本发明涉及市政工程和公路工程技术咨询领域，特别是涉及一种地下隐伏结构的尺寸信息采集方法、地下隐伏结构的尺寸信息采集系统、地下洞穴的尺寸信息采集设备和地下洞穴的尺寸信息采集系统。
背景技术：
目前交通基础设施处于高速发展阶段，以市政工程和公路工程的数量在交通基础设施中最为庞大。在市政工程和公路工程的建设中，为了保证市政工程和公路工程的科学性、可行性、经济性、安全性和耐久性，需要保证市政工程和公路工程建设的质量。对地下隐伏结构的进行监测的可靠性和准确性与市政工程和公路工程的质量紧密相关，但由于复杂的地质演化过程、岩土体空间差异和人类采掘活动影响导致地下隐伏结构极为复杂，所以如果对地下隐伏结构的掌握不准确，不但影响市政工程和公路工程咨询的效果，同时还会对工程建设的安全性、耐久性和建设及运营成本等方面造成影响。
在各类地下隐伏结构中，隐伏洞穴是制约市政工程和公路工程建设不良地质体的最常见类型之一，隐伏洞穴包括地下采空区、溶洞、土洞等，这些地质体有时会被地下水、泥沙或岩屑等充填，它们是市政工程和公路工程建设中经常面临的重要不良地质类型之一，因此准确采集如隐伏洞穴等地下隐伏结构的尺寸信息对市政工程和公路工程建设的质量和咨询非常重要。
传统技术一般所采用的是地表探测方法或孔内电视方法对地下隐伏结构的尺寸信息进行采集，但由于地表探测方法容易由于多解性而产生采集误差并且容易受场地工况制约，孔内电视方法则存在定向性差、清晰度差以及无法定量采集等问题，所以这种技术对地下隐伏结构的尺寸信息进行采集容易导致准确性偏低。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统技术准确性偏低的问题，提供一种地下隐伏结构的尺寸信息采集方法、地下隐伏结构的尺寸信息采集系统、地下洞穴的尺寸信息采集设备和地下洞穴的尺寸信息采集系统。
一种地下隐伏结构的尺寸信息采集方法，包括步骤：
控制目标地下隐伏结构中的探测波收发装置发出探测波信号，记录所述探测波信号的信号发出时间；
获取所述探测波收发装置接收的所述目标地下隐伏结构反射的探测波信号，记录所述探测波收发装置接收所述探测波信号的信号接收时间；
确定所述探测波信号的传播速度；根据所述探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及所述探测波信号的传播速度确定所述目标地下隐伏结构的尺寸。
上述地下隐伏结构的尺寸信息采集方法，控制目标地下隐伏结构中的探测波收发装置发出探测波信号，记录该探测波信号的信号发出时间，获取探测波收发装置接收的该目标地下隐伏结构对所述探测波信号进行反射的探测波信号，记录探测波收发装置接收到反射的探测波信号的信号接收时间，根据所述探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及该探测波信号的传播速度确定该目标地下隐伏结构的尺寸，使得目标地下隐伏结构的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下隐伏结构尺寸信息的准确性，也提高了采集地下隐伏结构尺寸的效率，为市政工程和公路工程的建设质量提供保证，提升公路和道路工程咨询的效果。
在一个实施例中，所述控制目标地下隐伏结构中的探测波收发装置发出探测波信号的步骤包括：
确定所述目标地下隐伏结构的类型；根据所述目标地下隐伏结构的类型控制与所述类型匹配的探测波收发装置发出相应的探测波信号；其中，所述探测波收发装置包括：机械波收发装置和电磁波收发装置。
在一个实施例中，所述确定所述目标地下隐伏结构的类型的步骤包括：
获取第一压力计和第二压力计之间的压力差；其中，所述第一压力计和第二压力计是设于所述探测波收发装置上的压力计；若所述压力差为零，则确定所述目标地下隐伏结构的类型为空气填充的地下隐伏结构；否则确定所述目标地下隐伏结构的类型为有水填充的地下隐伏结构。
在一个实施例中，所述控制与所述类型匹配的探测波信号收发装置发出相应的探测波信号的步骤包括：
当所述目标地下隐伏结构的类型为空气填充的地下隐伏结构时，控制所述电磁波收发装置发出电磁波信号。
在一个实施例中，所述控制与所述类型匹配的探测波信号收发装置发出相应的探测波信号的步骤包括：
当所述目标地下隐伏结构的类型为有水填充的地下隐伏结构时，控制所述机械波收发装置发出机械波信号。
在一个实施例中，所述根据所述探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及所述探测波信号的传播速度确定所述目标地下隐伏结构的尺寸的步骤包括：
根据所述探测波收发装置的多个子收发装置的信号发出时间、信号接收时间以及探测波信号的传播速度，计算与该子收发装置对应的所述地下隐伏结构在各个方向上的尺寸信息；其中，所述多个子收发装置是向不同方向发出探测波信号的子探测波收发装置；根据所述各个方向上的尺寸信息获取所述目标地下隐伏结构的尺寸信息。
在一个实施例中，所述根据所述探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及所述探测波信号的传播速度确定所述目标地下隐伏结构的尺寸的步骤包括：
通过所述探测波收发装置上的陀螺仪获取所述探测波收发装置的水平位置信息、方位角信息和高程信息；根据所述探测波信号的信号发出时间、信号接收时间和传播速度，以及所述探测波收发装置的水平位置信息、方位角信息和高程信息获取所述目标地下隐伏结构的三维尺寸信息。
在一个实施例中，提供了一种地下隐伏结构的尺寸信息采集系统，包括：
信号发出模块，用于控制目标地下隐伏结构中的探测波收发装置发出探测波信号，记录所述探测波信号的信号发出时间；
信号接收模块，用于获取所述探测波收发装置接收的所述目标地下隐伏结构反射的探测波信号，记录所述探测波收发装置接收所述探测波信号的信号接收时间；
