Topografie si cartografie speologicaa

Complicatele spatxii subterane odata explorate, trebuie reprezentate grafic pentru a obtine o imagine de ansamblu a cavernamentului si un raport spatial real intre elementele lui componente. O memorie buna, completata de simtul de orientare, atentia mereu activa si citeva semne discrete lasate in zonele labirintice, sint suficiente pentru a parcurge retelele subterane complexe, dar insuficiente pentru a le reprezenta grafic.

Pe de alta parte, cunoasterea exacta a extinderii golurilor carstice in masivul de roca este o necesitate determinata de imperative explorative, stiintifice, sau practice (lucrari hidrotehnice, constructii industriale etc). Deci, simple sau complexe, pesterile si avenele descoperite si parcurse de speologii exploratori, trebuie vizualizate, adica reprezentate grafic in plan si in spatiu. Pentru realizarea acestui scop, se apeleaza la instrumentele si metodele de lucru ale topografiei si cartografiei, stiinte stravechi, inchegate inca din antichitate.

Topografia se ocupa cu tehnica masuratorilor terestre pe suprafete mici[1] si are drept scop determinarea pozitiei in plan si in spatiu a detaliilor caracteristice din teren, iar cartografia reprezentarea grafica a elementelor masurate, deci, intocmirea planurilor, hartilor si a altor produse cartografice. Intre aceste doua stiinte exista o legatura strinsa, fiecare constituind de fapt, o etapa necesara atingerii scopului final: planul sau harta.

Din imaginea grafica a unei retele subterane se poate descifra modul ei de alcatuire, etapele evolutive, punctele de interes pentru intensificarea explorarii in vederea realizarii de noi descoperiri, iar incadrarea corecta a cavernamentului in zona geografica va permite corelatii ale retelei subterane cu morfologia si hidrografia de suprafata, stabilirea posibilitatilor de jonctiune cu o pestera vecina sau oportunitatea unor lucrari hidrotehnice ori industriale in apropiere.

Topografia este o stiinta exacta, laborioasa, prezentata explicit in numeroase manuale de profil. Topografia speologica are multe puncte comune cu cea miniera. Cu foarte rare exceptii, rigorile instrumentale si ale metodelor topografiei clasice nu pot fi respectate in pesteri, galeriile cu inaltime redusa ori foarte inguste, strimtorile, puturile sau piraiele subterane facind dificila sau imposibila folcsirea instrumentelor de precizie (nivela, teodolit). Din acest motiv, masuratorile topografice in pesteri si avene se executa, de regula, cu instrumente mai simple, fapt care determina reducerea gradului de precizie a masuratorilor si, implicit, a reprezentarilor cartografice.

Topografii profesionisti sint solicitati sa intocmeasca planuri de pestera numai atunci cind acestea vor servi unor necesitati industriale; ei vor fi confruntati cu probleme inexistente la exterior, de cele mai multe ori trebuind sa fie ajutati de speologi.

Intre anumite limite, cel mai bun topograful unei pesteri este topograful speolog. Desi rezultatele grafice obtinute de acesta nu au un grad mare de precizie, ele corespund totusi majoritatii scopurilor enuntate anterior.

Orice gol carstic este delimitat de conturul sau, in interiorul caruia se gasesc diferite detalii morfologice, hidrologice etc. Toate acestea sint definite prin puncte, linii si planuri, ultimele doua fiind la rindul lor alcatuite tot din puncte. Orice reprezentare cartografica are la baza determinarea in teren a pozitiei unor puncte caracteristice fata de un sistem de referinta, prin masuratori de unghiuri si distante.

Unghiurile masurate in plan orizontal fata de directia nordului geografic (NG) se numesc azimute sau orientari geografice (fig. 3-1 a), cele masurate fata de nordul magnetic (NM), orientari magnetice (fig. 34 b), iar cele raportate la o directie oarecare, orientari topografice (fig. 34 c).

Unghiurile masurate in plan vertical, se numesc unghiuri verticale, atunci cind sint raportate fata de orizontala, si unghiuri zenitate, cind sint raportate la verticala locului si caracterizeaza panta unei vize (fig. 35); primele pot avea valori pozitive sau negative.

Cu ajutorul unghiului vertical si a distantei dintre doua puncte se determina diferenta de nivel (AZ) dintre acestea, dimensiune necesara pentru calcularea altitudinii (cotei) punctelor. Prin altitudinea (cota) unui punct din teren se intelege distanta pe verticala dintre acesta si suprafata de referinta. Daca ne raportam la nivelul marii[2], determinam altitudinea absoluta a unui punct (Z₀), iar daca ne raportam la un alt punct a carui altitudine o cunoastem, obtinem altitudinea relativa (Z).

Atit unghiurile orizontale, cit si cele verticale se masoara in grade, miimi sau radiani. Un cerc poate fi impartit in grade sexagesimale (1 cerc= 360°, 1°==60', 1'=60') sau in grade centesimale (1 cerc-400'^s, 1^g-100^cc, 1^C=100^CC)[3]. Miimile si radianii sint rar utilizate in speologie. Daca folosim o busola gradataa in acest med, vom transforma in grade valorile obtinute prin masuratori, pe baza tabelelor de conversie.

Distantele pe care le masuram in teren, se pot afla sub un unghi oarecare cu orizontala. Pentru a putea fi reprezentate pe un plan, ele trebuie reduse la orizontala. O lungime oarecare D din teren, al carei unghi vertical are valoarea i, va avea o distanta redusa la orizontala d, data de relatia:

d= D*cosi

Atunci cind cunoastem diferenta de nivel dintre doua puncte (As) si distanta dintre acestea (D), distanta redusa la orizontala este data de relatia:

D= sqr(D²-∆z²)

Fig. 34. Unghiuri orizontale: a) unghi de orientare geografica (0_g); b) unghi de orientare magnetica (O_m); c) unghi de orientare topografica

Fig. 35 Unghiuri zenitale si unghiuri verticale

Lungimile masurate pe galerii in panta vor fi reprezentate pe plan prin dimensiuni care descresc cu cresterea pantei. Astfel, distantei de 37,5 m aflata cu orizontala intr-un unghi de +/- 16° ii va corespunde o lungime redusaaa la orizontala de 36,04 -m. Aceeasi distantxa masurata sub un unghi de ±58°, va avea proiectia orizontala de numai 49,87 m. Cazul extrem este cel al unei galerii verticale cilindrice (put) care va fi, deci, reprezentata in proiectie printr-un cerc al carui diametru este egal cu diametrul cercului generator.

Pentru determinarea pozitiei unor puncte prin calcul, sint necesare functiile trigonometrice. In topografie, axele de coordonate sint inversate, astfel incit nordul sa corespunda cu axa x, iar estul cu axa y. S-a convenit, de asemenea, ca sxi functiile trigonometrice sa fie inversate, de maniera in care semnul lor saa fie acelasi ca in cercul trigonometric (fig. 36). Unghiurile orizontale pot avea valori mai mari de 00° (sau lOOs), situatie in care fac parte din alt cadrau decit cadranul I. In cazul in care calcularea coordonatelor se face cu ajutorul tabelelor trigonometrice, aceste unghiuri trebuie reduse la cadranul I (vezi tabelul 1); Daca pentru partea de.calcul se foloseste un calculator electronic cu functii, acesta va face automat reducerea, iar relatiile vor fi cele din cercul trigonometric.

Tabelul 1

REDUCEREA UNGHIURILOR ORIZONTALE LA CADRANUL I

SI SEMNUL FUNCTIILOR TRIGONOMETRICE

θ'= unghi orizontal redus la primul cadran

θ = orientarea masurata in teren, cu valoare mai mare de 90° (sau 100 g)

Cu ajutorul busolei, clinometrului si ruletei, masuram in teren coordonatele polare ale fiecarui punct vizat, fata de punctele de statie, respectiv orientarea magnetica (θ_m), unghiul vertical (+/-i) si distanta (D)-. (fig. 37). Acestea pot fi transpuse pe plan transformind distanta reala (D), in distanta redusa la orizontala.

