HBCORS系统在城市环境地质调查中的应用

沈 铭，赵新建，刘家阔，吕 玲

(1.湖北省地质环境总站，湖北武汉 430034;2.湖北省水文地质工程地质勘查院，湖北荆州 434100)

HBCORS系统在城市环境地质调查中的应用

沈 铭1，赵新建2，刘家阔1，吕 玲1

(1.湖北省地质环境总站，湖北武汉 430034;2.湖北省水文地质工程地质勘查院，湖北荆州 434100)

以武汉市某区域城市环境地质调查为例，阐述HBCORS系统测量较传统方法具有便捷高效、低成本的特点，可广泛推广使用。

环境地质调查;HBCORS;测量

0 引言

环境地质调查通过对一定调查区域内水文、气象、地层及岩性资料收集分析、测量，确定地质体的特征、稳定状态和发展趋势，为划分环境地质分区，论证地质灾害发生的危险性提供依据。在此过程中，地质灾害调查是城市环境地质调查的重要组成部分，灾害体的大小、位置、高程，一定深度内各岩体埋深等相关资料，对于地质灾害的稳定性定量分析尤为重要，所以测绘技术人员快速、高效提供符合调查精度要求的测量成果，对于快速准确完成地质灾害调查项目有着重要的意义。本文以HBCORS在武汉市黄陂区城市环境地质调查的地质灾害调查中的应用为例，阐述了HBCORS相对于传统测量手段在调查中的优势。

1 地质灾害调查对测量工作的要求

地质灾害调查对测量工作的要求主要体现在三个方面:一是图件，分为野外地质调查用图和室内编绘用图，现在野外地质调查用图一般采用1∶1万地形图，在局部重要地质灾害点测绘1∶500或更大比例尺地形图，室内编绘用图依据调查比例尺而定;二是野外调查点平面位置和高程数据采集，对于一般调查点由地质调查人员采用手持GPS等数据采集仪进行，对于重要调查点、涉及定性定量分析因子点和长期保存监测点要采用精度较高仪器测量;三是野外资料室内上图及建库，这项工作中涉及不同坐标系间转换、室内资料整饰、图件编制等。在地质灾害调查过程中，第一、二项工作对于测量技术人员野外工作能力要求高，也是测量技术工作质量控制重点。地质灾害调查面积大，给予测量人员的时间一般只有调查时间的1/10，根据地调局的地质调查预算标准，野外测绘费用仅占调查费用的1/300，所以要求测量人员要尽可能采用新技术新方法，做到高效、快捷，低成本。

2 HBCORS系统的原理及优势

2.1 Cors系统简介

Cors是利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统(Continuous Operational Reference System)［1］，是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五部分组成(图1)［2］，目前在中国大中城市都建立了自己的Cors系统，如BJ-cors，SZcors等。

2.2 HBCORS简介及优势

HBCORS是由湖北省区域范围内，均匀的设置80个永久性的可以连续运行的GPS参考站形成的一个参考站网，相邻基站距离70 km以内的占85%以上，2010年12月建成并投入试运行。其建立了各种的网络误差模型，各个参考站之间按照设定的采样率进行连续观测，利用通讯数据系统，将适时的观测数据输送给系统的控制中心;然后由系统控制中心对各个站的数据进行质量分析、处理和解算，通过估算得出网内各种系统出现的误差，从而获得本区域内的误差改正模型，向社会提供精确定位、实时定位和移动目标导航等空间位置信息。这是实现现代化、大众化、集约化、高质量的地球空间信息服务的重要基础设施。用户只需要一台并入了HBCORS的GNSS接收机就可以从事数据采集工作，从而在事后或者实时得到可靠的定位结果(见图2)。

图1 Cors系统结构图Fig.1 Structure of Cors system

大多数工程应用领域，利用HBCORS测量较传统测量方法或GPS测量，有更多的优势，在地质灾害调查中尤其显得重要。HBCORS采用的是连续基站，在测量时便于观测，使用方便，可以有效地提高工作效率，加快测绘速度，降低劳动强度和成本(节省30%费用);数据监控系统比较完善，通过消除或者削弱各种系统误差的方式，可以获得高精度的定位结果;并可提供远程互联网服务，使数据可以共享。

3 HBCORS系统在地质灾害调查中的实例应用

武汉城市圈调查项目主要目的是查明武汉城市圈地质环境条件和主要环境地质问题，进行地质环境质量评价与区划，提出环境地质问题防治对策建议，为国土主体功能区划、城市规划与建设等提供基础依据。在重点区域四维地质填图试点的基础上，逐步建立地质环境信息系统和动态评价平台。2011年调查区域为黄陂区，调查面积22.6 km2。

3.1 测量工作的内容及精度要求

在本项目中，测量工作量主要有1∶500地形测量10处计2 km2，1∶1万地形图修测16幅计35处2.1 km2，物探剖面测量26.6 km，工程点施测及定测76点。地形图测量及修测按照测量规范规定的相应精度执行。物探剖面按1∶1万精度，剖面点测量及工程点平面及高程精度不超过中误差5 cm。本项目组核定测量工作时间为20 d。

3.2 HBCORS在地形图测量中的应用

图2 HBCORS点位分布图Fig.2 Distribution map of HBCORS point position

根据项目组的统一安排，本项目中的1∶500地形图测量与1∶1万地形图修测同时进行，为了不影响项目组野外调查用图，采用边测量边提供半成品图给野外地质调查技术人员临时踏勘选点使用，测量野外工作结束后统一提供正式图件的方法。本次测量配备天宝R8 GPS接收机4台，徕卡全站仪一台，技术人员10名，笔记本电脑5台，工作车两辆，野外工作时间核定15 d。

