedalaman Reflektor.
v : Cepat rambat energi elektromagnet pada material.
: Waktu tempuh ke reflektor dalam two – way time.
8. Migrasi.
Migrasi adalah suatu prosedur untuk mengubah permukaan yang telah terekam
dalam data GPR dengan lokasi heterogenetis bawah permukaan pada posisi yang
benar atau dalam kata lain migrasi adalah upaya pengembalian reflektor yang
miring pada posisi yang sebenarnya.
K. Visualisai Data Ground Penetrating Radar (GPR)
Ada tiga metode dalam memvisualisasi data GPR, antara lain : A-scan adalah
penyajian 1D single profil GPR (trace), B-scan adalah penyajian 2D rangkaian
trace GPR, dan C-scan adalah penyajian 3D rangkaian trace 2D seperti di
tunjukan pada Gambar berikut.
33
Gambar 12. Contoh tampilan data GPR A-scan (Annan, 2001).
Gambar 13. Contoh tampilan data GPR B-scan (Gray Mode) (Annan, 2001).
Gambar 14. Contoh tampilan data GPR B-scan (Rainbow Mode) (Annan, 2001).
34
Gambar 15 . Contoh tampilan data GPR C-scan (3D) (H. M. Jol, 2009)
L. Prinsip Inteprestasi Data Ground Penetrating Radar (GPR)
Sinyal yang di akibatkan oleh adanya variasi jenis tanah/batuan, struktur,
diskontinyuitas perlapisan, rongga ataupun kurang terkonsolidasinya perlapisan
taah dapat dengan mudah tampak dalam citra georadar. Dalam melakukan
interprestasi, beberapa faktor fisis obyek dapat diklasifikasikan dengan adanya
variasi jenis tanah/batuan dan struktur yang diindikasikan oleh perbedaan besar
amplitudo, atau perbedaan skala warna yang timbul akibat pantulan sinyal.
Bila suatu posisi kedalaman tertentu terjadi ganguan misalnya tarikan, tekanan,
pergeseran horizontal, pengangkatan ataupun penurunan, maka pola strukturnya
juga akan tampil perlapisan yang tidak menerus atau diskontinyu. Untuk kasus
rongga yang berarti suatu bagian dari batuan tidak terisi oleh material batuan yang
mungkin sudah terisi oleh udara maupun air/fluida maka dalam citra georadar
yang timbul akan berpola amplitudo sangat kecil atau berpola amplitudo sangat
besar.
35
IV. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu Dan Tempat Pelaksanaan
Penelitian Ground Penetrating Radar (GPR) ini dilaksanakan selama 2 bulan
tertanggal 10 Januari s/d 10 Maret 2015 di PT. RecsaLOG Geoprima Jl. Ratna
Niaga 5-6 Kota Baru Parahyangan Padalarang, Bandung.
B. Tabel Jadwal Kegiatan Penelitian
Tabel 3. Tabel jadwal penelitian
36
C. Alat Dan Bahan
Pada penelitian ini dalam pengambilan dan pengolahan data menggunakan alat
dan bahan, diantaranya sebagai berikut:
1.
ProEX Malla 25 MHz
Gambar 16. Prangkat GPR Malla ProEx 25 MHz (Malla, Geosince. 1997)
2. Antena GPR Malla 25 MHz
Gambar 17. Prangkat antena transmitter dan receiver GPR Malla ProEx 25
MHz (Malla, Geosince. 1997)
37
3. Battrey ProEX
11. Life Jacket
4. Notebook
12. Perahu/Rakit
5. Kabel LAN
14. Software Reflex 4.5
6. Software Ground Vision
15. Plastik Wrapping
7. Kompas
16. Tali
8. GPS
9. Tas alat
10. Buku lapangan dan alat tulis
D. Akuisisi Data GPR
Sebelum melakukan pengambilan data dilapangan, sebaiknya alat tersebut dicek
dahulu. Dengan melakukan kegiatan kalibrasi karena bertujuan untuk mengetahui
kelayakan alat dalam kondisi baik/layak pakai, disamping itu juga
untuk
mengetahui kestabilan data yang tervisualkan berupa gelombang yang di
pancarkan transmitter ke receiver.
Adapun tahapan pengukuran ini antara lain:
1. Memeriksa baterai
Memeriksa tegangan setiap antena dan ProEx dengan menggunakan Voltmeter.
