北京有群“树木医生”，为树木健康诊断、开方治病

人感冒了，会到医院找医生，树木无言，如果生病了怎么办？

在北京，有这样一群“树木医生”，他们通过“健康诊断”提早掌握树木健康和生存情况，量身定制“治疗方案”，防止倒伏树木、枯枝脱落等影响城市运行，维护树木的环保生态和景观功能。

新京报记者从北京市园林绿化局了解到，目前，北京的“树木医生”已经率先在东西城为5万多株树木进行了“体检”。在极端天气到来之前，针对可能发生问题的树木，专业队伍可以提前观测和预判，及时干预，减少树木倒伏造成的人财物损失。

10月16日，旧鼓楼外大街，北京市园林科学院高级工程师巢阳为一棵白蜡树安装应力波二维成像仪，准备为树木做个“CT”，进行空洞率测试。摄影/新京报记者 侯少卿

旧鼓楼外大街上，一株白蜡近乎三分之一的树皮已经脱落，树干上斑驳的霉斑清晰可见。它的状态引起了树木医生团队的注意。

“树木一旦失去树皮，真菌就会直接侵蚀树干，加速树干腐烂。”北京市园林科学院高级工程师巢阳用手指抠动已腐的树干，原木硬质的树木已经松软，一小块树干轻松被抠了下来。“树的力学结构被破坏，承重能力和抗弯折能力大大下降，如果倒伏很可能砸到周边车辆。所以我们要进行检测，看它是否还坚固。”

“看诊”结束，树木医生开始“听诊”。“砰砰砰”，巢阳用小木锥敲击树木，正常健康的树木会发出清脆的声音，但有空洞的树木敲击声沉闷，被称为“异常音”。通常来说，树木下方有空洞，上面是“实心的”，倒伏的风险更大。

听声音，这棵树有空洞，但空洞到底有多大？从外观难以推断。巢阳拿出了“高端设备”——应力波二维成像仪，准备为树木做个“CT”。他首先测量了树径，把成像仪的8个探头等距钉进树皮中“围成一圈”，通过信号采集器连接电脑，再让助手挨个敲击探头。

大约20分钟，电脑上就“画”出了空洞横截面示意图，“图的颜色如果发黄说明已经开始腐朽，是紫色，就意味着有空洞。如果空洞率达到50%，一般情况下就普遍认为这棵树容易倒了。”

巢阳解释称，探测树干空洞利用的是计算机辅助应力波二维成像，成像仪探头中安装有振动传感器，敲击探头时，振动在树木健康部位和腐朽部位速率不一样，空洞部位更慢一些，仪器正是通过探测物质中传递的振动，了解空洞大小。

“你们在干吗呢？”一上午，不时有路过的市民围观行道树“体检”。“我们给树看病呢，后续会为城市树木管护提供依据。”巢阳说，在公园检测树木时，询问的游客更是一波接一波，“我们就顺便给大家科普了。”

巢阳展示电脑上“画”出的空洞横截面示意图。图的颜色发黄，说明已经开始腐朽；发紫，就意味着有空洞。如果空洞率达到50%，一般情况下就认为这棵树容易倒伏。摄影/新京报记者 侯少卿

树木医生，在中国还是个新鲜的名词，但在国外有着百年历史。1924年，国际树木学会就提出了树木医生的理念。

北京缘何引入树木医生？

北京市园林绿化国际合作项目管理办公室（国际合作办）主任马红说，北京园林绿化发展已经从“量的变化”上升到“质的提升”，城市管理和改善生态环境也更加精细化。

马红介绍，上世纪六十到八十年代，汽车尾气、酸雨等对日本树木生长造成了阻碍，台风季节，树木更是经常发生倒伏现象。从九十年代起，日本就开始招募和培训树木医生。截至2019年末，日本已有近3000人取得了树木医生资格，对树木进行诊断治疗、提前预警风险并处置。

“这与北京2016年着手引入的‘树木健康诊断和预警’理念非常契合”。马红说，北京的公园、老旧小区、胡同中的行道树，其很多是上世纪五六十年代栽种的。与人类一样，树木也会变老和生病，发生病变的树木存在倒伏风险。无论是大风还是暴雪，天气骤变后，树木折枝、倒伏危险大增。7-9月是北京突发性灾害天气发生最频繁的时节，曾经发生过大树被连根拔起、砸中停放车辆的事件。树木医生除了养护、诊治，也要进行风险排查、预判和预警，对树木的生长态势进行分析，提前采取措施，防止倒伏树木压坏胡同房屋、砸中车辆。

