使用探地雷达进行树根映射

GPR 是绘制埋藏树根图的有效工具，是城市规划师、树艺师和气候变化科学家的有用工具。

许多人对树根成像感兴趣。 我们听到的一个常见应用是树木栽培者使用 GPR 来尝试拯救城市树木，其根部会干扰地下管道和电缆等城市基础设施。 城市有兴趣尽可能拯救树木，了解关键的根结构有助于做出这一决定 （图1）. 最近，气候变化研究人员对将树根作为地下生物量的一个组成部分感兴趣。 他们需要更好地了解根系的结构并测量根体积以估计树木中吸收了多少碳。

图1

树根经常破坏城市基础设施。

GPR 是为数不多的能够以高分辨率原位检测树根的技术之一。 令人惊讶的是，树根的属性与探地雷达通常用于检测的其他物体（非金属实用程序）并没有什么不同。 具体来说，检测树根与检测充水塑料管非常相似。 在这两种情况下，提供 GPR 反射信号所需对比度的材料是水（图2).

图2

树根的 GPR 信号反射率根据周围土壤和根部之间的含水量对比而变化。 在某些情况下，反射信号可以接近入射信号的 50%，这意味着大量 GPR 能量反射回位于表面的 GPR 接收器，从而产生良好的 GPR 图像。

根据土壤的干燥程度，树根的反射率可能接近 50%，这对于 GPR 来说非常高。 这就是为什么树根在 GPR 横截面中可以表现为非常强的反射体（图3).

图3

一条 1000 米长的 XNUMX MHz GPR 线路穿过森林区域。 树根通常会产生强烈的双曲线，因为它们很浅并且由于含水量而具有高反射率。

当 GPR 数据收集在一个区域的网格或伪网格中时，可以将数据处理成称为深度切片的地图图像。 图4 是 500 MHz GPR 数据的深度切片，显示公园成熟树木的根系。 本次探地雷达调查的目的不是拍摄树根； 那只是一个幸运的偶然事件。 预定目标是比树根更深的坟墓。 我们 2022 年 XNUMX 月的时事通讯中刊登了这项调查的数据： https://www.sensoft.ca/blog/historic-graves-located-in-a-modern-city-park/

图4

35 厘米的深度切片显示了调查区域中几棵成熟树木的根系。 来自根的一些响应用箭头表示，但深度切片中的所有类似响应都被解释为树根。 半圆形响应来自穿过公园的人行道底部。 数据由 Ohio Valley Archaeology, Inc. 提供

 
 
相同的网格和伪网格数据也可以在 3 维中显示，以显示深度不同的根 （图5）.

生成清晰且可解释的树根深度切片的关键是非常紧凑的行间距。 人们经常犯错误地使用粗线间距收集 GPR 数据。 这会在数据中留下空白，并且由于树根通常不像公用设施那样以直线生长，因此很难插入数据来填补空白并显示实际的根路径。 因此，最好花更多时间在现场收集更多数据，增加数据密度，而不是在办公室花几个小时试图解释低密度 GPR 数据。

理想情况下，探地雷达线路的间距不应大于探地雷达天线的长度。 例如，1000 MHz 中心频率天线长 7 厘米，因此 10 厘米的线间距可提供出色的细节。 对于 500 MHz 中心频率的探地雷达，15 到 20 厘米的线间距是理想的。 如果您不确定天线的长度，请使用 GPR 传感器的宽度，即垂直于测量线方向的尺寸。

例如，树根数据显示在 图4和5, 是用 500 MHz GPR 系统和 25 cm 的线间距收集的。 图像将大大受益于 15 厘米的更紧密的行距。

如果您有任何树根数据想与我们分享，尤其是随后通过挖掘根部进行地面验证的数据，请联系 sensoft_training@spx.com