GPR Data Processing

Postingan berikut ini, sebenarnya saya ambil dari video tutorial singkat mengenai processing data GPR oleh Reinaldo Alvarez Cabrera yang merupakan admin dari situs forum GPR (www.gpr-forum.com). Dalam video itu, dia menjelaskannya pake Bahasa Inggris, nah di sini saya mau translate aja plus nerangin dikit-dikit mengenai istilah-istilah-nya dalam bahasa Indonesia dan dalam bentuk gambar.

Alamat video tutorialnya dapat anda klik disini : GPR Data Processing

Intro dulu nih :

Berhubung data GPR saya hanya perlu sedikit pengolahan di software pengolahan data GPR (ReflexW, GPRSoft, Prism), dikarenakan GPR yang digunakan adalah GPR dengan frekuensi tinggi (350 MHz dan 500 MHz) yang banyak digunakan untuk kepentingan sipil maupun lingkungan (kedalaman sangat dangkal 1-6 meter), serta dengan antena yang shielded (alias udah dalam satu wadah antara antena transmitter dan receiver-nya) dan dengan jarak antara antena transmitter dan receiver tetap (fixed offset), maka saya coba menguraikan tutorial GPR yang udah dilakuin sama Reinaldo Alvarez Cabrera. Data yang digunakan adalah data dengan format .ds yang merupakan raw data dari GPR keluaran Italien IDS (seri RIS System) dengan frekuensi 200 MHz. Software yang digunakan adalah software dari GPRSoft, yang merupakan software buatan Geoscanners AB dari Swedia. Cukup sekian intro-nya, so cekidot aja tutorial-nya.

1). Tampilan Data Awal (Sebelum Di Processing)

IDS Data

Gambar 1. Raw Data

Sebenarnya data ini cukup panjang, cuman saya melakukan screen shoot sampai titik 500 (saya kurang tahu apakah nilai distance (m) pada GPRSoft itu benar, karena ketika saya menggunakan data saya (.sgy) yang distance-nya cuman 6 meter di GPRSoft dibaca-nya sampai 250 meter, hal ini terkait dengan masukkan data awal-file header). Data ini panjangnya (pada GPRSoft) sampai 1900 meter, dengan time windows 100 ns atau kalo di convert ke depth menjadi 6.1 meter.

2). Lakukan Gain

Hal pertama yang harus dilakukan jika melihat data awal seperti diatas, tentu saja adalah melakukan penguatan sinyal atau biasa disebut dengan Gain. Seperti terlihat pada data awal (lihat Gambar 1), radargram tersebut hanya memperlihatkan garis mendatar pada bagian paling atas, sedangkan bagian bawahnya kosong melompong (tiada informasi apapun yang kita dapat dari sini).

Catatan :

*Gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh alat GPR ke bawah permukaan mengalami atenuasi seiring semakin dalamnya bawah permukaan. Hal ini bisa disebabkan beberapa hal, antara lain dikarenakan sifat konduktivitas dari objek-objek yang berada di bawah tanah (batu, pipa besi, pipa pvc, dll), dengan sifatnya tersebut objek-objek tersebut menyerap serta mengubah gelombang elektromagnetik menjadi panas, di mana hal tersebut menyebabkan sinyal yang kebawahnya semakin melemah, selain itu secara umum suatu amplitudo sinyal memang akan mengalami penurunan seiring dengan semakin jauhnya sinyal tersebut dari sumber pancaran, dalam hal ini yaitu antena GPR.*

Gambar 2. Penguatan sinyal (Gain) di software GPRSoft

Catatan :

*Secara umum terdapat 2 pilihan penguatan sinyal (Gain) di software-software pengolahan data GPR (ReflexW, GPRSoft, Prism, dll), yaitu AGC (Automatic Gain Control) dan Manual Gain. AGC, sesuai namanya melakukan penguatan sinyal secara otomatis dengan memberikan nilai masukkan (dalam dB) kepada seluruh sinyal yang ada dalam radargram. Jadi semua sinyal dalam radargram mengalami penguatan sinyal dengan nilai yang sama, baik itu sinyal pada kedalaman 1 meter maupun yang berada pada kedalaman 6.1 meter. Sedangkan Manual Gain, sesuai namanya juga hanya memberikan penguatan sinyal terhadap sinyal-sinyal yang dianggap terlalu lemah, sehingga tidak terlihat di radargram. Saya biasanya menggunakan Manual Gain, karena dengan pilihan Gain tersebut kita hanya memberikan penguatan sinyal terhadap sinyal yang lemah, sedangkan AGC yang tidak pandang bulu dalam memberi penguatan sinyal, akan memperkuat lagi sinyal yang sudah kuat, dan hal itu sangat mubazir serta memberikan kesan tidak “natural” pada radargram.*