尺寸确定模块，用于确定所述探测波信号的传播速度；根据所述探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及所述探测波信号的传播速度确定所述目标地下隐伏结构的尺寸。
上述地下隐伏结构的尺寸信息采集系统，通过信号发出模块控制目标地下隐伏结构中的探测波收发装置发出探测波信号，记录该探测波信号的信号发出时间，利用信号接收模块获取探测波收发装置接收的该目标地下隐伏结构对所述探测波信号进行反射的探测波信号，记录探测波收发装置接收到反射的探测波信号的信号接收时间，通过尺寸确定模块根据所述探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及该探测波信号的传播速度确定该目标地下隐伏结构的尺寸，使得目标地下隐伏结构的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下隐伏结构尺寸信息的准确性，也提高了采集地下隐伏结构尺寸的效率，为市政工程和公路工程的建设质量提供保证，提升公路和道路工程咨询的效果。
在一个实施例中，提供了一种地下洞穴的尺寸信息采集设备，所述地下洞穴的尺寸信息采集设备，被配置为执行如上任一项实施例所述的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法采集地下洞穴的尺寸信息。
上述地下洞穴的尺寸信息采集设备，执行如上任一项实施例所述的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法对地下洞穴的尺寸信息进行采集，使得地下洞穴的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下洞穴的尺寸信息的准确性，也提高了采集地下洞穴的尺寸的效率，为市政工程和公路工程的建设质量提供保证，提升公路和道路工程咨询的效果。
在一个实施例中，提供了一种地下洞穴的尺寸信息采集系统，包括设于地下洞穴的探测波收发装置，服务器，以及如上实施例所述的地下洞穴的尺寸信息采集设备；
所述地下洞穴的尺寸信息的采集设备，用于利用所述探测波收发装置采集所述地下洞穴的尺寸信息，并将所述尺寸信息通过互联网传输至所述服务器。
上述地下洞穴的尺寸信息采集系统，利用地下洞穴的尺寸信息采集设备对地下洞穴的尺寸信息进行采集，并将尺寸信息发送至服务器，使得地下洞穴的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下洞穴的尺寸信息的准确性，也提高了采集地下洞穴的尺寸的效率，将地下洞穴的尺寸信息上传至服务器，能够为以后的市政工程和公路工程的建设提供参考数据，提高市政工程和公路工程的建设质量。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一实施例所述地下隐伏结构的尺寸信息采集方法。
上述计算机设备，通过所述处理器上运行的计算机程序，使得地下洞穴的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下洞穴的尺寸信息的准确性，也提高了采集地下洞穴的尺寸的效率，将地下洞穴的尺寸信息上传至服务器，能够为以后的市政工程和公路工程的建设提供参考数据，提高市政工程和公路工程的建设质量。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上任一实施例所述地下隐伏结构的尺寸信息采集方法。
上述计算机可读存储介质，通过其存储的计算机程序，使得地下洞穴的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下洞穴的尺寸信息的准确性，也提高了采集地下洞穴的尺寸的效率，将地下洞穴的尺寸信息上传至服务器，能够为以后的市政工程和公路工程的建设提供参考数据，提高市政工程和公路工程的建设质量。
附图说明
图1为一个实施例中的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法的应用环境图；
图2为一个实施例中的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法的流程示意图；
图3为一个实施例中的探测波收发装置的结构示意图；
图4为一个实施例中的探测波收发装置的截面示意图；
图5为另一个实施例中的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法的流程示意图；
图6为一个实施例中的地下隐伏结构的剖面示意图；
图7为一个实施例中的地下隐伏结构的横截面示意图；
图8为一个实施例中的地下隐伏结构的尺寸信息采集系统的结构示意图；
图9为一个实施例中的地下洞穴的尺寸信息采集设备的内部结构图；
图10为一个实施例中的地下洞穴的尺寸信息采集系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法，可以应用于如图1所示的应用环境中，图1为一个实施例中的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法的应用环境图。
探测波收发装置20可以放置于目标地下隐伏结构10中，探测波收发装置20与现场工作终端30通信连接，探测波收发装置20可以在现场工作终端30的控制下发送与接收探测波信号，现场工作终端30可以获取该探测波收发装置20的相关信息；现场工作终端30还可以通过互联网与服务器40、工作站50进行通信，技术人员可以通过现场工作终端30将采集到的数据信息上传至服务器40，服务器40可以将数据信息发送至工作站50，专利技术人员可以通过工作站50对该数据信息进行分析。其中，现场工作终端30可以但不限于是各种平板电脑310和个人数字助理320，服务器40可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中，参考图2，图2为一个实施例中的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法的流程示意图，提供了一种地下隐伏结构的尺寸信息采集方法，该方法可以包括如下步骤：
