中南大学已经在IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing（IEEE TGRS）一区TOP颁发过论文“利用GPR多频全波形双参数反演对树干缺点进行检测与成像”，论文中提到了一种面向商用天线的GPR多频率全波形双参数反演步骤。该步骤融合多频段GPR数据，两全浅层细节与深层穿透能力，基于全波形时域齐全信息，实现树干相对介电常数与电导率双参数同步反演，并结合树干圆柱形曲面天堑正演建模，降低几何状态导致的成像畸变。仿真仿照与真实树干现场试验验证批注，该步骤可精准实现树干内部缺点的定位、尺寸量化及腐烂水平分级，能有效分辨健康木质、腐烂木质与浮泛三类介质，成像分辨率与抗滋扰能力显著优于通例GPR剖面法及单频率反演步骤。该钻研为古树名木；ぁ⒃傲质髂窘】灯拦捞峁┝宋匏稹⒍俊⒏呔鹊募觳饧际踔С，也为GPR在不规定天堑介质缺点检测中的利用提供了新思路与技术参考。本文初次将GPR 多频全波形双参数（介电常数+电导率）反演结合TV 正则化技术用于树干缺点检测，通过多频战术躲避部门极幼值、提升反演不变性，经不规定树干模型、仿真模型与古树现场测试验证，可精准成像裂纹、空心、腐烂等缺点，为树木；び虢ǜ刺峁┒俊⒏呔鹊奈匏鸺觳馄揪。A 正演仿照：选取二维横磁（TM）模式下的麦克斯韦方程描述雷达波在树干中的传布过程，并用时域有限差分（FDTD）步骤进行数值仿照。B 全波形反演（GPR-FWI）：以观测数据与仿照数据差距的L2范数作为指标函数，同步反演介电常数和电导率。由于两类参数与分歧缺点类型有关，双参数反演可通过相互约束和验证，提高缺点类型鉴别精度。反演过程当选取L-BFGS和线搜索更新模型，并引入缩放因子β平衡参数权沉，从而加强同步反演的不变性和收敛性。C 多频战术：凭据电磁理论，分歧频率的雷达波对分歧空间结构拥有分歧的感知个性。多频战术将低频与高频信息结合，先从低频起头反演，再逐步过渡到高频，并以前一频带了局作为后一频带初始模型，从而削减部门极幼值影响，提高反演不变性和收敛速度。D TV正则化：由于GPR-FWI拥有较强非线性，初始模型与真实模型差距较大时容易陷入部门极幼值，因而在数据失配之表参与模型约束以不变反演。TV正则化在抑造噪声的同时，可能提高分辨率并加强异常界面刻画能力。D TV正则化：由于GPR-FWI拥有较强非线性，初始模型与真实模型差距较大时容易陷入部门极幼值，因而在数据失配之表参与模型约束以不变反演。TV正则化在抑造噪声的同时，可能提高分辨率并加强异常界面刻画能力。
对一株古银杏树进行现场检测，该树为国度一级；な髦，树干周长约8 m，如图1(a)所示，树体略向西北方向倾斜，存在肯定安全风险。图1(b)显示树干上有两条裂缝，长度别离为1m和0.9m，本文沉点分析裂缝II。由图1(c)可知，裂缝II在测线处的垂向深度为0.14 m。由于无法直接获知裂缝在树干内部的延长领域，选取所提算法对该高度处的内部结构进行成像。综合探测深度和使用方便性，尝试选取SIR-4000共同400MHz天线，测线的距离为0.05米，每条测线蕴含1024个采样点。图1(d)展示了该案例的现场数据，显示了两个异常特点：波形隐没和双曲线异常。
图1. (a)银杏树示意图，(b)裂缝示意图，(c)裂缝II深度示意图，(d)现场数据示意图
通过 FWI 获得的介电常数和电导率反演了局如图2(a)(b)所示。了局中内部层状结构得到了优良沉建。表部红色区域代表树皮，其介电常数和电导率别离约为44-50和0.009 S/m；中央蓝色区域和中心亮蓝色区域别离为边材和心材。边材的介电常数和电导率别离为20和0.003 S/m，而心材的相应参数为24和0.004 S/m。由于树干是湿润且成长中的苔藓，其含水量高于通例情况，导致介电常数和电导率升高。此表，该算法可能显示缺点的地位和个性。在图2的箭头II处，存在一个深度0.02米、宽度0.30米的蓝色区域。凭据现场纪录，该区域可确以为裂缝内部的空腔（如图3所示）。箭头III所示区域比周围环境更为湿润，导致雷达波衰减。图2. (a) 介电常数与(b) 电导率的反演了局
本文面向商用探地雷达（GPR）共偏移距地面耦合数据，提出了一种基于介电常数和电导率的多频全波形反演（FWI）步骤，并结合TV正则化，用于树干缺点检测以及树木；ず徒ǜ。了局批注：借助相互约束与验证机造，介电常数与电导率的同步反演步骤能有效解除缺点整体概括及部门概括特点的不确定性，尤其在解析缺点填充状态的吞吐性方面成效显著。TV正则化与多频战术的结合显著提升了缺点界面的清澈度，确保了同步反演过程的不变性。现场测试了局批注，该算法在处置个别差距显著且数据含噪的情况使毓现出高度适应性，可能为树木；び虢ǜ创胧┑脑於┨峁└记胰娴牧斓计揪。1.天线适配性强：支持400 MHz / 900 MHz/1600MHz等多频段天线，两全检测深杜纂分辨率?2.系统不变性高：野表/实地检测抗滋扰能力强，数据信噪迸着异。3.采样精度充足：单路 1024 点采样，满足全波形反演的数据需要。数据体式盛开兼容：系统原生输出尺度 .dzt体式数据，可直接被 MATLAB 等主流科研与数据处置工具读取、解析与深杜爪用，便于发展算法钻延注反演建模与定造化后处置。北京林业大学工学院论文“基于探地雷达瞬使伛幅分析的城市丛林公园根系结构三维沉建”
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