无需开挖！即可监测树根分布及走向

引   言

若您正筹备对某段道路实施开挖作业，为避免在施工过程中不慎挖到树根、破坏周边植物；或是灾后需对一些树木开展根系状况检查，以防止因结构不稳而危及路人安全；又或者需要对重要植物、历史文物进行健康状况探测，那么对它们的根系进行检测就显得尤为关键。

本次案例主要对两个区域的多棵树木开展检测，以了解地下树根分布及走向，摸清地下环境。

挑  战

长期以来，树根系统评估主要依赖以下几种方式：

袖珍摄像机检测：将透明管插入土壤，通过内置微型相机拍摄（微型根管法）；

高压气铲与物理开挖：直接挖掘土壤观察根系。

但这些方法不仅耗时耗力，还可能对树根结构和土壤环境造成不可逆的破坏，更无法实现长期连续的根系监测。

地面探测雷达（GPR）是一种实用、有效且适合大规模根系检测的无损检测方法。高频天线拥有优秀的全分辨率成像功能，可清晰识别直径厘米级别的树根。

然而在过去，雷达设备存在调试难度大、数据质量低的问题，现场数据的采集与查看也较为困难，还会出现多种虚假反射信号，干扰检测结果。

解决方案

要实现高效精准的树根检测，有两种地面探测雷达（GPR）可发挥关键作用：单通道雷达和多通道雷达。两款专业设备搭配强大软件，可有效解决传统地面探测雷达的应用痛点。如下是采用两款不同地面探测雷达对两个不同区域的树根进行检测的对比。

① 单通道地面探测雷达：Proceq GS8000
Proceq GS8000是一款单通道地下成像地面探测雷达系统，采用步进频率连续波（SFCW）技术，大幅提升了信噪比和动态范围。设备将电子元件集成在四轮手推车上，后轮配备两个编码器，可安装两块可替换电池，支持全天不间断数据采集。

值得一提的是，该系统搭配GNSS接收器MA8000，能实现厘米级实时精准定位，让每一组数据都有明确的空间坐标。在第一个检测区域，工作人员推动GS8000围绕树木沿直径递减的同心圆轨迹移动。通过与GS8000无线连接的平板，使用GS应用程序实时收集可视化雷达数据。

② 多通道地面探测雷达：Proceq GS9000

Proceq GS9000是一款可互换阵列模块的多通道地面探测雷达（MCGPR）。多通道技术能在各个方向提供足够的轨迹密度，搭配高精度定位系统，可生成高分辨率、易解读的浅层地下水平切片图像，清晰呈现曲线和点状目标。其通道数量最多可达50个，通道间距仅2.5厘米，准确的数据质量能轻松捕捉到树根等细节信息。

在第二个检测区域，工作人员推动GS9000沿一段较长的道路移动，通过平板实时查看全分辨率3D成像数据，成功识别出地下树根的分布情况。

检测结果与数据处理

两款地面探测雷达的数据都可直接在现场使用平板完成后处理，也可稍后返回办公室使用GPR Insights后处理软件完成。借助其自动处理功能和云计算能力，仅需几分钟就能自动生成处理后的2D雷达图和3D切片视图，大幅提升分析效率。

由于GS8000的数据采集配备了厘米级精度的GNSS，深度切片结果可叠加在卫星地图上，能直观了解测量范围内树根系统的分布情况。只需双击任意位置，就能查看该位置实际深度的树根结构，定位精准又便捷。

为了对单通道GPR数据进行更深入的分析，研究人员还使用GPR-Slice软件对GS8000采集的数据进行高级3D处理和可视化。处理后得到一个3D柱状数据集，中间的空洞代表树干，通过对数据进行切片和网格化处理，生成40个剖面。借助这些数据，能轻松确定树根的准确位置和异常情况。例如，3D图像清晰显示某棵树的树根大量分布在一侧，深度从约12厘米延伸至60厘米，这种分布状态并不理想（可能影响树木稳定性）。

单棵树木在GPR-SLICE中的2D结果（深度/时间切片视图，平行于地面的横截面）

GPR-SLICE中的3D结果（橙色3D区域为高反射振幅区域，代表树根结构）

两棵树木周围的GNSS定位投影在地图上的效果（绿色表示GNSS校正状态佳，黄色表示校正状态一般）

而GS9000的多通道数据则呈现了不同的场景，成功检测出道路沿线的树根。借助GPR Insights软件中易用的滤波功能，还能通过多种方式突出显示树根，让分析更有针对性。

道路沿线树根的迁移视图

和非迁移视图

结   论

研究证明，Proceq GS8000和GS9000两款地面探测雷达系统都是检测树根理想的可靠无损方法。速度快，对操作人员安全，且不会损伤树根和土壤环境；若有需要，还可频繁重复检测，实现对树根的长期密切监测。

本次研究还得出一个重要结论：将精准定位系统与高密度地面探测雷达数据相结合，是绘制复杂树根结构的关键。