Tomografia akustyczna drzew
(STo, ang. Sonic Tomography) – metoda bezinwazyjna bazująca na zjawisku rozchodzenia się dźwięku w ośrodku (np.: drewno zielone pnia określonego gatunku) ze stałą prędkością. Zmiana ciągłości ośrodka (np.: obecność przeszkód, rozkładu lub ubytku) będzie wpływała na zmiany prędkości przepływu. Tomografia znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach technicznych, inżynierii czy medycynie.
W przypadku arborystyki do badania akustycznego przekroju pnia drzewa wykorzystywany jest zestaw sensorów (min. 21 zwykle min. 10) umieszczanych na obwodzie pnia. Sensory mają formę szpilek osadzanych w pniu w określonych/zmierzonych odległościach. W przypadku pni o nieregularnym przekroju (niekołowy oraz nieeliptycznym) konieczny jest indywidualny pomiar dystansów między sensorami. Należy go wykonać przy pomocy grubościomierza (np.: Fakopp Bluetooth Caliper). Standardowe sensory mają charakter nadawczo-odbiorczy. Istnieje możliwość zwiększenia rozdzielczości uzyskiwanego tomogramu oraz precyzji odwzorowania geometrii pnia dzięki zastosowaniu dodatkowych sensorów nadawczych (np.: Sensory Ludwig firmy Fakopp).
Zwiększenie dokładności tomogramu i odwzorowania geometrii pnia lipy o nieregularnym przekroju wykonany przy użyciu zestawu 12 sensorów (po lewej) oraz 12 sensorów+12 sensorów Ludwig (po prawej)
Interpretacja wyników
Informacje uzyskane z tomografii pozwalają ustalić proporcję zdrowego do rozłożonego drewna w pniu2. Poprzez zestawienie kilku poziomów możliwe jest interpolowanie danych o stopniu ubytku/rozkładu w pniu między badanymi warstwami. W połączeniu z danymi dendrometrycznymi (wysokość drzewa, powierzchnia boczna korony, pochylenie drzewa itd. ) i o otoczeniu (typ krajobrazu, model wiatru itd.) pozwalają na kalkulowanie współczynnika bezpieczeństwa pnia (SFp ).
Współczynnik bezpieczeństwa
(SF, ang. Safety Factor) Stosunek nośności obiektu (drzewa) do obciążeń jakim jest poddawany.
SF=(nośność)/(obciążenia)
Podawany jest jako wartość liczbowa lub procentowa. Jako poziom niskiego ryzyka (zakładając błędy/niepewności pomiarowe) powszechnie w inżynierii uznaje się 1,5 lub 150%. Współczynnik bezpieczeństwa określa się osobno dla pnia (odporność na złamanie, SFp), korzeni (odporność na wykrot SFk). W praktyce arborystycznej nie ma do tej pory modelu kalkulacji SF dla konarów i rozwidleń.
Współczynnik bezpieczeństwa | Poniżej 50% | 50%-100% | 101%-150% | Powyżej 150% |
Ocena ryzyka | Skrajnie wysokie | Wysokie | Umiarkowane | Niskie |
Wykorzystywany system instrumentalny
Na potrzeby opracowań wykorzystuję tomograf akustyczny Arbosonic 3D3 (Fakopp) wyposażonego w zestaw do 12 sensorów + do 12 sensorów nadawczych Ludwig oraz dedykowane oprogramowanie Arbosonic 3D (ver. 5.3.149) do zbioru danych oraz kalkulacji biomechaniki.
Termin ważności
Termin ważności badania instrumentalnego to okres 24 m-c od dnia badania.
- Urządzenie wykorzystujące dwa sensory to np.: Microsecond Timer firmy Fakopp nie daje możliwości generowania obrazu pnia, ale daje informację o obecności rozkładu. ↩︎
- Zob. Ostrovský r. i.in. (2016) Extensively damaged trees tested with acoustic tomography considering tree stability in urban greenery, Trees, 31(3), 1015-1023, doi: 10.1007/s00468-017-1526-6 ↩︎
- Zob. https://www.fakopp.com/pl/product/arborsonic/ ↩︎