[发明专利]一种城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置、系统及方法

权利要求书

1.一种城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置，其特征在于，包括底座，所述底座上设有安装架，所述安装架朝向底座的方向上设有可伸缩探杆，所述可伸缩探杆的顶端设有探照灯、摄像头、三维激光扫描仪、位移传感器、粉尘浓度感知设备、悬浮介质浓度感知设备和可伸缩机械臂，所述可伸缩机械臂远离可伸缩探杆的一端设有压力传感器；

若探查结果为干溶洞，通过粉尘浓度感知设备采集溶洞内粉尘浓度，根据预先建立的粉尘浓度-补光强度关联机制，调整探照灯的补光强度，通过摄像头获取溶洞内图像，通过三维激光扫描仪获取溶洞边界点坐标信息；

若探查结果为充水溶洞，通过悬浮介质浓度感知设备采集溶洞内悬浮介质浓度，根据预先建立的浑浊度-激光波长衰减关联机制，调整三维激光扫描仪的激光波长，通过摄像头获取溶洞内图像，通过三维激光扫描仪获取溶洞边界点坐标信息；

若探查结果为淤泥质溶洞，通过位移传感器和可伸缩机械臂的伸缩长度，结合压力传感器的压力数据，确定溶洞边界点坐标信息。

2.根据权利要求1所述的城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置，其特征在于，所述底座上设有通孔，所述可伸缩探杆穿过通孔进入溶洞。

3.根据权利要求1所述的城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置，其特征在于，通过三维激光扫描仪测量距离，通过旋转角度测量装置测量角度，基于距离和角度计算溶洞各点的三维坐标；其中，所述旋转角度测量装置设置在可伸缩探杆的顶端或者可伸缩机械臂上。

4.根据权利要求3所述的城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置，其特征在于，所述通过三维激光扫描仪测量距离，通过旋转角度测量装置测量角度，基于距离和角度计算溶洞各点的三维坐标具体包括：所述三维激光扫描仪通过激光在空气中传播的速度与时间来计算设备到目标点的距离，通过扫描仪记录的发射光与返回光的干涉条纹，确定点与点之间的角度，进而计算出空间点的坐标，以此计算出溶洞各点的三维坐标，进而得到溶洞的三维形态与体积参数。

5.根据权利要求1所述的城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置，其特征在于，所述若探查结果为淤泥质溶洞，通过位移传感器和可伸缩机械臂的伸缩长度，结合压力传感器的压力数据，确定溶洞边界点坐标信息具体包括：可伸缩机械臂顶端触碰溶洞内部边界时停止伸长，通过压力传感器的压力大小判定是否接触边界并终止伸长，通过位移传感器记录累计伸缩量，根据累计伸缩量与旋转角度确定溶洞边界上每一点的空间坐标，得到溶洞边界点坐标信息。

6.一种城市复杂地质地表-钻孔联合探测系统，其特征在于，包括：数据采集装置、钻孔设备、权利要求1-5任一项所述的城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置以及均与数据采集装置、钻孔设备和探测装置连接的中央控制系统；

数据采集装置，用于获取溶洞空间位置信息；

钻孔设备，用于根据溶洞空间位置信息，确定靶向钻孔点位，开展钻孔成像探查；

探测装置，将溶洞内图像和溶洞边界点坐标信息上传至中央控制系统；

中央控制系统，用于根据溶洞内图像和溶洞边界点坐标信息，构建溶洞边界模型；或用于根据溶洞边界点坐标信息，构建溶洞边界模型。

7.一种城市复杂地质地表-钻孔联合探测方法，其特征在于，包括：

获取溶洞空间位置信息；

根据溶洞空间位置信息，确定靶向钻孔点位，开展钻孔成像探查；

若探查结果为干溶洞，采集溶洞内粉尘浓度，根据预先建立的粉尘浓度-补光强度关联机制，调整补光强度，获取溶洞内图像和溶洞边界点坐标信息，构建溶洞边界模型；若探查结果为充水溶洞，采集溶洞内悬浮介质浓度，根据预先建立的浑浊度-激光波长衰减关联机制，调整激光波长，获取溶洞内图像和溶洞边界点坐标信息，构建溶洞边界模型；若探查结果为淤泥质溶洞，确定溶洞边界点坐标信息，构建溶洞边界模型。