Setiap alat harus memiliki tegangan baterai lebih dari 12 volt. Jika tegangan di
bawah 10 volt maka dilakukan pengisian ulang (pengecasan) menggunakan
charger sampai pada lampu adaptor terlihat hijau. Kemudian cek kembali dengan
menggunakan Voltmeter untuk memastikan. Pengisian baterai antena dan Pro Ex
dilakukan + 6 jam untuk setiap I unit baterai.
38
2. Kalibrasi
Lokasi pengukuran statis dilakukan di tempat yang biasa dilakukanya kalibrasi,
ini bertujuan untuk membandingkan hasil data kalibrasi dari kalibrasi sebelumnya.
a. Memasang semua kabel optik yang menghubungkan antenna ke ProEX dan
kabel LAN ke display (Notebook).
b. Menyalakan semua antenna dan ProEX dan notebook yang akan digunakan
dalam kalibrasi.
c. Menyalakan software groundVision yang akan digunakan dalam kalibrasi dan
pengukuran.
d. Melakukan penyetelan parameter dengan memilih dan mengatur parameter
yang ada, dapat dilihat pada Gambar 18 dan Gambar 19.
Gambar 18. Seting Parameter dalam Software Ground Vision
1. Membuat penamaan untuk nama file pada pengukuran statis yang akan
dilakukan saat kalibrasi.
39
2. Mengattur slot yang akan di pakai (A/B) dan aktifkan.
3. Memilih tipe pengukuran dan antena.
4. Dengan memilih Antena setting memasukan jarak antara transmitter ke
receiver yakni 6 meter.
Gambar 19. Seting Parameter dalam Software Ground Vision. 5 trig interval, 6
Time window dan sampling frecuency, 7 Autostacks, 8 Max time
window, 9 search for time zero, 10 Ok.
5. Mengatur trig interval yang digunakan, trig interval ini akan berhubungan
dengan kecepatan berjalan operator sehingga perlu adanya kesesuaian antara
trig interal dengan kecepatan berjalan operator dalam pengukuran ini trig
interval yang di gunakan adalah 0.5 s ini bertuan untuk spasi penembakan
pulsa radar oleh transmitter kebawah permukaan.
6. Mengatur samples dan mengatur time window yang akan digunakan. Time
window ini merupakan transformasi domain dari sampling frequency. Untuk
40
samples menggunakan nilai 516, time window 977.967 ns, sampling frequency
527.625 MHZ.
7. Mengatur number of stacks dengan memilih ( Autostacks ).
8. Memilih ” max time window” yaitu medium.
9.Memilih “search for time zero” kemudian catat nilai nya. Perlu diperhatikan
agar sample wavelet yang ditampilkan berada persis dibawah garis merah.
(semua informasi ini dicatat dalam buku lapangan).
10. Setelah parameter ditentukan, tekan OK.
a. Kemudian untuk memulai pengukuran pada keypad tekan F5. Perhatikan dan
amati data yang terekam pada software groundvision. Atau contoh data dapat
dilihat pada Gambar 20 .
b. Pada saat data sedang diambil maka dapat menggunakan marking dengan
menekan angka 1-9 pada keypad yang bertujuan untuk menandai hasil rekaman
atau radargram.
c. Pengukuran statis dilakukan sekitar 5 – 10 menit.
d. Pengukuran statis wajib dilakukan sebelum dan setelah kegiatan akuisisi di
lapangan.
41
Data
Noise
Gambar 20. Contoh hasil data pengukuran statis. Tanda hijau (antenna diangkat),
tanda biru (antenna digeser), tanda abu-abu (diberi hentakan kaki di
sekitar antenna), tanda merah (antenna dipegang saja).
3. Pengambilan data
a. Persiapan lintasan, mencatat informasi berupa posisi start-end lintasan dengan
menggunakan GPS Hendhed dan memberikan tanda/marking.
b. Memberi tanda dengan pita dan mencatat posisi kordinat dengan GPS apabila
di temukan hal-hal yang di anggap penting sepanjang lintasan.
c. Pada akusisi di danau ini prangkat GPR menggunakan alat tambahan seperti
plastik Wrapping ini bertujuan agar prangkat antena transmiter, receiver dan
kabel optik GPR ini tidak terendam oleh air. Sehingga dalam proses akusisi
data GPR dapat berjalan dengan normal.
