Kursus_Geopsy_HV_BMKG.pdf

8/18/2019 Kursus_Geopsy_HV_BMKG.pdf

1/61

Pengolahan Data H/Vdengan Geopsy

Training Peningkatan Kapasitas SDM

Puslitbang BMKG Jakarta

Seismology, Volcanology andGeothermal Research Group

Lembang, 16-17 April 2015

Wiwit Suryanto & Prima Wira K

http://wiwit.staff.ugm.ac.id


2/61

Pendahuluan

•

Proyek Geopsy, Tim Geopsy mengembangkan, menyebarluaskan danmerawat sebuah software opensource untuk keperluan penelitian danaplikasi di bidang geosika.

•

Software ini adalah salah satu produk dari Proyek SESAME yang merupakanproyek multinasional (European Project )-Site Eff ectS assessment usingAMbient Exitation, 2001

•

Geopsy memiliki kemampuan untuk mengolah data ambient noise untukkarakterisasi situs dan sejak 2005 sudah digunakan intensif. Secara progresif,metode-metode baru seperti (such as MASW or refraction) ditambahkan agarsoftware ini lebih komprehensif untuk interpretasi eksperimen geosika.


3/61

Pendahuluan

Menu Stasiun tunggal

GeopsyMenu multi-stasiun (Array)

H/V Damping FK Capon MSPAMASW

Supporting tools(Dokumentasi/Tutorial)

warangpsgpfksimulator

Array responsegue

Editor gambar

gp tools

Kurva dispersiKurva eliptisitas

Kurva autokorelasiRespon Gel-SH

Menu PemroLanjut

Max2curspac2dis

dinver (inv


4/61

Menjalankan Geopsy

Tools / Menu


5/61

Menu Preferensi

Tidak boleh melebihi RAM komputer Informasi yang akan ditamp

pada table viewer


6/61

Menu Preferensi


7/61

Memuat sinyal, grouping, saving


8/61


9/61

Atau drag-drop


10/61



11/61



12/61


•

Pilihlah sinyal Capt_1_121023_0830.012 … 016, lihatlah dalam tabel


13/61


•

Pilihlah sinyal Capt_1_121023_0830.012 … 016, lihatlah dalam table. Untukmembuat grup, klik Edit/New Group(s)

Nama grup


14/61


•

Buatlah sub-group yang terdiri dari komponen vertikal saja. Gunakan menuEdit/Sort untuk mengurutkan komponen sinyal, drag ke menu tabel..


15/61


Grup yang khusus berisi hanya komponen vertikal saja


16/61

Menambahkan posisi koordinat

Modifikasi posisi akan berpengaruhterhadap seluruh grup


17/61

Export sinyal

Apabila memilih “Use original base name”, maka

extensinya saja yang berubah, missal: .saf, .msd, …


18/61

Pengolahan WaveformSubtract value : dikurangkan dengan sebuah konsanta, D

Subtract signals : dikurangkan dengan sinyal yang lainnya

Multiply : amplitude dikalikan dengan sebuah kons

Filter : Tapis/filter frekuensi tertentuAGC : Automatic Gain Control, mengatur perbes

Whiten : pemutih spectrum (;-))

Clip : potong amplitude event yang besarnya 3x

Phase Shift : geser sinyal dengan fraksi dari sampling

Over sample : mengalikan frekuensi sampling dengan n

Taper : menerapkan sebuah taper pada domain w

Cut : memotong sinyal pada viewer

Merge : menggabungkan sinyal pada viewerDecimate Ampl. : mengurangi sampling amplitude

Decimate time : mengurangi frekuensi sampling (incl. ant

Wavelet tranfor. : menghitung konvolusi sinyal dengan wave

STA/LTA : menghitung STA/LTA pada domain waktu

Rotate Comp : rotasi komponen x,y,z! r, t, z

Correlations : menghitung korelasi antar komponens

Revert to origin : back to original


19/61

Pengolahan Waveform

Coba potong dari 1m – 20m


20/61

Pengolahan Waveform


21/61

Melihat spectrum amplitudonya


22/61

Exercise

•

Silahkan mencoba sendiri tools untuk pengolahan data waveform sampaifamiliar.