“还有些树木树皮腐烂或有空洞，从肉眼观察就能看出问题。通过这种树木诊治，也会减少对市容市貌的影响。”马红强调。

培养树木医生“工匠”

树木医生要掌握包罗万象的知识和技术，比如树木生理、土壤诊断和改良、气象灾害的诊断与应对、病虫害防治等。在日本，这个行业的报考“门槛”很高，需要具有7年以上的树木研究、诊断、治疗、保护等相关工作经历。

2018年北京引入树木医生理念后，国际合作办邀请日本专家，对北京树木管护人员、设计人员、病虫害防治人员、北京林业大学师生等130余人进行了系统培训。

作为养护公司代表，北京金都园林绿化有限责任公司工程师高发明参加了培训。在他看来，日本的一些防护做法值得思考。“如果发现树木伤口处滋生出新的枝条，我们通常会剪除，以防它消耗树体营养。日本的做法正好相反，他们会将健壮的新生枝条剪除，留下衰弱枝继续生长，使营养往伤口方向传输，让伤口愈合得更快。”

向日本“取经”并非完全的拿来主义。“我们对日本树木的检测和治疗指标进行了本土化研究，最终形成了适用于北京树种的量化指标。”马红以“修枝”为例介绍，由于日本街道相对较窄，行道树大多呈瘦高形态，而北京的行道树讲究宽幅和遮荫，希望树冠能辐射一定范围，所以在修剪过程中，双方的指标是不一样的。

另外，日本多发台风，对树木空洞率要求更严格，北京则根据气候条件进行调整，使这项指标更加宽泛。“两个国家的树种也不一样，我们对病虫害的观测，叶色、枝条等方面都会有所区别。”

目前，培训已经开展了两期，第二期培训增加了树木生长等知识，以此预判若干年后树枝的生长走向，是否会妨碍屋顶或行人行走路线等。“现在，我们针对行道树和城市居住密集区域树木进行健康诊断，未来，我们还将会把高保护价值树木和古树的复壮修复培训囊括其中，包括地方特色文化树种的修复技术。”

如此，园林绿化行业内已有200多人接受了培训。“我们有个愿望，想培养一些高端工匠，为首都园林精细化、高质量发展储备复合型人才。他们既懂理论知识基础，也懂技术，还会实操。”马红说，目前培训人员以具备经验的技术人员为主，再由他们带动园林绿化工人开展“实战”。

工作人员

用与树体颜色相近的硅胶修补树洞。受访者供图

5万个“样本”

培训结束后，北京的树木医生马不停蹄进行了“实操”。

由于老旧城区树木栽植时间久远，人员活动密集，人为踩踏等造成的树木破损情况相对较多，2018年、2019年两个夏天，树木医生团队分成20个调查小组，率先对北京东西城道路、公园、绿地等公共场所的10余种具有代表性的重点园林树木进行了“体检”。树种包括油松、银杏、国槐、毛白杨、白蜡、柳树、元宝枫、悬铃木、栾树、臭椿等。

去年7、8月最炎热时，参与调查的北京林业大学学生鲜李虹和同学戴着遮阳帽，走遍了东西城的大街小巷，每天从早上8点一直工作到下午4点，四五人组成的小分队每天可为200多棵树木进行测量。“如果在小树下工作，头顶上没有绿荫，非常晒，大树树荫倒是浓密，但是蚊虫非常多，尽管喷了花露水，我脚脖子上还是被蚊子叮了一圈大包。”

北京林业大学教授刘勇介绍，对城市树木的诊断分为三步，即初步诊断、外观诊断和精密诊断。树木医生先测量树高、树径、冠幅，观察它的叶色和长势，查看树干基部是否松动等，再用木槌敲击树木，听树木是否有异常音，判断其是否存在空洞；用钢钎插入树干基部损坏部位，检查树木是否腐朽。精密诊断就是要用上成像仪等高科技。“我们还会测量树木附近建筑物高度、树木和建筑距离，看树木是否有影响行人行车的情况。”

