發(fā)布時(shí)間：2020-04-10 00:18

【摘要】：內(nèi)部腐朽中空的活立木會(huì)發(fā)生倒塌或死亡,造成經(jīng)濟(jì)損失甚至人身傷害,帶來(lái)難以挽回的損失。為了評(píng)估活立木的健康狀況,使用探地雷達(dá)(GPR)檢測(cè)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常�；盍⒛緝�(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,雷達(dá)波圖像解譯困難,為了提高成像效果,本文從縱向分辨率和橫向分辨率兩方面對(duì)高分辨率成像技術(shù)進(jìn)行研究。在縱向分辨率上,應(yīng)用希爾伯特積層位識(shí)別、基于反射振幅的相對(duì)介電常數(shù)估計(jì)等技術(shù),對(duì)異常區(qū)域的相對(duì)位置進(jìn)行定位;應(yīng)用多重信號(hào)分類(MUSIC)算法,結(jié)合反卷積、空間平滑處理(SSP)等技術(shù),對(duì)重疊雷達(dá)回波進(jìn)行時(shí)延估計(jì)。在橫向分辨率上,活立木的外輪廓多為不規(guī)則形狀,使用點(diǎn)云數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建樹(shù)干三維模型,用以獲取橫截面的不規(guī)則外輪廓線及坐標(biāo)信息,對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及異常進(jìn)行絕對(duì)定位�；谏鲜黾夹g(shù),開(kāi)發(fā)適用于活立木無(wú)損檢測(cè)的內(nèi)部異常成像軟件。通過(guò)數(shù)值模擬、原木試件與實(shí)地檢測(cè),驗(yàn)證上述技術(shù)的可行性和準(zhǔn)確性。結(jié)果表明,應(yīng)用的方法可以準(zhǔn)確地表征內(nèi)部的不均勻性,高分辨率雷達(dá)波成像技術(shù)可對(duì)樹(shù)干內(nèi)部異常位置準(zhǔn)確定位,并復(fù)現(xiàn)橫截面層析圖像,古樹(shù)復(fù)壯作業(yè)時(shí)的內(nèi)部實(shí)際結(jié)構(gòu)與成像結(jié)果相一致。本文為探測(cè)活立木內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供理論和技術(shù)基礎(chǔ),使用的方法可為雷達(dá)波斷層圖像的三維重建提供應(yīng)用基礎(chǔ)。
【圖文】：

傳統(tǒng)的野外樹(shù)千異常采用巖心鉆探法進(jìn)行評(píng)價(jià)。為了避免對(duì)珍貴樹(shù)木的破壞，，非逡逑侵入性的方法被廣泛用于評(píng)估樹(shù)干狀態(tài)。目前在林業(yè)研宄中采用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和評(píng)逡逑估手段主要有電阻率、應(yīng)力波、超聲波、Ｘ射線ＣＴ掃描以及雷達(dá)波等，如圖１－１所逡逑W■W逡逑ａ邐ｂ邐ｃ邐ｄ逡逑ａ．電阻率；ｂ．應(yīng)力波；ｃ．Ｘ射線；ｄ．雷達(dá)波逡逑圖１－１林業(yè)常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)手段逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ邋ｔｅｓｔｉｎｇ邋ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｆｏｒｅｓｔｒｙ邋ｆｉｅｌｄ逡逑電阻層析成像技術(shù)是利用樹(shù)木內(nèi)部腐朽中真菌、水分增加導(dǎo)致電阻率的變化，通逡逑過(guò)對(duì)相對(duì)阻抗進(jìn)行原位檢測(cè)，從而內(nèi)部腐朽進(jìn)行識(shí)別，在檢測(cè)較大腐朽時(shí)有很高的準(zhǔn)逡逑確度（岳小泉，２０１６），但由于腐朽木材阻抗變化范圍很大，在實(shí)際對(duì)活立木檢測(cè)時(shí)逡逑圖像解譯存在困難，并且對(duì)活立木樹(shù)干產(chǎn)生一定破壞。應(yīng)力波層析成像是目前應(yīng)用相逡逑對(duì)較廣、較為成熟的樹(shù)木無(wú)損檢測(cè)方法，通過(guò)射線理論，利用波速走時(shí)成像原理進(jìn)行逡逑檢測(cè)，應(yīng)力波在介質(zhì)中的吸收系數(shù)、速度等參數(shù)會(huì)受介質(zhì)特性影響，基于此分析測(cè)定逡逑２逡逑

探地雷達(dá)的基本原理是通過(guò)發(fā)射天線Ｔｘ輸出納秒級(jí)寬頻帶信號(hào)，在傳播路徑上逡逑穿過(guò)不同層位、異常區(qū)域的交界面，產(chǎn)生反射與透射，疊加的反射波形成回波信號(hào)，逡逑被接收天線Ｒｘ接收，如圖２－１所示。根據(jù)電磁波理論，雷達(dá)波在介質(zhì)內(nèi)傳播時(shí)，如逡逑果遇到介質(zhì)常數(shù)、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率等介電特性參數(shù)存在差異的分界面時(shí)，振幅、傳播逡逑方向會(huì)發(fā)生變化。因此，可以對(duì)接收到的雷達(dá)回波信號(hào)波形的峰值位置、幅值，進(jìn)行逡逑相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，再結(jié)合實(shí)際目標(biāo)情況以及其他相關(guān)參數(shù)，可以推測(cè)樹(shù)干內(nèi)的結(jié)構(gòu)分逡逑布、異常區(qū)域位置和形狀。逡逑＜邐Ｘ邐？逡逑——Ｉ——空氣R噺界面逡逑目標(biāo)逡逑圖２－１雷達(dá)原理不意圖逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｆｏｒＧＰＲ逡逑圖２－１中ｘ表示天線Ｔｘ與Ｒｘ之間的距離（ｍ），邋ｈ表示不同介質(zhì)的交界面與表逡逑面之間的距離（ｍ）。雷達(dá)波雙程走時(shí)／邋（ｓ）為：逡逑ｔＪ４ｈ２＋Ｘ’—邐（２－１）逡逑Ｖ逡逑式中，Ｖ表示雷達(dá)波在介質(zhì)中的傳播速度（ｍ／ｓ）。逡逑由式（２－１）可以計(jì)算出不同介質(zhì)的交界面與表面之間的距離／２邋（ｍ）：逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S712;TN957.52

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