23/61

Figue Tool


24/61

H/V Method

Dengan Geopsy

Microseism – gelombang laut – T > 2 s

Microtremor – noise kultural, traffic, machinery – ambient noise, T< 2 s


25/61

Sejarah H/V

•

Di Jepang, sejak tahun 30-an, semenjak gempa Kanto 1923 eff ek geologipermukaan memegang peranan penting atas tingkat kerusakan bangunan.Kebanyakan publikasi dalam bahasa Jepang, sehingga banyak yang kadangkurang memahami isinya (e.g. Nakamura, 2014)

• Yutaka Nakamura mempopulerkan metode spectral rasio ini dalam papernyadi Jurnal Riset Perkeretaapian (PJKA) Jepang.

Yut


26/61

Mengapa Populer?

•

Sederhana metodenya, sederhana operasional lapangannya.

•

Tidak perlu menunggu gempa untuk tahu tingkat resiko bahaya, sehingga:

•

Cocok diterapkan di wilayah yang tidak aktif secara tektonik (neo-tectonic),mis. Malaysia, Thailand, Wilayah Kalimantan etc.

• Untuk wilayah Jawa, Sumatera, Sulawesi, Papua Barat dan Bali- Nusatenggara,sebenarnya metode ini kurang sesuai, karena tingkat kegempaanya sangat

tinggi. Pengukuran langsung dengan akselerometer !!

• Karena salah kaprah tadi, di Indonesia HVSR menjadi sangat popular.


27/61

Analisis H/V dengan Geopsy

•

Mempelajari pengaruh parameter-parameter di dalam pengolahan data H/V(panjang window, smoothing, dll)

• Melakukan korelasi antara puncak frekuensi H/V dengan kondisi site (geologi)

• Memroses data H/V dengan Geopsy cukup mudah, namun perlu sangat hati-hati dalam memahami proses (Akuisisi data) dan parameter H/V untukmendapatkan hasil yang stabil dan reliabel


28/61

Rambu-rambu pengukuran H/V


29/61



30/61



31/61

Contoh ProtokolPengukuran


32/61

Syarat keyakinan (reliability)


33/61

Memuat sinyal

D r a g !


34/61

Menu H/V


35/61

Algoritma anti-triggering

•

Hitung |z(t)|, |n(t)|, dan |e(t)|

•

Hitung rerata nilai untuk STA(t) dan LTA(t)ketiga komponen (t_STA~0,5s – 2,0s dant_LTA~15s – 50 s)

•

Hitung rasio STA(t)/LTA(t) untuk ketigakomponen

•

Cek dengan syarat batas, min STA~0,1-0,5dan max STA~1,5-2,0

•

Window dipilih jika minSTA


36/61

Perhitungan STA/LTA

1 sec – 30 sec


37/61

Perhitungan STA/LTA

10 sec – 30 se


38/61

Menu H/V


39/61


40/61

H/V toolbox: Smoothing SpectraTe


41/61

H/V toolbox: Smoothing Spectra

Tradisional Konno & Ohma


42/61

H/V toolbox: horizontal component


43/61

H/V

•

Latihan : Pilihlah window yang sinyalnya paling stasioner dengan mengubah-

ubah parameter HVSR

Seismology, Volcanology and


44/61

Pengolahan Data Seismologidengan Geopsy

Training Peningkatan Kapasitas SDM

Seismologi Teknik

Seismology, Volcanology andGeothermal Research Group

Jakarta, 20-22 Oktober 2014

Wiwit Suryantohttp://wiwit.staff.ugm.ac.id


45/61

QC data HVSR

• Such a requirement has several consequences (SESAME):

• In order for a peak to be signicant, we recommend checking that the following condition isfullled : f 0 > 10 / lw. This condition is proposed so that, at the frequency of interest, there beat least 10 signicant cycles in each window (see Table 1). If the data allow – but this is notmandatory –, it is always fruitful to check whether a more stringent condition [ f 0 > 20 / lw],can be fullled, which allows at least ten signicant cycles for frequencies half the peakfrequency, and thus enhances the reliability of the whole peak.

