一、三维实时声呐产品及技术

1、多波束测深仪、二维图像声呐VS三维实时声呐

目前市面上常用的检测桥梁和隧道的产品是各种多波束测深仪和二维图像声呐。

多波束测深仪在该应用的缺点是很明显的：

在扫测完成后，往往还需要做复杂的数据后处理。

因为多波束测深仪只能发射狭窄的二维脉冲，在复杂的环境中容易出现阴影区域，并且无法监测移动的物体。

浑浊的水体会对声学性能有影响。

而二维图像声呐作为最普遍的桥梁隧道检测经济型解决方案，缺点如下：

只能做“定性”工具，完全无法“定量”分析，如测量深度，缝隙等数据

同多波束测深仪一样，受制于狭窄的二维脉冲，会产生大量的阴影区域

浑浊水体效果很差

而英国CodaOctopus公司的Echoscope®三维实时声呐可以发射50°x 50°四棱锥体的三维立体脉冲，对于标准版的Echoscope，每ping可得到超过16000个水深探测点，通过图像显示软件实时获取完整的三维图像显示，并且拥有每秒20次的数据更新率，确保对移动物体的实时观测。

产品优势如下：

实时三维成像，既可以定点全景扫测，也可以配合姿态定位系统移动观测，无需后处理即可实时监控水下作业和观察移动物体。

实时测量，使用软件中的简单工具，即可测量任何目标物的尺寸、角度等信息，无需经历复杂的数据后处理，可实时现场决策。

无阴影，对于复杂的水下结构或桥墩，一次航行即可获取所有信息。

可导出三维点云数据，使用第三方后处理软件，如Qinsy，Caris等软件进行相应的成果报告制作。

2、第四代Echoscope®产品简介

Echoscope产品在经历超过十年的研发，目前已经更新到了第四代产品，产品范围覆盖从浅水到深水、从小型无人船到ROV集成等各种应用环境。产品型号如下：

Echoscope可适配各种安装方式，包含船载安装、潜器集成、无人船集成等。CodaOctopus公司还提供适配三维实时声呐的云台系统，有单轴、多轴、各个耐压深度不同型号，在不移动搭载平台的情况下实现全角度覆盖。单声呐系统可单独使用，进行实时成像，所见即所得，配合高精度定位姿态系统，可对图像进行实时拼接，测量标记时均携带相应的位置信息。

二、三维实时声呐桥梁隧道检测应用案例

1、美国交通部联邦公路局

美国交通联邦公路局在进行桥梁隧道检测项目时，发现有以下难点：

环境方面：水较浑浊，接近于零可视度，流速较快，潮位变化大，检测结构复杂，鱼游动影响成果。

时间费用方面：项目时间短，需要精确安排每次出航任务，后处理耗时长且需要技术能力较高，同一情况需要多次出航任务确定。

人员安全方面：水底情况复杂，冲刷较多，潜水员及小型ROV检测风险较大。

成果及决策方面：需要大面积完整水下及结构成图、水下数据集。

三维实时声呐这样解决了用户的困扰：

环境方面：零可见度水中仍然可以获得清晰的实时三维成像，可以进行主动的噪声消除设置，消除非必要目标影响，因为它的特殊技术，无惧复杂结构及高海况情况。

时间费用方面：使用便捷，可获得实时反馈，即使是很复杂的水下结构物，也只需要几分钟就可扫测完成，随时生成成果及决策报告，无需复杂的后处理。

人员安全方面：直观的实时现场检测，可标记所有可疑目标物，进行三维的尺寸及角度测量，可监视跟踪潜水员避免水下危险情况，记录整个作业过程以便进行后续数据分析和测量。

成果及决策方面：高清大面积成图，可自动调节声呐覆盖范围，无论是水底冲刷还是垂直结构都可以根据需要进行输出，现场即可得到三维模型及其他成果数据，现场即可确定数据可靠性。

2、JMT公司对纽约港七座主要大桥和两个隧道海事安全及检测项目

业主要求JMT公司对纽约港七座主要大桥和两个隧道进行为期三年的定期巡检，并需要对紧急事件进行调查支持，JMT公司在评估市面上基本所有声呐（单波束、多波束、侧扫声呐）后，选择了Echoscope三维实时声呐——虽然系统成本较高，但可以快速的采集大量数据，配合RTK进行实时成像，几乎无需后处理。在成果方面，可以生成三维模型数据、点云数据、实地测量数据，完全可以满足业主要求。