林木检测
有无空洞一测便知,太原市采用新技术给古树做“心电图”
发布时间:2019-04-11

❒ 太原晚报   人的心脏有问题怎么办?我们可以通过做心电图检测,精确诊断,从而实施治疗。有些古树或大树外面看着是好好的,可由于虫蛀、树龄大等原因,里面的“心”早就空了,这样的树特别容易引起火灾或倒伏,若是生长在路边还会对行人带来安全隐患。以往,要给树木做检查,要用锯子锯开才能了解内部情况,相当于动了个“小手术”,伤筋又动骨。那么,有没有简单办法检查呢?昨日,记者从市园林植物研究中心获悉,该中心引进了一种新技术,可以采用专门的仪器,像给人做心电图一样,在不破坏树木的前提下,片刻知晓树木的内部状况。

现有千余株古树名木

古树名木,是一座城市悠久历史的见证,是独特的名片,是不可再生的、珍贵稀有的自然资源。我市现有多少株?市园林植物研究中心树木研究室的科长谢兴刚介绍,古树指树龄在100年以上的树木;名木是指在历史上或社会上有重大影响的中外历代名人、领袖人物所植或者具有极其重要的历史、文化价值、纪念意义的树木。据此前统计,我市建成区的古树名木约1094株,以国槐、侧柏为主,两类树种总数占全市古树名木总株数的七成以上。其余还包括油松、榆树、枣树以及少量的核桃、椴树、山杨、紫藤。

“任何生物都有生长、发展、衰老和死亡的生命周期,古树名木也一样。古树名木的生命力、抗逆性都会随着时间逐年减弱,生理机能日趋下降,新陈代谢越来越差,直至衰老死亡。所以,我们要对这些古树名木进行全方位保护,使其‘强筋壮骨’,而及时排查出树干内部的空洞,可以准确地采取树体支撑等措施。”谢兴刚说:“以前,凭肉眼只能观察树皮、枝叶、树冠等外部生长情况,却无法判断树体内部是否存在空洞或腐朽情况。”

已有古树做完"心电图"

为了给古树“把脉”,市园林植物研究中心新引入了名为“ArborSonic3D检测仪”的设备,可以在不损伤树木的情况下,知晓树干内部有无空洞。谢兴刚表示,这种技术在广州、深圳等南方城市使用广泛,因为这些城市的树种多为高大的榕树,而且常有台风,若是树木内部有空洞,强风之下极易倒伏,所以必须提前预防。

“迄今已经用这种新技术给12株古树做了‘心电图’,当下就知道了树体内部情况,为树木保护提供了科学依据。”他说,这种设备利用了超声波在不同介质中传播速度有差异的原理。对于木材,是一种特定的传播速度,如果树干内是空的,那相当于在空气中传播,传播速度肯定不一样,这一快一慢的反馈信息直接传输到电脑上,经过数据分析,就能测出空洞的具体位置和程度。

内部病症"一目了然"

这种无损探测器如何工作?谢兴刚选择了一株古树,给记者做了现场演示。只见他先根据树干的粗细,围绕树干一周固定8个传感器。随后,他用小橡胶锤轻轻敲打传感器尾部的撞针,此时,传感器敲击后产生的应力波,将一组数据实时传输到一台笔记本电脑上,从而形成一幅树木横截面的超声波彩色图像,相当于“诊断书”。

“瞧,红色、紫色、黄色、绿色的区域,就是最终的测试结果。”他指着图像说,根据传感器传回来的数据,电脑上生成图像。从图像上的颜色,可以判断出树木“健康状况”。其中,显示紫色、黄色、红色的区域,表示树木内部有问题,其中红色、黄色的空洞或腐朽程度较浅,而紫色表示问题最严重,已完全形成空洞。如果显示绿色,就表明树木内部是好的。这种技术,太原是首次使用。

信息来源:太原晚报(记者李涛)、太原新闻网(太原日报报业集团)

 
 

 

ArborSonic 3D 声波断层扫描系统

ArborSonic 3D声波断层扫描系统能够无损地检测树干中腐烂或空心区域的位置和尺寸。它的工作原理是基于树干周围几个传感器之间的声速测量。它主要应用于城市树木的安全性评价,也可用于评价胶合木材或木材结构。最常用的传感器数量是10个或12个。最多可配置32个传感器。

基本测量原理是,如果两个传感器之间存在空洞或腐败,声速就会下降。基于Radon变换可重建图像。通过两个或两个以上的2D层图像之间插值可以创建3D图像。

ArborSonic用于山毛榉的评价分析


 

树木可进行的检测包括:

树干健康检测、树根检测及安全稳定性拉力测试。
 

 

 

树干检测

在树干检测中,除上述的ArborSonic 3D 声波断层扫描方法,还有其他判定树木孔洞、腐朽及真菌侵蚀检测的方法。

 

微秒计

 
 

微秒计设计用于测量树木或木材中应力波的传播时间。通过锤击触发传感器产生信号,然后由主机显示所测量的传播时间。通过测量两个传感器之间的距离,可以计算出速度,用来检测两个传感器之间隐藏的腐朽区域或孔洞,或者预测材料的刚度。采用压电传感器,通过传播时间技术来测量应力波的时间。

声波在完好树和空心树中的传播

沿纤维走向测定应力波的传播时间

用微秒计评估树木

 

ArborElectro阻抗成像仪

 
 

ArborElectro阻抗成像仪能无损地探测真菌侵袭区的位置和尺寸大小。它的工作原理是基于树干一圈布置的几个传感器之间的电阻测量。如果两个传感器之间部位的离子浓度有变化,则电阻率将增大或减小。在真菌侵袭的早期就能探测出来。

 

树根检测

 

树根探测仪

 
 

树根探测仪设计用于探测树根的位置。它的工作原理是基于附着在树干上的传感器和接近树根插在土壤里的传感器之间的声波速度的测量。与树干保持一个固定距离,调整土壤传感器的位置,使得能够对全部树根结构进行绘图。该方法的好处是,测量不受其它树的树根、管道或其它地下埋设物的影响。

 

DynaRoot树根测试系统

 
 

Dynaroot树根测试系统是专为测试根系动态稳定性。这项措施是基于实际中的风力荷载,因此更适合于评估实际实际中的风险。它也比传统的拉力试验简单得多,唯一的缺点是需要大风天气。

一个双轴风速计测量风速,而双轴倾角计检测躯干在地面的运动。对收集到的数据进行统计分析。

DynaRoot 系统的测试配置

倾角计

风速计

 

树径检测

 

树木测径尺

 
 

Arborsonic 3D蓝牙测径尺,能以毫米级的精度快速测量两点之间的距离,并通过蓝牙将数据传输到PC端。这就加快了不规则形状树干图形的记录,并确定Arborsonic 3D声波断层扫描系统的传感器的位置。

测径尺校准归零

测试数据

 

安全性和稳定性拉力测试

 

拉力测试仪

 
 

评价树木安全性和稳定性的最常用的方法是拉力测试。它通过连接在树上的线缆对树干上施加一个弯曲载荷。该方法可用于评估树木拔根的稳定性,或评估主干断裂的风险。

拉力测试示意图

拉力测试

拉力测试设备

 

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