DOI编码：10.13646/jki.42-1395/u.2021.01.027
宁晓东
（长江航道工程局有限公司，湖北武汉430000）
摘要：由于长江中下游为砂质河床，泥沙下淤埋的沉船沉物难以被探测。本文介绍了多种不同探测技术在泥沙下沉船沉物水下探测中应用的情况，分析了不同技术应用的效果及优缺点。
关键词：历史沉船；磁探仪；浅地层剖面仪；多频三维合成孔径声呐；三维高分辨率多道缆地层剖面系统
中图分类号：TB52文献标识码：A文章编号：1006—7973（2021）01-0075-04
1引言
在整个地球上，陆地仅占地球表面积的29%，而海洋却覆盖着整个地球面积的71%，它蕴藏着极其丰富的资源可供人类使用。但早期由于科学条件的限制，人们对于海洋的认识是相当不够的，无法对其 进行大规模的开发利用。随着社会经济的发展、人口的膨胀和陆地资源的逐渐匾乏，人类已将资源的勘探、开发和利用深入到海洋领域。二十一世纪，开发和利用海洋的这一使命变得越来越迫切，人们有一个普遍的共识，本世纪是人类开发和利用海洋的世纪，而海洋测绘是一切海洋开发活动的基础叭
海洋测绘是海洋测量和海图绘制的总称，其任务是对海洋及其邻近陆地和江河湖泊进行测量和调查，获取海洋基础地理信息，编制各种海图和航海资料，为航海、国防建设、海洋开发、管理和海洋研究服务、海洋测绘的主要内容有海洋大地测量、水深测量、海洋工程测量、海底地形测量、障碍物探测、水文要素调查、海洋重磁探测量，各种海洋专题测量和海区资料调查，以及各种海图、海图集、海洋资料的编制和出版，海洋地理信息的分析、处理及应用。从信息的角度出发，囊括了海洋基础信息的获取、管理和应用。近20年来，随着科学技术的发展，海洋测绘在仪器、技术和理论方面均取得了飞速的发展，尤其是现代高精度卫星定位技术和水下GPS定位技术、船载扫测技术（如多波束、高精度高分辨率测深侧扫声呐）、海洋遥感技术、ADCP技术和目前的研究热点水下自治机器人（AU V）集成海洋测绘系统、电子海图技术和海洋GIS技术，这些现代海洋测控技术极大地推进了海洋测绘的发展，使现代海洋测绘呈现空间立体信息获取、信息自动存储和快速准确应用的态势，基本满足了海洋调查、开发和研究的需求铁当前，长江经济带的建设与发展已上升为国家战略。作为横贯中国东中西部的黄金水道，长江及其重要的航运资源，在长江经济带的科学发展中具有极其重要的作用和地位。2019年长江干线货运量达29.3亿吨，同比增长8.9%，再次刷新世界内河航运纪录。长江航道是航
运事业发展的基础与前提。据有关部门统计，长江航道内不同时期未打捞沉船近500艘。由于诸多原因造成这些沉船放弃处置，为了防止沉船对通航安全造成的潜在威胁，常规处置方法是在牺牲航道尺度的前提下，通过调整航标将沉船放到航道外，暂时消除安全隐患。但是沉船未打捞，对航道的影响就会一直存在。因此，为确保长江航道安全畅通，有力地支撑长江经济带的建设与发展，建议尽早开展对长江航道内历史沉船的清除工作。
质量和效率提升会带来生产力的提升，管理信息化带来的实时响应、高效、高质量工作也将催生无形的经济效益。凭借算力的进步，我们能更精确地对成本进行核算和控制，这就能确保我们始终保有由于对手的市场竞争优势。当对手意识到算力不足的问题时，不论是花重金购买系统增加算力，还是也走自主研发道路，从项目落地到形成竞争优势始终需要一段时间，这期间我们的算力也在成长，也在形成新的竞争优势，我方始终掌控主动权。
5.4为基层成本管理减负增效
成本管理数据集成系统应用和推广将逐步结束手工汇总数据的落后作业方式，大量宝贵的时间和精力不再浪费到重复劳动上，各层级管理人员不再被繁重报表工作所累。通过系统强大的一键生成、一键分析等功能充分为管理工作减负增效，让人员精力重回成本管理本身，发挥人在管理中的关键作用。
6结语
成本管理数据集成系统是我局第一个由职能部门、基层单位、项目部的青年职工根据实际管理需求共同设计开发的信息系统，成本系统的每一行代码都是为成本管理所写，倾注了青年职工对我局自主创新和成本管理能力提升的满腔热血。“活力宜航诚天下”，它是宜航人用实际行动践行自强、拼搏、开放、创新理念的真实写照。愿数据之光点亮企业管理，未来可期。
