一种多属性覆盖层的沉管隧道三维测绘装置的制作方法

本发明涉及沉管隧道三维测绘，具体为一种多属性覆盖层的沉管隧道三维测绘装置。

背景技术：

1、沉管隧道是将隧道管段分段预制，每段两端设置临时止水头部，然后浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的地槽(基槽)内，完成管段间的水下连接，移去临时止水头部，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。随着1910年美国底特律水底铁路隧道的建成，标志着沉管法修建水底隧道技术的成熟。宁波甬江隧道便是我国建成的标志性沉管隧道。近年来，随着沉管隧道建设技术的成熟，沉管隧道的监测也越来越重要。

2、现有的沉管隧道测绘装置主要为沉降位移监测，沉降监测方法主要为二等水准监测法，位移监测主要方法为视准(轴)线法，这两种方法只限制于二维，不利于形成三维立体的观察，使得观察不够精确，为此，我们提出一种多属性覆盖层的沉管隧道三维测绘装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种便于精确测量沉管隧道三维数据的多属性覆盖层的沉管隧道三维测绘装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多属性覆盖层的沉管隧道三维测绘装置，包括多波束扫测仪、浅地层剖面探测仪、三维激光扫测仪、漂浮装置、平衡装置和存放装置，所述漂浮装置安装于所述三维激光扫测仪上，用于在进行三维激光扫测时将所述三维激光扫测仪稳定漂浮在水面上，所述平衡装置安装于所述漂浮装置上，用于保证所述三维激光扫测仪处于稳定正直扫描状态，减小扫描方向与被扫描物体之间的倾角，降低扫描误差，所述存放装置安装于所述平衡装置上，用于存放所述三维激光扫测仪，并降低使用过程中所述三维激光扫测仪所产生的抖动和磨损，便于分别测出水底泥面高程、泥面和泥底间高程和隧道顶部高程，即可测出沉管埋深和整体的三维模型，使得测量更加直观精确，同时通过设置漂浮装置、平衡装置和存放装置，便于在使用三维激光扫测仪进行扫描时保证三维激光扫测仪处于相对正直扫描的状态，减小扫描方向与被扫描物体之间的倾角，降低扫描误差，减小水面波动对三维激光扫测仪使用时所产生的影响，该装置操作便捷，提高了测绘效率和精度，更加直观稳定，方便使用。

3、优选的，所述漂浮装置包括固定管，所述固定管的底面固定连接有用于防止水进入到所述固定管内的底板，所述固定管的外壁固定连接有八组气囊，所述固定管上设有四组用于将八组所述气囊之间的气体进行平衡的平衡件，便于将三维激光扫测仪稳定的漂浮在水面上。

4、优选的，所述平衡件包括固定安装于所述固定管上的两组连接管，两组所述连接管的两端分别与两组所述气囊连通连接，所述连接管上设有用于进行单向抽气的抽气泵，所述平衡装置用于控制所述抽气泵的工作状态，便于平衡各个气囊之间的气压，使得顶面的高度始终保持水平。

5、优选的，所述平衡装置包括固定安装于所述固定管上的固定架，所述固定架的外壁固定连接有防水布套，所述固定管上固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆上固定连接有控制块，所述控制块的底面固定连接有八组分别与八组所述抽气泵相连接的连接线，所述控制块的内壁设有八组与八组所述连接线相连接的控制开关，所述固定架上设有用于在所述固定架偏斜时控制对应的所述控制开关使得所述抽气泵运行的控制件，便于利用地心引力进行水平和竖直方向的控制。

6、优选的，所述控制件包括固定安装于所述固定架上的第二连接杆，所述第二连接杆上开设有转动槽，所述转动槽内滚动连接有金属球，所述金属球上固定连接有摆动杆，所述摆动杆贯穿所述金属球的球心，所述摆动杆的底端固定连接有摆动块，所述摆动块的顶端固定连接有配重盘，所述摆动杆的顶端固定连接有第一磁盘，所述存放装置安装于所述第一磁盘上，便于在金属球摆动时检测固定架是否为竖直温度状态。

