摘要：古树在长期生长过程中可能因腐朽、病害或外部损伤产生内部空洞（空心率）。雷达古树断层在线监测系统采用地质雷达（GPR）或木材穿透雷达技术，通过高频电磁波探测古树内部结构变化，直接计算空心率（Hollow Ratio），无需成像，提供实时监测数据，为古树保护提供科
一、方案概述
古树在长期生长过程中可能因腐朽、病害或外部损伤产生内部空洞（空心率）。雷达古树断层在线监测系统采用地质雷达（GPR）或木材穿透雷达技术，通过高频电磁波探测古树内部结构变化，直接计算空心率（Hollow Ratio），无需成像，提供实时监测数据，为古树保护提供科学依据。
二、监测目标
古树内部空心率检测：计算古树空心程度，预警断裂风险。腐朽区域监测：识别树干内部的软化、空洞和腐烂情况。树体结构安全评估：评估树干健康状况，为维护决策提供数据支持。长期趋势监测：实时监测空心率变化，判断古树劣化趋势。三、方案需求分析
需求
具体要求
实时监测
需长期连续监测古树内部变化，提供实时数据。
非破坏性
采用雷达穿透技术，不损伤树体结构。
空心率计算
直接计算树干空心率，输出量化数据，无需复杂成像。
数据远程传输
支持4G/NB-IoT无线数据传输，实现远程监测。
低功耗运行
适用于长期监测，支持太阳能或电池供电。
四、监测原理
高频雷达信号发射：雷达天线发射高频电磁波（800MHz-2GHz），穿透古树树干。电磁波反射与穿透分析：健康木质：高介电常数，信号衰减较少。空心或腐烂木质：低介电常数，信号反射较强，穿透损失大。数据计算：根据信号反射强度、传播时间和衰减率计算树干的空心率：空心率=空洞区域直径树干总直径×100%空心率=树干总直径空洞区域直径×100%数据传输与存储：测量数据通过无线通信模块上传至云平台，并进行长期存储和趋势分析。
五、系统架构设计
1. 设备组成
雷达传感器（高频GPR或木材穿透雷达）数据采集器（雷达信号处理与计算空心率）无线通信模块（4G/NB-IoT）供电模块（太阳能+锂电池）云端监测平台（数据存储、分析、预警）2. 工作流程
雷达天线安装在古树周围，周期性扫描树干内部。传感器采集雷达数据，并计算空心率。计算结果无线传输至云端平台。数据可视化显示空心率变化趋势，超阈值预警。六、设备参数
设备
参数
规格
雷达频率
高频雷达
800MHz-2GHz
测量深度
最大穿透深度
50-100cm（视木材密度）
空心率精度
计算误差
±2%
无线通信
4G/NB-IoT
远程数据传输
供电方式
太阳能+锂电池
低功耗持续监测
数据存储
云端+本地存储
7*24小时数据记录
七、功能特点
非破坏性检测：采用雷达波穿透方式，不损伤古树。实时空心率计算：直接输出树干空心率，避免复杂图像处理。远程监测与报警：自动计算空心率，异常时发送预警。云端数据分析：长期监测古树健康状况，提供趋势分析。低功耗运行：支持太阳能供电，适合野外长期部署。八、数据分析与预警
空心率趋势分析：检测长期变化，提前预警树体结构风险。历史数据对比：对比不同时间段的空心率，判断腐朽发展速度。超限报警：当空心率高于设定阈值（如40%），自动发送告警。九、应用场景
城市古树保护：监测古树健康，预防倒伏风险。森林保护：监测濒危古树的内部结构变化。园林绿化：评估古树生长状况，优化维护策略。文化遗产保护：对具有历史价值的古树进行长期监测。十、案例分享
案例1：某历史文化名城古树监测项目
目标：检测100棵百年以上古树的健康状况，防止断裂风险。实施：在树干周围安装雷达传感器，每天自动扫描计算空心率。结果：发现10棵古树空心率超过30%，及时采取支撑和加固措施，避免倒伏。案例2：森林生态系统监测
目标：监测某国家森林公园珍稀树种的结构稳定性。实施：使用GPR雷达技术，监测古树内部变化趋势。结果：通过长期数据分析，优化森林保护方案，提高古树存活率。来源：厦门涉川