S101，控制目标地下隐伏结构中的探测波收发装置发出探测波信号，记录探测波信号的信号发出时间。
其中，目标地下隐伏结构是指需要进行尺寸信息采集的地下隐伏结构，地下隐伏结构可以包括道路地下的隐伏洞穴如地下采空区、溶洞或土洞等；探测波收发装置是指用于发出和接收探测波信号的波收发装置，可以包括机械波收发装置和电磁波收发装置等，探测波收发装置可以设于目标地下隐伏结构中，用于在该地下隐伏结构中发出或接收探测波信号。
本步骤主要是控制设于目标地下隐伏结构中的探测波收发装置向该目标地下隐伏结构发出探测波信号，在探测波收发装置发出探测波信号时，记录该探测波信号的信号发出时间。
S102，获取探测波收发装置接收的目标地下隐伏结构反射的探测波信号，记录探测波收发装置接收探测波信号的信号接收时间。
在本步骤中，探测波收发装置可以用于接收目标地下隐伏结构反射的探测波信号，在探测波收发装置发出探测波信号后，目标地下隐伏结构会对发出的探测波信号进行反射。本步骤获取该探测波收发装置接收的该目标地下隐伏结构反射的探测波信号，并在该反射的探测波信号到达探测波收发装置时，记录探测波收发装置接收到该反射的探测波信号的信号接收时间。
S103，确定探测波信号的传播速度；根据探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及探测波信号的传播速度确定目标地下隐伏结构的尺寸。
本步骤主要是确定该探测波信号在目标地下隐伏结构中的传播速度，根据步骤S101记录的探测波信号的信号发出时间、步骤S102记录的探测波信号的信号接收时间以及该探测波信号在目标地下隐伏结构中的传播速度，确定该目标地下隐伏结构的尺寸信息。可以根据信号发出时间和信号接收时间计算该探测波信号的传播时间，根据探测波信号的传播时间和该探测波信号在目标地下隐伏结构中的传播速度计算出该目标地下隐伏结构的尺寸信息。
上述实施例提供的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法，控制目标地下隐伏结构中的探测波收发装置发出探测波信号，记录该探测波信号的信号发出时间，获取探测波收发装置接收的该目标地下隐伏结构对所述探测波信号进行反射的探测波信号，记录探测波收发装置接收到反射的探测波信号的信号接收时间，根据探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及该探测波信号的传播速度确定该目标地下隐伏结构的尺寸，使得目标地下隐伏结构的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下隐伏结构尺寸信息的准确性，也提高了采集地下隐伏结构尺寸的效率，为市政工程和公路工程的建设质量提供保证，提升公路和道路工程咨询的效果。
在一个实施例中，步骤S101的控制目标地下隐伏结构中的探测波收发装置发出探测波信号的步骤可以包括：
确定目标地下隐伏结构的类型；根据目标地下隐伏结构的类型控制与该类型匹配的探测波收发装置发出相应的探测波信号。
在本实施例中，由于地下隐伏结构一般包括道路地下的隐伏洞穴如地下采空区、溶洞或土洞等多种类型的地下隐伏结构，而在不同的地下隐伏结构类型中，需要选取合适的探测波收发装置对该地下隐伏结构的尺寸信息进行采集，例如在有水或无水填充的地下隐伏结构中需要选取不同的探测波收发装置进行尺寸采集，其中，探测波收发装置可以包括机械波收发装置和电磁波收发装置等波收发装置。
本实施例主要是确定目标地下隐伏结构的地下隐伏结构类型，根据该地下隐伏结构的类型选取与该地下隐伏结构类型匹配的探测波收发装置，并控制该探测波收发装置发出相应的探测波信号。
上述实施例的技术方案主要是考虑到地下隐伏结构的类型繁多，对于不同类型的地下隐伏结构往往需要选取合适的探测波收发装置进行地下隐伏结构的尺寸采集，如果选取不合适的探测波收发装置进行采集，可能会因为探测波信号在该地下隐伏结构中传播强度衰减较快等原因而导致探测波信号过弱，降低尺寸采集的准确性。本实施例提供的技术方案根据目标地下隐伏结构的类型控制与该类型匹配的探测波收发装置发出相应的探测波信号，能够提高尺寸采集的准确性。
在一个实施例中，步骤S101中的确定目标地下隐伏结构的类型的步骤可以包括：
获取第一压力计和第二压力计之间的压力差；其中，第一压力计和第二压力计是设于探测波收发装置上的压力计；若压力差为零，则确定该目标地下隐伏结构的类型为空气填充的地下隐伏结构；否则确定该目标地下隐伏结构的类型为有水填充的地下隐伏结构。
本实施例主要是通过设于探测波收发装置上的压力计确定目标地下隐伏结构的类型。其中，压力计是指用于采集压力值的采集装置。
以图3所示的探测波收发装置对本实施例的技术方案进行说明，图3为一个实施例中的探测波收发装置的结构示意图，探测波收发装置20的顶端可以设有第一压力计231，探测波收发装置20的底端可以设有第二压力计232。
本实施例可以获取设于探测波收发装置顶端的第一压力计的压力值，以及设于探测波收发装置底端的第二压力计的压力值，计算第一压力计和第二压力计的压力差值，若该压力差值为零，则确定该目标地下隐伏结构为空气填充的地下隐伏结构；若该压力差值不为零，则确定该目标地下隐伏结构为有水填充的地下隐伏结构。