42
Gambar 21. Transmitter dan receiver dibalut plastik wrapping.
d. Kemudian pengecekan koneksi antara ProEx dengan notebook.
e. Seting parameter pengukuran yang meliputi : nama project, trig interval, time
window, sampling frequency, tipe gelombang (short/long/medium). Posisi titik
nol tepat di atas wavelet (search time zero).
f. Mengkalibrasi di lintasan yang akan di ambil datanya, ini bertujuan agar di
dapat parameter yang tepat sehingga visual data pada radargram akan
maksimal citranya.
g. Setelah didapat parameter yang tepat maka dilakukan akusisi data sepanjang
lintasan dengan record data statis terlebih dahulu, tujuan dari statis ini untuk
melihat apakah data telah stabil atau belum, sebelum dilakukan record
selanjutnya.
43
E. Processing Data Ground Penetrating Radar (GPR)
Proses pengolahan data/prosesing GPR pada penelitian ini meliputi static/muting,
dewow, background removal, manual gain, bandpass filter (butterwroth), stack
trace, FK-migrasi dari tahapan-tahapan tersebut dapat diuraikan sebagai berikut .
1. Static/muting
Tujuan dilakukanya koreksi ini adalah untuk mengembalikan waktu tiba pertama
gelobang pada kontras lapisan pertama yang di temukan (menempatkan posisi
awal gelombang ke titik nol).
2. Subtract mean (Dewow)
Dewow adalah langkah prosesing yang dilakukan untuk menghilangkan frekuensi
sangat rendah yang terekam dalam radargram. Dewow termasuk kedalam
temporal filtering. Wow adalah noise frekuensi rendah yang terekam oleh sistem
radar. Terjadi akibat instrumen elektronik yang tersaturasi oleh nilai amplitudo
yang besar dari gelombang langsung (direct wave) dan gelombang udara.
3. Background removal
Filter ini diterapkan terhadap semua trace, proses ini bertujuan untuk
menghilangkan noise yang selalu muncul secara konsisten pada seluruh profil,
sehingga menutupi sinyal yang sebenarnya. Efek yang dilakukan pada proses ini
adalah menghilangkan energi koheren yang horizontal.
4. Manual gain (penguatan sinyal )
Pada pengambilan data selalu terjadi pelemahan energi sinyal pada batuan
ataupun lapisan tanah karena frekuensi tinggi diserap lebih cepat dibandingkan
dengan frekuensi rendah dan terjadi juga spherical divergensi yaitu energi
44
gelombang yang menjalar berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat dari
sumber dan hal ini sejalan dengan jarak dan waktu, maka untuk menghilangkanya
dilakukan penguatan amplitudo yang hilang sehigga seolah-olah di setiap titik
energinya sama.
5. Bandpass filter (Butterwroth)
Jenis filter bandpass ini merupakkan jenis filter yang mudah diaplikasikan karena
hanya memasukkan 2 nilai frekuensi rendah dan frekuensi tinggi. Tujuan dari
proses ini adalah untuk menghilangkan frekuensi-frekuensi yang tidak diinginkan
(noise), dengan membatasi nilai jangkauan frekuensi sinyal pada radargram.
6. Stack trace
Proses stacking ini dilakukan untuk meningkatkan signal to noise ratio (S/N).
Asumsi yang digunakan adalah bahwa sinyal mempunyai fase yang sama,
sedangkan noise berfase acak, maka pengumpulan trace diharapkan akan
memperkuat amplitude sinyal dan melemahkan amplitudo noise.
7. FK - Migrasi
Sebuah gabungan fk-filter dan migrasi yang dilakukan secara cepat untuk profil
2D, migrasi ini bertujuan untuk menelusur balik energi difraksi dan refleksi pada
sumber – sumbernya.
45
F. Diagram Alir Penelitian
Studi literatur
 Metode GPR
 Perangkat GPR
 Geologi Regional
Akuisisi Data GPR
Processing Data GPR
 Import Data
 Static / Muting
 Dewow
 Background Removal
 Manual Gain
 Bandpass filter (Butterworth)
 Stack Trace
 FK - Migrasi
Analisis Dan Interprestasi
Hasil
Gambar 22 . Diagram alir survei Ground Penetrating Radar
91
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, didapatkan kesimpulan sebagai
berikut:
1. Berdasarkan hasil intepretasi pemodelan 2D didapatkan kedalaman air,
lapisan aluvial, dan lempung yang bervariasi pada masing-masing
lintasan.
