基于ERT技术反演红壤剖面水分入渗过程

水分运动是土壤中物质和能量传输的主要驱动力，但是水分在土壤中的运动轨迹复杂多变，难以直接捕捉。本研究以第四纪红黏土发育的红壤为研究对象，借助电阻率成像技术（ERT），反演水分在林地和农地土壤中的入渗过程。研究发现，ERT技术能够实现水分在红壤包气带入渗过程的可视化，ERT测定的表观电阻率的变化量与烘干法测定的土壤水分之间呈极显著正相关关系（P<0.01），林地的决定系数为0.72，农地为0.53。土地利用类型影响水分入渗的范围和方式，在2 cm水头高度注水100 L的情况下，林地的入渗深度大于80 cm，而农地约为50 cm，在此基础上，继续注水200 min，林地和农地均出现明显的优先流现象。但是，林地的优先流比农地更为发育，林地是通过根系等大孔隙快速向下传输，而农地则以“指流”的方式，间断性向深层运动。在土壤层次复杂、背景含水量高、土壤黏重等不利因素的影响下，ERT技术依然能捕捉优先流在红壤中发生和发育的过程。     

探地雷达用于树木单根成像的模拟技术研究

利用超宽带探地雷达技术,以及衍射层析成像算法实现对根系的探测与成像。通过时域有限差分法,对树木根系进行建模仿真,生成探地雷达扫描数据,然后利用衍射层析成像算法对仿真数据进行目标重建,得到根系横截面反演图像。并讨论了根的直径、介电特性及其分布情况对探地雷达探测根系的影响。仿真结果表明,在近似为无损的均匀土壤中,超宽带探地雷达能快速无损地实现地下根系目标探测,衍射层技术通过重建根系图像,初步实现树根的介电属性、形状特征估计和位置标定等,因而可用于探地雷达根系探测中,对树木根系的研究具有重要意义。     

电阻率层析成像法在土壤水文学中的应用

电阻率层析成像法（Electrical Resistivity Tomography, ERT）已被广泛用于土壤水文过程研究,充分了解ERT在土壤水文学中的应用及进展是研究土壤水文过程的关键。利用科技文献挖掘与可视化工具CiteSpace,对从Web of Science数据库核心合集中获取的1992—2020年的717篇论文,从国家机构合作、作者合作与共被引、关键词共现与聚类、关键词突发性检测、文献共被引及聚类和文献突发性检测等六个视角进行分析。结果表明,2000—2010年期间是ERT发展的繁荣时期,ERT技术的发展使得其研究方向从理论向应用转变,研究对象从最初的深层地质勘探向非饱和带水文过程的研究扩展,研究尺度从点尺度向中尺度拓展。ERT在生态水文、农业、地球物理等领域的应用使得其研究方向趋于多元化,在土壤水文过程研究中涉及作物根系吸水、根系对水分的再分配、降雨入渗、优先流和深层土壤水分等。这对于了解地球物理技术－电阻率层析成像法的发展态势具有一定的参考价值。     

光学相干层析成像技术发展及应用

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)在近二十多年来迅速发展,是一种基于相干干涉原理将光、电以及计算机图像处理技术结合为一体,利用样品的后向散射光对样品进行成像的新型成像技术,适用范围广,受到众多科研学者的关注。OCT具有无损伤、非介入、非接触、图像分辨率高且操作简单、便携、易与内窥镜结合等优点,广泛应用于光学检测、工业检测、医学、生物诊断检测、科学研究等领域。由于OCT在用于软组织成像时组织穿透深度有限等原因,导致该技术在生物医学领域尚未实现推广应用。目前OCT技术发展尚不成熟,相关科研工作者致力于增加系统穿透深度、提高分辨率和信噪比、优化系统综合性能等方向的研究。相关技术的突破,能有效改善系统成像质量、扩大OCT技术应用范围、提高医疗检测技术水平,对促进光谱成像技术的发展具有重要意义。     

弹性波层析成像技术检测活立木腐朽

介绍弹性波层析成像技术应用于活立木内部缺陷检测的研究现状,阐述弹性波的产生、传播途径和成像原理,总结该技术在应用中出现的问题.并使用弹性波层析成像技术对美国林务局纳西比特营地脂松活立木进行检测.结果表明:弹性波层析成像技术能够模拟出不规则树干形状并以二维图像方式直观地显示立木腐朽部位、程度、大小及形状等情况.基于此方法发展的设备,具有检测方便、有效、实用性强等特点.     

