CN207515779U - 一种适用岛礁与岸滩的测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种适用岛礁与岸滩的测量系统。系统包括测量船、三维激光扫描系统、多波束测深系统、前视避碰声呐、内置摄像头、多传感器升降平台、通讯天线、采集控制终端。通过设计模块化、一体化多传感器升降平台，以组合固联三维激光扫描系统、多波束测深系统、前视避碰声呐和内置摄像头等传感器；多种传感器接入到采集控制终端。三维激光扫描系统获取岛屿和岸滩水面以上部分的地形信息，多波束测深系统获取岛屿和岸滩水下部分的地形信息，内置摄像头和前视避碰声呐实时获取航行方向前部水面、水下障碍物目标信息，以提示测量船进行避让。本实用新型可高效获取岛礁与岸滩区陆海统一基准的地形数据，对维护我国领海、专属经济区合法权益具有重要意义。

Description

一种适用岛礁与岸滩的测量系统

技术领域

本实用新型涉及海洋调查与海洋测绘技术领域，具体是指一种适用岛礁与岸滩的测量系统。

背景技术

现代海洋调查与海洋测绘的探测范围涵盖了地球上的水域和相邻陆地部分，准确的岛礁与岸滩空间信息是确定我国领海、专属经济区的重要依据，同时也对海洋军事、海洋开发、海洋科学研究具有重要的意义。岛礁与岸滩测量劳动强度高且有些区域难以登陆，导致测量工作难以实施。如何快速、准确获取水岸线地形一直是国内外测绘领域的一个难点问题，是目前亟需解决的问题。

当前对于岛礁与岸滩测绘常需获取水上水下三维一体化空间信息成果。常规测量手段多采取陆上、水下分开作业的方式，即陆地部分采用人工跑滩、航空摄影以及卫星遥感等手段，水下部分多使用单波束、多波束、侧扫声呐等回声测深技术。这种方式不但工作效率低、风险成本高，而且数据成果单一、存在基准较难统一等缺点，难以满足当前对于岛礁与岸滩的测绘需求。且目前已有的船载一体化测量装置并未真正实现陆海三维测量。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，目的在于提供一种适用岛礁与岸滩的测量系统。改进了传统的多传感器安装方式，可有效应用在岛礁和岸滩测量中。

本实用新型适用岛礁与岸滩的测量系统采用如下技术方案：

一种适用岛礁与岸滩的测量系统，其特征在于，它包括测量船、三维激光扫描系统、多波束测深系统、前视避碰声呐、内置摄像头、多传感器升降平台、通讯天线、采集控制终端；

三维激光扫描系统包括三维激光扫描仪、惯性测量单元、GPS接收机、GPS天线、刚性圆柱状外壳；三维激光扫描仪、GPS接收机和惯性测量单元位于刚性圆柱状外壳内部；三维激光扫描仪通过扫描窗口向外发射激光进行扫描测量，获取岛屿和岸滩水面以上部分的地形信息，扫描窗口与测量船航行方向平行；惯性测量单元同步记录测量船的横摇、纵摇和艏向等运动姿态数据，GPS接收机与GPS天线连接，提供导航定位和GPS时钟信息；刚性圆柱状外壳底部焊接有上法兰盘II，与多传感器升降平台的上不锈钢套管顶部的下法兰盘II通过法兰盘安装螺栓II安装固定；GPS天线底部焊有外设螺纹，与固定杆顶部的内置螺纹相连接；固定杆底部焊接有上法兰盘I，与刚性圆柱状外壳顶部的下法兰盘I通过法兰盘安装螺栓I安装固定。

作为优选，多波束测深系统中的换能器安装装置顶部焊接有下法兰盘III，与多传感器升降平台的下不锈钢套管底部的上法兰盘III通过法兰盘安装螺栓III安装固定；多波束换能器安装在换能器安装装置中，用于获取岛屿和岸滩水下部分的地形信息；内置摄像头安装在刚性圆柱状外壳内部，透过摄像窗口进行拍摄，与固定在多传感器升降平台下部的前视避碰声呐一起，分别实时获取航行方向前部水面、水下障碍物目标信息，以提示测量船进行避让。

