PENGOLAHAN DATA SEKUNDER MEDAN GAYA BERAT (GRAVITY) CITRA GEOSAT DAN ERS-1 SATELIT PDF

Preview

Summary

PENGOLAHAN DATA SEKUNDER MEDAN GAYA BERAT (GRAVITY) CITRA GEOSAT DAN ERS-1 SATELIT Disusun Oleh : M. Hanifa Gandes (HP: 085693353560) Alumni Kelompok Minat Khusus Geofisika Jurusan Fisika FMIPA UNSOED i DAFTAR ISI DAFTAR ISI ..............................................................................

Description

PENGOLAHAN DATA SEKUNDER MEDAN GAYA BERAT (GRAVITY) CITRA GEOSAT DAN ERS-1 SATELIT

Disusun Oleh : M. Hanifa Gandes (HP: 085693353560) Alumni Kelompok Minat Khusus Geofisika Jurusan Fisika FMIPA UNSOED

i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ............................................................................................................ i 1.

2.

3.

4.

Pengaksesan Data ............................................................................................ 1 1.1

Unduh Data Free Air Anomaly (FAA) ................................................... 1

1.2

Unduh Data TOPOGRAPHY .................................................................. 2

1.3

Pindahkan Data menuju Excel................................................................ 3

Pengolahan Data .............................................................................................. 4 2.1

Koreksi Bouger/ Bouger Correction (BC) .............................................. 4

2.2

Transformasi koordinat dari Geodetic degree ke UTM menggunakan software Geocalc. ................................................................................... 5

2.3

Koreksi Medan/ Terrain Correction (TC) menggunakan paket program “gravity900”) .......................................................................................... 7

Analisa Spektrum ............................................................................................. 9 3.1

Perhitungan Ln A dan k ........................................................................ 10

3.2

Perhitungan Lebar window (N) ............................................................ 14

Pemisahan Zona Regional-Residual .............................................................. 15 4.1

Membuat peta kontur anomali regional ................................................ 15

4.2

Membuat peta kontur anomali residual ................................................ 16

i

1. Pengaksesan Data Data anomali medan gaya berat tidak diperoleh melalui pengukuran langsung di lapangan, melainkan menggunakan data sekunder dari satelit. Akuisisi data dilakukan dengan mengunduh data topografi dan data anomali medan gravitasi yang telah terkoreksi FA (Free Air). Data satelit tersebut diperoleh dari Scripps Institution of Oceanography,University of California San Diego, dengan alamat website http://topex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgi

Gambar tampilan situs.

1.1 Unduh Data Free Air Anomaly (FAA) Cara memperoleh data yaitu dengan memasukkan batas-batas posisi lintang dan bujur daerah penelitian (dalam koordinat geodetic decimal degree).

1

pilih menu “Gravity” untuk mendapatkan data anomali medan gravitasi terkoreksi udara bebas (free air correction) daerah penelitian, kemudian klik icon “get data”.

Setelah klik “get data” akan muncul 3 kolom. Kolom pertama bujur, kolom kedua lintang, dan kolom ketiga merupakan nilai FAA dalam satuan miligal (mgal).

1.2 Unduh Data TOPOGRAPHY Cara memperoleh data topografi sama dengan cara mengggunduh data FAA. Perbedaaannya hanyalah saat memilih menu, untuk mengunduh data topografi menu yg dipilih ”Topography”, kemudian kemudian klik icon

2

“get data”.Tampilan setelah diklik “get data” adalah seperti gambar di bawah ini. Kolom pertama Bujur, kolom kedua Lintang, dan kolom ketiga merupakan topografi dalam satuan meter.

1.3 Pindahkan Data menuju Excel Pada tahap selanjutnya data hasil unduhan akan dilakukan pengolahan data menggunakan Excel. Adapun tahapan cara memindahkan memindahkan data menuju excel adalah sebagai berikut: 1. Copy data unduhan ke notepad dalam format *.txt

Gambar Contoh data FAA yang sudah di copy ke notepad (file diberi nama faa.txt)

3

2. Buka microsoft excel> open>cari folder tempat simpan file notepad yang telah dibuat (faa.txt)>open

3. Pilih “fixed width” > next> finish 4. Lakukan hal yang sama untuk data topografi.

2. Pengolahan Data Data gravity yang diperoleh merupakan data free air anomaly, artinya data tersebut sudah terkoreksi sampai koreksi udara bebas. Oleh karena itu, beberapa koreksi tidak perlu dilakukan lagi dalam pengolahaan data gravity ini. Adapun koreksi yang harus dilakukan hanya koreksi bouger dan medan.

