水利部“948”项目可行性研究报告.doc

水利部“948”项目可行性研究报告 项目名称：深水疏浚计算机辅助决策系统 申请单位：江阴市水利农机局 项目负责人：曹霞莉 联 系 人：王述前 联系电话：0510-86861320、13616166689 E-mail：wsq_88888@ 单位地址：江阴市澄江中路9号 邮政编码：214431 归口单位：江苏省水利厅 申请日期：2009年5月15日 水利部“948”项目管理办公室制 2009年5月15日 填 写 说 明 1. 该报告按照所提供的格式用计算机填写，字体采用仿宋体，字号为小四号，用A4纸打印。 2. 承担单位名称须填写全称，并与单位公章一致。封面加盖公章。 3. 归口单位为负责审定所属各单位申请项目，并统筹向科技计划主管部门申报的单位。部直属科研院所、企事业单位可直接申报，流域机构所属科研单位通过委科技部门申报，地方科研单位通过地方水利厅（水务局）申报。 4. 对于有引进内容的项目要详细填写引进的设备、仪器、技术、软件、专利、引进的国别、技术持有单位、规格、数量等内容；没有引进内容的项目则不必填写上述内容。 5. 聘请外国专家和出国培训、考察经费应依据国家有关外事规定核算，写出测算依据。 6. 国外设备（产品）购置费指从国外购买设备、仪器、技术、专利、软件等产品的费用。 7. 经费预算须遵照《水利部中央级项目支出预算管理细则》要求填写。 8. 项目执行期限原则上不超过3年。 9. 该报告必须实事求是逐项填写，表达要明确、严谨。凡不符合资助范围，项目内容不具体、目标不明确，填写内容不全，文字不通，手续不完备的可行性研究报告，不予受理。 10. 该报告书面材料一式六份，报送水利部“948”项目管理办公室，电子版通过网上申报上传。书面材料寄至北京市海淀区玉渊潭南路3号C座 水利部科技推广中心 水利部“948项目管理办公室 (邮编100038) 项目基本信息表 项目名称 深水疏浚计算机辅助决策系统 所属专业 水利机械 项目类型 应用基础 社会公益 技术开发 技术引进 推广转化 √ 申请单位 江阴市水利农机局 邮政编码 214431 通讯地址 江苏省江阴市 单位属性 □科研机构 □设计单位 □大专院校 □企事业 ■其它 项目负责人 姓名 曹霞莉 性别 女 出生年月 1968.11 职务 主任 职称 高级工程师 专业 水利工程 身份证 320219196811278528 联系电话 0510-86862251 单位 江阴市重点水利工程建设管理处 手机 13961667217 项目联系人 姓名 王述前 传真 86861318 联系电话 0510-86861320 E-mail wsq_88888@ 手机 13616166689 归口单位 江苏省水利厅 协作单位 / 项目内容及 解决主要问题 新型气动式深水疏浚系统具有最大挖深120米、疏浚径向尺寸＜600mm的各种物料的能力。通过配套实施该系统项目，能够全面掌握疏浚区域淤积物的分布情况，并在疏浚时实时监测疏浚位置的淤积厚度与准确识别周围障碍物目标，以提高整体疏浚效率和效益。 预期成果 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疏浚区域淤积物的分布区域。另外在疏浚过程中，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，提高工作效率。 引进内容 （国别、技术持有单位、型号、数量等） 1、美国，C&C公司，C-Nav1010卫星差分GPS定位系统，1套；2、德国，Innomar公司，SES-2000 Light型参量阵浅地层剖面系统，1套；3、美国，L-3 Klein公司，Klein3900型侧扫声纳系统，1套。