二、国内外同类技术概况、水平及发展趋势
目前在国外主要深水清淤工程中,基本上都是在高精度全球定位系统的配合下,
通过浅地层剖面系统勘察出有关库区水底淤积物的分布区域。在疏浚过程中,应用浅
地层剖面系统实时监测疏浚区域的淤积物沉积厚度,再通过高分辨率侧扫声纳系统识
别疏浚区域周围的障碍物目标的尺寸、形状和位置,提高清淤工作效率。
而在国内大多深水清淤工程中,还主要是依靠有限的水文和航道水深资料,根据
经验进行判断水底淤积面积,且无法准确识别水底的有关障碍物目标,造成整体疏浚
工作效率低下。
目前国内的全球差分定位网络,侧扫声纳系统和浅地层剖面系统产品技术也都比
较不成熟,几乎没有任何成功的工程应用范例。而在国外,GPS 全球卫星网络、侧扫声
纳系统、浅地层剖面系统的开发、生产及其工程应用非常成熟和广泛。
全球覆盖的广域差分定位服务商主要有美国 OmniSTAR 公司和美国 C&C 公司。作为
全球最先开发广域差分信号定位系统的专业化服务商,美国 OmniSTAR 公司可向全球用
户提供高精度(中国地区最高精度为亚米或分米)差分定位信号,但仅仅限于陆地工
程测量应用,不能在近海岸或海上接收信号。另外,该信号服务期按年进行订购,不
能满足部分用户短期信号服务需求,且硬件设备和有关服务费用高昂。美国 C&C 公司
作为全球领先,稳定可靠的高精度 GPS 定位系统服务商,依托其覆盖全球并稳定可靠
的高精度差分定位网络 StarFire,为海陆专业测量用户提供具体定位解决方案,最高
精度可达厘米级,其中 C-Nav1010 型为亚米级卫星差分 GPS 系统。
目前侧扫声纳系统制造商多达几十家,其中以美国 L-3 Klein、EdgeTech 和
Benthos 三家最为著名,都有几十年的生产历史,具有行业技术领先性和产品功能完善
性。侧扫声纳的发展历史起源于二战时期,已经经历了几代产品更新。从最初的模拟
侧扫声纳到现代的数字侧扫声纳,从单波束到多波束动态聚焦技术,从传统的连续波
技术到现代的线性调频技术,使侧扫声纳的换能器构造及电子电路向高度集成化和智
能化发展。采集的声学图像质量也产生了质的飞跃。未来的侧扫声纳技术将向高速高
分辨率和大量程方向发展。
浅地层剖面系统同样经历了从模拟到数字的发展历程。按工作原理浅剖可以分成
高能脉冲反射技术、线性调频技术和非线性差频技术,每种技术各有其特点。高能脉
冲反射浅剖也称 Boomer,穿透力较强,但精度较差;线性调频技术浅剖的穿透力稍差,
精度一般;差频技术国内早年也有产品推出,但许多年来其技术一直未进步,现在已
经远远落后于国外同类产品。目前世界上仅德国的 Innomar 公司在坚持开发差频浅剖
技术,并成功应用于商业勘察项目。差频浅剖具有多种工作频率可选、分辨率高和换
能器轻便等特点,很适合船舷安装作业,大大提高了测量作业的灵活性。总之,三者
各有其特点,广泛应用于沙源探测、管线和路由调查、疏浚监测等行业。
过去,虽然有些单位引进过侧扫声纳系统和浅地层剖面系统,但均为单个引进,
用于浅水作业。本项目将全球差分定位网络,侧扫声纳系统和浅地层剖面系统一起引
进,通过美国的专业软件,组成深水疏浚计算机辅助决策系统。
目前国内还没有专业的侧扫声纳和浅剖数据后处理软件,美国 Chesapeake 公司作
为目前硬件兼容性最好、功能组件最多和价格最为经济的专业软件服务上,其旗舰产
品 SonarWizMap 软件系统可实时采集和后处理市场上所有的侧扫声纳和浅剖系统数据,
可通过各种功能模块,进行数据编辑、信号处理、增益补偿、误差修正、图形镶嵌、
格式转换、报告生成等各种后处理操作,帮助用户得到最为完整和精确的高分辨率侧
扫声纳和浅剖系统的 3D 视图。