Dari Gambar 2 di atas, ada sesuatu yang salah. Ketika saya melakukan gain dengan melakukan gain pada beberapa titik yang saya anggap terlalu lemah, justru sinyal menukik ke bawah. Ini menandakan bahwa data tersebut sudah terkontaminasi oleh sinyal-sinyal dengan frekuensi rendah (seperti sinyal dari handphone, getaran dari kendaraan, atau bahkan gelombang energi tinggi yang tersaturasi lalu meluruh ke bagian bawah permukaan, sehingga menutupi sinyal-sinyal yang seharusnya, dll). Oh iya dalam software GPRSoft, kita dapat melakukan gain pada beberapa titik (dengan maksimal 8 titik, dengan memilih pilihan Custom pada Gain Function dan Points kita pilih 8 – lihat area yang saya kasih lingkaran hitam. Disana juga terlihat ada nilai keterangan dari nilai gain yang kita berikan. Amplitudo yang kita berikan melakukan penguatan berarah mendatar (horizontal), dan mengambil dari sample trace dan bukan trace-nya). Oleh karena itu kita dapat melakukan processing yang lain untuk menekan sinyal dengan frekuensi rendah tersebut).

3). DC Removal

Oleh karena adanya sinyal-sinyal lemah maka hal pertama yang dapat dilakukan untuk mengurangi atau bahkan menghilangkan efek dari sinyal ber-frekuensi rendah pada radargram tersebut adalah melakukan processing DC Removal. Fungsi dari DC Removal sendiri adalah sebagai berikut (diambil dari help-nya GPRSoft) :

This function removes the “zero” mean value from every trace in the loaded profile.   This subsequently restores the symmetry of the signal around a center value in the amplitude scale. Sometimes the DC offset can be small and insignificant, however it can mask small reflections if one is using narrow palettes in the B-Scan display. A clear sign of the presence of DC offsets is when the general background in a otherwise clean data is not the same color as the central color in you palette.

Dari pengertian di atas, terlihat bahwa DC Removal mempunyai fungsi untuk mengembalikan sinyal ke posisi yang seharusnya yaitu di titik tengah (dan bukannya melenceng ke bawah ataupun ke atas), sehingga sinyal akan berbentuk sinusoidal secara sempuna.

Gambar 3. Bentuk Sinyal Setelah di Gain dengan sebelumnya dilakukan DC Removal

Dari Gambar 3. di atas dapat terlihat bahwa sinyal ketika dilakukan gain (dengan sebelumnya dilakukan langkah DC Removal), sinyal tidak lagi menukik ke bawah, namun sebagian sudah berada di titik keseimbangan dan sinyal-nya hampir ideal, namun yang jadi masalah adalah sinyal di sebelah kanan, dimana terjadi offset ke atas (lihat lingkaran biru).

*Pilihan DC Removal dapat dipilih di toolbar dari GPRSoft*

4). Dewow

Untuk mengatasi permasalahan sebelumnya, yaitu masih adanya sinyal di sebelah kanan yang mengalami offset, maka dapat dilakukan langkah Dewow. Dewow sendiri dapat diartikan sebagai berikut (pengertiannya diambil dari TA Hendra Harisman) :

Dewow merupakan langkah processing yang dilakukan untuk menghilangkan frekuensi yang sangat rendah yang terekam dalam radargram. Dewow termasuk dalam temporal filtering. Wow adalah noise dengan frekuensi rendah yang dapat terekam oleh sistem radar. Terjadi akibat instrumen elektronik yang tersaturasi oleh nilai amplitudo besar dari gelombang langsung (direct wave) dan gelombang udara.

Sederhananya Dewow ini merupakan high pass filter, dalam artian si Dewow ini hanya memilih sinyal-sinyal dengan frekuensi tinggi dan membuang sinyal-sinyal dengan frekuensi rendah (cucok kan dengan tujuan kita, yaitu membuang sinyal-sinyal frekuensi rendah yang menganggu tampilan sinyal di radargram).

Gambar 4. Gunakan nilai default yang diberikan software (time window 9.5 ns)

Gambar 5. Gain setelah diberikan langkah Dewow

Dari Gambar 5. di atas dapat dilihat bahwa ternyata masih terdapat offset ke arah atas (sinyal sebelah kanan). Sehingga diperlukan processing yang lain.