刘勇说，北京有一些国槐和白蜡“年事已高”，已经八九十岁，“中老年”树木容易出现枯枝、树干空洞、腐朽、病虫害等状况；处于“青少年”阶段的树木也可能受到周边环境、土壤等因素影响，出现一些健康问题。另外，修剪不当剪口积水也容易造成树木腐烂。

这次“体检”共完成了东城区、西城区的659条主要街道、54838株主要乔木的健康诊断，约占东西城树木总数的六成。结果显示，核心区树木优良率约占94%，6.01%的树木存在不同程度的树干空洞、腐烂、较大枯枝、病虫害较严重等问题，可能对行人构成潜在伤害，急需采取相应处置措施。

此次调查中，队员用手机记录下每株出现树势衰弱、修剪不当、病虫害感染等问题的园林植物，测定树木各项形态指标，如树高、胸径、冠幅、树干通直度等；详细记录其生长环境状况。手机记录的数据被即时传送到后台数据库，并进行信息整合。为了准确记录树木的位置，“树木医生”们还会用GPS、钉编号、画图和拍照的方式给树木定位。

“有了数字档案后，我们明年将对东西城这5万多株树木开展风险预警工作。”马红说，在极端天气到来之前，针对可能发生问题的树木，专业队伍可以提前观测和预判，及时干预，以期减少树木倒伏造成人财物的损失。还有一些树木存在风险，专业队伍将每隔3-5年再次对其开展体检。未来这个模式将向全市推广。

详细介绍

树木治疗方案的展示牌。受访者供图

一树一策

和人类一样，树木完成体检发现病情后，需要由医生开药方并精心治疗，有的要涂药膏，有的要“插管”，类似龙爪槐这样的树木还需要进行“整形手术”。

北京金都园林绿化有限责任公司工程师高发明介绍，如果树木修剪后的伤口超过两厘米，树木医生就会为其涂抹愈合剂、防腐剂和杀菌剂，加速伤口愈合，同时在表面形成黏膜，阻止雨水进入造成感染，“就好比涂药后加了个创可贴。”

但如果是修补大树洞，过程就复杂了，治疗步骤有7项之多。树木医生首先要判断树洞位置和朝向，分类进行治疗。“我们先清理树洞，把病健交界处腐烂的部分和垃圾清理干净。再进行杀虫杀菌处理和防腐处理。”

以往，填充树洞使用水泥，水泥干燥变硬后对树木伤害很大。如今，树木医生用上了聚氨酯发泡剂，发泡剂有伸缩弹性，可以适应树木生长。

树洞填满后，需要用纤维布或薄钢丝网片固定，再用硅胶封堵洞口，但如果封堵颜色太过突兀，就像留下了一道疤痕。为了让树木看上去自然健康，树木医生开动了脑筋。“不同树种树皮颜色不同，有灰褐色的，有青绿色的，我们把硅胶调成相应颜色，并画上树皮纹路。树洞修补根据树形形成自然流体的效果，让树木更加美观。”

土壤改良也是重要的治疗手段。医生们发现，一些松树长势衰弱、针叶发黄，每年新长出来的枝条很短，有的甚至停止生长。究其缘由，是因为土壤被踩踏得太密实了，土壤板结透气性不好，根系无法呼吸。“为了改变土壤，我们研发了一项新型实用专利，就是给树木根部土壤插上透气管。”高发明说，透气管大概60-80厘米高，露出地面的部分只有3-5厘米。树木医生可以通过管子为树木根系输送氧气。

如今，树木的诊治已经初见成效。

“去年，我们发现三里河路的银杏叶片小、出现了焦叶的情况。通过施用落叶树复壮基质和埋设土壤透气管等土壤改良技术措施，今年那里的银杏叶片明显变大，没有提前落叶，它们树势衰弱的症状消失了。”

高发明说，针对病虫害防治，树木医生用中医“不治已病治未病”思想，通过采取生物、物理、化学等综合技术措施，对树木进行保养、保健，提高树木自身免疫力，以预防病虫害的发生，使其少生病虫害，或使生物灾害处于可控范围。如果树木已经生病，树木医生需要辨证施治、对症下药，选用高效、低毒的环保型药剂进行防治。