4、美国，Chesapeake公司，SonarWiz.MAP测扫和浅剖数据后处理软件系统。 引进 经费 204.00万元 出国培训 6人 国家 德国美国 天数 15 经费 27.2万元 邀请外国专家 2人 国籍 德国 美国 天数 5 经费 13.6万元 执行周期 12个月 示范地点或依托工程 重庆市三峡库区 总经费 442.55 万元 其中 国拨经费 204.00 万元 自筹经费 238.55 万元 一、项目的必要性、先进性、解决的关键问题及目的意义 水库的严重淤积，不仅影响水库兴利效益的发挥，严重威胁水库的使用寿命，而且还造成一系列在水库规划时未充分估计到的环境问题。江阴市水利机械施工工程有限公司自主设计、制造的“新型气动式深水疏浚系统”，具有作业水深大 (≤120m)、清除杂物广(径向尺寸≤600mm)、能耗低、可运输性等特点，可广泛应用于我国长江、黄河、珠江、海河等各大流域的超大型、大中型水库库区的泥沙、砾卵石、块石等各种淤积物的清除。 采用该系统进行库区清淤时，必须做好两方面的工作，一是淤积物勘察，全面了解淤积物的组成、特性和分布情况，为清淤范围选择和清淤深度确定等决策提供科学依据；二是系统工作时能有效监测并识别水下障碍物并提前采取预防措施以避免降低设备工效。 其中主要的技术难点在：（1）淤积物的种类繁多，大部分泥砂与石块、树枝、生活、工业垃圾等杂物掺杂在一起，大尺寸杂物会降低疏浚设备工作效率，甚至造成堵塞，因此需要分辨出潜在的大尺寸杂物，提前采取预防措施；（2）尽可能降低清淤过程中对水下地形勘察的影响，并实时监测疏浚情况，提高疏浚效率。 由此，该监测工作的成功关键，就在于能否有效、及时地解决上述2个技术难点和尽量减小恶劣的疏浚水质对水下疏浚监测造成的阻碍。 本项目选择采用先进的侧扫声纳和浅地层剖面仪，结合高精度定位系统，实现准确的淤积物分布调查测量和实时水下疏浚监测，摒弃了传统的根据水深变化选择清淤点的不足，极大的提高了作业效率和工程效益。 深水疏浚计算机辅助决策系统主要由全球星站差分定位系统、参量阵浅地层剖面系统和高分辨率侧扫声纳系统组成。系统结合亚米级卫星差分GPS定位系统，通过参量阵浅剖系统获得疏浚区的水底浅地层剖面图像，分辨出沉积物分布区域和沉积厚度。如果掺杂了石块或轮胎等，从浅剖图中可以清晰看到。从高分辨率侧扫声纳可以清晰识别出水底地貌及轮胎石块等障碍物，提高清淤工作效率。 传统的航道测量和疏浚作业通常采用高精度GPS RTK定位系统，但在长江流域进行长测线作业且高山地形起伏对RTK测量的限制非常大，此外，考虑到将来整体疏浚方案还将应用到沿海远距离作业时无法保证实时接收近岸信标差分信号，即使能接收到部分信号，也由于离基站距离较远，其定位精度将大大降低。这些所有考虑因素都要求采用一种不受空间限制，海陆覆盖且保证测量精度的差分定位系统解决方案。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。 在库区或航道上进行清淤和疏浚，其最主要的就是需要准确了解河床上淤积物的具体分布和淤积情况。因此需要能够准确探测和分辨淤积物分布的剖面系统，并且需要尽可能了解泥淤积物的淤积厚度，以便了解具体项目的工作量和效益。 因此要求浅地层探测系统中的声呐换能器发射的频率足够低,具有很强的穿透性。而且发射的波束角需要很小,具有很高的分辨率,才可以分辨海底浅部地层的详细情况。另外系统声纳换能器体积小、重量轻,便于船舶安装和携带。 综合以上考虑因素，无疑参量阵浅地层探测技术是目前最为符合项目要求的技术应用手段，而德国Innomar公司作为全球领先的商业参量阵浅剖设备制造商，已生产提供近千台套设备广泛应用于全球各河道和海岸地层探测项目。SES-2000系列浅地层剖面系统是目前该公司最新型的产品，在国外已有实际应用，效果良好。 