5).  Filters (IIR Filter)

Gambar 6. Filters (IIR filter)

Langkah selanjutnya yang dapat dilakukan adalah Filters terutama IIR filter (kalo di software lain biasanya disebut dengan Bandpass Frequency). Tujuan dilakukan langkah ini adalah menghilangkan frekuensi-frekuensi sinyal yang tidak diinginkan. Kita dapat menentukan batas dari High Pass serta Low Pass-nya.

Gambar 7. Radargram dan Gain

Dari gambar di atas dapat terlihat bahwa setelah di lakukan processing filters, garis tebal pada radargram jadi hilang, namun kabar baiknya adalah ketika dilakukan gain, sinyal dalam kondisi ideal alias tidak ada lagi terjadi offset sinyal (terutama pada sinyal sebelah kanan).

Gambar 8. Gain setelah sebelumnya dilakukan Filters

Dari gambar di atas, terlihat data pada lapisan bawah radargram mulai terlihat, namun masalahnya masih kurang jelas. Oleh karena itu kita dapat kasih sedikit lagi gain-nya.

Gambar 9. Setelah dikasih Gain lagi

Oke, saya kira udah cukup keliatan. Langkah selanjutnya adalah melakukan pemindahan titik awal (titik nol). Dari gambar diatas terlihat bahwa titik nol-nya masih berada di udara dan bukan pada lapisan pertama. Oleh karena itu kita dapat melakukan processing static correction.

Gambar 10. Tentukan titik yang akan dijadikan titik awal (dari gambar diatas terlihat bahwa pada detik ke 2.6 ns, yang akan dijadikan titik awal-lihat tanda panah merah).

Gambar 11. Hasil penggunaan Static Correction

Dari gambar diatas (lihat lingkaran merah), terlihat bahwa titik awal sudah tidak di udara lagi. Langkah selanjutnya adalah mengurangi atau bahkan menghilangkan garis mendatar pada radargram diatas.

6). Background removing

Seperti disebutkan sebelumnya, langkah selanjutnya adalah menghilangkan gangguan arah mendatar. Oleh karena itu, kita dapat menggunakan langkah Background removing.

Gambar 12. Background removing

Gambar diatas adalah penggunaan Background removing. Check list option Partial jika tidak semua daerah dikenai efek ini. Saya mulai dari 10 ns sampai waktu terakhir.

Gambar 13. Hasil Background removing

Terlihat bahwa data diatas lebih “halus”. Langkah selanjutnya adalah memperjelas kontrasnya.

7). Palette

Untuk memperkuat kontras kita gunakan pilihan edit transform pada option Palette.

Gambar 14. Pilih pilihan Edit pada Option Palette

Gambar 15. Edit Transform

Pada pilihan Edit, saya memilih Transform dengan pilihan no. 5, dan hasilnya adalah sebagai berikut :

Gambar 16. Hasil Edit Transform

Dari gambar di atas terlihat bahwa kontrasnya lebih terlihat. Jika kita belum puas atas hasil di atas kita dapat memberikan efek Gain lagi misalnya.

Gambar 17. Setelah penggunaan sedikit Gain kembali.

8). Layer

Langkah ini sebenarnya hanya optional, tapi ga papa kan buat dicobain. Langkah berikutnya, kita bisa melakukan picking layer. Opsi ini digunakan biasanya untuk menentukan batasan-batasan lapisan tanah.

Gambar 18. Picking Layer

Kita dapat melakukan picking layer. Gambar diatas memperlihatkan penggunaan picking layer secara manual.

Gambar 19. Picking Layer 2

Gunakan Split Window untuk mengetahui pemisahan layer pada grid.

Oke, sekian postingan saya mengenai processing data GPR ini. Semoga bermanfaat.😀

33 thoughts on “GPR Data Processing

  1. Mas Nugraha (mdh2an ga slh sebut), kenalin sy Afif (mhsswa slh satu PT di Bndung). Kebetulan sy baru melakukan pengukuran gpr dengan antenna shielded 250 MHz di daerah Kebumen. Lintasannya menanjak dan koreksi topografi cukup bervariasi, tertinggi sekitar 6 meter. Saya agak kesulitan di processingnya. Menurut mas mana yang perlu didahulukan, static correction dulu atau filter dulu? Kalo lintasannya seperti ini, masih perlu ga dilakukan background removal?

    • Panggil aja Aa, hehehe …, saya orang Bandung kok ….