Pentru marirea gradului de precizie a reprezentarii grafice, este necesar sa transformam coordonatele polare in coordonate rectangulare, utilizind functiile trigoncmetrice. In figura 38 este reprezentat sistemul rectangular de coordonate, in care axa x se afla pe directia nordului magnetic, sistem in care coordonatele rectangulare (X, Y, Z) ale punctului M, rezulta din triunghiul OM'M, fiind date de relatiile:

D=D cosθ_m

X=dcosθ_m

Y=d sinθ_m

Z=D sin i

Fig. 36. Functiile trigonometrice a) in cercul trigonometric; b) in cercul topografic.

Fig. 37. Parametrii care se masoara in teren intre un punct de statie si un punct de viza: orientarea magnetica (θ_m-M), distanta (D), unghiul vertical (i).

Fig. 38. Sistemul de coordonate rectangulare.

Asemenea tuturor disciplinelor care au drept obiect de studiu un fenomen din natura, speologia foloseste hartile si planurile topografice obtinute in urma masuratorilor planimetrice si altimetrice din teren,

speologii topografi elaborind, la rindul lor, planuri de pesteri. Orice harta sau plan constituie micsorarea proportionala a unei suprafete de teren reprezentata conventional si generalizata pe un plan orizontal, pe baza unor relatii matematice.

In functie de destinatie, hartile pot fi topografice, geologice, geomorfologice, hidrologice, economice, demografice etc., primele patru categorii fiind utilizate frecvent in speologie pentru amplasarea pesterilor in teritoriu si pentru obtinerea de informatii generale asupra regiunii.

CONTINUTUL HARTILOR GEOGRAFICE

Pe orice harta geografica sint reprezentate doua categorii diferite de elemente si anume elementele matematice si elementele de continut, gradul lor de detaliu fiind conditionat de caracterul si scara hartii.

ELEMENTELE MATEMATICE

Constituie baza geometrica a hartii, in functie de care se inscriu elementele de continut.

Cadrul gradat indica impartirea in grade sau minute a spatiilor dintre paralelele si meridianele trasate pe harta (fig. 39).

Carotajul rectangular sau reteaua kilometrica este construit din doua grupe de linii paralele, echidistante, reciproc perpendiculare, care formeaza patrate, cu ajutorul carora putem afla coordonatele rectangulare plane (X, Y) ale oricarui punct de pe harta. Fiecare linie indica un anumit numar de kilometri fata de axele de origine, numar inscris la capetele ei.

Liniile verticale ale cadrului hartii materializeaza directia nordului geografic (NG). Intre acestea si liniile verticale ale caroiajului rectangular se formeaza un unghi care reprezinta unghiul mediu de convergenta a meridianelor (pentru tara noastra 1°09' vest), intre cadrul hartii si nordul magnetic se formeaza unghiul de declinatie magnetica - unghi care variaza in functie de pozitia pe glob a unui anumit punct si de timp, avind o variatie anuala si una seculara. Declinatia magnetica este marcata pe fiecare harta topografica. Raportarea pe hartile geografice a planurilor de pestera obtinute prin masurarea orientarilor magnetice se face aplicind corectia de declinatie magnetica.

Scara de proportie este elementul care ne arata de cite ori a fost redusaa o dimensiune din teren, pentru a putea fi reprezentata grafic. Acest raport de proportionalitate figureaza pe toate hartile si planurile sub forma unei fractii ordinare si constituie scara numerica. De exemplu, scara 1: 25 000 ne arata ca unei distante de l cm de pe harta, ii corespunde in teren o distanta de 25 000 cm, adica 250 m.

Fig. 39. Elementele matematice ale haartilor.

Pentru transformarea distantelor reale in functie de o anumita scara, folosim relatia de proportionalitale: 1/n = d/D, in care n este scara hartii (d este distanta masurata pe harta: sxi D este distanta din teren. Astfel, un segment de 4 cm masurat pe o harta cu scara de 1: 25000; corespunde unei distante reale din teren de l km., iar o lungime orizontala de 197 m din teren va fi reprezentata pe un plan cu scara de 1: 10 000, printr-un segment de l,97 cm.

Numitorul scarii numerice arata de cite ori sint micsorate pe plan distantele reduse la orizontala (D). Cu cit acesta este mai mic, valoarea fractiei este mai mare, deci si scara planului sau a hartii va fi mai mare.

Scarile la care se redacteaza planurile de pestera sint in general mari, fiind cuprinse intre 1:100 (l cm-l m) si 1; 2000 (l cm =20 m). Numai marile retele subterane cu dezvoltare de zeci sau sute de kilometri se reprezinta pe planuri la scari mai mici.

Scara grafica se compune dintr-o dreapta orizontala divizata in centimetri, avind primul centimetru din stinga originii subdivizat in milimetri. In dreptul fiecarei diviziuni centimetrice din dreapta originii si pornind de la aceasta, se trece valoarea naturala corespunzatoare scarii, in metri sau kilometri. In exemplul prezentat in figura 40, fiecarui centimetru de pe scara ii va corespunde o distanta reala de 10 m (scara numerica 1:1000). Scarile grafice se folosesc pe planurile care urmeaza sa fie marite sau micsorate.

ELEMENTELE DE CONTINUT

Realitatile geografice ale terenului trebuie figurate pe harta. Acest lucru se realizeaza cu ajutorul semnelor grafice conventionale, care redau esentialul fenomenului reprezentat. Simbolurile simplifica imaginea suprafetei terestre si permit reprezentarea in plan a unor detalii care se dezvolta in trei dimensiuni, cum ar fi abrupturi, doline, cladiri etc.

In general, pe hartile geografice apar urmatoarele categorii de detalii ale suprafetei terestre: relieful, hidrografia, vegetatia, asezarile umane, caile de comunicatie, detaliile economico-culturale si politico-administrative. Pentru a putea deveni utila o harta trebuie sa poata fi "citita'. Interpretarea corecta a reliefului, a retelei hidografice si a cailor de comunicatie este esentiala si pentru speologi.

Fig. 40. Scara grafica de proportie.

Fig 41. Principiul de reprezentare a unei forme de relief, cu ajutorul curbelor de nivel.

Cea mai sugestiva reprezentare a reliefului se obtine cu ajutorul curbelor de nivel, care sint linii ce unesc puncte din teren cu aceeasi cota. Pentru o mai buna intelegere a curbelor de nivel, ne putem imagina o forma de relief (deal, de exemplu), sectionata de o serie de plane orizontale, distantate egal pe verticala (fig. 41); Liniile curbe care rezulta din intersectarea planelor cu relieful, se proiecteaza apoi pe o suprafata de referinta (de obicei, suprafata de nivel zero a marii). Departarea pe verticala dintre planele orizontale de sectionare trebuie sa fie constanta si se numeste echidistanta, valoarea ei fiind precizata pentru fiecare harta. Curbele de nivel foarte apropiate semnifica o panta mare a terenului, iar cele distantate, pante reduse. Sensul de coborire a pantei este marcat prin indicatoarei de panta; trasate perpendicular pe curbe, iar valoarea altimetrica se inscrie in lungul curbelor principale:(de obicei, din cinci in cinci curbe). In figura 42, este ilustrat modul de reprezentare prin curbe de nivel a principalelor elemente geomorfologice pozitive (mamelon, spinare de deal) si negative (vale, caldare). Toate suprafetele de teren care converg spre un riu colector si spre afluentii acestuia sau, altfel spus, care alimenteaza riul si afluentii lui, alcatuiesc un bazin hidrografic (de receptie, sau bazin versant), ale carui limite sint date de cumpana apelor (fig. 43). Formele negative ale reliefului carstic (doline, uvale etc.) pun probleme de reprezentare prin curbe de nivel, mai ales atunci cind ele se dezvolta pe suprafete suborizontale. In asemenea situatii, indicatoarele sint indreptate spre interiorul curbelor.

CUM FOLOSIM HARTILE

Fig, 42. Reprezentarea prin curbe de nivel a unor forme tipice de relief: a) mamelon; b) spinare de deal, cumpana apelor; c) caldare, pilnie; d) vale; e) ravena (dupa Deaconescu C. et al., 1979, modificat).