新京报记者 张璐 摄影记者 侯少卿

编辑 张畅 校对 李立军

基于北斗定位技术的电力铁塔！倒伏监测与预警技术研究与应用

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文 | 渣叔罗影

编辑 | 渣叔罗影

电力铁塔倒伏危害与影响

电力铁塔作为电力输电线路的重要支撑结构，其倒伏将会带来严重的危害与影响，尽管在现代社会中，电力输送已成为基本需求，但是电力铁塔倒伏却可能导致多重问题，虽然电力系统在设计中通常会考虑极端天气和自然灾害，要是电力铁塔发生倒伏，却会对电力系统造成极大冲击。

电力铁塔倒伏会导致电力系统的供应中断，影响生活和生产，在一些偏远地区，电力是推动发展的关键要素，只有电力正常供应，当地居民的生活和工作才能顺利进行，而一旦电力铁塔发生倒伏，即使临时采取应急措施，电力供应也会受到不小的干扰，造成社会秩序的混乱。

虽然现代社会依赖于多种能源，但是电力仍然是最为基础和重要的能源之一，然而，电力铁塔倒伏却可能导致电力短缺，尽管某些地区可能会通过其他能源补充，可是电力在工业、医疗、交通等领域的重要性不容忽视。

即使部分能源可以替代电力，但是电力铁塔倒伏会给能源供应带来严重的不稳定性。

要是电力铁塔倒伏发生在恶劣天气条件下，比如强风、冰雪等，不仅会导致电力系统中断，还可能造成电力设施的损坏，虽然现代工程设计通常会考虑各种自然灾害，但是强大的自然力量依然会对电力铁塔产生巨大压力，导致塔身弯曲、断裂甚至倒伏。

然而，尽管电力铁塔倒伏可能带来严重的危害，可是通过科学的监测与预警技术，可以有效减少其影响。

只要建立起基于北斗定位技术的电力铁塔倒伏监测系统，不但可以实时监测塔体倾斜和变形情况，而且可以提前预警，从而采取及时措施避免严重后果，因此，无论在哪个地区，保障电力铁塔的稳定与安全，都是至关重要的任务。

监测与预警的重要性

监测与预警的重要性在于它们在许多领域中发挥着关键作用，就电力铁塔倒伏而言，即使这种事件发生的频率较低，尽管它可能不经常发生，但其危害却可能是巨大的，虽然电力铁塔在设计和建设时已经考虑了安全因素，要是出现倒伏，可能会导致电力供应中断，甚至对周围环境造成严重损害。

虽然预测自然灾害的确是一项挑战，但是为了减少潜在的风险，提前采取措施来监测并预警倒伏情况是至关重要的。

然而，监测与预警并不仅仅是为了减少损害，可是，它还有助于提高系统的可靠性和稳定性，通过及时获取关键数据并进行分析，可以有效地识别潜在的风险因素，从而在风险变得不可控之前采取适当的措施。

然而，只要监测系统能够快速准确地识别出电力铁塔倒伏的迹象，就可以尽早发出警报，从而避免或减少损失。

与其等待事态发展，不如通过建立可靠的监测与预警系统来主动管理风险，不管风险有多大，都可以通过合适的技术手段来进行预测和评估，即使在复杂的环境中，只有有了监测与预警系统，才能在不利条件下及时做出反应。

因此，无论是从安全性、稳定性还是可靠性的角度来看，都要在电力铁塔倒伏监测与预警方面下功夫，这不光是为了保障电力供应的连续性，也是为了维护周围环境和社会的安全，通过建立高效的监测与预警机制，不管未来遇到什么样的情况，都能够有所准备并迅速作出应对。

用户需求调研与分析

用户需求调研与分析在技术研究过程中具有重要作用，用户需求的明确有助于确保研究的有效性和实际应用，却也需要面对一些挑战，即使在调研初期，对于用户需求的理解可能不够准确，尽管这样，仍然是开展研究的必要步骤。

虽然在调研过程中，可能会遇到用户需求不一致的情况，要是不加以妥善处理，可能会影响研究的方向。

但是，在进行用户需求调研时，可是需要注意到不同用户之间的差异，然而，只有深入了解各种用户的需求，才能够制定出全面而准确的调研方案，只要将不同用户的反馈都充分纳入考虑，才能更好地满足实际应用的需要。

只有将用户的意见和建议作为指导，才能确保研究的目标与实际需求相符。

或者，在实际调研过程中，可能会发现一些用户的需求并不明确或矛盾。

不但需要理解这些问题，而且还需要在调研的过程中与用户进行积极的沟通和反馈，以便进一步细化需求，无论遇到何种情况，都需要站在用户的角度去考虑问题，不管是对于专业人士还是普通用户，都要充分尊重他们的反馈和建议。