3.2.1 建筑物测量

通过踏勘，测量工作区域内仅有少量房屋建筑，集中分布，建筑区内卫星信号接收不稳定，拟采用全站仪测量组进行测量。因建筑区域附近没有高等级的控制点，为了节约时间，决定直接利用HBCORS系统进行图根点测量，采用R8 GPS接收机在建筑物外围采集6～8个至少三方向通视、利于全站仪架站观测、均匀分布于建筑四周的点作为图根控制点。到达选好图根点后，GPS接收机开机预热初始化，信号正常后3～4台GPS接收机同时观测，每次观测5 min，每1 min采集一次数据，5次数据中误差＜3 cm取其平均值作为该点图根控制成果。在图根控制点上架设全站仪，利用2个以上通视图根点定向检核，符合规范后进行建筑物测量，现场绘制草图。

3.2.2 其它地形地物测量

测区内在中午12:00－14:00时间段内GPS信号较差，不易固定，其它时间段卫星信号接收良好，利于RTK作业。在良好作业时间段内，4台GPS接收机分为四个组，每组负责一个区域的地形测量工作，每台GPS接收机的采样时间5 s，每点采样3次，现场绘制草图地形。

3.3 HBCORS在剖面及工程点点位测量中的应用

根据HBCORS的特点，平面位置中误差容许达到5 cm，但是在离HBCORS站网较远的区域或网形结构差的地方，点中误差特别是高程误差能否达到5 cm，HBCORS技术人员没有给予肯定的答复，为此，项目组在工作范围内图形较弱区域布设了两条四等水准线路，利用高等级点联测了部分物探点和工程点，通过对比，确定了采用HBCORS系统进行测量的工作方法:工程点和物探线的起始端点每个点观测时间3 min，每一分钟采集三次数据，九次数据中误差＜5 cm时取其平均值作为该点有效成果，物探线上其它点利用两个端点的成果采用GPS导航测量完成，每点观测时间2 min，每分钟采集数据两次，四次数据中误差＜5 cm取平均值作为最终成果。

3.4 应用效果分析

利用HBCORS进行的黄陂区地质灾害调查测量，利用水准测量和GPS架设基准站定位测量，检测平面位置和高程精度，检测点均匀分布于检测区，检测结果见表1。

表1 黄陂区城市环境地质调查项目成果检查表Table 1 Checklist of geological survey of the urban environment

通过检查可知，所有检查点的误差都符合项目设计要求，检查点的点位中误差一般在3 cm左右，仅个别点最大误差5 cm。利用HBCORS系统进行测量完全可以满足地质灾害调查项目的要求。利用HBCORS系统，有以下优势:

(1)成果精度能够保障。HBCORS系统实现了对湖北省的全覆盖，除了边缘地带和少数网形结构较差区域，基本上能够保证5 cm的精度，采用一定的方法后，精度可以达到图根等级的精度，能够直接用于1∶500大比例尺测图，并且精度分布均匀。

(2)节约时间。按照传统测量方法，5个组同时开展工作，在15 d内无法完成2 km21∶500地形图测量和物探剖面测量。根据以往测量经验，完成黄陂区地质灾害调查的测量工作，最优的工作时间需要30 d以上，采用HBCORS系统能够单兵作业，不受视线通视条件影响，节约控制测量时间，较传统测量方法可以大大节约时间。

(3)节省成本。根据本次黄陂区测量最后决算，测量工作直接野外费用5万元，计入技术费用、人员工资、设备折旧后最终测量费用为15万元，定额预算费用45万元。如果采用传统的测量方法，直接野外费用需要8万元，最终测量费用约需要25万元左右，定额预算费用79万元。

4 结论

HBCORS测量有很多优点，作为先进的测量方法，较之传统的测量方法具有工作便捷、精度高、节约成本等优势，特别是在中国北斗系统全面覆盖启用后，全球卫星定位系统(GPS)、北斗(Compass)相互结合使用，将使工作效率与精度得到较大的提高，在城市环境地质调查以及其他领域具有广泛的应用前景。

［1］ 黄建学.江苏省CORS系统中RTK测量技术研究［J］.科技创新导报，2011(2):6－8.

［2］ 徐声馨.GPSCORS技术在城市控制测量及地形测量中应用方法研究［J］.科技资讯，2011(3):61－62.

(责任编辑:陈文宝)

The Application of HBCORS System in Geological Survey of the Urban Environment

SHEN Ming1，ZHAO Xinjiang2，LIU Jiakuo1，LV Ling1

(1.Hubei Geological Environment Station，Wuhan，Hubei430034;2.Hubei Institute of Hydrogeologic and Engineering Sunveying，Jingzhou，Hubei434100)

Geological survey of the urban environment is public welfare project.The main feature is a large area ofinvestigation，high precision and fast measurement results.Through the rational use of HBCORS system，the author can provide measurement results of geological hazard survey data，reduce the cost of measurement.

environment geological survey;HBCORS;application

P228

B

1671－1211(2013)06－0812－04

2013－07－15;改回日期:2013－07－19

沈铭 (1970－)，男，高级工程师，测绘工程专业，从事测量工作。E－mail:shengming1988@163.com