上述实施例的技术方案主要是考虑到在地下隐伏结构有水的情况下，探测波收发装置顶端的压力值与底端的压力值不同，利用该压力差值可以确定目标地下隐伏结构中是否有水填充，若探测波收发装置顶端的压力值与底端的压力值为零，则可以确定该目标地下隐伏结构是空气填充的地下隐伏结构，可以理解的是，这里所指的压力值为零并不是严格为零，而是用于指示探测波收发装置顶端的压力值与底端的压力值大小相近，该技术方案能够准确确定目标地下隐伏结构的类型是否为有水填充的地下隐伏结构。
进一步的，在一个实施例中，步骤S101中的控制与该类型匹配的探测波收发装置发出相应的探测波信号的步骤可以包括：
当该目标地下隐伏结构的类型为空气填充的地下隐伏结构时，控制电磁波收发装置发出电磁波信号。
以图3所示的探测波收发装置对本实施例的技术方案进行说明，图3为一个实施例中的探测波收发装置的结构示意图，电磁波收发装置210可以设于如图3的MB所指示的截面处，用于向周围发送以及接收电磁波信号。
本实施例主要是在确定该目标地下隐伏结构的类型为空气填充的地下隐伏结构时，可以选取电磁波收发装置，控制该电磁波收发装置发出电磁波信号对该目标地下隐伏结构的尺寸进行采集。
本实施例的技术方案是考虑到在空气填充的地下隐伏结构中，采用电磁波如频率为10.525GHz的微波，也可以配置激光或红外光对目标地下隐伏结构的尺寸进行采集，其损耗较低，能够提高采集的准确性。
进一步的，在一个实施例中，步骤S101中的控制与该类型匹配的探测波收发装置发出相应的探测波信号的步骤可以包括：
当该目标地下隐伏结构的类型为有水填充的地下隐伏结构时，控制机械波收发装置发出机械波信号。
以图3所示的探测波收发装置对本实施例的技术方案进行说明，图3为一个实施例中的探测波收发装置的结构示意图，机械波收发装置220可以设于如图3的MA所指示的截面处，用于向周围发送以及接收机械波信号。
本实施例主要是在确定该目标地下隐伏结构的类型为有水填充的地下隐伏结构时，可以选取机械波收发装置，控制该机械波收发装置发出机械波信号对该目标地下隐伏结构的尺寸进行采集。
本实施例的技术方案是考虑到在有水填充的地下隐伏结构中，电磁波信号的损耗较大，不利于对目标地下隐伏结构进行准确采集，而采用机械波如超声波纵波，频率为300KHz至3MHz的中波或30至300MHz的超短波，对目标地下隐伏结构的尺寸进行采集，其损耗较低，能够提高采集的准确性。
在一个实施例中，步骤S103中的根据探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及探测波信号的传播速度确定目标地下隐伏结构的尺寸的步骤可以包括：
根据探测波收发装置的多个子收发装置的信号发出时间、信号接收时间以及探测波信号的传播速度，计算与该子收发装置对应的该目标地下隐伏结构在各个方向上的尺寸信息；根据所述各个方向上的尺寸信息获取该目标地下隐伏结构的尺寸信息。
其中，探测波收发装置可以包括多个子收发装置，多个子收发装置可以用于向不同方向发出探测波信号的子探测波收发装置，可以包括子机械波收发装置和子电磁波收发装置。
参考图4，图4为一个实施例中的探测波收发装置的截面示意图，探测波收发装置可以设于如图3的MB所指示的截面处，各个子收发装置如第一子收发装置211、第二子收发装置212、第三子收发装置213、第四子收发装置214、第五子收发装置215和第六子收发装置216可以分别设于该截面的不同方位角上，用于向不同方位角发出或从相应的方位角上接收探测波信号。
在本实施例中，可以控制各个子收发装置分别向不同的方向发出子探测波信号，分别获取各个子收发装置发出子探测波信号的信号发出时间，由于目标地下隐伏结构在相应方向上会对发出的探测波信号进行反射，可以获取各个子收发装置在各个方向上接收的该目标地下隐伏结构反射的探测波信号，记录反射的探测波信号到达各个子收发装置的信号接收时间，根据各个方向的探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及探测波信号的传播速度，计算与各个子收发装置对应的该目标地下隐伏结构在各个方向上的尺寸信息，利用该目标地下隐伏结构在各个方向上的尺寸信息确定目标地下隐伏结构的尺寸。
其中，各个子收发装置在各截面的第n个方向上采集洞穴信息所采用的计算公式可以是rnk＝ν波×(T收k-T发k)，其中，ν波表示波的传播速度，T收k代表第k个截面反射波到达的时间，n＝1，2，3，4，5，6，……，k可以取任意自然数，用于表示不同的截面，如k＝1可以表示为图3的MB所示的截面，k＝2可以表示为图3的MA所示的截面。
上述实施例主要是通过向不同方向的发送和接收探测波信号的探测波收发装置确定该目标地下隐伏结构在各个方向上的尺寸信息，由于该方案能够从各个方向上反映目标地下隐伏结构的尺寸信息，所以该方案能够提高采集目标地下隐伏结构尺寸的准确性。
在一个实施例中，步骤S103中的根据探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及探测波信号的传播速度确定目标地下隐伏结构的尺寸的步骤可以包括：
通过探测波收发装置上的陀螺仪获取探测波收发装置的水平位置信息、方位角信息和高程信息；根据探测波信号的信号发出时间、信号接收时间和传播速度，以及探测波收发装置的水平位置信息、方位角信息和高程信息获取目标地下隐伏结构的三维尺寸信息。
陀螺仪是指用于采集水平位置信息、方位角信息和高程信息的采集装置。参考图4，图4为一个实施例中的探测波收发装置的截面示意图，陀螺仪230可以设于探测波收发装置如第一子收发装置211上，用于采集该探测波收发装置的水平位置信息、方位角信息和高程信息。
本实施例可以通过设于探测波收发装置上的陀螺仪，获取该探测波收发装置的水平位置信息、方位角信息和高程信息，根据探测波信号的信号发出时间、信号接收时间和探测波信号的传播速度，结合陀螺仪记录的探测波收发装置的水平位置信息、方位角信息和高程信息，获取目标地下隐伏结构的三维尺寸信息。