43. Bazin hidrografic delimitat de cumpana apelor.

Hartile geografice generale si la scari mici sint rareori utile speologilor. In schimb, cele speciale (geologice, hidrografice, geomorfologice etc), redactate la scari cuprinse intre 1: 2 000 si 1: 50 000, sint de neinlocuit. La fel de importante sint si hartile topografice.

Hartile geologice[4]. Sint necesare in urmatoarele scopuri: (1) delimitarea perimetrului in care se dezvolta roci carstificabile; (2) stabilirea raportului retelei golurilor subterane cu tectonica si structura rocilor, din necesitati de interpretare sau de intensificare a explorarii pe anumite directii; (3) stabilirea potentialului teoretic de dezvoltare si denivelare, in functie de extinderea spatiala a rocilor carstificabile.

Hartile topografice. Sint folosite in urmatoarele scopuri (1) orientarea in teren; (2) stabilirea coordonatelor unei intrari de pestera; (3) pozitionarea unei pesteri pe harta.

Orientarea cu ajutorul hartii topografice. Pentru acesta este necesara busola si altimetrul[5]. Se asaza busola peste harta, apoi se roteste harta pina cind cadrul gradat este paralel cu acul busolei, virful nordic al acesteia fiind indreptat spre partea din sus a hartii. Se determina altitudinea absoluta cu ajutorul altimelrului.

Interpretind corect detaliile (morfologice, hidrografice ele.) din jur, se stabileste locul de pe harta in care ne aflam. Cunoscind (pe harta) punctul spre care urmeaza sa ne deplasam, punct invizibil in teren, masuram , orientarea magnetica pe harta, spre acesta, apoi se mentine directia de mers cu ajutorul busolei.

In sens mai general, orientarea se poate face alegind un itinerar pe care il vom parcurge ghidati de detaliile din teren, deplasindu-ne pe drumuri, poteci, cursuri de apa sau linii de culme.

Determinarea pe harta a coordonatelor rectangulare ale unui punct. Se face folosind caroiajul rectangular (kilometric) si valorile kilometrice inscrise la capatul fiecarei linii. Pentru exemplificare, ne vom folosi de portiunea de harta din figura 39, redata la scara 1: 50 000. Fiecare latura a unui patrat are o lungime de 2 cm, acesteia corespunzindu-i o lungime reala de l km in teren; deci l cm pe harta este echivalent cu 500 m din teren.

Intrarea in Pestera cu Apa este situata in careul delimitat la vest de linia kilometrica 5 365, fata de care masuram o distanta suplimentara spre est, ΔY=12 mm. Deci, pe ordonata, pozitia intrarii va fi:

Y =5 365 km + (12x50 m) -5 365,600 km[6].

In sensul abscisei, masuram cu rigla spre nord, o distanta ΔX=16 mm fata de linia kilometrica 5 025, deci:

X =5 025 km + (16x50 m) =5 025,800 km.

Pozitionarea pe harta a unui punct de coordonate cunoscute. Sa luam ca exemplu coordonatele intrarii in Pestera Fagului:

X =5027,750 km;

Y =5 366,450 km

Se cauta foaia de harta pe care exista careul al carui coltx stinga jos sa aiba coordonatele:

X =5 027 km;

Y=5366 km

Transformam 750 km la scara hartii (l: 50.000) si obtinem ΔX =750 m: 50 m=-15mm si trecem aceasta valoare pe linia kilometrica 5027, apoi trasam prin acest punct o paralela la ordonata. Procedam identic in sensul ordonatei si obtinem ΔY =450 m: 50 m = 9 mm, apoi trasam o paralela la abscisa prin punctul obtinut. Intersectia celor doua drepte va constitui pozitia intrarii in Pestera Fagului (fig. 39).

Pentru marirea gradului de precizie a ridicarilor topografice este necesar sa cunoastem cauzele principale care conduc la aparitia erorilor. Acestea pot fi subiective, atunci cind sint determinate de neglijenta, pregatirea insuficienta a speologului topograf, greseli de citire, de calcul, sau de reprezentare si obiective, cauzate de imperfectiunea instrumentelor sau metodelor folosite. Conditiile dificile din pesteri determina folosirea unor improvizatii sau adaptarea metodelor standard, in functie de specificul cavernamentului. Galeriile joase pe care inaintarea se face tiris, nu permit utilizarea trepiedelor, deci centrarea instrumentelor in punctul de statie este dificila. Cartarea galeriilor active, cu lacuri, repezisuri ori cascade sau a galeriilor aflate sub apa, ingreuneaza si mai mult activitatea topografului. Oboseala se instaleaza rapid, iar aparatele se defecteaza foarte usor. Din aceste cauze, majoritatea planurilor se realizeaza pe baza unor metode expeditive de lucru, cu ajutorul unor instrumente cit mai simple si mai rezistente. Cunoscind cauzele care duc la aparitia erorilor se poate ameliora rezultatul final.

Erori sistematice. Sint produse de aparatura de lucru, de metoda folosita sau de influentele mediului; ele ramin constante ca semn si valoare, daca masuratorile se fac in conditii identice. Atunci cind eroarea se produce in acelasi sens, ea se va corecta cu o valoare egala si de semn opus.

Corectia poate fi deci definita ca eroarea rezultatului brut al unei masuratori, dar cu semn schimbat; ea se aplica rezultatului brut al masuratorii prin insumare algebrica.

Inainte de inceperea lucrarilor in subteran se vor verifica instrumentele si se vor stabili erorile sistematice. Astfel, topofilul cu care masuram lungimile (vezi p. 90) prezinta o eroare sistematica de +0,035 m la fiecare metru. Distantele masurate in teren vor fi corectate proportional cu lungimea lor; o lungime de 17,50 m masurata cu acest instrument va avea in realitate 17,50- (17,5x0,035)-16,89 m. In acest fel, daca lungimea totala masurata a unei pesteri este de 2 000 m, in realitate ea va avea 2 000-(2 000x 0,035)=1 930 m.

In cazul busolelor, instrumentul cel mai utilizat in speologie pentru masurarea unghiurilor orizontale, pot aparea erori determinate de unele defecte de constructie. Eroarea de excentricitate, de exemplu, este determinata de un decalaj care apare intre axul acului magnetic si centrul cadranului gradat si ea oscileaza intre zero si maxim, in functie de directia pe care se face masuratoarea. Asemenea busole nu trebuie folosite, corectarea valorilor masurate fiind greoaie. Unele busole prezinta p eroare de aliniament datorita careia perechile de valori indicate de cele doua virfuri ale acului magnetic nu sint distantate cu 180° (sau 200°). In acest caz, se stabileste marimea erorii (aceasta va fi constanta, indiferent de directia pe care se executa masuratoarea) si se aplica o corectie fiecarui unghi sau in final, corectam directia nordului pe plan cu aceeasi valoare, dar de semn contrar. De exemplu, virfurile acului magnetic indica perechea de valori 266° si 83° intre care exista o diferenta de 183° in loc de 180°, deci eroarea de aliniament este de 3°. Odata stabilita eroarea, valorile masurate se pot corecta.

Erori accidentale. Se produc datorita unor cauze care nu pot fi prevazute, fiind cu atit mai rare si mai mici, cu cit conditiile de lucru sint mai bune, iar metoda si instrumentele mai precise. De exemplu, atunci cind directia vizuala sub care citim valoarea pe busola nu este perpendiculara pe cadran, pot aparea erori notabile.

Erori grosolane. Sint acelea care depasesc foarte mult cele mai probabile erori determinate de conditiile concrete de lucru si apar ca urmare a folosirii instrumentelor cu defecte, a folosirii gresite a unui instrument sau datorita citirilor sau transcrierii gresite a valorilor.

Atunci cind, masuratorile de unghiuri si distante se repeta de un mare numar de ori, erorile care apar se compun dupa legile probabilitatii[7].

