摘要：了解 Arborplan GmbH 如何利用探地雷达 (GPR) 帮助城市保护地下管线和城市树木。本案例研究重点介绍 Arborplan 如何采用非破坏性方法绘制树根分布图并评估水、燃气和电力基础设施的风险。他们的工作使公用事业公司能够预防损害、遵守法规并保护城市绿化，从而为建设更安全、更绿色的城市提供切实可行的建议。
城市繁荣发展离不开树木与基础设施的和谐共存，但在地下，这种平衡却难以维持。树木固然能带来重要的生态和社会效益，但它们的根系一旦触及地下管线，便会造成不易察觉的隐患。
树根与地下管道直接接触会产生数吨的拉力，远远超过许多管道的结构极限。过去发生的损坏和事故促使德国制定了相关技术法规和标准，用于检测和缓解树根与公用设施之间的冲突。
Arborplan GmbH & Co. KG一家专门从事树根扫描的德国公司，在解决这些地下冲突方面建立了良好的声誉。该公司使用Sensors & Software公司的 LMX200 探地雷达 (GPR) 与...结合 EKKO_Project软件Arborplan 为公用事业资产所有者提供所需的洞察力，以遵守法规、防止损害并保护珍贵的树木。
公用设施安全与树根测绘
Arborplan的许多客户都是负责供水、供电和区域供热的公共事业供应商。他们还与天然气管道运营商和大型石化公司合作。
“树木根系与地下管线共存可能会造成相当大的危险，具体取决于树木种类和管道材质，”Arborplan解释道。“德国过去发生的损害和事故促使相关法规出台，要求检测和消除这些风险。”
这一监管框架推动了对Arborplan公司专业技术的强劲需求。重要的是，无损探地雷达勘测提供了一种经济高效的替代方案，可以取代挖掘作业。挖掘作业不仅会造成干扰，而且成本高昂，在人口密集的城市环境中往往难以实施。
野外调查方法：从网格到成像
Arborplan的勘测工作首先使用客户提供的公用设施地图。这些地图界定了测量区域，该区域的布局旨在同时涵盖地下公用设施和邻近树木。
- 测量网格：通常长 10 米，线间距 25 厘米，确保高分辨率。 （图1）.
- 地面条件：数据通常在沥青路面、铺路石或狭窄的草坪带上采集。土壤电导率和分辨率因地点而异。
- 探地雷达设备：LMX200 因其在城市环境中的可靠性而被部署。
采集完成后，GPR 数据会在 EKKO_Project GPR 分析软件中进行处理，大量使用 切片视图 用于生成深度切片的功能。Arborplan 会调整速度校准和增益以增强信号，并密切关注可能指示根系穿过管线的细长反射。对于 3D 可视化，我们使用 Voxler®（来自 Golden Software, LLC）在体空间中同时渲染管道和根系。
冲突中的根源与效用
Arborplan 的实地调查清楚地表明了问题的严重性。树根会缠绕并挤压地下管道。图 2 清晰地展示了这一点：一根粗壮的树根与公用管道直接接触。
树根的作用不仅限于施加静压。当树木随风摇曳时，树冠上的力会通过树根传递到地下管线。像悬铃木和雪松这样的非德国本土树种，尤其容易缠绕管道，而橡树或山毛榉等树种则较少受到影响。
地下可视化
利用 LMX200 和 EKKO_Project，Arborplan 能够记录公用设施和植物根系之间清晰的地下相互作用（图3和4).
这些可视化工具为公用事业管理人员提供了风险存在的精确视图以及风险的严重程度——这是仅靠地面检查无法实现的。
已有成果
Arborplan 的工作远不止于图像处理。他们的成果能够帮助公用事业公司了解风险并采取应对措施。
- 实用树寄存器 （树木风险评估系统）：Arborplan 开发的专有系统，用于提供区域范围的风险评估。每棵靠近公用设施的树木都会被赋予一个风险等级，并向客户提供相应的建议措施。
- 风险评估如果发现管道附近有树根，Arborplan 会提供有针对性的建议来解决问题。
Arborplan指出：“探地雷达测量结果将用于制定后续措施。如果发现管道沿线有树根，则可通过有针对性的地下施工和植物治理来消除隐患。只有这样，才能确保管道安全合规。”
缓解措施：同时保护树木和公用设施
Arborplan强调，移除树木是最后的手段。他们采用多种植物学和技术措施来解决冲突：
- 选择性断根：将与管道直接接触的有害根系剪除。
- 防根回填：公用设施区域用特殊材料回填，防止植物再生。
- 树冠调整：为了在根部切割后平衡生物量，可以进行树冠修剪。
这些方法使公用事业公司能够在保护关键基础设施的同时，保持城市绿化。
学术合作与研究根基
Arborplan的专业技术建立在数十年的研究基础之上。公司创始人早在30多年前就开始研究树木与公共设施之间的冲突问题，大约10年前，公司开始将探地雷达技术应用于解决这一问题。
Arborplan与亚琛工业大学和波恩大学的研究团队合作，率先开展了早期检测工作并记录了研究成果。过去两年，他们一直在广泛使用LMX200系统。
为什么重要
根管冲突不仅会造成损失，还会给整个社区带来安全隐患。随着法规强制要求主动检测和预防，Arborplan 的服务对德国公用事业公司而言变得至关重要。
通过使用 LMX200 GPR 和 EKKO_项目Arborplan 为公用事业公司提供可操作且无损的分析结果。他们的工作有助于提升基础设施安全、确保合规性并保护城市树木——这对公用事业公司和社区来说都是双赢之举。
Arborplan公司表示：“与挖掘相比，采用非破坏性方法进行树根和公用设施检测因其成本效益更高而越来越受欢迎。我们开发的树木登记册和风险评估系统为公用事业公司提供了采取行动所需的信息。”
致谢： 《传感器与软件》杂志感谢 Arborplan GmbH & Co. KG 分享数据、图像和见解，并感谢他们为保护地下管线和城市绿化所做的工作。本文所有照片均由 Arborplan GmbH & Co. KG 提供。
Voxler 是 Golden Software, LLC 在美国和/或其他国家的注册商标或商标。