作为优选，多传感器升降平台包括上不锈钢套管下不锈钢套管；上不锈钢套管、下不锈钢套管都为中空厚壁不锈钢管，保证强度的同时可使多波束换能器和三维激光扫描系统的线缆从中穿过；上不锈钢套管顶部焊接有下法兰盘II，与刚性圆柱状外壳底部的上法兰盘II通过法兰盘安装螺栓II安装固定；下不锈钢套管底部焊接有上法兰盘III，和多波束换能器安装装置顶部的下法兰盘III通过法兰盘安装螺栓III安装固定；厚壁抱箍I和厚壁抱箍II焊接在测量船船舷外侧，多传感器升降平台穿过厚壁抱箍I和厚壁抱箍II，并使用抱箍螺母I、抱箍螺母II固定在测量船上；通过拉出或推进上不锈钢套管来自由调节三维激光扫描仪的高度，安装螺杆穿过插销孔，并使用螺母固定；上不锈钢套管的下端和下不锈钢套管的上端都有防脱焊块，防止过度拉伸；通讯天线焊接在测量船顶部，用于和岸上进行通信以及数据传输；采集控制终端安装在测量船船舱内，用于对多传感器进行采集控制、数据实时处理和显示。

本实用新型的有益效果：

（1）通用性。模块化、一体化设计的多传感器升降平台可方便直接替换各种类似的传感器，使得本测量系统可搭载不同品牌、不同型号的测量仪器；

（2）数据精确性。多传感器升降平台组合固联多种传感器，可方便直接的获取各个传感器之间的位置关系，有效降低了测量数据的系统误差；

（3）测量安全性。本测量系统配备有前视内置摄像头和避碰声呐，可实时获取航行方向前部水面、水下障碍物目标信息，有效防止测量船触礁，保证了整个外业测量过程的安全性。

本实用新型适用于海底地形地貌探测、海洋工程和海洋科学研究。本实用新型基于三维激光扫描仪、多波束测深仪、GPS与惯性测量单元等传感器融合的船载一体化测量可同步获取岛礁与岸滩三维空间信息，是对传统测量方式的有效补充。

附图说明

图1是本实用新型测量岛礁岸滩的工作示意图。

图2是本实用新型测量系统的一种结构示意图。

图3是图2的俯视结构示意图。

图4是图2中多传感器升降平台的结构示意图。

图5是图2中三维激光扫描系统的透视结构示意图。

图6是图5中GPS天线分解开的各元件结构示意图。

图7是图4中厚壁抱箍和抱箍螺母的结构示意图。

图中：测量船1、三维激光扫描系统2、多波束测深系统3、前视避碰声呐4、内置摄像头5、多传感器升降平台6、通讯天线7、采集控制终端8；厚壁抱箍I 1.1、厚壁抱箍II 1.2、抱箍螺母I 1.3、抱箍螺母II 1.4；激光扫描仪2.1、扫描窗口2.2、惯性测量单元2.3、GPS接收机2.4、GPS天线2.5、刚性圆柱状外壳2.6、固定杆2.7、上法兰盘I 2.8、下法兰盘I 2.9、法兰盘安装螺栓I 2.10、上法兰盘II 2.11；下法兰盘III 3.1、换能器安装装置3.2、多波束换能器3.3；摄像窗口5.1；上不锈钢套管6.1、下不锈钢套管6.2、安装螺杆6.3、螺母6.4、插销孔6.5、下法兰盘II 6.6、法兰盘安装螺栓II 6.7、上法兰盘III 6.8、法兰盘安装螺栓III6.9。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的技术内容、特点及功能，现列举以下实例，并配合附图详细说明。

