HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTROMAGNETIK
GROUND GROUND PE PE NE TRATI NG RADAR (GPR)
Laporan
ini
disusun
sebagai
syarat
untuk
mengikuti
Praktikum
Elektromagnetik selanjutnya, tahun ajaran 2017/2018, Jurusan Teknik Geofisika, Fakultas Teknologi Mineral, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta.
Disusun oleh :
MUHAMAD RINALDI 116.160.082 KELOMPOK 6
Yogyakarta,11 Februari 2018
Disahkan oleh : Asisten Elektromagnetik
(
)
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL ”VETERAN”
YOGYAKARTA 2018
i
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji bagi sang Khalik yang selalu memberikan pertolongan dan karunia-Nya, saya dapat mengerjakan Laporan Praktikum Elektromagnetik, Laboraturium Geofisika Eksplorasi, Program Studi Teknik Geofisika, Universitas Pembangunan Nasional UPN “Veteran” Yogyakarta tahun ajaran 2015/2016 dengan lancar. Saya mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak seperti asisten, praktikan, orang tua, dan dosen yan telah mendukung dan memberikan bantuan secara materiil dan moril dalam rangka pembuatan Laporan Praktikum Elektromagnetik ini dan saya sangat menghargai jerih payah mereka untuk saya. Terkhusus asisten laboratorium, saya ucapkan terima kasih atas ilmu-ilmu yang saya dapat dan semoga ilmu yang kalian berikan dapat menjadikan bekal bagi saya untuk ke depannya. Aamiin. Harapan saya, semoga Laporan Praktikum Elektromagnetik yang saya buat dapat memberikan manfaan bagi orang yang membacanya dalam bidang eksplorasi Elektromagnetik. Karena masih banyak kekurangan yang saya sadari dalam pembuatan Laporan Praktikum Elektromagnetik ini, saya mengucapkan mohon maaf bila ada kata-kata yang tidak berkenan. Terima kasih atas perhatian.
Yogyakarta, 11 Februari 2018
MUHAMAD RINALDI
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL …………………………………………………………..i HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................ii KATA PENGANTAR ................................................................................................iii DAFTAR ISI .................................................................................................................iv DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................v DAFTAR TABEL ........................................................................................................vi BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ..................................................................................................1 1.2. Maksud ............................................................................................................. 2 1.3.Tujuan .................................................................................................................2 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Penelitian Geologi Teknik dan Utilitas Menggunakan Metode
GPR........ 1
BAB III. DASAR TEORI
3.1. Prinsip Dasar Metode
GPR ...........................................................................13
3.2. Perambatan Medan Elektromagnetik ........................................................... 13 3.3. Konstanta Dielektrik Batuan .........................................................................13 3.4. Prinsip Kerja Metode
GPR............................................................................14
BAB IV. METODOLOGI
4.1. Diagram Alir Pengolahan Data .....................................................................25 4.2. Pembahasan Diagram Alir Pengolahan Data .............................................. 26 BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1. Penampang
GPR Lintasan
19 .......................................................................2
BAB VI. PENUTUP
6.1.Kesimpulan ……………………………………………………………………… 44 6.2. Saran ……………………………………………………………………….45 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A. PENAMPANG GPR SEMUA LINTASAN LEMBAR KONSULTASI
iii
LEMBAR PENILAIAN
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1.
Prinsip kerja GPR (Bahri,dkk,2012) ............................................................................ 7
Gambar 3.2. Diagram kerja
GPR (Arisona, 2009) ........................................................................... 8
Gambar 3.3.
Skema Pemantulan Gelombang GPR ......................................................................... 9
Gambar 4.1.