上述实施例的技术方案将陀螺仪记录的水平位置信息、方位角信息和高程信息与探测波收发装置的信号发出时间、信号接收时间进行结合，能够对目标地下隐伏结构的三维尺寸信息进行采集，例如依据陀螺仪记录的水平位置信息、方位角信息，获取探测波收发装置在目标地下隐伏结构的水平截面上的二维尺寸信息，利用陀螺仪记录的高程信息设置该探测波收发装置的位置，获取探测波收发装置在该目标地下隐伏结构的各个水平截面上的二维尺寸信息，根据不同水平截面上的二维尺寸信息获取该目标地下隐伏结构的三维尺寸信息。
采用上述实施例提供的技术方案，能够获取目标地下隐伏结构的三维尺寸信息，还能够进一步计算该目标地下隐伏结构的体积等信息，进一步提高采集的准确性以及效率，为道路建设提供参考数据。
在一个实施例中，提供一种地下隐伏结构的尺寸信息采集方法，参考图5，图5为另一个实施例中的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法的流程示意图，该方法可以包括如下步骤：
S201，确定目标地下隐伏结构的类型；根据目标地下隐伏结构的类型控制与该类型匹配的探测波收发装置发出相应的探测波信号；其中，所述探测波收发装置可以包括电磁波收发装置和机械波收发装置。
在本步骤中，可以获取设于探测波收发装置上的第一压力计和第二压力计的压力差，若压力差为零，则确定目标地下隐伏结构的结构类型为空气填充的地下隐伏结构，否则确定该目标地下隐伏结构的类型为有水填充的地下隐伏结构。
当所述目标地下隐伏结构的类型为空气填充的地下隐伏结构时，控制所述电磁波收发装置发出电磁波信号；当所述目标地下隐伏结构的类型为有水填充的地下隐伏结构时，控制所述机械波收发装置发出机械波信号。
S202，记录探测波信号的信号发出时间。
其中，可以获取设于探测波收发装置中的计时器记录的该探测波信号的信号发出时间。在探测波收发装置包括多个子收发装置的情况下，可以获取设于各个子收发装置中的计时器记录的对应子收发装置发出探测波信号的信号发出时间。
S203，获取探测波收发装置接收的目标地下隐伏结构反射的探测波信号，记录探测波收发装置接收该探测波信号的信号接收时间。
在探测波收发装置发出探测波信号后，目标地下隐伏结构会对该探测波信号进行反射，探测波信号可以接收反射的探测波信号，本步骤主要是获取探测波收发装置接收的目标地下隐伏结构反射的探测波信号，并记录探测波收发装置接收到该探测波信号的信号接收时间，可以获取设于探测波收发装置中的计时器记录的该探测波信号的信号接收时间。在探测波收发装置包括多个子收发装置的情况下，可以获取设于各个子收发装置中的计时器记录的对应子收发装置接收反射的探测波信号的信号接收时间。
S204，确定探测波信号的传播速度。
在本步骤中，由于不同的探测波信号在不同的介质中的传播速度不同，而地下隐伏结构一般包括有水填充和无水填充两种类型的地下隐伏结构，在有水填充的情况下，本步骤可以获取机械波信号在水中的传播速度，在无水填充的情况下，则可以获取电磁波信号在空气中的传播速度。
S205，根据探测波收发装置的信号发出时间、信号接收时间以及探测波信号的传播速度，计算该地下隐伏结构的二维尺寸信息。
其中，该探测波收发装置可以设于同一水平截面上，用于向周围发送和接收探测波信号，本步骤根据探测波收发装置的信号发出时间、信号接收时间，可以计算探测波信号在该截面的传播时间，并结合探测波信号的传播速度可以确定该地下隐伏结构在该水平面的二维尺寸信息。
在探测波收发装置包括多个子收发装置的情况下，各个子收发装置可以分别设于同一水平截面的不同方位角处，用于向不同方向发出或从不同方向接收探测波信号，本步骤可以根据各个子收发装置的信号发出时间、信号接收时间以及探测波信号的传播速度，计算与该子收发装置对应的该目标地下隐伏结构在各个方向上的尺寸信息；根据各个方向上的尺寸信息获取目标地下隐伏结构在该水平截面上的二维尺寸信息。
S206，通过探测波收发装置上的陀螺仪获取该探测波收发装置的水平位置信息、方位角信息和高程信息。
本步骤主要是通过设置在探测波收发装置上的陀螺仪获取探测波收发装置的水平位置、方位角和高程等信息，根据陀螺仪记录的水平位置信息、方位角信息和高程信息，确定探测波收发装置在该目标地下隐伏结构中的位置，根据探测波收发装置在该目标地下隐伏结构中的位置以及相应的二维尺寸信息，获取该目标地下隐伏结构在各个水平面上的二维尺寸信息。
S207，根据目标地下隐伏结构在各个水平面上的二维尺寸信息获取该目标地下隐伏结构的三维尺寸信息。
在本步骤中，对目标地下隐伏结构在各个水平面上的二维尺寸信息进行整合处理，得到目标地下隐伏结构的三维尺寸信息，还可以根据三维尺寸信息进一步计算该目标地下隐伏结构的体积等信息，并将该信息进行展示。
上述实施例提供的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法，可以适用于包括如地下采空区、溶洞、土洞等地下隐伏结构，由于这些地下隐伏结构有时会被地下水、泥沙或岩屑等充填，是市政工程和公路工程建设中经常面临的重要不良地质类型，采用上述实施例的技术方案，使得目标地下隐伏结构的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下隐伏结构三维尺寸信息的准确性，也提高了采集地下隐伏结构尺寸的效率，为市政工程和公路工程的建设质量提供保证，提升公路和道路工程咨询的效果。
在一个实施例中，提供一种地下洞穴的尺寸信息采集方法，为了更清晰阐明本发明的技术方案，以图6所示的地下洞穴对本发明的技术方案进行说明，参考图6，图6为一个实施例中的地下隐伏结构的剖面示意图，可以通过钻孔的方式对该地下洞穴进行工作环境的探测、数据的采集和尺寸信息的采集。