Orice masuratoare este supusa unor abateri inerente de la valoarea reala. Cu cit masuratorile sint mai complexe, abaterile vor fi mai mari. Metodele expeditive, aparatura simpla cu grad redus de precizie folosita curent pentru ridicarile topografice din subteran, determina implicit un grad scazut de precizie a rezultatelor. Toleranta este definita ca eroarea maxima admisa pentru rezultatele finale ale unei masuratori. Data fiind precizia redusa a busolelor si clinometrelor (±1°-2°), este dificil de stabilit o toleranta convenabila in care sa se poata incadra masuratorile topografice din pesteri. Putem insa aprecia diferentiat precizia fnasura-torilor cu ajutorul unor clase de. precizie, utilizate curent de catre speologi (tabelul 2).

Pentru clasele 3, 4 si 5, operatorul foloseste instrumentele "din mina', fiind amplasat deasupra punctului de statie, punctul vizat fiind materializat cu ajutorul flacarii lampii cu acetilena; in consecinta, eroarea de masurare a unghiurilor va fi foarte mare.

CLASELE DE PRECIZIE ALE RIDICAARILOR TOPOGRAFICE IN CAVITATI CARSTICE

Putem vorbi de precizie numai pentru clasele 6 si 7. Pentru ridicarile cu teodolilul la exterior, tolerantele admise iu cazul unei drumuiri variaza in functie de lungimea totala a laturilor, de la 0,64 m, pentru o lungime totala de 400 m, la 3,33 m pentru o lungime totala de 2 500 m[8]. In subteran insa, nu pot fi respectate conditiile impuse de normele topografice, deci tolerantele trebuie majorate cu 50%- 100%, in functie de conditiile de lucru. Busola miniera, suspendata pe fir, se apropie de precizia teodolitului in situatia in care drumuirea are peste 120 de laturi (Feldioreanu, I. Barici, V., 1982).

Pentru obtinerea rezultatului final al lucrarilor topografice, planul pesterii, trebuie parcurse etape succesive de lucru.

DOCUMENTAREA

Obtinerea de informatii privind localizarea intrarii, caile de acces spre pestera, dimensiunile si specificul cavernamentului si dificultatile traseului subteran este obligatorie, in functie de toate acestea stabilindu-se materialele si instrumentele necesare, precum si alcatuirea echipei. In cazul in care se intentioneaza determinarea coordonatelor intrarii, trebuie obtinute si informatii referitoare la amplasarea in teren a celor mai apropiate puncte cu coordonate cunoscute.

PREGATIREA INSTRUMENTELOR SI MATERIALELOR

In aceasta etapa, se aleg instrumentele de lucru si se verifica functionarea lor corecta. Pentru pesterile cu declivitate pronuntata recomandam busole si clinometre prevazute cu dispozitive de suspendare pe fir (vezi fig. 46) foarte practice de altfel si in pesterile cu piraie sau lacuri.

Tot in aceasta etapa se confectioneaza materialele necesare marcarii si semnalizarii punctelor in teren. Natura variata a planseului galeriilor (roca, depozit concretionar, depozit aluvionar) determina necesitatea de-a avea pregatite tipuri diferite de tarusi:

tarusi din lemn cu sectiune de 2-3 cm si lungime de 15-25cm;

tarusi din teava sau fier-beton (00,8-l,6 cm) de 10-25 cm; ¹

cuie din otel (00,5 cm) de 5 cm lungime pentru concretiuni alterate sau fisuri in roca.

In roca masiva sau in concretiunile compacte, punctul de statie poate fi marcat cu ajutorul unei dalti. Inscrierea numarului punctelor de statie se va face pe placute confectionate din material plastic sau otel inoxidabil (5/5 cm), cu vopsea (in culori deschise) sau prin poansonare.

Punctul de origine a retelei subterane (vezi cap. 2) se va materializa printr-o borna de beton sau din lemn (25/25/50 cm).

Trebuie avut in vedere faptul ca in unele pesteri cu dificultati pe traseu, la echipamentul topografic se va adauga echipamentul speologic adecvat (material de escalada, echipament de parcurgere a riurilor sub; terane).

ALCATUIREA ECHIPEI

Membrii echipei topografice trebuie sa fie speologi capabili sa rezolve dificultatile din traseu, avind pe linga cunostinte topografice si o rezistenta si rabdare mai mari decit cele obisnuite. Ridicarea topografica a unei retele subterane ofera satisfactii celor care o practica, dar este monotona, presupunind repetarea obositoare a aceluiasi grupaj de actiuni. Deci, atentie. Speologii cu temperament prea dinamic sau nervosi este mai bine sa-si indrepte atentia spre alte indeletniciri subterane.

Pentru obtinerea unui randament satisfacator, echipa topografica trebuie sa aiba urmatoarea componentxa:

1.     - Coordonatorii ridicarii: organizeaza si conduce lucrarile; stabileste amplasamentul punctelor caracteristice din subteran, a caror pozitie trebuie determinata (in functie de morfologie si de scara la care se, va redacta materialul cartografic); intocmeste o schita cit mai detaliata a ridicarii, in paralel cu masuratorile;

2.     Operatorul: verifica functionarea instrumentelor, centrarea acestora pe punct, corectitudinea vizei; executa toate citirile la instrumente; executa sectiuni transversale reprezentative;

3.     Secretarul: inregistreaza in carnet valorile dictate de operator, iar pentru evitarea unor greseli, se verifica permanent cu acesta;

4.     Doi operatori-ajutatori: materializeaza in teren punctele principale ale ridicarii, asigura iluminarea optima a semnalelor pe punct, intind ruleta sau firul pe directia vizei.

Pentru pesterile cu dimensiuni reduse sau fara dificultati de traseu, echipa poate functiona cu un coordonator, un operator si un ajutor.

SURSELE DE LUMINA

Trebuie sa fie suficient de puternice pentru a putea asigura o vizibilitate cit mai buna in zona de lucru. Fiecare membru al echipei va avea lumina frontala dubla (acetilena -electrica), precum si o lanterna suplimentara de dimensiuni reduse, iar din echipamentul de lucru al echipei nu va lipsi o lampa independenta cu acetilena si o lanterna proiector cu bataie lunga si fascicul luminos focalizat. Cea mai usoara semnalizare a punctelor accesibile de viza se realizeaza cu flacara lampii, iar cu proiectorul se lumineaza punctele inaccesibile si se verifica intinderea corecta a firului sau a ruletei.

EXECUTAREA RIDICARILOR TOPOGRAFICE

Golurile carstice difera atit ca dimensiuni, forma si distributie spatiala, cit si ca varietate a depozitelor de umplutura. Imaginea cartografica a unei pesteri se obtine prin determinarea in teren a coordonatelor unui numar variabil de puncte caracteristice, alese selectiv, astfel incit sa asigure trasarea conturului golului carstic si a tuturor elementelor morfologice, hidrologice etc. existente in interiorul lui.

ALEGEREA PUNCTELOR CARACTERISTICE

Numarul punctelor ale caror coordonate trebuie calculate este determinat _:de scara la care se redacteaza planul pesterii, de morfologia peretilor si a depozitelor de umplutura si, in secundar, de dificultatile traseului subteran. Coordonatorul ridicarii topografice trebuie sa aiba in vedere gradul de generalizare a reprezentarii cartografice eliminind in timpul ridicarii detaliile nccaracteristice, pastrindu-le doar pe cele esentiale. Astfel, pe un plan 1 : 1 000 un piriu subteran cu latime mai mica de 1 m va fi practic reprezentat printr-o linie, deci este suficienta alegerea punctelor in lungul talvegului si nu alternativ pe cele doua maluri. Similar, sinuozitatile secundare de pe conturul galeriilor nu trebuie determinate, urmarindu-se obtinerea conturului generalizat. Se considera caracteristice urmatoarele puncte:

A). Puncte pentru delimitarea sectiunii deschiderilor de tip aven sau pestera (vezi fig. 21, fig. 22 si fig. 24).