2.1 Koreksi Bouger/ Bouger Correction (BC) Koreksi Bouguer dirumuskan sebagai berikut: 𝐵𝐶 = 2𝜋𝜌𝐺ℎ = 0,0419𝜌ℎ mgal

NILAI anomali medan gaya berat terkoreksi bouger dinamakan Simple Bouger Anomali (SBA) . Adapun rumus untuk mencari nilai SBA adalah sebagai berikut: 𝑆𝐵𝐴 = 𝐹𝐴𝐴 − 𝐵𝐶

FAA merupakan nilai anomali terkoreksi udara bebas yang nilainya diperoleh dengan cara unduh pada tahap pengaksesan data. BC merupakan koreksi bouger.

4

2.2 Transformasi koordinat dari Geodetic degree ke UTM menggunakan software Geocalc. Data koordinat hasil unduhan menggunakan satuan koordinat geodetic degree, sedangkan pada tahap koreksi medan dibutuhkan data masukan dalam koordinat Universal Transverse Mercator (UTM). Transformasi koordinat bisa dilakukan dengan menggunakan software The geographic calculator (Geocalc). Adapun langkah-langkahnya adalah sebagai berikut: 1. Buat di Excel tiga kolom a. Kolom Pertama nama titik ukur (bebas) b. Kolom Kedua Lintang c. Kolom ketiga bujur

5

2. Copy data tersebut ke notepad lalu simpan dalam format *.pts 3. Buka software Geocalc



Input Coordinat o System: Pilih Geodetic(karena data inputan kita dalam format geodetic) o Datum: pilih World Geodetic System 1984  Output Coordinate o System: Pilih Universal Transverse Mercator (karena kordinat ouput yang kita inginkan dalam satuan UTM) o Datum: pilih World Geodetic System 1984 4. File>process>Pilih data yang sudah dibuat dalam format *.pts>ok>Masukan Nama file output>ok. Setelah proses transformasi selesai akan muncul gambar seperti di bawah ini

6

5. Buka file output tersebut dengan menggunakan excel atau surfer.

2.3 Koreksi Medan/ Terrain Correction (TC) menggunakan paket program “gravity900”) Koreksi medan dapat dihitung dengan menggunakan suatu paket program dalam bahas C++ berdasarkan pada sistem perhitungan yang diajukan oleh Forsberg (1984). Dalam metode yang diajukan Forsberg (1984) dibutuhkan data model ketinggian digital (Digital Elevation Model) untuk luasan tertentu yang memiliki resolusi 900 meter. Paket program koreksi medan yang akan kita gunakan adalah gravity900. Data yang dibutuhkan sebagai input pada paket program gravity 900 adalah: a. Data Bujur daerah penelitin dalam koordinat UTM (file dalam bentuk *.txt) (contoh nama file: x.txt) b. Data Lintang daerah penelitin dalam koordinat UTM (file dalam bentuk *.txt) (contoh nama file: y.txt) c. Data topografi daerah penelitin dalam koordinat UTM (file dalam bentuk *.txt) (contoh nama file: z.txt) d. Data Bujur sekitar daerah penelitin dalam koordinat UTM (file dalam bentuk *.txt) (contoh nama file: xdem.txt) e. Data Lintang sekitar daerah penelitin dalam koordinat UTM (file dalam bentuk *.txt) (contoh nama file: ydem.txt) f. Data ketinggian daerah penelitin dalam koordinat UTM (file dalam bentuk *.txt) (contoh nama file: zdem.txt)

7

Kemudian dapat dihasilkan output file yang disave dalam format *.txt. Output file ini dapat dibuka di surfer dan akan menghasilkan kolomkolom. Kolom yang ke-4 merupakan koreksi medannya.