      Mana gambarnya ya? Kalo menurut saya tergantung apa yang dicari, kalo background removal itu biasanya dipake untuk melihat apakah ada suatu anomali/objek pada keadaan sangat dangkal, misalnya hanya beberapa cm di bawah permukaan tanah, karena biasanya tertutup oleh gelombang langsung udara sama permukaan tanah, sehingga diperlukan “penghilangan” gelombang langsung tersebut.

      Sedangkan untuk static correction, kalo emang udah tidak ada gangguan kayak gelombang langsung udara atau permukaan tanah, langsung diterapin aja, udah gitu baru pake filter ….. (semoga membantu :D)

  2. Nice article brur…
    Komen dikit masalah gain. AGC gain banyak di pake orang sebagai “default gain”. Tapi drawbacknya lumayan signifikan krn AGC gain tidak preserve relative amplitude changes di GPR line, karena kalkulasinya berdasarkan maximum amplitude di tiap individual trace. Ini jadi masalah kalo kita mo bandingin amplitude di satu spot dgn spot lain dlm 2D GPR inline. Sekedar saran sih, coba pake energy decay gain brur.

    • Thx masukannya ya ……. Memang AGC ini sebenarnya hanya untuk “memperjelas” tampilan aja, saya juga jarang menggunakan AGC Gain, biasanya saya pake manual gain, dimana saya hanya memperkuat amplitudo yang benar-benar lemah, sehingga tampilannya lebih natural. Sedangkan energy decay sendiri biasa saya pake untuk melihat sebuah “anomali” dari suatu amplitudo. Misalnya jika disuatu area amplitudo nilainya tinggi, dan dipertengahan area tersebut tiba-tiba ada sebuah nilai amplitudo yang rendah, biasanya kemungkinan disana ada sebuah anomali yang menarik.

  3. Mas pernah pakai software GPR Geoscane32 gg???…
    saya masih bingung klao mengolah data GPR dengan software itu……
    skrng ini saya lagi nyusun TA ttg GPR deteksi pipa PDAM dengan frekuensi 1700 MHz..

    mohon sharenya…..kalo taw… tks

    • Belum pernah make software itu mas. Yang pernah saya pake itu ReflexW, Petrel, Vista, Matlab, Prism, sama GPRSoft. Kalua boleh tau keunggulan dari software GPR Geoscane32 itu apa?apa khusus untuk GPR dengan penetrasi kedalaman dangkal? dan satu lagi mas, kalo boleh tahu pipa PDAM yang mau di deteksi pada kedalaman berapa dan jenis pipa apa (primer, sekunder, atau tersier?)

  4. kalo geoscane32 sama seperti Gpr lainya, tp antenanya shealded (digabung jadi satu). karena saya mendeteksi pada kedalaman 1 meter, makanya tampilanya kecil di layar…. pipa PDAM sekunder mas…

    tp BTW ap bedanya sekunder, primer, ma tersier???? hehehe

    • Sama mas, saya juga pake GPR yang shielded dari Mala dengan frekuensi antena ada yang 500 Mhz dan 350 Mhz, tapi kalo saya kira dengan frekuensi GPR yang mencapai 1700 Mhz, saya kira itu terlalu tinggi untuk mendeteksi sebuah pipa pada kedalaman sekitar 1 meter, dan kalo tampilannya kecil itu pasti mas, karena resolusi yang digunakan terlalu tinggi untuk mendeteksi sebuah benda dalam kedalaman 1 meter. Dari referensi yang sering saya baca, untuk mendeteksi sebuah rangka beton saja cukup hanya menggunakan GPR dengan frekuensi sekitar 800 – 1200 Mhz.

      Beda pipa sekunder, primer, dan tersier terletak dari ukuran diameter-nya mas. Pipa Primer itu biasanya pipa di sumber-sumber utama PDAM, sedangkan sekunder biasanya di pinggiran jalan, sedangkan tersier di perumahan2. Pipa primer biasanya mempunyai diameter paling besar dibandingkan dengan sekunder dan tersier, dan bahannya juga masih banyak yang memakai bahan besi dan bukan PVC seperti sekunder atau tersier.

    • Kalo ketebalan pipa, saya belum berani jawab, meski cara “kanibal-nya” pernah gunain, tapi secara ilmiah belum bisa dibuktiin. Tapi kalo kedalaman pipa kan tinggal lihat anomali yang terjadi, berupa lengkungan hyperbola. Namun harus hati2 membedakan antara lengkungan hyperbola pipa ataukah batu. Itu bisa dilakukan dengan cara-cara yang mas sendiri pernah pelajari.