L-3 Klein公司是全球著名的侧扫声纳专业生产厂家。其最近推出的Klein 3900便携式高分辨率数字侧扫声纳配置了445kHz高频和900kHz超高频双频换能器，能够产生非常高分辨率的水下目标图像，为深水清淤项目提供准确可靠的水底目标真实图像，帮助用户进行障碍物目标识别和提供工作效率。 SonarWizMap系列软件是美国Chesapeake Technology Inc公司设计开发专用于实时采集和后处理侧扫声纳和浅地层剖面数据软件系统。SonarWizMap系列软件可广泛适用于目前市场上主要的侧扫声纳和浅剖系统在河流、湖泊、海洋中进行实时采集数据，并且支持离线后处理数据，以得到最佳的水下地形扫测图像和浅地层剖面图像，并生成侧扫和浅剖图像叠加在一起的三维立体图形文件，这些数据图像都可向海洋资源调查和海域地理勘察等工程提供非常重要的地理参考数据。 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。 三、项目主要内容（非引进项目可不填（一）和（二）项内容） （一）引进内容 1、引进技术、设备、仪器、软件的名称、规格、型号、数量等，各技术产品持有方的国别和单位名称； a. C-Nav1010型亚米级卫星差分GPS定位系统，1套，美国，C&C公司； b. SES-2000 Light型参量阵浅地层剖面系统，1套，德国，Innomar公司； c. Klein3900型侧扫声纳系统，1套，美国，L-3 Klein公司。 d. SonarWizMap测扫和浅剖数据后处理软件系统，1套，美国，Chesapeake公司 2、详细叙述各引进技术产品的先进性、技术指标及解决的关键问题。 C-Nav1010型亚米级卫星差分GPS定位系统： a. C-Nav1010 系统的技术优越性： l 依托全球范围内提供GPS差分信号服务广域差分系统StarFire网络，提供了独一无二的可靠性和亚米级定位精度，具备99.99%联机可靠性。 l 系统包括16通道跟踪(14通道 L1波段GPS+2通道SBAS)。 l 平面定位无需差分电台，数据链稳定，作用距离不受限制，全球覆盖。 l 彻底免去RTK架设基站和繁琐设置的麻烦。全自动接收卫星广播的差分改正数，亚米级的定位精度为航道测量和疏浚提供了可靠的保证。 l 结构紧凑，携带轻便，适合野外移动作业。 l 可以接收外部RTCM改正数。 l 输出率可设置，且数据时延最小。 l 出色的干扰抑制和多路径拒绝。 l 1PPS输出。 C-Nav1010 星站差分系统与其它有关类似系统的技术优越性对比说明： 技术性能 C-Nav 星站差分系统 OmniSTAR 星站差分系统 NAVCOM 星站差分系统 卫星网络 StarFire网络 OmniSTAR网络 StarFire网络 网络覆盖区域 全球 全球 全球 信号支持区域 陆地和海洋 陆地 陆地 定位精度 亚米级 分米级 厘米级可选 亚米级 分米级 中国区厘米级不可用 亚米级 分米级 厘米级可选 硬件设备成本 低 高 中 信号服务费用 低 高 中 性价比 高 低 中 b. C-Nav1010定位精度：水平定位精度：<1米；垂直定位精度：<1.5米 c. 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。 