实施例

一种适用岛礁与岸滩的测量系统，附图1为测量系统测量岛礁、岸滩的工作示意图；参照附图2、3、4，它包括测量船1、三维激光扫描系统2、多波束测深系统3、前视避碰声呐4、内置摄像头5、多传感器升降平台6、通讯天线7、采集控制终端8；参照图2，内置摄像头5安装在刚性圆柱状外壳2.6内部，透过摄像窗口5.1进行拍摄，与固定在多传感器升降平台6下部的前视避碰声呐4一起，分别实时获取航行方向前部水面、水下障碍物的相关信息，以提示测量船1进行避让；通讯天线7焊接在测量船1顶部，用于和岸上进行通信以及数据传输；参照附图4，多传感器升降平台6进一步包括上不锈钢套管6.1、下不锈钢套管6.2、安装螺杆6.3、螺母6.4、插销孔6.5、下法兰盘II 6.6、法兰盘安装螺栓II 6.7、上法兰盘III 6.8、法兰盘安装螺栓III 6.9、抱箍螺母I 1.3、抱箍螺母II 1.4；上不锈钢套管6.1、下不锈钢套管6.2都为中空厚壁不锈钢管，保证强度的同时可使多波束换能器3.3和三维激光扫描系统2的线缆从中穿过；上不锈钢套管6.1顶部焊接有下法兰盘II 6.6，与刚性圆柱状外壳2.6底部的上法兰盘II 2.11通过法兰盘安装螺栓II 6.8安装固定；下不锈钢套管6.2下部焊接有上法兰盘III 6.8，和多波束换能器安装装置3.2上部的下法兰盘III 3.1通过法兰盘安装螺栓III 6.9安装固定；厚壁抱箍I 1.1和厚壁抱箍II 1.2焊接在测量船1舷外侧，多传感器升降平台6穿过厚壁抱箍I 1.1和厚壁抱箍II 1.2并使用抱箍螺母I 1.3、抱箍螺母II 1.4固定在测量船1上；通过拉出或推进上不锈钢套管6.1并使用安装螺杆6.3和螺母6.4固定来自由调节三维激光扫描仪2.1的高度；上不锈钢套管6.1和下不锈钢套管6.2的一端都有防脱焊块，防止过度拉伸；参照附图4，多波束测深系统3中的换能器安装装置3.2顶部焊接有下法兰盘III 3.1，与下不锈钢套管6.2底部的上法兰盘III 6.8通过法兰盘安装螺栓III6.9安装固定；多波束换能器3.3安装在换能器安装装置3.2中，用于获取岛屿和岸滩水下部分的地形信息；参照附图4，采集控制终端8安装在测量船1船舱内，用于对多传感器进行采集控制、数据实时处理和显示。

参照附图5，三维激光扫描系统2包括三维激光扫描仪2.1、扫描窗口2.2、惯性测量单元2.3、GPS接收机2.4、GPS天线2.5、刚性圆柱状外壳2.6、固定杆2.7、上法兰盘I 2.8、下法兰盘I 2.9、法兰盘安装螺栓I 2.10、上法兰盘II 2.11；三维激光扫描仪2.1、GPS接收机2.4和惯性测量单元2.3使用刚性圆柱状外壳2.6有效的组合在一起；三维激光扫描仪2.1通过扫描窗口2.2向外发射激光以进行扫描测量，扫描窗口2.2与测量船1航行方向平行，获取岛屿和岸滩水面以上部分的地形信息，惯性测量单元2.3同步记录测量船1的横摇、纵摇和艏向等运动姿态数据，GPS接收机2.4提供导航定位和GPS时钟信息；刚性圆柱状外壳2.6下部焊接有上法兰盘II 2.11，和上不锈钢套管6.1顶部的下法兰盘II 6.6通过法兰盘安装螺栓II 6.7安装固定；参照附图6，GPS天线2.5底部焊有外设螺纹，与固定杆2.7顶部的内置螺纹相连接；固定杆2.7底部焊接有上法兰盘I 2.8，与刚性圆柱状外2.6顶部的下法兰盘I2.9通过法兰盘安装螺栓I 2.10安装固定；附图7是厚壁抱箍I、II和抱箍螺母I、II的结构示意图。

Claims (3)