不管调研过程中的问题有多么复杂，也不能忽视用户需求的重要性，一边在技术研究的同时，为了满足用户的实际需求，必须将用户的声音纳入整个研究过程，不光要关注用户的表面需求，还要深入挖掘背后的潜在需求，以确保研究的成果切实地解决实际问题。

综上所述，用户需求调研与分析是一个既重要又具有挑战性的过程，与其忽视用户的反馈，不如积极参与并倾听他们的需求，以确保研究的成果能够真正地满足实际应用的要求。

数据采集与传输系统

数据采集与传输系统在基于北斗定位技术的电力铁塔倒伏监测与预警中扮演着关键的角色，数据采集和传输是确保监测系统准确性和实时性的基础，为了有效地实现这一目标，需要在系统中使用合适的传感器布置、数据采集方式以及可靠的数据传输与通信技术。

就传感器布置而言，要是能够覆盖整个电力铁塔的关键区域是至关重要的，尽管电力铁塔的高度和复杂性可能带来挑战，但是只有充分覆盖各个可能发生倒伏的部位，才能保证监测系统的有效性，不管是塔身的倾斜角度、风速、还是周围环境的温度等数据，都需要进行全面采集。

在数据采集的同时，也需要考虑如何确保数据的可靠传输，虽然传感器采集到的数据有价值，但是要是数据无法及时、准确地传输到监测中心，那么整个系统的效能将大打折扣，因此，需要使用稳定的通信技术，例如基于北斗定位的数据传输通道。

这可以保证即使在偏远地区或者恶劣天气条件下，数据传输也能够保持稳定。

然而，可靠的数据传输并不意味着忽视数据的处理与分析，虽然数据量可能很大，但要是缺乏有效的数据处理方法，那么系统可能会被大量无用信息淹没。

因此，要是数据预处理与滤波技术能够充分利用，即使在噪声干扰下也能够提取出有意义的信息，这不仅有助于提高监测准确性，还可以降低误报率。

总之，基于北斗定位技术的电力铁塔倒伏监测与预警系统需要在数据采集与传输系统上下功夫。

虽然挑战不小，但只要合理布置传感器、确保可靠的数据传输，再结合有效的数据处理与分析，都能够确保系统在实际应用中发挥出最佳性能，这不仅有助于及早预警电力铁塔倒伏风险，还可以保障电力系统的稳定运行。

传感器布置与数据采集

在进行高铁动车组谐波特性分析时，传感器的布置与数据采集起着关键作用，传感器的布置应当经过精心考虑，以确保获得准确的监测数据，为了实现这一目标，就需要根据系统的特点和监测需求，选择合适的监测点位和传感器类型。

虽然传感器布置可能因系统结构而异，但一个基本原则是将传感器布置在系统中可能产生谐波的位置，如电机、逆变器和电源等关键部件附近，只有在这些位置布置传感器，才能够捕捉到潜在的谐波问题。

传感器的类型也需经过详细考虑，不同类型的传感器可以监测不同的电参数，如电流、电压、功率等，要是我们想全面了解谐波情况，就需要同时采集多种电参数的数据，因此，可以采用多种传感器，分别监测不同的电参数，以确保数据的全面性和准确性。

数据采集过程也应当按照严格的流程进行，为了保证数据的可靠性，需要确保传感器的安装准确，信号接线可靠，却不能忽视数据采集过程中的干扰因素，如电磁干扰、温度变化等，即使这些干扰存在，也要确保采集到的数据仍然具有一定的准确性和可靠性。

尽管数据采集过程可能会面临一些挑战，如传感器故障或数据丢失，但是我们可以采取一些措施来应对这些问题，一方面，可以设置备用传感器，以防主要传感器发生故障，另一方面，可以使用数据冗余技术，确保即使部分数据丢失，也能够保持对系统谐波特性的准确分析。

总之，传感器的布置与数据采集在高铁动车组谐波特性分析中扮演着关键角色，虽然在实际操作中可能会面临一些挑战，但只要根据上述原则进行布置和采集，就能够获得准确、全面的监测数据，为后续的谐波特性分析提供可靠的基础。

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