SES-2000 Light型参量阵浅地层剖面系统： a、SES-2000系统的技术优越性： l 参量阵浅地层剖面技术原理先进性，利用差频信号的低频特性进行地层剖面测量； l 参量阵浅地层剖面系统性能先进性，精度高、波束定向、指向性好、分辨率高、独特的信号处理技术、系统定位准确、测量范围大、水深数据精度高、浑水工作能力强； l SES-2000浅地层剖面系统与其它类型浅剖系统的技术优越性对比说明： 技术 性能 SES系列参量阵 浅地层剖面系统 Pinger声纳式 浅地层剖面系统 Chirp震源系列 浅地层剖面系统 Boomer拖放式 浅地层剖面系统 工作原理 非线性差频技术 3.5KHz声源反射 线性调频技术 高能脉冲反射 工作频率 主频：100KHz 次频：4-12KHz 3-10KHz 2-7KHz 50Hz～2kHz 300 – 500焦耳 声波波束角 ±1.8° 80° 30°- 45° 无 波束指向性 电子波束定向功能 无旁瓣波束 波束指向性差 旁瓣波束强 波束指向性差 旁瓣波束强 无 工作适应性 浑水工作能力强 差 差 中 分辨率 高 差 中 中 测量精度 高 差 中 中 穿透能力 中 中 中 高 测深数据 高精度测深数据 精度低 精度低 无 定位精度 高 高 中 低 体积重量 小巧轻便 20 – 30Kg 体积庞大笨重50 80 Kg 体积庞大笨重 80 100 Kg 系统组成多笨重80 100 Kg 操作安全性 船舷固定安装 简单、安全 船舷固定安装 简单、安全 不便于船舷固定 风险高、安全低 拖放式操作 风险高、安全低 系统完整性 系统高度集成 配置专业处理软件 需选配第三方 专业处理软件 需选配第三方 专业处理软件 需选配第三方 专业处理软件 系统兼容性 可进行不同配 置扩展和升级 无法硬件升级 无法硬件升级 无法硬件升级 系统成本 中 低 高 高 性价比 高 中 低 中 b、系统关键技术指标： l 换能器: 非线型发射器, 线型接收器, 波束角：±1.8º l 发射频率 100KHz; 第二频率 5,6,8,10,12,15KHz; 功率:大于12KW l 脉宽: 66µs... 500µs；脉冲速率: 可达30/s, 取决于工作范围和深度 l 工作水深: 1米 - 400米；穿透深度: 可达50米,取决于介质及频率选择 l 分辨率: 多目标分辨率＞5cm, 取决于频率和记录范围 l 精度: 100KHz: 0.02m+0.02%; 10KHz: 0.04m+0.02% C、在库区或航道上进行清淤和疏浚，其最主要的就是需要准确了解河床上淤积物的具体分布和淤积情况。因此需要能够准确探测和分辨淤积物分布的剖面系统，并且需要尽可能了解淤积物的厚度，以便了解具体项目的工作量和效益。因此要求浅地层探测系统中的声呐换能器发射的频率足够低,具有很强的穿透性。而且发射的波束角需要很小,具有很高的分辨率,才可以分辨海底浅部地层的详细情况。另外系统声纳换能器体积小、重量轻,便于船舶安装和携带。综合以上考虑因素，无疑参量阵浅地层探测技术是目前最为符合项目要求的技术应用手段，而德国Innomar公司作为全球领先的商业参量阵浅剖设备制造商，已生产提供近千台套设备广泛应用于全球各河道和海岸地层探测项目。SES-2000系列浅地层剖面系统是目前该公司最新型的产品，在国外已有实际应用，效果良好。 Klein3900型侧扫声纳系统： a. Klein3900系统的技术优越性： l 先进的信号和图像处理技术，行业领先的换能器制造工艺，卓越的图像质量。不同于传统单波束模拟侧扫系统采用的模拟延迟线、移相器或乘法和加法器，Klein 3900采用最为先进数字信号处理和CW连续波束形成技术，使侧扫声纳对于微小目标具有非常高的分辨率。 l 系统性价比高，成本经济，适用广泛，符合各种海洋水文工程项目要求。 l 工业级工作站平台，预装专业数据采集后处理软件，系统功能全面强大。 l 设备结构轻便紧凑，便于单人水上布放和操作，系统维护成本低。 l 数据满足IHO测量规范要求，在10节船速下扫测数据依然满足指标。 