1.一种适用岛礁与岸滩的测量系统，其特征在于，它包括测量船（1）、三维激光扫描系统（2）、多波束测深系统（3）、前视避碰声呐（4）、内置摄像头（5）、多传感器升降平台（6）、通讯天线（7）、采集控制终端（8）；

三维激光扫描系统（2）包括三维激光扫描仪（2.1）、惯性测量单元（2.3）、GPS接收机（2.4）、GPS天线（2.5）、刚性圆柱状外壳（2.6）；三维激光扫描仪（2.1）、GPS接收机（2.4）和惯性测量单元（2.3）位于刚性圆柱状外壳（2.6）内部；三维激光扫描仪（2.1）通过扫描窗口（2.2）向外发射激光进行扫描测量，获取岛屿和岸滩水面以上部分的地形信息，扫描窗口（2.2）与测量船（1）航行方向平行；惯性测量单元（2.3）同步记录测量船（1）的横摇、纵摇和艏向等运动姿态数据，GPS接收机（2.4）与GPS天线（2.5）连接，提供导航定位和GPS时钟信息；刚性圆柱状外壳（2.6）底部焊接有上法兰盘II（2.11），与多传感器升降平台（6）的上不锈钢套管（6.1）顶部的下法兰盘II（6.6）通过法兰盘安装螺栓II（6.7）安装固定；GPS天线（2.5）底部焊有外设螺纹，与固定杆（2.7）顶部的内置螺纹相连接；固定杆（2.7）底部焊接有上法兰盘I（2.8），与刚性圆柱状外壳（2.6）顶部的下法兰盘I（2.9）通过法兰盘安装螺栓I（2.10）安装固定。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多波束测深系统（3）中的换能器安装装置（3.2）顶部焊接有下法兰盘III（3.1），与多传感器升降平台（6）的下不锈钢套管（6.2）底部的上法兰盘III（6.8）通过法兰盘安装螺栓III（6.9）安装固定；多波束换能器（3.3）安装在换能器安装装置（3.2）中，用于获取岛屿和岸滩水下部分的地形信息；内置摄像头（5）安装在刚性圆柱状外壳（2.6）内部，透过摄像窗口（5.1）进行拍摄，与固定在多传感器升降平台（6）下部的前视避碰声呐（4）一起，分别实时获取航行方向前部水面、水下障碍物目标信息，以提示测量船（1）进行避让。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多传感器升降平台（6）包括上不锈钢套管（6.1）下不锈钢套管（6.2）；上不锈钢套管（6.1）、下不锈钢套管（6.2）都为中空厚壁不锈钢管，保证强度的同时可使多波束换能器（3.3）和三维激光扫描系统（2）的线缆从中穿过；上不锈钢套管（6.1）顶部焊接有下法兰盘II（6.6），与刚性圆柱状外壳（2.6）底部的上法兰盘II（2.11）通过法兰盘安装螺栓II（6.8）安装固定；下不锈钢套管（6.2）底部焊接有上法兰盘III（6.8），和多波束换能器安装装置（3.2）顶部的下法兰盘III（3.1）通过法兰盘安装螺栓III（6.9）安装固定；厚壁抱箍I（1.1）和厚壁抱箍II（1.2）焊接在测量船（1）船舷外侧，多传感器升降平台（6）穿过厚壁抱箍I（1.1）和厚壁抱箍II（1.2），并使用抱箍螺母I（1.3）、抱箍螺母II（1.4）固定在测量船（1）上；通过拉出或推进上不锈钢套管（6.1）来自由调节三维激光扫描仪（2.1）的高度，安装螺杆（6.3）穿过插销孔（6.5），并使用螺母（6.4）固定；上不锈钢套管（6.1）的下端和下不锈钢套管（6.2）的上端都有防脱焊块，防止过度拉伸；通讯天线（7）焊接在测量船（1）顶部，用于和岸上进行通信以及数据传输；采集控制终端（8）安装在测量船（1）船舱内，三维激光扫描仪（2.1）、惯性测量单元（2.3）、GPS接收机（2.4）、多波束换能器（3.3）、前视避碰声呐（4）、内置摄像头（5）、通讯天线（7）接入到采集控制终端（8）。