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由于长江中下游为砂质河床，淤沙严重，很多沉船
沉物陷入泥沙下难以被传统的探测手段发现，造成长江 历史沉船打捞难度非常大。近年来随着科技发展，国内
外发明了许多新的水下探测技术，对泥沙下目标的探测 中逐步应用了磁探仪、浅地层剖面仪、多频三维合成孔 径声呐和三维高分辨率多道缆地层剖面系统探测法，取
得了一定的应用效果。
2泥沙下沉船沉物水下探测技术方法
2.1磁探仪探测技术2.1.1工作原理
磁探仪利用富含质子氢的液体产生旋进信号。它使 用的液体可以提供非常高的氢密度，并且在操作时没有
危险。让极化直流电流通过绕在富含质子氢液体探头的 线圈上，便会产生100高斯的辅助磁通密度。质子被极 化至较强的净磁化强度，与较强的磁通密度达到热平衡。
当辅助磁通终止时，被“极化”的质子即发生旋进而重 排恢复为正常的磁通密度状态。对质子旋进的测量必须 按序进行，即先有一个初始极化，接着进行频率测量， 然后这个循环不断重复［3］。磁探仪的应用范围很广，除
钢坯夹具了科研方面的常规物理调查外，在工程应用越来越广泛， 如海底油气管线、海底光缆及通讯电缆调查、水下沉船 探测、水下污染沉积物调查等等。磁探仪主要有三个性 能指标：灵敏度、分辨率、漂移。
2.1.2探测方法
根据磁探仪的工作原理，可以进行底质调查工作，
更适用于特殊金属物或沉船的寻探测。一般情况下， 进行初步探测时底质调查布线间隔为50-100m，甚至更 大。特殊金属物的寻应根据金属物的大小及重量合理 布设测线。沉船探测测线间隔可以为50-150m 。当磁探 探测仪经过能被地球磁场磁化的物体附近时，导致交变 磁场的频率发生变化，从而引起磁场强度的异常变化，
据此判定目标物的存在。磁化物体重量、磁异常大小、 物体与磁探仪的距离三者之间的关系有一定规律，但是,
影响磁探仪的因素很多，如果不进行多次的重复测量可 能会造成误判。若发现疑似点，可通过加密测线获得更 精确的数据。
图1某沉船磁探探测图
2.1.3优缺点
磁探仪探测水下沉船沉物是已经经过实践验证的方
法，也是目前常规使用的技术手段，例如在2000年马 当沉船打捞中采用该探测方法发现了多处疑似沉船沉物 位置，最后都成功发现沉船目标。但是磁探仪对金属感 应非常敏感，对作业环境要求很高，如果在通航区域， 附近航行的金属船舶将对磁场影响很大，并且沉船沉物 附近金属物质也将影响探测效果，引起误判。
2.2浅地层剖面仪探测技术2.2.1 工作原理
浅地层剖面仪是在测深仪基础上发展起来的，只不
过其发射频率更低，声波信号通过水体穿透床底后继续 向底床更深层穿透，结合地质解释，可以探测到海底以
下浅部地层的结构和构造情况［4］。浅地层剖面探测是利 用声波的传播和反射特性来探测底床浅部地层结构和构 造。浅地层剖面仪的应用领域主要包括：近岸海域泥砂 资源［5-6］和浅层气调查，地质环境调查，工程地质调查，
海底管道检测等叫
浅地层剖面探测在地层分辨率（一般为数十厘米）
和地层穿透深度（一般为近百米）方面有较高的性能， 并可以任意选择扫频信号组合，现场实时设计调整工作
参量，可以在航道勘测中测量海底浮泥厚度，也可以勘 测海上油田钻井平台基岩深度。浅地层剖面仪采用的技
术主要包括压电陶瓷式、声参量阵式、电火花式和电磁 式4种。其中，压电陶瓷式主要分为固定频率和线性调
频（Chirp ）两种；电火花式主要利用高电压在海水中 的放电产生声音原理；声参量阵式利用差频原理进行水 深测量和浅地层剖面勘探；电磁式通常多为各种不同类
2.2.2 探测方法
搜寻探测一般都采用变频脉冲技术，并配有标准
Proven 技术工艺的高分辨率浅剖系统。探测时，其布设 测线宽度取决于工作目的，底质调查一般为 50-300m 。
水下目标物寻应根据概位进行合理布设，一般采用交
叉布线，测线间隔一般为15-50m 。根据浅剖图像判断 底质和目标物的位置。不同的地质类型，在浅剖图像上 显示的特征不同，当有错层或断层、特殊地物时，在浅
剖图像上能清晰地显示出来。但是，由于底质的不同构
红外焦平面探测器成或底质图像的差别变化，可能会造成误判。
2.2.3优缺点