其中，地下洞穴的工作环境是否在水下决定了本实施例不同测距装置的工作状态。本实施例所配置的测距装置可以包括机械波收发装置，机械波包括如超声波纵波，其频率可以是300KHz至3MHz的中波或30至300MHz的超短波，电磁波收发装置，其频率可以为10.525GHz的微波，电磁波收发装置的工作环境通常为无水状态，而机械波收发装置的工作环境一般为有水状态。测距装置开启后，技术员可以通过手持工作部选择其工作模式，具体包括“空气-自动”模式和“固定”模式两种：
(1)“空气-自动”模式时：在手持工作部选择“空气-自动”模式时，本实施例的采集装置可以在地表空气中启动，采集装置底部的第二压力计可以将空气中的读数pa传送至位于采集装置中的存储器，同时电磁波收发装置进入工作状态。当第二压力计进入水中后，此时的读数p水较空气中的读数pa大且增大值Δp(Δp＝p水×pa)在位置不变的情况下恒定Δp>0，手持工作部可以自动向电磁波式收发装置发出停工信号并同时开启机械波收发装置进入工作状态。
(2)“固定”模式时：在手持工作部选择“固定”模式时，本实施例的采集装置在地表空气中启动，采集装置顶部的第一压力计将空气中的读数pa传送至位于采集装置中的存储器。在该模式下，第一压力计C2进入水中后的读数p水较空气中的读数pa大且增大值Δp(Δp＝p水-pa)在位置不变的情况下恒定Δp>0，此时机械波收发装置随即开启并进入工作状态。如Δp(Δp＝p水-pa)在位置不变的情况下降低为零(即Δp＝0)时，机械波收发装置随即关闭并退出工作状态。
对于钻孔直接揭露且无填充的洞穴，如图6所示的TU段的洞穴2和洞穴3的RS段，这类洞穴三维尺寸的采集采用“空气-自动”模式。通过手持工作部启动装置并设置为“空气-自动”模式后，底部的第二压力计读数pa记录并存储在采集装置的存储器中。在无水状态下，底部第二压力计读数与pa无明显变化，如图6所示的钻孔RS段的洞穴3和钻孔TU段的洞穴2，电磁波收发装置进入工作状态并可以向多个不同的方向发送电磁波并同步接收，并在发出和接收信号的同时向采集装置中的存储器发送信号，存储器可以同步记录各个收发装置中的电磁波发出和接收时间T发和T收、各电磁波收发装置所配陀螺仪记录的水平位置X和Y、方位角θ和高程H。当底部第二压力计进入水中后，如图6所示的钻孔QR段的洞穴3，Δp>0并同时采集装置自动向电磁波收发装置发出停工信号并同时开启机械波收发装置进入工作状态。同理，机械波收发装置在发出和接收信号的同时向采集装置中的存储器发送信号，存储器同步记录各个收发装置中的机械波发出和接收时间T发和T收、探测波收发装置所配陀螺仪记录的水平位置X和Y、方位角θ和高程H。
钻探存在“一孔之见”的弊端，它既无法揭示钻孔所揭示洞穴的三维尺寸，同时也无法揭示钻孔临近区域内的洞穴。参考图7，图7为一个实施例中的地下隐伏结构的横截面示意图，本实施例的机械波收发装置在有水状态下可以有效的解决此类问题，即利用机械波收发装置探测分布在钻孔一定距离内的洞穴如图6所示的钻孔OP段附近的洞穴4，同时也可以探测泥砂或岩石碎屑等填充后的洞穴如图6所示的钻孔VW段附近的洞穴1和钻孔QR段的洞穴3。上述两类洞穴三维尺寸信息的探查需要在有水做介质，无水的钻孔在条件允许时要提前向孔内注水，确保本孔内采集装置的工作环境为充满水状态。在有水状态下，机械波收发装置发出波信号并接收不同介质界面发射回来的反射波信号，一次或多次，机械波收发装置在波信号发出和接收的同时均向采集装置中的存储器发送信号，存储器可以同步记录各个收发装置中的机械波发出和接收时间T发和T收、各收发装置所配陀螺仪记录的水平位置X和Y、方位角θ和高程H。
采集装置的存储器在记录信息的同时可以通过通讯线将相应的信息同步传输至地表的手持工作部处，还可以通过手持工作部传输至服务器或工作站，传输的数据可以包括六个探测波收发装置的子收发装置中的电磁波发出和接收时间T发和T收、探测波收发装置所配陀螺仪记录的水平位置X和Y、方位角θ和高程H。手持工作部可以通过与通讯线直接相连并接收信息，获取的信息经成图系统处理和建模形成三维可视化图形。本实施例的各个设备在工作过程中，采集装置的各截面在第n个方向上采集洞穴信息所采用的计算公式可以是rnk＝ν波×(T收k-T发k)，其中，ν波表示波的传播速度，T收k代表第k个截面反射波到达的时间，n＝1，2，3，4，5，6，k可以取任意自然数；各个截面的在竖直方向上的高度变化可以通过手持吊绳l0结合探测波收发装置高度计算，参考图3，图3为一个实施例中的探测波收发装置的结构示意图，MB所示截面的探测波收发装置的深度可以表示为l0+0.5×h0-h2，MA所示截面的探测波收发装置的深度可以表示为l0+0.5×h0+h1。技术人员可以利用手持工作部发出指令更改调整图形的展示效果和视觉角度。在成图系统建模的同时，系统可以同步计算出洞穴的容积(体积)。洞穴的各种信息可以通过互联网传送至服务器和专业技术人员的工作设备，专业技术人员也可通过互联网从服务器直接读取信息，利用相关信息开展设计等工作。
上述实施例提供的地下洞穴的尺寸信息采集方法，结合了机械波和电磁波采集技术、三维可视化技术和数据存储及通讯技术，解决了现有各类探测方法存在的工作效率低、准确性均低和定量化难度大等问题，能够通过钻孔的方式采集地下洞穴的三维尺寸信息，可以同时适用于有填充和无填充的洞穴尺寸信息采集，可以对采集的信息进行必要的三维可视化展示和空间容积计算，可以对钻孔临区一定范围内尚未揭露洞穴的信息进行采集，提高地下洞穴三维尺寸信息采集的工作效率。
在一个实施例中，参考图8，图8为一个实施例中的地下隐伏结构的尺寸信息采集系统的结构示意图，提供了一种地下隐伏结构的尺寸信息采集系统，该采集系统可以包括：信号发出模块101，信号接收模块102以及尺寸确定模块103；其中，