1. punctul de cota zero al fiecarei intrari;

2. punciul de origine al retelei;

3. puncte caracteristice de contur;

B) Puncte pentru delimitarea golului carstic;

a) in galerii si sali:

1. puncte caracteristice de contur pentru reprezentarea in plan;

2. puncte de modificare a pantei planseului;

3. puncte de modificare a inaltimii tavanului;

4. puncte caracteristice ale sectiunilor transversale;

b) In puturi si hornuri:

1. puncte caracteristice ale sectiunilor transversale;

2. schimbari de panta;

3. punctul terminal.

c) puncte caracteristice de intersectare a golurilor carstice: (vezi fig. 27 si fig. 28).

1. punctul de intersectare a axelor longitudinale;

2. punctul ele intersectare a axului longitudinal al galeriei, putului, hornului, cu linia de contur a peretelui galeriei cu care comunica;

d). puncte caracteristice pentru conturarea elementelor hidrologice si a depozitelor de umplutura in interiorul golurilor carstice:

1. malurile sau talvegul piraielor;

2. conturul acumularilor de ape;

3. conturul acumularilor de blocuri, de sedimente, al formelor concretionare majore sau al altor tipuri de depozite (arheologice, paleontologice, biologice).

Punctele caracteristice nu se marcheaza, de regula, in teren, determinarea lor avind drept scop pozitionarea elementelor de detaliu ale planului.

MAASURAREA DISTANTXELOR

Distantele sint valori obtinute prin diferite procedee tipografice, in mod direct atunci cind pot fi parcurse, sau indirect, prin masuratori de unghiuri.

Pentru masurarea directa a distantelor in subteran se folosesc procedee si instrumente variate, in functie de specificul pesterii si de precizia urmarita.

Pas si dublu pas. Operatorul isi va Etalona pasul in raport cu o lungime cunoscuta, prin parcurgerea repetata a aceleiasi distante masurata cu un instrument de precizie. Daca pentru o lungime de 100 m s-a determinat un numar mediu de 120 pasi, marimea unui pas este data de raportul 100/120=0,83 m (un dublu pas- 1,66 m). Atunci cind terenul se afla sub un unghi mai mare de 10°-12° cu orizontala, erorile de masuratoare sint foarte mari.

Fir etalonat. Se obtine prin marcarea cu vopsea, noduri, placute sau inele metalice a unei cordeline (rezistenta si putin extensibila), sau a unui fir metalic.

Topofil. Este un aparat simplu si robust construit artizanal, frecvent folosit in speologie datorita comoditatii de lucru si a unei precizii satisfacatoare. Este alcatuit dintr-un contor (tahometru), cuplat la un tambur actionat de firul unui mosor de ata (fig. 44). Aparatul este astfel etalonat incit unei ture complete a tamburului ii corespunde un metru parcurs. Se procedeaza astfel: (1) se aduce tahometru l la zero sau se noteaza valoarea pe care o indica; (2) se acroseaza firul in punctul de statie si se parcurge distanta pina la punciul urmator; (o) se citeste valoarea distantei sau se face diferenta celor doua citiri. Firul intins intre cele doua puncte se abandoneaza.

Ruleta. Este o panglica textila, metalica, din fibre de sticla sau din materiale plastice, divizata centimetric pe ambele parti, avind metrii marcati cu o culoare diferita de cea generala. Ruletele pot avea lungimi de 5,10, 20, 50 m, ultimele doua fiind cele mai utilizate in speologie. Se recomanda folosirea ruletelor construite din fibre de sticla sau a celor din otel protejate cu o pelicula antioxidanta. Pentru obtinerea unei precizii maxime, ruletele trebuie bine intinse la efectuarea masuratorii, mai ales la distante mai mari de 15 m.

Atunci cind distanta care trebuie masurata este mai mare decit lungimea instrumentului de care dispunem, se materializeaza prin jalonare aliniamentul directiei pe care se afla distanta de masurat, dupa care aceasta se parcurge succesiv.

Fig. 41. Principiul constructiv al topofilului.

Masurarea indirecta a distantelor se realizeaza cu ajutorul teodolitelor sau nivelelor tahimetrice, folosind cuplul stadimetric si vizarea pe o stadie. Frecvent utilizat in ridicarile topografice de precizie este tahimetrul autoreduclor BRT-006 (numit, si teletop), cu ajutorul caruia se masoara direct distantele reduse la orizontala, cu o precizie de ±6 cm la 100 m. Pentru distante mai mici de 60 m, masuratorile se pot efectua fara stadie, prin simpla semnalizare a unui punct.

Directia unei galerii este definita de unghiul orizontal pe care aceasta il face cu directia nordului magnetic (orientare magnetica) sau cu o directie cunoscuta. Cea mai simpla si rapida orientare intr-o pestera este cea magnetica, obtinuta cu ajutorul busolei. Masurarea se face dintr-un punct deasupra caruia stationam (punct de statie), spre altul a carui pozitie trebuie aflata (punct de vizaa).[9]

Inainte de efectuarea masuratorii se vor asigura urmatoarele conditii:

1.     centrarea busolei (teodolitulni) deasupra punctului de statie. Operatia este relativ simpla numai la busolele montate pe trepied sau suspendate pe fir. Pentru busolele folosite "din mina', eroarea de centrare depaseste frecvent 30 cm. In cazul teodolitelor, centrarea se realizeaza cu ajutorul firului cu plumb sau printr-un sistem optic de vizare a punctului de statie;

2.     orizont alizarea busolei (sau calarea teodolitului); acul magnetic trebuie sa se deplaseze liber tii usor;

3.     vizarea semnalului de pe punciul urmator.

TIPURI DE BUSOLE

In topografia speologica se utilizeaza o mare varietate de busole, diferentiate prin gradatiile cadranului (dextre, semestre, centesimale, sexagesimalc) sau prin echipamentul auxiliar cu care sint dotate (repere, oglinda, fanta, prisma, dispozitiv de suspendare etc.).

Busola Sport-4 (fig. 45 a). Este folosita curent, desi are un grad ele precizie redus (±2°), amplificat de dimensiunile modeste ale cadranului gradat (mobil). Deoarece acul magnetic functioneaza intr-o capsula cu lichid, el se stabilizeaza rapid.

Se orienteaza busola cu latura lunga spre punciul vizat, deci nordul marcat pe placa suport este oriental spre punct; se roteste cadranul mobil pina cind diametrul N-S al acestuia se suprapune peste directia N-S a acului magnetic (cu nordul peste nord); se citeste valoarea unghiului in dreptul liniei centrale de pe placa de baza.

Busola BEZARD (fig. 45 b). Este prevazuta cu cadran mobil, oglinda si fanta pentru vizare; un reper fix este montat deasupra diviziunilor cadranului. Din punctul de statie se vizeaza spre punctul urmator, prin cele doua fante de pe extremitatile capacului; se suprapune diametrul N-S de pe cadranul mobil peste directia N-S a acului magnetic, apoi se citeste valoarea azimutului in dreptul reperului fix.

Busola PEIGNE (fig. 45 c). Mai robusta si mai compacta decit precedenta, are cadran fix, divizat in jumatati de grad. Pe interiorul capacului se gaseste o oglinda cu fanta transparenta pentru vizare, iar pe partea opusa acesteia, o rigla rabatabila cu fanta de vizare.

Se orienteaza busola cu nordul spre punctul de viza, astfel incit semnalul aflat pe acesta sa fie vizibil prin cele doua fante; se citeste azimutul in oglinda sau direct, dupa stabilizarea si blocarea acului, la virful nordic al acestuia.

Busola miniera (fig. 45 d). Este un intrument de precizie al carui cadran este divizat in grade sau jumatati de grad. Busola propriu-zisa, este montata intr-un dispozitiv de suspendare pe fir, care ii asigura orizontalitatea pentru vize cu panta de pina la 75°. Acest tip de busola se instaleaza pe un fir rezistent care materializeaza directia vizei dintre cele doua puncte. In acest mod, directia N-S de pe cadran este aceeasi cu directia firului, deci cu directia vizei. Citirea azimutului se face la virful acului nordic atunci cind nordul de pe cadran este indreptat spre punctul vizat si la acul sudic daca sudul de pe cadran este indreptat spre viza. Pentru marirea preciziei se pot face citiri la ambele capete ale firului sau cu busola in cele doua pozitii, la un singur cap, luindu-se in considerare media lor.