超声波综合检测技术在防渗墙质量

在介质软弱的情况下，钻孔取芯、取样很难实现；由于对混凝土芯样、土样产生扰动从而对检测结果产生影响。在一些特殊结构和特殊条件下，结构产生破损还会影响工程结构的安全；同时，检测评价范围窄，成果缺少代表性，很难了解工程整体结构、地基、基础内部的完整性、连续性、均质性等情况，因而很难对工程整体质量进行评价。在对大坝塑性土混凝防渗墙质量进行检测时，利用超声波双孔单发单收和双孔层析成像综合检测技术，可以在尽可能不影响结构安全的前提下，直观、可靠、经济地对塑性混凝土的连续性和均质性进行评估。     

结构混凝土超声波层析成像的反演算法研究

针对混凝土超声波层析成像结果不唯一和稳定性差的问题,首先依据超声波在混凝土中的传播特点,在反演算法中引入物理意义明确的自然权矩阵,对走时较小的射线和射线较密的成像单元加以重权.然后通过混凝土速度反演的数值模拟和模型试验,对反演算法进行了比较研究.结果表明,相对于最小二乘法和阻尼最小二乘法,基于自然权的加权阻尼最小二乘算法,由于利用了正确的先验信息,不但使反演过程收敛,而且具有数值稳定、抗噪能力强的优点,其成像结果能真实有效地反映对象内部缺陷,因此更适用于混凝土的超声波速度反演.     

作物根系原位观测识别新方法综述

根系是植物从土壤中获取养分和水分并支撑植物体的重要器官,由于根系的复杂形态及土壤的不透明属性使得对其观测困难,缺乏有效的原位根系观测方法已成为深入研究植物根系的技术瓶颈。文章从根系观测技术和根系识别算法两方面分别进行了综述。在观测技术方面,主要对微根管观测法(二维根系观测法)和计算机层析成像法(根系三维构型观测方法)及其优缺点进行了综述。在根系识别算法方面,对根系二位形态识别算法和三维构型识别算法进行了分析,指出了算法的优点和局限。最后,在对两类观测识别技术深入分析的基础上梳理出自然土壤介质下根系三维构型原位观测识别技术(计算机层析成像法)是根系定量化研究未来的发展趋势。     

超声波综合检测技术在防渗墙质量检测中应用

在介质软弱的情况下，钻孔取芯、取样很难实现；由于对混凝土芯样、土样产生扰动从而对检测结果产生影响。在一些特殊结构和特殊条件下，结构产生破损还会影响工程结构的安全；同时，检测评价范围窄，成果缺少代表性，很难了解工程整体结构、地基、基础内部的完整性、连续性、均质性等情况，因而很难对工程整体质量进行评价。在对大坝塑性土混凝防渗墙质量进行检测时，利用超声波双孔单发单收和双孔层析成像综合检测技术，可以在尽可能不影响结构安全的前提下，直观、可靠、经济地对塑性混凝土的连续性和均质性进行评估。     

基于改进的层析成像图像重建ART算法的木材应力波检测研究

首先介绍了成像的物理基础,并对重建算法的各种方法进行了简要阐述并对ART算法及其改进算法进行了主要说明。在之前学者对成像原理的研究下,阐述了应力波层析成像技术应用于木材缺陷检测当中的原理及测试方法,并通过先验的介质模型及实际模型测试,分别用ART算法和改进后的重建算法得到木材缺陷图像,通过比较两种方法重建的图像清晰度,验证改进后算法的合理性与可行性。