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浅地层剖面仪在泥沙下沉船沉物探测中也有一些应用案例，该方式可以精确的探测到沉船沉物位于河床面下的位置，为打捞方案制定提供了重要参数。但是该方式仅能获得断面数据，对沉船沉物的判断
要求拥有非常丰富的经验及地层地质分析能力。该方法适用于已经确定了沉船沉物目标大概位置，获取沉船沉物在泥沙下的深度。
图3浅地层剖面仪效果图
2.3多频三维合成孔径声呐
2.3.1工作原理
多频三维合成孔径声呐，综合采用多频、三维合成孔径声呐技术，可实现对悬浮、沉底和掩埋目标的实时成像，满足用户水下环境探查、水下目标搜索、航道整治复勘、护堤结构复勘、桥墩监测、救捞、应急、油气管线路由勘察、光缆电缆勘察（路由+埋深+地层等功能）、三维精细地层结构、水下其它各类成像等多种使命任务的需求，为用户提供水下悬浮、沉底和掩埋目标的高清影像、目标位置、目标埋设深度、以及水下高精度三维地层等多种信息［8］。在国外的应用中，合成孔径系统在海洋地形地貌的测量上有了长足的进展，应用于各项海洋探查实践问。
2.3.2探测方法
多频三维合成孔径声呐一般可固定安装在船舷，探测时，根据目标的大小，可以合理布置测线宽度，大范围搜寻是适合20m—100m，精确搜寻时测线宽度可以按照5m—20m测线进行布设。该设备也可
以根据搜寻的要求，现场灵活组合，实现下视、侧视等多种工作模式，满足不同的任务场景需求，以及挂船安装、船底安装、R0V安装和AUV安装等多种安装需求。
图4泥沙下沉船三维效果图
2.3.3优缺点
多频三维合成孔径声呐是近年来新开发技术，可实现泥沙下目标的三维显示，相对于传统的磁探仪和浅地层剖面仪等方式更加直观，易于判断。该方式作业范围受限，目前仅能探测泥沙下10m以内的目标。
2.4三维高分辨率多道缆地层剖面系统探测法
2.4.1工作原理
三维高分辨率多道缆地层剖面系统由电源箱、震源、水听器缆、采集单元这几个主要部分组成。完整的系统可以应用于淡水或海水环境下获取高分辨率三维地震数据，穿透能力可达到湖/河床下面约300m的深度，这种对地层的穿透能力是浅地层剖面仪所不能达到的，在对剖深和分辨率有更高要求时，绝大多数使用者都会选择利用电火花剖面系统来进行工作.
不同于普通浅水电火花系统，三维电火花地层剖面系统能够提供的是三维底层沉积及掩埋物体图像问。该功能主要针对的是对埋在水底下面的目标的探测，例如管道、锚链、铁锚及沉船等。因为该类目标在实时二维图像中，往往需要多年的经验进行判断，或者只有在进行了多条测线的测量后，才能够通过某些特定软件进行数据处理，得到相对确定的判断。但是三维电火花剖面系统，能够帮助没有多年经验的使用者，得到直观的水底埋藏目标的图像。
该系统可以应用于湖泊与江河勘测、港口勘测、水利工程，桥梁、路由管道、风电项目勘察，掩埋砾石清理，航道危险障碍物调查等项目中。
2.4.2探测方法
voip网关三维电火花系统要求船只至少有25-35m长和6-8m 宽。船只尾部固定两个伸出船侧的支架，支架需要约6m长，具体长度根据船只情况确定。船只运行时的噪音与运行时的动力成正比，因此建议使用低功率，一台低转速推进器。为了方便布放地震缆绞车和两个震源，船只后甲板应有最少25-30m2空间。2台高压电源箱、2台采集系统和地震缆定位系统需要在测量室内留出约20m2空间。
图5设备布放图
图6三维电火花扫测抛石层效果图
2.4.3优缺点
三维电火花系统相较于以上的水下电视系统和三种声呐系统，最大的特点就是能够穿透地层，对江底地层一定深度行程三维图形，通过切片分析可以清楚的探知淤埋的沉船沉物情况。相较于国内目前的二维电火花系统，成像立体，精确度更高，更容易分辨目标物。是目
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某内河航道整治工程信息化管理平台设计
高攀1，邹永胜2，黄知3
(1.长江三峡通航管理局，湖北宜昌443002；2.长江重庆航道工程局，重庆400012；3.广东世纪信通网络科技有限公司，
广东珠海519001)
摘要：针对三峡一葛洲坝两坝间莲沱段航道整治工程技术管理、安全管理、协调管理难度大的特点，设计并开发出信息化管理平台。该平台是基于B/S模式的Web网站服务系统，结合工程管理技术、App技术、二维码技术，提升工程项目管理高效性、规范性和可控性，达到了预期效果。