2. Lintasan 1 kedalaman air mencapai 0-7 m, ketebalan aluvial 2-10 m,
lempung 3-12 m
3. Lintasan 2 kedalaman air mencapai 0-14 m, ketebalan aluvial 2-18,
ketebalan lempung 18-32 m
4. Lintasan 3 kedalaman air 0-11 m, ketebalan aluvial 4-10 m, ketebalan
lempung 8-17 m.
5. Lintasan 4 kedalaman air 0-10 m , ketebalan aluvial 2-9 m, ketebalan
lempung 5-12 m
6. Ketebalan aluvial lebih tebal pada sisi Selatan dibandingkan sisi Utara dan
sebaliknya lempung cenderung tebal pada sisi Utara dibandingkan sisi
Selatan.
92
7. Penetrasi kedalaman maksimum yang dapat dicapai pada penelitian ini
adalah 40 m. Dan proses akuisisi data GPR sangat berpengaruh dengan
data yang dihasilkan.
B. Saran
Adapun saran dari dilakukanya penelitian ini, agar kedepanya dapat
dimaksimalkan apa yang kurang dari penelitian ini, yaitu:
1. Berdasarkan akuisisi yang telah dilakukan menunjukkan hasil yang kurang
maksimal pada data yang didapat. Untuk itu perlu diperhatikanya teknik
akuisisi Ground Penetrating Radar (GPR) diwilayah perairan.
2. Dan dalam perihal procsesing agar didapatkan visual yang maksimal
diharapkan jika menggunakan program lain serta menggunakan prosesproses yang berbeda agar didapatkan visual yang maksimal dan menunjukan
keakuratan target yang dicari.
DAFTAR PUSTAKA
Annan, A.P., 2001. Ground Penetrating Radar Workshop Notes. Canada.
Annan, A.P.,1992. Ground Penetrating Radar Workshop Notes. Sensors And
Software .Canada.
Abdul, S. 2009. Pemetaan Batuan Dasar Sungai Dengan Metode Groun
Penetrating Radar. Skripsi. Universitas indonesia.
Arcone, S.A., 1984. Dielectric Costant And Layer Thickness Interpretatio Of
Helicopter - Borne Short Pulse Radar Waveforms Reflected From Wet
And Dry River – Ice, IEE Trans. Geoscience And Remote Sensing.
Bramantyo. 2001. Menelususri Jejak Manusia Sunda Purba Dari Gua Pawon.
Kelompok Riset Cekungan Bandung. Bandung
Brahmantyo. 2005. Geologi Cekungan Bandung. Diktat Kuliah. Institut Teknologi
Bandung. Bandung
Bachtiar, T. 2005. Danau Purba Bandung. Kelompok Riset Cekungan Bandung.
Deniyanto. 2011. Identifikasi Zona Bidang Gelincir Tanah Longsor Dengan
Metode Georadar. Jurnal Fisika F.MIPA Universitas Haluoleo.
Sulawesi Tenggara.
Fajar, N., 2009. Ground Penetrating Radar. Kuliah Lapangan Karang Sambung.
Universitas Indonesia.
Jol, H. M., 2009. Ground Penetrating Radar Theory And Aplications. Canada.
Gunawan, M. 2014. Metode GPR dalam Eksplorasi Geofisika. Jurnal Geofisika
Laut. Universitas Diponegoro, Semarang
Khoiron. 2012. Identifikasi Bedrock Menggunakan Metode GPR Di Daerah X
Jakarta Pusat. Skripsi. Universitas Indonesia.
Musset, A. E.,1993. Lokking Into Earth. Cambridge University. New York.
Malla, Geoscience., Ramac., 1997. GPR Software Manual. Swedia.
Reynold,
J.M., 1997. An Introduction To Applied
Geophysics.Cambridge University. New York.
And
Eviromental
Sujatmiko., 1972. Peta Geologi Lembar Cianjur Skala 1:100.000. Puslitbang
Geologi. Bandung.
Tjia, M.O., 1994. Gelombang. Jurusan Fisika-FMIPA, Institut Tekologi Bandung,
Bandung.
Wahyudi, W. 2005. Panduan Kuliah Lapangan Geofisika. Departemen Teknik
Geofisika Institut Teknologi Bandung. Bandung.
Yudi, M. 2014. Studi Pemerosesan Dan Visualisasi Data Ground Penetrating
Radar. Jurnal Pusat Penelitian Elektronika Dan Telekomunikasi. LIPI.