本发明公开了一种地下空间三维信息的测量装置及其探测方法，其包括传感器系统、动力系统、外壳保护系统和传导系统；外壳保护系统包括密封的上部金属外壳和下部金属外壳两个组成部分；动力系统包括马达、信号发射器、磁力计、陀螺仪和电路板；传感器系统包括超声波传感器、温度传感器和视频传感器；传导系统包括金属插针、齿轮和上部连接起吊电缆的上端帽；金属插针设置在金属外壳的顶端。它可以实现高温高压状态下地下洞室三维形状的监测，所得的腔体形状信息对地下结构稳定性评价具有重要意义。本探测方法借助本探测装置完成，其方法操作简便，能在高温高压状态下有效地探测地下溶洞的三维空间信息。