Diagram Alir Pengolahan Data ................................................................................. 11
Gambar 5.1. Penampang
Lintasan GPR 19 ................................................................................... 12
v
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1.Permitivitas Dielektrik Relatif Material (Davis &Annan,1989)…………………7
vi
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Secara umum geofisika dapat diartikan sebagai suatu kajian terstruktur
tentang fenomena alam, pengukuran dan karakteristiknya serta penggunaanya untuk pencarian sumber daya alam, khususnya ditinjau dari aspek – aspek fisika. Untuk memahami geofisika secara baik, diperlukan dasar – dasar yang kuat dalam fisika, geologi dan matematika. Perkembangan keilmuan yang pesat, terkadang memerlukan pula kemampuan dalam bidang komputasi dan instrumentasi. Ground Penetrating Radar (GPR) dapat juga disebut georadar. Georadar berasal dari dua kata yaitu geo yang berarti bumi dan radar singkatan dari radio detection and ranging. Secara harfiahnya adalah alat pelacak bumi menggunakan gelombang radio. Ground Penetrating Radar (GPR) merupakan teknik eksplorasi geofisika yang menggunakan gelombang elektromagnetik, bersifat nondestruktif dan mempunyai resolusi yang tinggi terhadap informasi geologi yang relatif dangkal. Prinsip dasar metode ini tidak jauh berbeda dengan metoda seismik refleksi yang telah berkembang luas penggunaannya di berbagai bidang seperti : konstruksi dan rekayasa, pencarian benda-benda arkeologi, untuk melihat kondisi geologi bawah permukaan dan masalah lingkungan. Metode GPR berbeda dengan metode seismik yang menggunakan sumbergelombang mekanik (getaran medium) seperti pukulan palu, ledakan mercon, dan bom, GPRmerupakan salah satu metode geofisika yang tidak merusak. Kelebihan lainnya adalah biayaoperasionalnya
yang
redah,
prosedur pengerjaan mudah, dan ketelitian yang tinggi.Sayangnya, daya tembusnya hanya puluhan meter.
1
1.2.Maksud
Dapat mengolah data yang didapat dilapangan yang kemudian dioperasikan menggunakan aplikasi GPR .Selanjutnya,hasil data yang diolah tersebut dapat mengiterpretasikan material yang ada dibawah permukaan. 1.3.Tujuan
Dapat menjelaskan secara detail apa saja yang ada dibawah permukaan tanah menggunakan prinsip GPR dengan cara melihat beda kontras dari warna maupun amplitude.
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. . Penelitian Geologi Teknik dan Utilitas Menggunakan Metode GPR
Pemetaan utilitas bawah tanah adalah praktik teknik yang penting untuk memperoleh informasi dasar tentang fitur utilitas yang terkubur. Mengamankan informasi dasar fitur utilitas bawah tanah akan selalu menjadi langkah yang sangat penting untuk perencanaan infrastruktur kota. Dalam hal ini, kerangka kerja yang efisien, mulai dari penandaan, pemindaian, pendeteksian, dan penggalian informasi geometrik utilitas yang terkubur sebelum menampilkan hasilnya pada format deliverable yang lebih baik sangat penting untuk memastikan perolehan data yang akurat selama pemetaan utilitas bawah tanah. Oleh karena itu, makalah ini menunjukkan kerangka konseptual untuk penilaian akurasi pemetaan utilitas bawah tanah menggunakan salah satu alat pengukuran pengujian non-destruktif yang terkenal, yaitu Ground Penetrating Radar (GPR). Model berbasis lapangan yang disesuaikan untuk meniru infrastruktur khas yang saat ini terkubur di bawah tanah digunakan untuk menilai keefektifan kerangka kerja. Metodologi pemetaan, metode akuisisi data praktik terbaik dan prosedur referensi untuk menilai ketepatan pemetaan utilitas bawah tanah dilakukan pada model berbasis lapangan. Rincian kerangka konseptual ini didefinisikan dalam makalah ini. Hasil yang diperoleh membuktikan bahwa, kerangka konseptual yang diusulkan telah menyajikan keabsahan lokasi pemetaan utilitas bawah tanah dan memperkenalkan praktik terbaik untuk akuisisi data menggunakan GPR untuk memastikan pemetaan utilitas bawah tanah yang tepat. Dengan tersedianya kerangka konseptual ini, dapat memperbaiki praktik yang tidak tepat yang telah dilakukan oleh streetworker selama pemetaan utilitas bawah tanah. Melalui penyempurnaan kerangka konseptual ini, kerangka kerja yang diusulkan, oleh karena itu, berpotensi memberikan kontribusi tak terbatas terhadap peningkatan prosedur operasi pemetaan utilitas bawah tanah. Oleh karena itu, penetapan prosedur operasi standar untuk survey Pekerjaan pemetaan