信号发出模块101，用于控制目标地下隐伏结构中的探测波收发装置发出探测波信号，记录探测波信号的信号发出时间；
信号接收模块102，用于获取探测波收发装置接收的目标地下隐伏结构反射的探测波信号，记录探测波收发装置接收探测波信号的信号接收时间；
尺寸确定模块103，用于确定探测波信号的传播速度；根据探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及探测波信号的传播速度确定目标地下隐伏结构的尺寸。
上述地下隐伏结构的尺寸信息采集系统，通过信号发出模块101控制目标地下隐伏结构中的探测波收发装置发出探测波信号，记录该探测波信号的信号发出时间，利用信号接收模块102获取探测波收发装置接收的该目标地下隐伏结构对所述探测波信号进行反射的探测波信号，记录探测波收发装置接收到反射的探测波信号的信号接收时间，通过尺寸确定模块103根据所述探测波信号的信号发出时间、信号接收时间以及该探测波信号的传播速度确定该目标地下隐伏结构的尺寸，使得目标地下隐伏结构的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下隐伏结构尺寸信息的准确性，也提高了采集地下隐伏结构尺寸的效率，为市政工程和公路工程的建设质量提供保证，提升公路和道路工程咨询的效果。
本发明的尺寸信息采集系统与本发明的尺寸信息采集方法一一对应，在上述尺寸信息采集方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于尺寸信息采集系统的实施例中，特此声明。关于地下隐伏结构的尺寸信息采集系统的具体限定可以参见上文中对于地下隐伏结构的尺寸信息采集方法的限定，在此不再赘述。上述地下隐伏结构的尺寸信息采集系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种地下洞穴的尺寸信息采集设备，所述地下洞穴的尺寸信息采集设备，被配置为执行如上任一项实施例所述的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法。
在本实施例中，地下洞穴的尺寸信息采集设备的内部结构可以如图9所示，图9为一个实施例中的地下洞穴的尺寸信息采集设备的内部结构图，该地下洞穴的尺寸信息采集设备可以包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。
其中，该地下洞穴的尺寸信息采集设备的处理器用于提供计算和控制能力。该地下洞穴的尺寸信息采集设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该地下洞穴的尺寸信息采集设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种地下隐伏结构的尺寸信息采集方法。该地下洞穴的尺寸信息采集设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该地下洞穴的尺寸信息采集设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
上述地下洞穴的尺寸信息采集设备，执行如上任一项实施例所述的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法对地下洞穴的尺寸信息进行采集，使得地下洞穴的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下洞穴的尺寸信息的准确性，也提高了采集地下洞穴的尺寸的效率，为市政工程和公路工程的建设质量提供保证，提升公路和道路工程咨询的效果。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，参考图10，图10为一个实施例中的地下洞穴的尺寸信息采集系统的结构示意图，提供了一种地下洞穴的尺寸信息采集系统，可以包括设于地下洞穴60的探测波收发装置，服务器40，以及如上实施例所述的地下洞穴的尺寸信息采集设备30。
在本实施例中，地下洞穴的尺寸信息的采集设备30可用于通过探测波收发装置采集地下洞穴60的尺寸信息，并将尺寸信息通过互联网传输至服务器40。
其中，探测波收发装置可以设于采集装置主体70上，通过采集装置主体70放置于地下洞穴60中，该探测波收发装置可以包括电磁波收发装置210和机械波收发装置220，电磁波收发装置210和机械波收发装置220可以分别设置在采集装置主体70的不同截面上，如将电磁波收发装置210设于如图9的MB指示的截面，将机械波收发装置220设于如图9的MA所指示的截面处，各电磁波收发装置210和机械波收发装置220上还可以设有九轴陀螺仪，九轴陀螺仪是指将加速度、陀螺仪和磁强计所构成的九轴数据融合的采集装置，可用于采集各探测波信号收发装置的水平位置信息、方位角信息和高程信息等信息；该采集装置主体70上的顶端和低端可以分别设有第一压力计231和第二压力计232，该采集装置主体70中还可以设有存储器240，可以包括FLASH模块单元，EEPROM模块单元，DDRAM模块等，根据具体需要而配置的MICROSD模块单元和/或TIF模块单元等。存储器240可以与探测波收发装置、九轴陀螺仪、压力计和地下洞穴的尺寸信息采集设备进行电连接，用于存储探测波收发装置、九轴陀螺仪、压力计的数据，并可以发送至地下洞穴的尺寸信息采集设备，探测波收发装置、九轴陀螺仪、压力计、存储器可以分别电连接至地下洞穴的尺寸信息采集设备，根据地下洞穴的尺寸信息采集设备的控制指令进行信号发送、数据记录等操作。