  5. terima kasih mas….. saat ada anomali pada tampilan software yang berupa hiperbola, disana juga ditampilkan waktu tempuh dan kedalaman hasil bacaan software… trus untuk menganalisis nya untuk mengetahui nilai dielektrik, kita pakai rumus yang mana mas?? ap pakai rumus d= 1/2tv atau pakai rumus delta D=1/2 delta t kai v……..?????

    keterangan delta d= selisih kedalaman yang terbaca pada software
    delta t = selisih waktu tempuh…

    tks…

    • Sebenernya lupa lagi sih perumusan buat GPR ini, karena hampir 8 bulan udah gak belajar lagi GPR. Jadi harus baca-baca dulu lagi. Tapi kenapa gak pake cara fitting hyperbola, dari sana biasanya nilai dielektrik dari anomali tersebut dapat ketauan.

  6. oy..mas persediaan cma ad yang 25 Mhz sama 1700 Mhz…. jadi sy pilih yang 1700 Mhz saja mas.
    biasny pipa PDAM terkubur pada kedalaman berapa mas??? akurat gg ya mas??? kasih solusi donk…..

    • Biasanya kedalamannya antara 1-2 meter lah. Namun sebenernya kadang ada pipa yang dikubur pada kedalaman hanya beberapa cm dari permukaan aspal, itu biasanya ada di perumahan2. Nah, saya takutnya dengan frekuensi GPR yang tinggi itu, anomali tersebut tidak terlihat, dan bisa dianggap sebagai batu kecil yang merupakan bahan dari aspal. Saya pernah ngalaminnya, jadi baru agak kelihatan pas pake frekuensi 350 Mhz, karena pake yang 500 Mhz tidak bisa dibedakan antara batu atau pipa tersebut, padahal jelas2 disana saya liat ada pipa tersebut.

      Tenang mas selalu ada solusi dalam setiap permasalahan, hehehehe …….😀
      Kalo adanya frekuensi yang itu, ya gak papa. Yang paling penting sekarang “berkawan” dengan alat tersebut. Karena yang paling penting dalam GPR adalah insting kita untuk mendeteksi sebuah pipa. Insting dapat makin terasah jika sering melakukan pengujian. Oleh karena itu saya saranin, buat semacam simulasi, masukkan pipa dari berbagai bahan yang biasa digunain sama pihak PDAM mulai dari besi, PVC, atau fiber optic, dengan berbagai diameter, dan berbagai kedalaman pada tanah yang kita gali sendiri. Dari sana kan kita dah tau nilai konstanta dielektrik dari medium tanahnya, apakah tanahnya jenis lempung atau apa, ataukah dalam keadaan basah atau kering, kita sudah tau karena kita menggalinya sendiri. Selain itu kita juga sudah tau nilai konstanta dielektrik dari pipa tersebut karena kita sendiri yang memasukkannya. Dari sana lihat penampakan yang ada pada layar GPR, setelah itu pelajari dan cocokkan dengan berbagai rumus yang ada. Semakin sering dilakukan, insting kita akan semakin terbentuk, kita akan mengetahui apakah di dalam tanah sana pipa-nya PVC atau besi, pada kedalaman berapa dia berada, dst. Semoga dapat membantu ya😀

  7. mas taw gg apa itu trace window…sepintas kalo di GPR geoscane32 itu trace windownya sama kayak diata yang gambarnya warna kuning tuh mas.. kira2 apa fungsinya???

    • Trace window tuh buat tau resolusi vertikalnya. Biasanya ada hubungannya sama window length atau bisa juga menunjukkan batas lapisan 1 dengan lainnya/reflektor. Kalo pake software matlab atau vista, itu bisa keliatan satu reflektor itu mempunyai window length atau amplitudenya itu segimananya.

  8. aa nugraha mau nanya, gimana cara bedain antara pipa sama kabel bermuatan listrik dari tampilan gpr.

      • Kurang tahu juga sih mas …… waktu itu saya dapat software-nya dari teman waktu kuliah ….. Tapi coba tanya-tanya di milis-milis Geofisika atau kampus-kampus yang ada jurusan Geofisika-nya biasanya sih ada.

  9. mas nugraha, apa penaruh gain dengan kedalaman yang mampu di penetrasi oleh GPR? lalu untuk mencapai kedalaman 6,1m dibutuhkan gain berapa? apakah ada perhitungannya?

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s