3
utilitas bawah tanah di masa depan menuju pengembangan database kadaster bawah tanah threedimensional berada dalam jarak pandang
4
BAB III DASAR TEORI
3.1. Prinsip Dasar Metode GPR
Metode ground penetrating radar atau georadar merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari kondisi bawah permukaan berdasarkan sifat elektromagnetik dengan menggunakan gelombang radio dengan frekuensi antara 11000 MHz. Georadar menggunakan gelombang elektromagnet dan memanfaatkan sifat radiasinya yang memperlihatkan refleksi seperti pada metode seismik refleksi. Pengukuran dengan menggunakan GPR ini merupakan metode yang tepat untuk mendeteksi benda benda kecil yang berada di dekat permukaan bumi (0,1-3 meter) dengan resolusi yang tinggi yang artinya konstanta dielektriknya menjadi rendah. Ada tiga jenis pengukuran yaitu refleksi, velocity sounding, dan transiluminasi. Pengukuran refleksi biasa disebut Continuous Reflection Profiling (CRP). Pengukuran velocity Sounding disebut Common Mid Point (CMP) untuk mementukan kecepatan versus kedalaman, dan transiluminasi disebut juga GPR Tomografi. GPR terdiri dari sebuah pembangkit sinyal, antena transmitter dan receiver sebagai pendeteksi gelombang EM yang dipantulkan. Signal radar ditransmisikan sebagai pulsa-pulsa yang tidak terabsorbsi oleh bumi tetapi dipantulkan dalam domain waktu tertentu. Mode konfigurasi antena transmitter dan receiver pada GPR terdiri dari mode monostatik dan bistatik. Mode monostatik yaitu bila transmitter dan receiver digabung dalam satu antena. sedangkan moded bistatik bila kedua antena memiliki jarak pemisah. Transmitter membangkitkan pulsa gelombang EM pada frekuensi tertentu sesuai dengan karaketristik antena tersebut (10 MHz – 4 GHz). Receiver diset untuk melakukan scan yang secara normal mancapi 32512 scan per detik. Setiap hasil scan ditampilkan pada layar monitor (real-time) sebagai fungsi waktu two-way
5
traveltime, yaitu waktu yang dibutuhkan gelombang EM menjalar dari t ransmitter, target dan ke receiver. Tampilan ini disebut radargram. 3.2.Perambatan Medan Elektromagnetik
Gelombang adalah energi getar yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoidal. Selain radiasi elektromagnetikl, dan mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat vakum, gelombang jugak terdapat pada medium dimana mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari suatu tempat ke tempat lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Untuk gelombang elektromagnet, perambatan energi tersebut tidak selal u berlangsung dalam medium material seperti telah disebutkan di atas. Sejajar dengan hukum Newton sebagai landasan hukum mekanika klasik, maka persamaan Maxwell merupakan perumusan hukum-hukum alam yang melandasi semua fenomena elektromagnetik. Berbeda dari persamaan Newton, persamaan Maxwell dirumuskan dengan besaran fisis yang lebih abstrak seperti medan listrik E dan medan magnet B. 3.3. Konstanta Dielektrik Batuan
Konstanta ini melambangkan rapatnya fluks elektrostatik dalam suatu bahan bila diberi potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan energi listrik yang tersimpan pada bahan tersebut jika diberi sebuah potensial, relatif terhadap vakum (ruang hampa). Konstanta dielektrik dilambangkan dengan huruf Yunani εr atau kadang-kadang K, atau Dk. Secara matematis konstanta dielektrik suatu bahan didefinisikan sebagai:
εs merupakan permitivitas statis dari bahan tersebut, dan ε0 adalah permitivitas vakum. Permitivitas vakum diturunkan dari persamaan Maxwell dengan menghubungkan intensitas medan listrik E dengan kerapatan fluks listrik D. Di vakum (ruang hampa), permitivitas ε sama dengan ε0, jadi konstanta dielektriknya
6
adalah 1. Permitivitas relatif dari sebuah medium berhubungan dengan susceptibility (kerentanan) listriknya, melalui persamaan
Tabel 3.1.Permitivitas Dielektrik Relatif Material (Davis &Annan,1989)
Aliran arus listrik di dalam batuan dan mineral dapat di golongkan menjadi tiga macam, yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik 3.4. Prinsip Kerja Metode GPR
Pada dasarnya GPR bekerja dengan memanfaatkan pemantulan sinyal. Teknik penggunaan metode GPR adalah sistem Electromagnetic Subsurface Profiling
(ESP),
dengan
cara
memanfaatkan
pengembalian
gelombang
elektromagnetik yang dipancarkan melalui permukaan tanah dengan perantara antena (Heteren, dkk., 1998).