地下洞穴的尺寸信息采集设备30可以包括平板电脑310和个人数字助理320等便携移动设备，该地下洞穴的尺寸信息采集设备30作为人机接口为现场工作人员提供采集地下洞穴的尺寸信息数据。地下洞穴的尺寸信息采集设备30可以包括多个外设，包括：输入模块单元如键盘，显示模块单元，用于连接服务器获取数据的数据共享模块如UART串口模块单元、WIFI通信模块单元、BT4.0蓝牙通信模块单元，ZigBee数据传输单元，根据需要也可以配置GPRS、GSM、TDSCDMA或LTE等移动通讯模块单元，地下洞穴的尺寸信息采集设备30中可以设有一控制模块，由CPU中央控制器及附属支撑构件，实际构件上位机可以是单片机、嵌入式系统平板和PC机中的任意一种，该模块至少包括根据要求进行数据读取、运算和控制波收发装置工作状态等功能，按照相关要求开展三维图形制作和展示的功能，地下洞穴的尺寸信息采集设备30中还可以设有一数据通信模块，该模块具有数据如波收发时间和激发装置空间位置传送功能，系统内部通过串口通讯且对外通过网络通讯，其至少包括RS232和RS485串口模块单元、RJ45有线通信模块单元、WIFI通信模块单元，根据需要配置的移动通讯模块单元如GPRS、GSM、TBSCDMA或LTE等、BT4.0蓝牙通信模块单元、USB串口模块单元如PC端USB或MICROUSB。
服务器40可以根据需要配置信号发射终端，通过信号发射终端的互联网连接地下洞穴的尺寸信息采集设备30，用于与地下洞穴的尺寸信息采集设备30采集的地下洞穴的尺寸信息进行交互，服务器40还可配置有移动通讯模块单元如GPRS、GSM、TDSCDMA或LTE等、COM、UART串口模块单元、USB串口模块单元如USB或MICROUSB，即通过移动通信适配器和移动通信网络将相应数据推送给地下洞穴的尺寸信息采集设备30，服务器40的功能主要包括：接收并存储地下洞穴的尺寸信息采集设备30传回数据等功能。
该地下洞穴的尺寸信息采集系统还可以包括工作站50，工作站50可以是专业技术人员的工作设备如个人电脑等，服务器40可以将相应的数据通过网络传输至工作站50为专业技术人员提供需要地下洞穴的尺寸信息的数据进行专业分析。
该地下洞穴的尺寸信息采集系统还可以包括现场供电装置及系统，可以包括一普通蓄电池如Pb蓄电池等，多个独立的锂电池组，还可以包括一供电途径调整模块，必要时也可考虑采用发电机为采集系统提供电能。
在该地下洞穴的尺寸信息采集系统工作时，现场工作人员可以通过地下洞穴的尺寸信息的采集设备30向获取第一压力计231和第二压力计232的压力差值，若该压力差值为零则表明该地下洞穴是空气填充的洞穴，可以向电磁波收发装置210发送控制指令发出电磁波信号并通过存储器240记录电磁波信号的信号发出时间，获取该电磁波收发装置210接收的地下洞穴反射的电磁波信号，并通过存储器240记录电磁波信号的信号接收时间，确定电磁波在该地下洞穴中的传播速度，获取电磁波收发装置210上的陀螺仪的数据，确定电磁波收发装置210的位置，依据电磁波收发装置210上的陀螺仪的数据通过采集装置主体70上手持吊线调整电磁波收发装置210在地下洞穴中的高度位置，从而能够获取该地下洞穴的三维尺寸信息，进一步可以根据三维尺寸信息获取该地下洞穴的容积等信息，还可以对该地下洞穴钻孔区域的一定范围内尚未揭露的洞穴的三维尺寸信息进行采集和采集。
可以理解的是，在压力差值不为零的情况下，表明该地下洞穴是有水填充的洞穴，可以通过机械波收发装置220采集在有水填充部分的尺寸信息，与电磁波收发装置210的采集方式类似。在对地下洞穴的三维尺寸信息进行采集后，地下洞穴的尺寸信息的采集设备30可以将该尺寸信息通过显示屏进行展示，还可以通过互联网将该信息传输至服务器40、工作站50，为专业技术人员进一步分析地下洞穴的尺寸信息提供数据支持。
上述地下洞穴的尺寸信息采集系统，利用地下洞穴的尺寸信息采集设备对地下洞穴的尺寸信息进行采集，并将尺寸信息发送至服务器，结合了超声波、微波等探测波采集技术、三维可视化技术和数据存储及通讯等技术，使得地下洞穴的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下洞穴的尺寸信息的准确性，也提高了采集地下洞穴的尺寸的效率，将地下洞穴的尺寸信息上传至服务器，能够为以后的市政工程和公路工程的建设提供参考数据，能够实现隐伏洞穴三维尺寸信息的定性和定量化采集，提高市政工程和公路工程的建设质量，对提升市政工程和公路工程咨询的效果具有重要意义。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一实施例所述地下隐伏结构的尺寸信息采集方法。
上述计算机设备，通过所述处理器上运行的计算机程序，使得地下洞穴的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下洞穴的尺寸信息的准确性，也提高了采集地下洞穴的尺寸的效率，将地下洞穴的尺寸信息上传至服务器，能够为以后的市政工程和公路工程的建设提供参考数据，提高市政工程和公路工程的建设质量。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上任一实施例所述地下隐伏结构的尺寸信息采集方法。
上述计算机可读存储介质，通过其存储的计算机程序，使得地下洞穴的尺寸得到定量化采集，提高了采集地下洞穴的尺寸信息的准确性，也提高了采集地下洞穴的尺寸的效率，将地下洞穴的尺寸信息上传至服务器，能够为以后的市政工程和公路工程的建设提供参考数据，提高市政工程和公路工程的建设质量。
本领域普通技术人员可以理解实现如上任意一个实施例所述的地下隐伏结构的尺寸信息采集方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各地下隐伏结构的尺寸信息采集方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。