Fig 45

Fig. 46. Dispozitiv Dresler adaptat la busole, pentru a putea fi suspendate pe fir.

RECOMANDARI PENTRU FOLOSIREA BUSOLELOR

Periodic se va verifica magnetizarea acului busolei si se va echilibra cu ajutorul placutei de pe bratul sudic. Pentru marirea preciziei, busolele se vor folosi suspendate pe fir (fig. 46) sau montate pe un trepied, vizele "din mina' introducind erori importante. In timpul masuratorii, operatorul nu va avea asupra sa obiecte confectionate din metale feroase si se va pastra o distanta de minimum 2 m fata de acestea. Pentru masuratorile de la exterior sau de la intrarea in pestera, se vor pastra distante de 10-15 m fata de corpuri metalice mari, 40 m fata de liniile electrice aeriene de inalla tensiune si 70-80 m fata de o cale ferata.

Unghiurile verticale servesc la reducerea la orizontal a distantelor reale, precum si la calcularea diferentei de nivel (A2) dintre doua puncte. Ele se masoara cu ajutorul cercurilor verticale ale teodolilelor sau cu clinometre.

TIPURI DE CLINOMETRE

In topografierea curenta a golurilor subterane sint utilizate citeva tipuri de clinometre, adaptate la busolele geologice sau independente.

Clinometru cu fir cu plumb (fig. 47 a) este alcatuit dintr-un raportor semicircular cu gradatia zero aflata pe raza perpendiculara la diametru. In originea raportorului este fixat un fir cu plumb sau o rigla mobila, ambele indicind unghiul vertical sub care se ia viza.

Clinometru cu bila (fig. 47 b) este alcatuit dintr-un tub semicircular sau circular montat pe o placa gradata. In interiorul tubului se deplaseaza liber o bila care va ocupa totdeauna pozitia cea mai joasa a tubului, indicind valoarea unghiului vertical. Este foarte practic in pesterile cu multa argila sau in cele cu piraie subterane.

Ambele instrumente sint folosite suspendate pe un fir textil rezistent, cu ajutorul caruia se materializeaza linia de viza.

Clinometru cu bula. Este alcatuit dintr-un raportor circular montat pe o placa patrata sau dreptunghiulara. Pe una din laturi se monteaza o bula de nivel, iar in originea raportorului un fir. Pozitia zero a raportorului se marcheaza pe diametrul paralel la latura cu bula. Se orizontali-zeaza latura cu bula a clinometrului, iar firul intins spre punctul vizat va indica valoarea unghiului vertical. Acest instrument poate fi utilizat independent, suspendat pe un fir sau atasat la un topofil.

RECOMANDARI PENTRU UTILIZAREA CLINOMETRELOR

Fig. 47. Tipuri de clinometre: a) cu fir cu plumb; b) cu bila.

Pentru obtinerea unei precizii bune la masurarea unghiurilor verticale trebuie respectate urmatoarele cerinte:

1.     Instrumentele se vor folosi numai montate pe trepied, bine centrale deasupra punctului de statie (cele optice) sau suspendate pe fir.

2.     Se verifica permanent deplasarea libera a firului cu plumb, a bilei sau a riglei mobile;

3.     Linia de viza trebuie sa fie paralela cu linia terenului, deci instrumentul si punctul vizat se vor afla la aceeasi inaltime. In acest scop se vor folosi doua jaloane confectionate din material usor, lemn, teava de PVC sau aluminiu, pe care decimetri vor fi marcati prin culori diferite. Acestea vor avea un capat ascutit si o lungime maxima de 1,7 m. Se centreaza jaloanele pe cele doua puncte, se intinde firul intre ele la aceeasi inaltime deasupra punctelor si se citeste unghiul vertical pe clinometru. In cazul in care se foloseste un instrument montat pe trepied, citirea pe jalonul aflat deasupra punctului vizat se face la inaltimea la care se afla instrumentul, deasupra punctului de statie. Aceasta inaltime poate fi usor materializata cu flacara lampii de acetilena;

Atunci cind morfologia galeriei nu permite respectarea acestei conditii si se vizeaza direct la nivelul planseului sau la o inaltime diferita de cea a aparatului, din cota punctului vizat se scade (pentru unghiurile verticale negative) sau se adauga (pentru cele pozitive) inaltimea aparatului sau diferenta de inaltime dintre aparat si punctul vizat.

Pentru distante mai mari de 10 m, se masoara unghiul vertical la ambele capele ale firului, luindu-se in considerare media celor doua citiri;

4.     La masurarea unghiurilor verticale in galerii cu panta mai mare de 50°, se recomanda alegerea punctelor de statie in locuri care permit utilizarea firului cu plumb; in acest mod se elimina in mare masura erorile de cota.

TOPOCLINOMETRUL

Speologii amatori au proiectat si an construit artizanal un instrument universal foarte eficient pentru ridicari topografice in pesteri, cu ajutorul caruia se masoara unghiurile orizontale, cele verticale si distantele, cu o precizie satisfacatoare. Simplu si robust, usor de manevrat, topocli-nometrul este alcatuit dintr-un topofil, o busola, o bula de nivel si un cadran gradai (fig. 48). Firul topofilului iese la exterior prin centrul cadranului. Masuratorile se executa in felul urmator: tinind aparatul ca in figura 48 a, se roteste in plan orizontal pina la suprapunerea acului busolei peste directia N-S de pe cadran, cu nordul la nord; in aceasta pozitie, firul intins spre punctul vizat va indica unghiul orizontal; cu instrumentul in pozitia din figura 48 b, orizontalizat cu ajutorul bulei de nivel, se determina unghiul vertical, iar distanta se citeste pe contorul tahometrului.

Precizia masuratorilor obtinute cu acest aparat depinde, in primul rind, de precizia cu care este construit, precum si de corectitudinea folosirii lui.

COMPLETAREA CARNETULUI PE TEREN

Fig. 48. Topoclinometru: a) pozitia in care se masoara orientarea magnetica si distanta; b) pozitia in care se masoara unghiul vertical.

Foarte importanta este nu numai precizia masuratorilor pe care le executam in teren; inscrierea lor corecta in carnet (sau pe fisa de cartare), schita ajutatoare si notatiile auxiliare sint- in egala masura- elemente care contribuie la corectitudinea materialului cartografic final, inscrierea masuratorilor intr-o succesiune logica determina formarea unor deprinderi care contribuie la diminuarea greselilor.

Fig 49. Exemplu de fila din carnetul de teren.

In figura 49, reproducem o fila din carnetul de teren pe care sint prezentate toate elementele pe care trebuie sa le contina acesta. In paralel cu inscrierea pe carnet de catre secretar sau operator a masuratorilor de unghiuri si distante, coordonatorul ridicarii intocmeste o schita (crochiu) pe care va figura citeva categorii de elemente:

a. Detalii topografice: punctele de statie si punctele de radiere sau echerare, inaltimea tavanului, saritorilor sau hornurilor, adincimea puturilor si lacurilor, precum si directia sectiunilor transversale. Punctele de radiere sau echerare se vor alege de asemenea maniera (pozitie si densitate) incit sa permita trasarea corecta a conturului galeriilor si localizarea detaliilor morfologice, hidrologice etc.

b. Elemente morfologice si geologice: terase, marmite, lingurite, speleoteme, caracteristicile planseului, detalii geologice (tipuri de roca, fracturi, tipuri de minerale), materiale de umplutura etc.

c. Elemente hidrologice: riuri si lacuri subterane, sifoane, apa de condensare, prezenta ghetii sau a zapezii etc.

d. Elemente climatice, biologice, paleontologice, arheologice: directia curentilor de aer, temperatura si umiditatea aerului, localizarea zonelor cu fauna subterana, localizarea punctelor fosilifere si a depozitelor arheo-logice.