7、优选的，所述存放装置包括固定安装于所述第一磁盘上的固定环，所述固定环上开设有两组滑动槽，两组所述滑动槽内均滑动连接有滑动杆，所述固定环内滑动连接有用于放置所述三维激光扫测仪的第二磁盘，所述第二磁盘的侧面与两组所述滑动杆底端的侧面均固定连接，所述第二磁盘的底面与所述第一磁盘的顶面磁性相斥，所述滑动杆的顶面固定连接有顶板，所述顶板上固定连接有把手，所述第二磁盘上设有用于在所述第二磁盘拉出时展开，在所述第二磁盘插入所述固定环内时将所述三维激光扫测仪包裹住的防护件，便于将三维激光扫测仪进行稳定保存。

8、优选的，所述防护件包括多组转动板，所述第二磁盘的侧面开设有多组转动槽，多组所述转动板一端的侧面分别与多组所述转动槽转动连接，所述转动板的一侧固定连接有棉垫，便于防止三维激光扫测仪磕碰损伤。

9、优选的，所述固定管的侧面固定连接有固定块，所述固定块上固定连接有拉绳，所述固定环顶端的外壁固定连接有安装环，所述固定架顶端的内壁固定连接有与所述安装环外壁固定连接的弹性橡胶环，便于操作和防止三维激光扫测仪内部进水。

10、一种多属性覆盖层的沉管隧道三维测绘装置的测绘方法，包括以下步骤：

11、步骤一、多波束扫测：为了测定沉管上方水底的泥面标高，通过所述多波束扫测仪进行多波束全覆盖扫测获取沉管上方的泥面数据，通过潮位修正，得到水底泥面的高程数据，此外，通过内业处理得到水下三维地形模型，了解水下地形地貌特征，选择最高潮水进行两岸边的扫测，其余时间进行航道扫测，扫测过程中安排专人瞭望来往船只，提前预警；

12、步骤二、浅地层剖面探测：通过所述浅地层剖面探测仪利用参量阵浅地层剖面仪器针对水下泥层厚度进行探测通过外业数据采集后在经过内业数据处理，得到泥面位置和泥面底层位置，从而计算得到泥面厚度，从而得到沉管的埋深情况，测线设定5m间距进行测量，曾大覆盖率，取得更好的影像效果；

13、步骤三、三维激光扫测：通过所述三维激光扫测仪以三维激光扫描隧道沉管内部各项要素，包括沉管轮廓及内部安置的各项设备等都可以通过三维激光扫描，以电云生成三维模型，可以将各项要素信息完整的表现出来，从而提取目标测量对象要素的高程和轮廓，选择夜间平潮水位进行扫描，一方面可以避免车辆高峰期，选择车辆相对少的时间段，其次可以避免沉管沉降位移大的时间进行扫描，在保证扫描精度的情况下，在每个扫描站点位置应能最大范围地扫描到目标场景，同时尽量确保每个扫描站点上无被遮挡区域，为了保证点云数据的完整性和实现不同测站之间点云数据的配准，要求相邻扫描站点之间保证30％以上的重叠度，重叠度也并非越大越好，重叠度过大不仅加大外业工作量、影响内业数据处理效率，如数据配准、数据融合，而且扫描数据在同一扫描站点内的相对精度高于配准后的重叠点云数据，尽量保证正直扫描，当扫描方向与被扫描物体存在较大倾角时可能会加大误差，应当尽量避免，环形区域应在中间加入多余观测数据，以增加站点分布图形强度，扫描路线应尽量与测站拼接路线一致。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、本发明解决了现有的沉管隧道测绘装置使用时只限制于二维，不利于形成三维立体的观察，使得观察不够精确的问题，通过多波束扫测仪、浅地层剖面探测仪和三维激光扫测仪，分别测出水底泥面高程、泥面和泥底间高程和隧道顶部高程，即可测出沉管埋深和整体的三维模型，使得测量更加直观精确，同时通过设置漂浮装置、平衡装置和存放装置，便于在使用三维激光扫测仪进行扫描时保证三维激光扫测仪处于相对正直扫描的状态，减小扫描方向与被扫描物体之间的倾角，降低扫描误差，减小水面波动对三维激光扫测仪使用时所产生的影响，该装置操作便捷，提高了测绘效率和精度，更加直观稳定，方便使用。