Pindahkan nilai koreksi medan (TC) yang didapatkan menggunakan gravity 900 ke dalam Excel. Lalu nilai complete bouger anomaly (CBA) dapat dicari dengan rumus sbb: 𝐶𝐵𝐴 = 𝑆𝐵𝐴 + 𝑇𝐶 8

3. Analisa Spektrum Pada analisa spektrum yang akan kita cari adalah grafik sperti gambar di bawah ini Zona regional

Ln A

Zona residual

Batas zona regional-residual

noise

k

Dari gambar diatas terlihat ada kata zona regional-zona residual-batas zona regional residual. mungkin banyak yang bertanya untuk apa sih analisa spektrum itu. Analisa spektrum itu memiliki beberapa fungsi, yaitu:   

Menentukan kedalaman zona residual Menentukan kedalaman zona residual Menentuka lebar window (N) pada filtering moving average.

Analisa spektrum yang dijelaskan pada tutorial ini memiliki keterkaitan dengan tahapan selanjutnya yaitu tahap filtering moving average. Seperti yang sudah disinggung sebelumnya bahwa pada analisa spektrum ini kita harus mencari nilai Ln A dan k. Untuk mencari nilai Ln A dan k bisa dilakukan dengan menggunakan bahasa pemrograman matlab yang sangat sederhana. Berikut ini listing MATLAB untuk perhitungan Ln A dan k

9

%SCRIPT matlab diskrit transformasi fourier untuk analisa spektrum %metode geofisika gaya berat %M.Hanifa Gandes

a=xlsread('SLICEb(17-02)2-110.xlsx') ; %masukan file input yang akan kamu transformasi fourier g=input('masukkan Jarak antar titik yang anda gunakan= '); h=input('masukkan Jarak maksimum yang anda gunakan= '); b=fft(a);%proses transformasi fourier diskrit; c=real(b);%proses pemanggilan bilangan real dari bilangan kompleks hasil transformasi fourier d=imag(b);%proses pemanggilan bilangan imajiner dari bilangan kompleks hasil transformasi fourier A=sqrt(real(b).*real(b)+imag(b).*imag(b));%perhitungan amplitudo LN=log(A); %perhitungan LN amplitudo; s=[0:g:h]'; %spasi yang digunakan dalam dft f=1/(h+g); df=[0:f:f*(h/g)]'; k=2*pi*df*1000; n=[1:1:h/g+1]'; disp(' ---------------------------------------------------' ) disp(' k(10-3) ln A ' ) disp(' ---------------------------------------------------' ) [k LN]

3.1 Perhitungan Ln A dan k Langkah-langkah perhitungan nilai Ln A dan k: 1) Setelah data CBA dibuat dalam bentuk grid, maka dapat ditampilkan kontur petanya di surfer. 2) Tentukan lintasan pada peta CBA yang akan dilakukan analisa spektrum. 3) Pilih peta CBA yang akan di slice lalu lakukan digitasi dari ujung ke ujung lintasan yang telah ditentukan pada langkah 2. Pilih menu Map >> Digitize. 4) Lakukan slicing dengan menggunakan menu Grid >> Slice. Simpan hasilnya dalam bentuk *.dat. 5) Buka hasil slice dalam bentuk format *.dat dengan Excel.

10

6) Spasi data hasil slice masih belum beraturan, ubah nilai spasi menjadi beraturan. Hal ini perlu dilakukan karena kita akan menggunakan diskrit fourier transformasi.

7) Nilai anomali juga harus dirubah menggunakan pendekatan apa saja yang anda bisa. Anomali baru paling mudah didekati dengan menganggap anomali berubah secara linier.

11

8) Setelah dapat nilai anomali baru dengan spasi yang beraturan pindahkan nilai CBA ke dalam file excel baru. Save file tersebut dalam format *.xlsx 9) Jalankan listing analisa spektrum pada bahasa pemrograman matlab. 10) Masukan nilai spasi beraturan yang anda gunakan 11) Masukan nilai panjang lintasan setelah spasi diubah menjadi beraturan

12

12) Copy nilai Ln A dan k ke dalam notepad. Simpan dalam format *.txt 13) Buka file *.txt tersebut dengan Excel. (nilai k harus dibagi dengan 1000, karena hasil processing pada matlab nilai k bernilai 10-3) 14) Buat grafik k Vs Ln A

13

10

Ln A

8 6 4 2 0 0

0.01

0.02

0.03

0.04

k

15) Pilih zona residual dan regional 10

Ln A

8 6 4

residual

2

regional

0 0

0.001

0.002

0.003

k

16) Buat trendline, lakukan regresi linier untuk mendapatkan kedalaman masing-masing zona.