l Klein 3900侧扫声纳系统与其它类似声纳系统的先进性对比说明： 技术指标 Klein 3900 （超高频配置） Benthos 1600 （高频配置） EdgeTech 4200 （超高频配置） 工作原理 CW连续波 高频高分辨率 Chirp线性调频技术 Chirp线性调频技术 工作频率 （频率越高，图像分辨率越高） 高频：445kHz 超高频：900kHz 低频：100kHz 高频：400kHz （无超高频率可选） 高频：300kHz 超高频：600kHz 最大量程 （频率越高，量程越短） 150m 500m 230m 最大工作深度 200m 1750m 300m 垂直航迹方向分辨率 2cm 4cm 1.5 - 3cm 沿航迹方向分辨率 35cm 150cm 45 - 100cm 垂直波束宽度 40° 55° 50° 水平波束宽度 0.21° 0.5° 0.3° 艏向精度 0.5° 1° 1.5° 艏向分辨率 0.1° 0.1° 0.1° 纵横摇角度精度 ±0.2° ±0.2° ±0.4° 纵横摇角度分辨率 0.1° 0.1° 0.1° 采集后处理 软件 免费随机提供SonarPro专业数据采集和后处理软件，包括实时采集、显示，斜距改正等功能；也兼容第三方专业数据采集和后处理软件。 需要选购第三方专业数据采集和后处理软件， 诸如：SonarWiz.Map或Triton ISIS软件或OIC GeoDAS软件 免费随机提供Discover数据采集和后处理软件，包括实时采集、显示，斜距改正等功能；也兼容第三方专业数据采集和后处理软件。 系统集成度 系统高度集成、结构紧凑、适于单人操作 系统组成多、线缆繁多、不适于单人操作 系统组成多、线缆繁多、不适于单人操作 重量 29kg(空气中) 34kg(空气中) 48kg(空气中) 系统硬件成本 低 高 高 性价比 高 中 中 b. 系统关键技术指标： 拖鱼 工作频率：445KHz，900KHz，双频同时工作 波束：水平0.21度@445KHz，0.21度@900KHz；垂直40度 波束俯仰角：5，10，15，20，25度可调 扫测档位：10 – 200米，12个量程档位 最大扫测量程：150米@445KHz，50米@900KHz 工作水深：200米 拖鱼结构材料：不锈钢 拖鱼尺寸：长122cm，直径8.9cm 重量：空气中29Kg 标准传感器：内置Roll / Pitch / Heading姿态传感器 功能扩展：压力传感器等 甲板单元（收发处理单元） 操作系统：VxWorks 标准系统 基本硬件：支架式结构，VME总线架构 数据输出：100 Base-Tx, 以太网接口 导航数据输入：NMEA0183 电源：交流120－240VAC输入，50－60Hz,120W 接口：可连接所有品牌声纳数据采集处理器 声纳工作站 基本操作系统：工业级PC工作站，17寸液晶显示，配置键盘、鼠标，预装正版Windows XP软件和专业第三方侧扫声纳采集后处理软件系统 数据格式：SDF 或 XTF 或两者兼容 数据存储：内置大容量硬盘和CD/DVD-RW 拖鱼拖缆 10米长甲板通讯电缆 轻便型同轴拖缆，50米长 其他:全套操作和维护手册 c. L-3 Klein公司是全球著名的侧扫声纳专业制造商。其最近推出的Klein 3900便携式高分辨率数字侧扫声纳配置了445kHz高频和900kHz超高频双频换能器，能够产生非常高分辨率的水下目标图像，为深水清淤项目提供准确可靠的水底目标真实图像，帮助用户进行障碍物判断和提供工作效率。 