Gambar 3.1. Prinsip kerja GPR (Bahri,dkk,2012)
7
Unit kontrol radar menghasilkan pulsa trigger tersinkronasi ke pengirim dan penerima elektronik di antena. Pulsa ini mengendalikan pengirim dan penerima elektronik untuk menghasilkan sampel gelombang dari pulsa radar yang dipantulkan. Pulsa ini akan dipancarkan oleh antena ke dalam tanah. Pulsa ini akan mengalami atenuasi (pelemahan) dan cacat sinyal lainnya selama perambatannya di tanah. Sinyal ini kemudian diproses oleh rangkaian penerima. Kedalaman objek dapat diketahui dengan mengukur selang waktu antara pemancaran dan penerimaan pulsa. Dalam selang waktu ini, pulsa akan bolak balik dari antena ke objek dan kembali lagi ke antenna, (Daniel, D.J, 2004). Jika selang waktu dinyatakan dalam t, dan kecepatan propagasi gelombang elektromagnetik dalam tanah v, maka kedalaman objek yang dinyatakan dalam h adalah :
Gambar 3.2. Diagram kerja GPR (Arisona, 2009)
8
Gambar 3.3. Skema Pemantulan Gelombang
GPR
Jika konstanta dieletrik medium semakin besar maka kecepatan gelombang elektromagnetik yang dirambatkan akan semakin kecil. Pulse Repetition Frequency (prf) merupakan nilai yang menyatakan seberapa s eringnya pulsa radar diradiasikan ke dalam tanah. Penentuan prf dilandasi dengan kedalaman maksimum yang ingin dicapai. Semakin dalam objek, maka prf juga semakin kecil karena waktu tunggu semakin lama.
9
BAB IV METODOLOGI
4.1. Diagram Alir Pengolahan Data Mulai
New Project – Modules – (2D-Data-Analysis) Input Data
Processing : Static Correction/Mutin
Move Startime
1D Filter (Substract-Mean (Dewow))
Gain (AGC Gain)
1D Filter (Bandpass Frequency)
2D Filter (Background Removal)
Selesai – (Screenshoot)
10
Gambar 4.1. Diagram Alir Pengolahan Data
4.2. Pembahasan Diagram Alir
Berikut ini adalah tahapan-tahapan untuk pengolahan data menggunakan software GPR yaitu Reflex : 1) Memulai dengan mengklik new project,lalu memberikan nama,seteleh itu klik Ok; 2) Kemudian klik modules,lalu pilih 2D-Data-Analisis ; 3) Pilih File,kemudian import data GPR yang sudah di ekstrak sebelumnya. Kemudian muncul jendela baru; 4) Jendela Data Import dengan konten fileheader, filename, dan format specification muncul setelah memilih import. Filename dapat diubah sesuai keinginan. Setelah ituklik Convert to Reflex; 5) Memilih menu Processing kemudian pilih Static Correction/muting,setelah itu akan muncul jendela baru,Selanjutnya,pilih sub menu move start time,lalu atur seusai ketentuan kemudian beri nomor processing label dan klik start. 6) Pilih menu processing lalu pilih 1D filter,selanjutnya pilih sub menu Substract – mean (dewow),lalu atur sesuai dengan ketentuan kemudian beri nomor processing label dan klik start. 7) Pilih menu Processing lalu pilih Gain kemudian pilih sub menu AGC Gain ,lalu atur sesuai dengan ketentuan kemudian beri nomor processing label dan klik start. 8) Pilih menu Processing lalu pilih 1D filter kemudian pilih sub menu Bandpass frequency ,lalu atur sesuai dengan ketentuan kemudian beri nomor processing label dan klik start. 9) Pilih menu Processing lalu pilih 2D filter kemudian pilih sub menu Background removal,lalu atur sesuai dengan ketentuan kemudian beri nomor processing label dan klik start. 10) Langkah terakhir yaitu dengan meng screenshot dari hasil yang didapat.
11
BAB V PEMBAHASAN
5.1. Penampang Lintasan GPR 19
Gambar 5.1. Penampang Lintasan GPR 19
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa adanya perbendaan kontras warna yang berarti dapat mengindikasikan bahwa dibawah permukaan tersebut memiliki material yang berbeda.Kemudian adanya suatu bentuk setengah lingkaran mengindikasikan bahwa dibawah permukaan tersebut terdapat suatu benda,dapat berupa pipa atau kumpulan kabel.
12
BAB VI PENUTUP
6.1. Kesimpulan
Dengan menggunakan metode GPR ini kita dapat mengiterpretasi material dibawah
permukaan
tanpa
harus
menggalinya,Material-material
dibawah
permukaan dapat diketahui karena adanya perbedaan amplitude dan kontras warna.
6.2. Saran
Karena data yang diolah hanya menggunakan satu metode maka keakuratannya kurang,dan interpretasinya pun akan berbeda.Oleh karena itu disaran kan agar menggunakan dua metode atau lebih dalam mendapatkan data supaya hasil interpretasi bawah permukaan akurat.
13