Toate aceste detalii, desigur numeroase, dar deosebit ele importante pe care le inscriem in carnetul de teren prin simboluri grafice sau notite scurte, contribuie - in final - la obtinerea unei imagini complete asupra cavernamentului. La desenarea pe crochiu a laturilor drumului este foarte utila figurarea, cu oarecare aproximare, a orientarilor reale. Din neatentie, se poate citi orientarea magnetica pe busola, la virful sudic al acului, iar desenul ne ajuta sa descoperim cu usurinta asemenea greseli.

Operatorul echipei de cartare executa sectiuni transversale in punctele caracteristice ale galeriilor, atit pe baza masuratorilor efectuate la fata locului (latimea si inaltimea galeriei,), cit sxi prin aproximarea formei generale a sectiunii.

Pentru realizarea planurilor de pesteri nu au fost inventate metode noi, ci au fost preluate ca atare, adaptate sau simplificate, unele procedee folosite in topografia de suprafata si in cea miniera.

DRUMUIREA[10]

Este procedeul principal folosit in practica topografica speologica si. consta din determinarea pozitiei unor puncte necunoscute dispuse in virful unor contururi poligonale, prin masurarea unghiurilor orizontale, a celor verticale si a distantelor spre fiecare punct, intre doua virfuri ale poligonului se desfasoara o latura de dramuire, delimitata de doua virfuri de drumuire. Fiecare latura poate fi definita prin orientare (magnetica, in cazul masuratorilor cu busola), unghi vertical si lungime; fiecare virf poate fi definit prin coordonate.

Fig. 50. Executarea unei drumuiri in subteran: a) drumuire dus-intors; b) drumuire poligonala.

Atunci cind punctul final al unei drumuiri difera de punctul initial, s-a trasat o drumuire deschisa sau intinsa (fig. 50 a), iar daca punctul final este acelasi cu cel initial o dramuire inchisa (fig. 50 b). In cazul drumuirilor inchise, ultimele masuratori se vor face spre punctul initial al ridicarii. Dupa efectuarea calculelor si reprezentarea grafica a drumuirii se va constata o diferenta intre pozitia reala a punctului de inchidere si pozitia obtinuta prin calcul sau prin reprezentare grafica. Aceasta diferenta, numita eroare de neinchidere, este invers proportionala cu precizia instrumentelor, cu precizia masuratorilor si a reprezentarii grafice.

Datorita specificului pesterilor, drumurile deschise sint cele mai frecvente, iar la acestea eroarea de neinchidere poate fi determinata numai in situatia in care se cunosc coordonatele punctului initial si ale celui final. Determinarea erorii de neinchidere a drumuirii in pesterile cu o singura intrare este posibila numai prin refacerea masuratorilor in sens invers, pornind de la punctul final spre cel initial (drumuire dus-intors), pe aceleasi puncte (fig. 50 a).

In retelele subterane care au mai multe intrari, precum si in cele cu ramificatii interconectate (bucle de meandre, pasaje de legatura), unele puncte de intersectare a galeriilor pot fi folosite pentru verificarea corectitudinii masuratorilor.

Determinarea marimii erorii de neinchidere este necesara pentru compensarea (corectarea) drumuirii.

ALEGEREA SI NUMEROTAREA PUNCTELOR DE DRUMUIRE

Cu ajutorul drumuirii se realizeaza o retea de puncte de sprijin, care va avea forma retelei golurilor subterane. Pornind de la virfurile si laturile drumuirii, se ridica toate detaliile planimetrice si altimetrice, folosind alte procedee topografice.

Fig. 51. Stabilirea indicativului drumurilor executate in retelele subterane ramificate: a) drumuirea principala; b)-h) drumuiri secundare.

Primul punct al drumuirii, numit punciul de origine al retelei, se alege totdeauna in deschiderea intrarii, iar pentru retelele cu mai multe intrari, in intrarea cu cea mai mare cota. Acest prim punct va constitui originea sistemului de coordonate relative ale pesterii. Plecind de la doua (sau trei puncte de la exterior, ale caror coordonate sint cunoscute, putem determina coordonatele absolute (X, Y, Z) ale punctului de origine si, implicit, ale oricarui punct din reteaua subterana.

Alegerea punctelor trebuie facuta judicios, pentru a asigura urmatoarele conditii: (1) din fiecare punct sa existe o vizibilitate buna spre inainte si spre inapoi; (2) sa poata fi marcat si sa fie posibila instalarea unui trepied deasupra lui; (3) sa permita o vizibilitate maxima spre detaliile din jur (spre punctele caracteristice) care trebuie ridicate; (4) laturile drumuiri sa fie trasate cit mai aproape de axul galeriei.

Numerotarea punctelor de drumuire se face cu numere intre 1-100. In pesterile cu multe ramificatii ale galeriilor, ridicarea topografica va avea un aspect arborescent. Fiecare ramura va fi numerotata de asemenea cu numere intre 1-100. Pentru a putea localiza oricind o drumuire, se vor inscrie in carnet numerele punctelor de ramificare, separate prin linii orizontale. In figura 51, ramificatia d va avea indicativul 17-7-16, iar ramificatia f, 60-4; pentru intersectarile in cruce se va trece linga cifra litera s pentru stinga si d pentru dreapta, totdeauna in sensul in care se inainteaza, deci indicativul ramificatiilor h si o vor fi 60-4-12s si 60-4-12d.

MASURAREA ELEMENTELOR DRUMUIRII

Fig. 52. Masurarea orientarilor magnetice ale laturilor drumuirii.

Cu ajutorul busolelor se masoara independent unghiul pe care il face fiecare latura a drumuirii cu directia nordului magnetic (fig. 52). Se procedeaza in felul urmator: (1) se instaleaza trepiedul si busola (sau jalonul pe care se intinde firul busolei miniere) pe primul punct al drumuirii; (2) se vizeaza spre punctul urmator de drumuire si se citeste unghiul orizontal; (3) se masoara unghiul vertical; capetele firului pe care instalam cli-nomctrul trebuie sa aiba aceeasi inaltime deasupra punctelor, deci firul va fi paralel cu suprafata terenului; (4) cu ajutorul ruletei sau a topofilului se. masoara distanta dintre, cele doua puncte; (5) stationam in punciul al doilea si efectuam aceleasi masuratori spre punctul al treilea; procedam identic deplasindu-ne din punct in punct, trasind o drumuire in fiecare galerie a retelei subterane.

Conditiile standard ale drumuirilor de la suprafata terenului (lungime totala de maximum 3000 m, lungimea laturilor maximum 25 si traseu cit mai liniar) nu pot fi respectate niciodata in subteran unde laturile au lungimea de 2-50 m, traseul este foarte sinuos, iar lungimea totala depinde de lungimea galeriei principale.

RADIEREA

Fig 52. Masurarea orientaarilor magnetice ale punctelor de radiere, prin tur de orizont executat dintr-un punct de drumuire.

Este metoda principala folosita pentru determinarea conturului salilor sau al galeriilor foarte mari, precum si pentru pozitionarea tuturor detaliilor importante aflate in interiorul acestora. Dintr-un punct de drumuire din care exista o vizibilitale buna in toate directiile, se determina prin masuratori succesive in tur de orizont, coordonatele polare ale unui numar oarecare de puncte.aflate in jur (fig. 53). Punctele de radiere nu se marcheaza in teren, semnalizaren lor in momentul masuratorii realizindu-se cu flacara lampii cu acetilena, sau cu o lanterna cu care luminam un jalon ori o stadie.

Pentru numerotarea punctelor de radiere in carnetul de teren si pe plan, se pot folosi doua modalitati:

a)     pornind de la 100 (cel mai mare numar al unui punct de drumuire) in continuare, indiferent care este numarul punctului de drumuire din care sedau radierile. Astfel, daca primele radieri se dau din punctul 3 de drumuire, ele vor fi numerotate cu 101 _r 102, 103, 104. Presupunind ca urmatoarele radieri se vor da din punctul 7 de drumuire, ele vor fi numerotate in continuarea celor din punctul 3, cu 105, 106, 107.;

b)     luind ca baza numarul punctului de drumuire, la care se adauga o grupa de doua cifre, incepind cu 01. Deci, radierile care apartin punctului l al unei drumuiri vor fi numerotate cu 1.01, 1.02, 1.03, iar cele care apartin punctului 34 de drumuire, cu 31.01, 34.02, 34.03, etc.