SonarWizMap测扫和浅剖数据后处理软件系统： l 支持绝大多数的侧扫声纳数据格式和浅地层剖面数据格式； l 创建测量项目并导入有关基础地图文件，导入声纳文件并在屏回放； l 支持外部定标和注释功能，具备自动或手动底部跟踪模式； l 具备目标测量和标注，可连接任意外部打印机或模拟记录器； l 信号处理和增益修正功能，包括波束角度校正、滤波、TVG、AGC等； l 导航数据和测量轨迹修正，拖鱼姿态偏移修正； l 目标物捕捉和特征物数字量化功能； l 可输出GeoTiff（TIF/TFW）格式的高分辨率镶嵌图形文件； l 可将浅剖数据转化为2D直观图像，进行图形移动、变化，分割、图像增强等图形编辑； l 可导入有关浅剖和侧扫图像，通过3D软件进行三维空间图形浏览； l 提供等厚线和分层工具，便于用户自定义或自动进行剖面沉积物分层； l 可叠加有关测深或磁力仪数据，生成等深线或磁力分布线； l 可将用户标注和数字化数据生成输出为AutoCAD DXF/ESRI格式文件； l 生成项目或目标物说明报告文件，多种文件格式可选。 3、引进方式（如贸易购买、合作研究等）： 贸易购买 （二）消化吸收内容 1、通过全球星站差分系统与常规GPS单机定位技术的测量精度对比和测量方法的论证，学习和掌握整套星站差分系统的安装、调试和操作方法，并最大程度的简化工作流程，提高工作效率，保证测量工作的稳定和可靠； 2、学习和掌握参量阵浅剖系统的设备安装、调试和系统操作方法，以及如何根据具体水底地质沉积物分类情况（诸如淤泥、淤泥质土、粘土、泥沙、细沙、粉沙、钢沙、岩石等），逐一进行对比勘测，得到不同沉积物的实际声学剖面图像，通过对比能够准确判断和分析得到有关泥沙淤积分布范围和厚度； 3、学习和掌握侧扫声纳系统的设备安装、调试和操作方法，以及如何根据某些特定水底目标（锚、沉船、块石、礁石等）的扫测图像，进行有关具体目标的识别和判断训练，另外根据具体目标扫测图像的背景阴影尺寸大小，推算出具体目标物的大小、高度等物理参数； 4、学习和掌握测扫和浅剖图像数据后处理软件的应用，能够完成增益修正、斜距修正、拖鱼姿态修正、等编辑处理步骤，得到真实可靠的高分辨率的侧扫和浅剖图像数据，并生成有关整个测量项目报告。 （三）研究创新内容 1、通过学习和使用全球星站定位系统的差分计算模型，研究进一步提高差分测量精度的可行性，以及在实际测量工作中，编制具体的GPS差分测量操作规程。 2、通过学习和使用参量阵剖面系统，针对不同水底沉积物介质，研究其声学反射强度特性，逐步研究出判别更多水底沉积物分类的方法，以便将来推广应用到海底地质勘察、水下管线检测和水底目标搜寻等具体工程中。 3、通过学习和使用侧扫声纳系统，研究水底各种目标物的实际扫测图形特性，逐步整理和归纳某些特定目标物（沉船、石块、锚链等）图像特征的判别方法，以便提高目标物识别能力，并逐步应用到海事搜救、水下目标搜寻、水工构筑物（水下部分）裂缝检测等工程领域。 4、通过学习和使用有关数据专业化处理软件，编制规范的软件操作流程，得到有关水深、泥沙淤积厚度和水底图像等数据参数，为清淤项目提供准确、真实的数据参考，提高效率。 （四）示范推广应用内容 在深水清淤过程中，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。另外在疏浚过程中，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，在具体施工过程中有效规避相关障碍物目标，提高整体清淤工作效率和工程效益。 四、项目实施方案（包括实施计划、实施地点与规模等） 实施计划： 第一阶段：3个月，设备引进； 第二阶段：1个月，设备安装、调试和操作人员的培训； 第三阶段：6个月，依托公司深水疏浚船“深浚1号”，在重庆市三峡库区实施深水淤积物的勘察和对“深浚1号”作业的实时监测。 第四阶段：2个月，根据各系统技术指标进行考核、资料总结和验收。 实施地点： 重庆市三峡库区 五、聘请外国专家、出国培训计划（非引进项目和没有此计划的项目可不填此项） 1、邀请专家人数、国籍、时间、工作内容； 邀请专家人数2人，德国和美国各1人，为期5天，现场进行有关参量阵浅地层剖面系统和侧扫声纳系统在三峡库区清淤工程项目中的应用培训。 