关键词：信息化管理；二维码技术；App技术
中图分类号：TP317文献标识码：A文章编号：1006—7973(2021)01-0078-03自熟粉丝机
1前言
二十一世纪是信息化时代，信息化水平高低逐渐成为衡量一个企业、地区乃至一个国家的现代化程度的重要标志［1］。随着航道建设的发展，如何借助新技术来提升项目管理的高效性、规范性和可控性是项目管理的重点工作。信息化管理技术广泛应用于工程建设领域，刘磊［2］等建立了基于B/S模式的Web网站服务系统，实现施工期通航与生产一体化安全信息的检查记录等功能；刘廉波［3］提出了工程项目管理系统总体构建方案；陈纯［4］等基于信息技术和水运工程施工监理实务，建立了监理信息化管理系统。但是针对各方参与、跨时期、跨区域的信息化管理的应用研究还较少。本文以三峡一葛洲坝两坝间莲沱段航道整治工程为背景，采用基于B/ S模式、App技术和二维码技术，建立
一个以建设单位为主导，设计、监理、施工及维护单位参与的、贯穿施工期及运行维护期的信息化管理平台，旨在提高项目管理信息化水平。
2工程概况
三峡一葛洲坝两坝间莲沱段航道整治工程位于长江三峡和葛洲坝枢纽之间，主要建设内容为炸除下岸溪至丁头镇河段两侧6处水下碍航岩嘴和梳子溪至晒经坪河段左侧水下河床，将弃渣抛填至莲沱弯道深沱沱心左侧；配套建设钢质浮标船29座，铝合金岸标79座，水位站10座。工程建成后将明显改善莲沱段航道通航条件，保障船舶航行安全，提高限制通航流量和两坝间航道通过能力。
由于本工程参建人员及单位众多，施工区域靠近主航道且水流条件复杂，受上下游船闸调度及库区水文联合调度影响导致过往船舶集中航行，现场火工品及作业安全风险大，配套设施工程具有点多、线长的特征，增大了现场协调难度、通航安全风险、现场施工风险等。
前国内外唯一能够对地层三维成像的设备。
三维电火花的缺点是安装组装复杂，设备布放空间要求高，仅能在开阔水域作业，并且设备采购价格高昂，作业难度大，数据后处理工作量大。
3结语
根据沉船沉物所处的作业环境不同，可以实施的水下探测技术也不同，检测单位可以根据检测需要采用不同的泥沙下探测技术。在长江泥沙下沉船沉物探测中，在上游山区河段的流速较大区域，适合采用无人直升机载磁探仪方法探测，在中下游河段首推多频三维合成孔径声呐。如果在海上进行泥沙下沉船沉物探测，可以考虑三维高分辨率多道缆地层剖面系统探测法。
参考文献：
［1］阳凡林.多波束和侧扫声纳数据融合及其在海底底质分类中的应用［D］.武汉大学,2003.
［2］赵建虎.现代海洋测绘［M］.武汉大学出版社,2007.
［3］王传雷，祁明松，陈超，彭松柏，谭伦武.高精度磁测在长江马当要塞沉船探测中的应用［J］.地质科技情报,2000(03):98-102.
三角形算法［4］杨仁辉.浅地层剖面仪在障碍物探测中的应用［J］.城市建筑,2014(14):395-396.
智慧珠拼盘
［5］徐海涛.GPY-N型浅地层剖面仪在航道工程中的应用［J］.水运工程,2002(10):77-78+89.
［6］赵铁虎，李军，张异彪，冯京.舟山海域海砂资源声地层剖面探测研究［J］.物探化探计算技术,2011,33(03):340-345+230.
［7］张杰，张坤军，李京兵，陈尚州.浅地层剖面仪在内陆浅水域淤积探测中的应用—
—以河、湖为例［J］.浙江水利科技,2018,46(04):56-58.
［8］姚永红.多波束合成孔径声呐成像技术研究［D］.哈尔滨工程大学,2011.
［9］Gary Dinn,P.Eng.Field experience with a new subbottom investigation tool:Acoustic3-D imaging of the sub-seabed.OCEANS2012.Virginia,United states:2012:1-9.
［10］邢磊.海洋小多道地震高精度探测关键技术研究［D］.中国海洋大学,2012.
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