永陵树木生长状况无损检测与评估方法研究.pdf

摘要 摘要 永陵是明十三陵组成陵墓之一，具有450 多年的历史，是重要的文物建筑。永陵 陵寝内生长着众多的树木，包括古树和大树。这些树木生长在陵寝地面、祾恩门殿座 遗址、祾恩殿殿座遗址、马道、马道外墙、方城外墙、宝城等各处，既形成了一道美 丽的自然风景，也对文物建筑的保存产生了诸多负面影响。科学地评估陵寝内树木的 生长状况，同时兼顾文物保护和树木保护是重要的研究工作。到目前为止，永陵树木 未进行过系统的生长状况检测与评估。本文利用应力波波速检测技术、应力波断层成 像检测技术、微钻阻力检测技术等，以永陵陵寝内生长的树木为对象，试验研究树干 内部缺陷单项检测技术的可行性和特点；结合树高、树冠面积和形状、树冠形心高等 外观情况检测方法的研究，形成树木生长状况的综合评估方法。为永陵树木和文物建 筑共同保护提供基础数据，为其它古树和城市大树生长状况无损检测与评估的进行， 提供参考。 主要研究工作和结论如下： 1）对永陵树木进行了统计与分类，研究了树高、树冠面积和形状、树冠形心高 等测量、计算方法。发现永陵生长的油松、白皮松、侧柏三个主要树种中，白皮松在 树高上占有较大的优势；侧柏表面缺陷较油松和白皮松的少，生长状况较优；在树径 方面，侧柏胸径普遍较小，白皮松胸径普遍较大。 2 ）进行了基于树干内部缺陷快速筛查目的的应力波临界波速试验研究。发现永 陵生长的三个树种，侧柏临界波速最大，白皮松临界波速次之，油松临界波速最小， 分别为1620m/s、1394m/s、1225m/s 。 3 ）进行了树干内部缺陷应力波断层成像检测应用研究。发现应力波断层成像图 像能够很好地显示树干内部缺陷的形状和位置，但针对缺陷为空洞或腐朽时难以区分； 经与微钻阻力检测到的缺陷尺寸结果对比，发现断层成像图像显示的缺陷尺寸基本准 确，相对误差在-18.41%~19.37%之间。 4 ）依据树干内部缺陷、树干表面缺陷、树木枝叶长势等三个方面检测结果，能 够很好实现对永陵树木生长状况的综合评估。 关键词：永陵；树木；生长状况；无损检测；应力波 I 目录 目录 1 绪论 1 1.1 十三陵永陵 1 1.1.1 永陵历史与现状 1 1.1.2 永陵树木及其对文物本体的影响2 1.2 古树及城市大树无损检测与评估技术国内外发展状况4 1.2.1 古树及城市大树及其无损检测内容4 1.2.2 古树及城市大树无损检测与评估技术国外发展状况 6 1.2.3 古树及城市大树无损检测与评估技术国内发展状况 9 1.3 本论文的研究意义与主要内容 10 1.3.1 本论文研究的意义 10 1.3.2 本论文研究的主要内容 11 2 永陵树木的统计与分类 12 2.1 按树种分类与统计 12 2.2 按树龄分类与统计 13 2.3 按树木对文物本体的影响分类与统计 14 3 永陵树木外形检测方法研究 19 3.1 检测内容与仪器 19 3.1.1 检测内容 19 3.1.2 检测仪器 19 3.2 树高检测原理20 3.2.1 地面树木20 3.2.2 文物本体上树木21 3.3 树木表面缺陷检测方法与树木外形分类方法22 3.4 树冠面积及其形心高计算方法23 3.5 检测步骤24 3.6 实测举例与部分树木实测结果25 3.6.1 实测举例25 3.6.2 部分树木实测结果26 4 面向树干内部缺陷筛查的应力波波速研究 31 4.1 树干内部缺陷应力波波速筛查原理 31 4.2 临界波速试验对象与方法 32 4.2.1 试验树木对象 32