2、出国考察、培训目的、人数、天数、前往国家和国外培训、考察单位地址。 前往拜访国外工厂，实地了解项目主要应用设备（参量阵浅剖系统和侧扫声纳系统）制造商研发、生产能力。通过室内和水上培训，熟悉和掌握相关设备的系统组成、工作原理、操作步骤和水上现场测量应用方法，并结合国内项目现场情况，进行针对性的现场应用方案讨论和优化。 出国考察和培训人员：6名，合计共15天（德国-美国）。 考察、培训单位如下： 德国Innomar公司，德国罗斯托克市（Schutower Ringstraße 4, Rostock）； 美国L-3 Klein公司，美国新汉普市（11 Klein Drive , Salem, New Hampshire）；美国Chesapeake公司，美国山景市（1146 Kathy Way, Mountain View）。 六、预期成果和考核指标 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。另外在疏浚过程中，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，提高工作效率。 具体仪器性能，可根据有关仪器技术指标进行考核。 七、预期效益分析（包括经济、社会、环境效益） 1、深水疏浚计算机辅助决策系统是有效帮助提高有关大中型水库库区清淤工程效率的技术保障手段。目前依据有限的水文资料，很难准确判定库区水底淤积物的分布情况，在实际清淤工程中，较为盲目和随意的进行疏浚，且经常受到石块、轮胎等障碍物的影响，大大影响整体工程效率和进度，同时也是一种经济投入的巨大浪费。应用该深水疏浚计算机辅助决策系统，将直接有助于准确和快速的判断出淤积物的分布情况，针对具体的区域进行高效的清淤工作，且能够有效规避石块、轮胎等障碍物的干扰，极大提高了施工效率和获取效益最大化。 2、深水疏浚计算机辅助决策系统是快速、高效的实现库区船舶航行安全评估的技术方法。通过获取有关水底淤积物厚度数据和水底地形图像资料，将有效帮助判断和确定相关影响库区船舶航行安全的区域，以便进行针对性的清淤和排险工作。这无疑将能够为地方经济服务带来巨大的经济效益和社会效益。 3、深水疏浚计算机辅助决策系统是保护大中型水库库区自然生态的需要。如果在某些深水库区盲区进行清淤或挖砂等施工项目，将直接或间接破坏库区自然环境，特别是水下自然环境的原始生态。只有准确和高效的进行清淤施工，才能既确保船舶航行安全，又最大程度的保护库区水下自然生态。 八、推广应用前景分析及推广计划 1、目前，深水疏浚计算机辅助决策系统在国内还未推广应用。但随着国家水利水电和沿海港航工程项目的广泛兴建和日益俱增的项目成本压力，如何提高效率、节约成本和最大化增加效益，将无疑是各个水利工程和港航建设机构最想解决的技术问题。应用该深水疏浚计算机辅助决策系统，将直接有助于准确和快速的判断出淤积物的分布情况，针对具体的区域进行高效的清淤工作，且能够有效规避石块、轮胎等障碍物的干扰，极大提高了施工效率和获取效益最大化。 2、深水疏浚计算机辅助决策系统可适用于内河、水库、湖泊、海洋水下地形测量和淤积勘察；航道适航水深测量；水下目标物探测；江岸堤防及险工险段水下监测；水下工程检测（如抛石护岸等）；河道疏浚及港口、码头、桥梁工程测量；水下管线、电缆等监测；沉船、水下物体打捞搜寻。具有非常广泛的应用前景。 3、结合三峡库区深水清淤工程项目，通过引进该深水疏浚计算机辅助决策系统，逐步熟悉和掌握具体施工过程中的地形勘察和测量工作，积累有关实际测量工作经验，发挥该系统的最大能效，在不断创造经济效益的同时，也积累培养出一支专业化的水利工程测量队伍。进而逐步将该系统推广应用到各个大江大河、水库、湖泊和近海岸的疏浚工程项目中，为更多的地方经济建设进行服务。 