• A large number of windows and of cycles is needed: we recommend that, when using theautomatic window selection with default parameters, the total number of signicantcycles : nc = lw . nw .f 0 be larger than 200 (which means, for instance, for a peak at 1 Hz, thatthere be at least 20 windows of 10 s each; or, for a peak at 0.5 Hz, 10 windows of 40 s each),see Table 1 for other frequencies of interest. In case no window selection is considered (alltransients are taken into account), we recommend, for safety, this minimum nc number ofcycles be raised around 2 times at low frequencies (i.e., up to 400), and up to 4 to 5 times athigh frequencies, where transients are much more frequent (i.e., up to 1000).

• An acceptably low level of scattering between all windows is needed. Large standarddeviation values often mean that ambient vibrations are strongly non-stationary andundergo some kind of perturbations, which may signicantly aff ect the physical meaning ofthe H/V peak frequency. Therefore it is recommended that sA(f) be lower than a factor of 2(for f 0 > 0.5 Hz), or a factor of 3 (for f 0 < 0.5 Hz), over a frequency range at least equal to[0.5f 0, 2f 0].


46/61

Identikasi f 0Clear peak

•

The clear peak case is met when the H/V curve exhibits a "clear, single" H/V peak.

• The "clarity" concept may be related to several characteristics: the amplitude ofthe H/V peak and its relative value with respect to the H/V value in otherfrequency bands, the relative value of the standard deviation sA (f ), and thestandard deviation sf of f 0 estimates from individual windows.

• the property "single" is related to the fact that in no other frequency band, does

the H/V amplitude exhibit another "clear" peak satisfying the same criteria. • We propose the following quantitative criteria for the "clarity"

•

Amplitude conditions:

1. there exists one frequency f -, lying between f 0 /4 and f 0, such that A0 / AH/V (f -) > 2

2. there exists another frequency f +, lying between f 0 and 4.f 0, such that A0 / AH/V (f +) > 2

3. A0 > 2


47/61

Identikasi f 0


48/61

Identikasi f 0


49/61

F-κ Analysis

Dengan Geopsy


50/61

Apakah f-κ?

•

Analisis f-κ atau dikenal dengan analisis slowness adalah tool standar di

dalam pegolahan data array.

• Digunakan untuk menentukan kecepatan (semu) dan sudut azimuthkedatangan gelombang seismic. Informasi kecepatan dapat digunakan untukmengidentikasi jenis fase gelombang (P, S, Lg, dll) dan memperkirakan jaraksumbernya. Dengan informasi azimuth dan jarak sumber, kita dapatmenentukan episenter gempa.


51/61

Kenapa Array?

•

Array sensor-sensor banyak digunakan di bidang sika dan astronomi (radio

astronomi), untuk meningktkan kualitas S/N dan memperoleh informasimengenai arah kedatangan sinyal.

•

Untuk seismic, teknik array sudah digunakan sejak 1950 untuk monitoringeksperimen nuklir

• Kemampuan untuk mendeteksi sinyal dan menentukan lokasi sumber lebihsuperior dibandingkan dengan rekaman tunggal 3 komponen.

•

Sampai saat ini sudah cukup maju pemahaman tentang teknik array.


52/61


53/61

Array Response Function

•

Seberapa sensitive sebuah array meresponse kedatangan gelombang seismic.

•

Dirumuskan

Rost & Thomas, 2002


54/61

Let’s go in to more intuitive

warangps Tools

tabel

Kenampakan

geometri

Array Response Function

ARF


55/61


56/61

10 Hz 20 Hz


57/61


58/61

MSPAC

Dengan Geopsy


59/61

Pendahuluan


60/61

MASW

Dengan Geopsy


61/61

Pendahuluan

Kursus_Geopsy_HV_BMKG.pdf

Documents

Transcript of Kursus_Geopsy_HV_BMKG.pdf