轻松评估树根和土壤条件

出于美观、公共卫生和环保的考虑，世界上许多国家都在城市地区种植更多的树木，但这也增加了树木倒塌造成人员伤亡的风险。特别是对于大树来说，检查树根的整个系统非常重要，以发现任何可能导致树木死亡或倒塌的根部损伤。

理想的情况是，对树根进行非侵入式监测，以最大限度地减少时间和劳动力成本，并降低对树根结构和土壤环境造成损害的几率。

挑战

传统上，有几种评估树木根系的方法。这些方法包括使用放置在插入土壤的透明管（微型根管）内的微型照相机拍照、高压气铲和物理挖掘。这些方法耗时、耗力，而且可能对树木根部结构和土壤环境造成损害。这些方法也不适合对树根进行长时间的连续监测。

地面穿透雷达 (GPR) 是一种实用、有效且适合大规模根部检测的无损检测方法。其分辨率足以分辨直径为 2-3 厘米及以上的粗根。

本研究的目的是对两个地点的几棵树进行 GPR 调查，以确定地下树根结构（尤其是锚定根；直径在 2 至 3 厘米以上）、调查土壤条件并了解地下环境。

过去，GPR 设置困难，数据质量低，使得这项应用非常困难。以前在现场收集和查看数据具有挑战性，而且可以看到一些虚假反射。

解决方案

要成功勘测树根，可以使用两种类型的 GPR：单通道 GPR 和多通道 GPR。Proceq GS8000 是一种单通道地下测绘 GPR 系统，采用步进频率连续波 (SFCW) 技术，提高了信噪比和动态范围。该系统将电子元件集成到一个四轮推车中，并在后轮上安装了两个编码器。可安装两个电源箱，用于全天数据采集。Proceq GS8000 随附一个 GNSS 接收机 MA8000，用于实时精确（厘米级）数据定位。

在第一个地点，GS8000 被推着绕着树转成直径逐渐缩小的同心圆。通过一台 iPad（与 GS8000 无线连接），使用 GS 应用程序实时收集和显示 GPR 数据。数据处理，如带通滤波、背景噪声去除、迁移和介电校准，都可以在 iPad 上实时完成。现场数据本地存储在平板电脑上，并与云端数据管理平台同步。

Proceq GS9000 是一种可互换阵列的多通道 GPR (MCGPR)。MCGPR 技术可在所有方向上提供足够的跟踪密度，与高精度定位系统搭配使用，可提供高分辨率、易于解释的浅层地下水平切片，包括曲线目标和点目标。2.5 厘米间距的通道多达 50 个，卓越的数据质量可轻松揭示树根等细节。

在勘测地点 2，GS9000 被推到一大片道路上，通过 iPad 上的三维全分辨率成像实时数据可视化来识别地下管道和树根。

结果和数据处理程序

两套 GPR 系统的完成数据可立即同步到 Workspace，以便在任何位置通过网络浏览器查看。通过可视化不同深度的水平切片，可以研究树根系统结构。

数据后处理可直接在现场使用 iPad 进行，也可稍后回到办公室使用 GPR Insights（可通过 Workspace 在任何网络浏览器上在线访问，或作为独立版本安装在电脑中）。

利用其自动处理和云计算能力，二维雷达图和三维切片视图可在几分钟内自动生成。

由于 GS8000 数据是以厘米级精度的全球导航卫星系统采集的，因此深度切片结果可以叠加到卫星地图上。我们可以很容易地了解树根系统在测量覆盖范围内的分布情况。通过精确定位（如双击）任何一个位置，我们就可以找到树根结构在实际深度的样子。

为了对单通道 GPR 数据进行更深入的分析，我们还使用 GPR-Slice 软件对 GS8000 数据进行了处理，以实现高级三维处理和可视化。得到的数据是一个三维圆柱体，中间的洞代表树干。对数据进行切片和网格划分后，可获得 40 个剖面图。可以轻松确定树根的确切位置和任何异常情况。例如，三维图像清楚地显示出树根主要分布在一侧，深度从大约 12 厘米到 60 厘米不等，这并不理想。

在 2 号地点，GS9000 多通道数据显示了不同的情况，沿路检测到了管道和树根。利用 GPR Insights 方便易用的过滤器，可以真正以不同的方式突出树根。

上图是 GPR Insights 软件中的 GS9000 全分辨率三维成像功能在 2 号地点测绘树根和管道的示例。

结论

事实证明，GS8000 和 GS9000 GPR 系统都是对树根进行非侵入式可靠检测的理想工具。这种方法快速、对操作人员安全，而且不会损坏树根或土壤。如有必要，可经常重复该方法，以密切监测树根。

通过这项研究，我们强烈建议将精确定位系统与密集的 GPR 数据相结合，这对于绘制复杂的树根结构图至关重要。请在我们的技术中心查看更多地下 GPR 的案例研究和应用。

在我们的技术中心查看更多地下 GPR 案例研究和应用。