九、实施本项目具备的条件（包括申请、承担、协作单位的工作基础，技术力量有关情况） 申请单位：江阴市水利农机局 承担单位：江阴市水利农机局、江阴市水利机械施工工程有限公司 1、江阴市水利农机局 江阴市水利农机局是水利与农机两大专业合一的行政机构，全系统现有29个单位，共1332名职工，各类专业技术人员682名，其中高级工程师、工程师、会计师、经济师等280名。江阴市水利农机局自1978年以来，开展各类科研课题69项，其中获水利部、建材部科技进步奖3项，省科技进步二等奖1项，省、市主管部门成果奖31项。江阴市水利农机局有很强的组织能力、协调能力和研究能力，先后较好地协助江阴市水利机械施工工程有限公司完成了引进消化吸收意大利劲马泵的”948”项目和科技部农业科技成果转化资金项目——SJS气力泵系列的研制与推广，完成了“高效节能给水处理技术的推广应用课题；协助江阴市河道管理处完成再生纸板水循环系统和零排放技术等研究课题，独立完成8—28米刚桁拱桥的研究和推广。该单位在本项目的研究开发中主要承担组织与协调，负责项目资料的整理和对外联系，帮助企业推广。 2、江阴市水利机械施工工程有限公司 江阴市水利机械施工工程有限公司目前已有职工164人，具有大专以上学历的技术人员64人，占全体职工人数的比例达38%。 主要承担项目前期调研，方案设计，项目申报，经费筹集，船舶和设备购置、安装、调试，试验，鉴定资料整理，项目成果鉴定会议准备。 公司自成立以来一直坚持走“以生产养科研、以科研促发展、以水为载体、沿着水路找财路”的发展思路。公司每年以销售收入的5%以上资金投入技术开发。公司现拥有6项专利。 1997年9月承担国家“948”《引进意大利劲马工程疏浚泵关键技术》科研项目，在引进、消化意大利生产的40型劲马泵的基础上，研制完全国产化的SJS180型气力泵。2001年12月经水利部组织国内专家鉴定：该项目填补了国内空白，达到国际同类产品的先进水平。自主研制的空气分配器、进泥阀和螺旋粉碎刀等关键部件已获得国家专利。该项目获得江苏省水利厅2002年度科技进步一等奖，江阴市科技进步二等奖。2002年12月，国家科技部将“SJS气力泵系列的研制与转化”列为国家农业科技成果转化资金项目，成功研制SJS80型、180型、600型系列气动泵，2005年获得第二届中国技术市场协会金桥奖。 公司独创了高桩承台码头下削坡清淤技术，彻底解决了困扰上海港务集团多年的一大难题，获得了上港集装箱集团的好评。 为了解决苏南地区禁采地下水以后工业生产用水的难题，公司与扬州大学合作联合开发了“高效节能给水处理技术”（专利号012180696）。应用絮凝动力学、流体力学、水流惯性效应理论；颗粒物化粘着机理和浅层原理；高效容积凝絮、高浓度体积凝絮和结团絮凝等理论，利用轻度污染的地表水源，经过投药混合、高效澄清、高效过滤等工艺流程，生产出适合于工业生产所需的水。若经过灭菌技术处理，可适合人畜饮用。该技术先后为江阴热电厂、兴澄钢厂、金达莱集团、扬子江船厂、新南洋等18家企业进行了新建或改建水处理工程项目。解决了企业禁采使用地下水后的用水困难，既为业主带来了持久而良好的经济效益，又节约了大量的能源和水资源，受到了省、市各级水利部门的高度评价。 公司近几年来，先后利用自身的先进技术为太湖生态清淤进行示范工程项目、海南岛“12111”国防水下固底前期清淤项目。陕西咸阳羊毛湾水库除险加固项目、江阴市城南大道澄张专用公路桥水下控爆工程、城区河道环保清淤等作出了贡献。 公司同时开发了拥有自主知识产权的气动式深水疏浚系统，最大清淤深度可达120米。该项技术的推广将为我国解决大中型水库和众多湖泊的淤积必将产生巨大的影响，同时，对大江大河的航道清理也有着深远的意义。 为了进一步加快科技成果向生产力的转化速度，在省、市各级水利部门的关心支持下，于