3.2 Perhitungan Lebar window (N) Zona residual dan regional memiliki fungsi linear yang didapatkan dari grafik tersebut. Sebelum mencari lebar window kita harus mencari titik cutt off regionalresidual bilangan gelombang terlebih dahulu.

14

Misalkan zona regional memiliki fungsi sebagai berikut 𝑦1 = 𝑚1𝑥1 + 𝑐1 Dan zona residual memiliki fungsi 𝑦2 = 𝑚2𝑥2 + 𝑐2 pada titik cutt off k nilai y1= y2 dan x1=x2=kc, subtitusikan persamaan xx ke persamaan xx sehngga didapatkan 𝑚1. 𝑘𝑐 + 𝑐1 = 𝑚2. 𝑘𝑐 + 𝑐2 𝑚1. 𝑘𝑐 − 𝑚2. 𝑘𝑐 = 𝑐2 − 𝑐1 (𝑚1 − 𝑚2)𝑘𝑐 = (𝑐2 − 𝑐1) (𝑐2 − 𝑐1) 𝑘𝑐 = (𝑚1 − 𝑚2)

Setelah mendapatkan nilai kc barulah bisa menetukan lebar window dengan rumus sbb:

𝑵=

𝟐𝝅 ∆𝒙. 𝑲𝒄

∆𝑥 merupakan spasi beraturan yang digunakan saad Discrite fourier transformation, sedangkan 𝐾𝑐 merupakan cutt off k.

4. Pemisahan Zona Regional-Residual 4.1 Membuat peta kontur anomali regional untuk mendapatkan kontur anomali regional dipergunakan software Surfer10. Adapun langkah-langkah yang dilakukan untuk mendapatkan kontur anomali regional adalah sebagai berikut: 1. Pilih Grid >> Filter>> pilih file data grid peta kontur cba(format *.grd) >> User Defined Filters >> Low-pass Filters >> Moving average (mxn). 2. Pada filter size atur rows dan cols berdasarkan nilai lebar window (N) yang didapatkan. 4. Pada kolom Output, tuliskan nama keluaran file yang diinginkan  dalam kasus ini diberi nama regional.grd OK. 5. Untuk menampilkan kontur, pilih icon New Contour Map  regional.grd  Open  akan muncul ganbar kontur anomali regional 6. Selanjutnya, lakukan double click peta tsb, akan muncul dialog box 7. Pada menu General, pilih Filled Contours  Tick the 2 boxes below:

15

a. Fill Contours b. Color Scale 8. Pada menu Levels double click di Fill  Foreground Color:  Presets: Gravity2 (terserah saja mengenai pemilihan warna) OK  Apply  OK

4.2 Membuat peta kontur anomali residual Selanjutnya, untuk mendapatkan kontur anomali residual langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Pilih Grid Math  anomaly bouger lengkap.grdOpenData anomali bougeur akan masuk ke dalam kolom input grid A 2. Pada kolom input grid B, pilih file regional.grd 3. Pada kolom output grid C,tuliskan nama file yang diinginkan. Dalam hal ini diberi nama file residual.grd 4. Oleh karena prinsip Anomali Residual = Anomali Bougeur lengkap – Anomali Regional, maka fungsi yang digunakan adalah C = A - B  OK 5. Selanjutnya untuk menampilkan kontur pilih icon New Contour Map residual.grd Open  akan muncul ganbar kontur anomali regional 7. Lakukan double click peta tsb, akan muncul dialog box 8. Pada menu General, pilih Filled Contours  Tick the 2 boxes below: a. Fill Contours b. Color Scale 9. Pada menu Levels double click di Fill Foreground Color:  Presets: gravity2 (terserah saja mengenai pemilihan warna) OK  Apply OK

16...