METODA PERPENDICULARELOR[11]

Fig. 51. Determinarea punctelor de contur ale unei galerii, cu ajutorul metodei perpendicularelor coborite pe o latura de drumuire.

Pentru determinarea conturului peretilor unei galerii relativ orizontala, sau a pozitiei unor detalii de pe planseu, se poate folosi metoda perpendicularelor, in care, in locul unor echere topografice cu oglinzi sau cu prisme, se utilizeaza busola. Masuratorile se executa in modul urmator: (1) din punctele de detaliu a caror pozitie dorim sa o cunoastem (a, b, c, f, din fig. 51), se coboara perpendiculare pe o latura de dru-muiie, adaugind sau scazind 90° (100^g ) la orientarea laturii; (2) se masoara cu ruleta distantele de la virful laturii de drumuire pina la piciorul fiecarei perpendiculare coborita pe aceasta (distantele Aa', Ab', , Af), precum si lungimea perpendicularelor (aa' , bb', .., ff'). Valorile liniare astfel obtinute, se reprezinta grafic la scara planului si raportate la latura corespunzatoare de drumuire, obtinind pozitia punctelor de detaliu a, b, f.

INTERSECTIA

Fig. 55. Determinarea pozitiei planimetrice a unui punct inaccesibil (M), prin intersectie inainte (din doua puncte cunoscute) si constructie grafica.

Metoda se foloseste pentru determinarea pozitiei unor puncte inaccesibile din subteran, prin masuratori de unghiuri si distante. Cea mai simpla intersectie este cea directa, prin care, din doua puncte cunoscute si accesibile, A si B, masuram unghiurile orizontale spre punctul inaccesibil M (fig. 55). Latura AB poate fi o latura de drumuire - daca punctul M este vizibil din ambele virfuri - sau oricare alta latura care indeplineste conditia anterioara. Se masoara lungimea si orientarea magnetica a laturei AB, precum si orientarile magnetice AM si BM. Se reprezinta grafic latura AB, orientata fata de nord si la scara, apoi se trec directiile orientate AM si BM', intersectarea celor doua directii va coincide cu pozitia planimetrica a punctului M. Lungimea laturilor AM si BM, precum si pozitia punctului M, pot fi determinate prin calcul, folosind teoria sinusurilor in triunghiul ABM:

a=(c/sinγ)*sin y sxi b=(c/sinγ)*sinβ

care c se masoara direct, iar unghiurile a, β,γ rezulta din diferenta orientarilor:

α=θ_A-B- θ_A-M , β= θ_B-M- θ_B-A , γ=180^o - (α+β)

Exemplificind numeric situatia din figura 55, se obtine:

θ_A-M = 55^o, θ_A-B =110^oC , θ_B-A = 292^o , θ_A-B= 362^o

iar c=34,55 m (masurat direct in teren), deci:

α =110°-55°=55⁰

β =326°-292° =34°

γ =180°-(55^a-f34°)=91⁰

Introducind aceste valori in ecuatiile de mai sus, obtinem:

a = (34,55/sin 91^o)*sin55^o =28,30m, sxi b= (34,55/sin91^o )*sin34^o =19,32m

Tot prin intersectie directaa, se poate determina inaltimea unui punct din tavan deasupra planseului, parametru morfometric important la realizarea profilelor longitudinale si a sectiunilor transversale ale galeriilor. In acest caz se vor masura unghiurile verticale si nu orientarile magnetice. Se procedeaza astfel: (1) se aleg doua puncte, A si B, pe planseul galeriei, puncte din care sa fie vizibil punctul inaccesibil M de pe tavan; (2) se masoara distantele; (3) se masoara unghiurile verticale sub care se vede punctul M din A si B, cu ajutorul unui clinometru optic (sau teodolit) situat la aceeasi inaltime deasupra ambelor puncte; (4) se raporteaza grafic la o scara convenabila distanta AB si cele doua unghiuri verticale, obtinindu-se triunghiul oarecare ABM (fig. 56); (o) se coboara din M o perpendiculara pe A'B'; (6) pentru a obtine inaltimea galeriei (H). Se masoara pe desen distanta MM' si se transforma in functie de scara folosita, la valoarea obtinuta adaugindu-se inaltimea la care s-a aflat instrumentul deasupra planseului. Atunci cind latura AB este orizontala, inaltimea H se poate obtine direct prin calcul, folosind relatia (fig. 5G):

H= AB/(ctg α+ctg β)

in care se opereaza cu elemente masurate direct in teren.

Fig. 56. Determinarea inaltimii unei galerii orizontale, prin masurarea unghiurilor verticale din doua puncte cunoscute.

In majoritatea cazurilor, latura AB din virfurile careia se dau vizele spre punctul M se afla sub un anumit unghi cu orizontala, unghi care trebuie de asemenea masurat si reprezentat grafic (fig. 57). La reprezentarea grafica a acestui unghi se va tine scama de modul in care a fost maasurat (fata de orizontala, daca masuratoarea s-a facut cu clinometrul si fatxa de verticala in cazul teodolitului).

In situatxia prezentata in figura 57, inaaltximea H poate fi determinataa si prin calcul, cu relatia:

H=AB/(cosi*( ctg α+ctg β))+MM'

distanta AB si unghiurile i₁, i₂, i₃, se masoara direct in teren, m-'M' este inaltimea aparatului deasupra planseului. α = i₂-i₁ , β= i₃+i₁

Fig. 57. Determinarea inaltimii unei galerii in panta, prin masurarea unghiurilor verticale din doua puncte cunoscute.

Fig. 58. Realizarea sectiunii transversale a unei galerii, prin masuraatori directe pe un jalon.

Una dintre cele mai dificile probleme din topografia speologicaa o constituie realizarea sectiunilor transversale ale galeriilor. Atunci cind acestea au dimensiuni reduse, majoritatea elementelor necesare se obtin prin masuratori directe: (1) se stabileste pozitia planului transversal pe axa galeriei; (2) din cel mai apropiat punct de drumuire se dau radieri in punctele caracteristice de pe planseu; (3) se masoara cu ruleta inaltimea tavanului deasupra punctelor de radiere; (4) fata de un jalon plasat vertical deasupra unui punct de radiere se masoara distanta orizontala spre peretii galeriei la inaltimi diferite (fig. 58). In paralel, se executa o schita ajutatoare pe care se figureaza pozitia si valoarea fiecarei masuratori. Pentru galeriile cu latimi si inaltimi mari, aceasta metoda nu poate fi aplicata. Sectiunea transversala a acestora se poate obtine numai cu clinometre optice sau cu teodolitul, procedind astfel: (1) se aleg patru puncte pe planseul galeriei in locul in care urmeaza sa se realizeze o sectiune transversala (A, B, C, D, din fig. 59) si se determina pozitia acestora fata de cele mai apropiat virf de drumuire; (2) se determina unghiurile verticale sub care se vaad punctele caracteristice ale sectiunii din cite doua puncte de pe planseu; (3) deoarece pozitia punctelor de pe planseu este cunoscuta, punctele de pe contur pot fi determinate fata de acestea, fie grafic, fie prin una dintre metodele de calcul prezentate anterior.

Desi lenta, aceasta metoda asigura ridicarea sectiunilor transversale ale marilor galerii si sali. Atit punctele de pe planseu, cit si cele de pe contur, trebuie sa se gaseasca in acelasi plan vertical, plan perpendicular pe axa longitudinala a galeriei. Semnalizarea punctelor se poate face numai cu o lanterna-proiector, deci ele trebuie alese in asa fel incit sa poata fi recunoscute din unghiuri diferite.

In galeriile si salile fara curenti de aer, inaltimea unor puncte din tavan poale fi determinata cu ajutorul unui balon obisnuit umplut cu gaze usoare si ancorat cu un fir subtire, neextensibil. Si in acest caz, este necesara determinarea pozitiei unor puncte de pe planseu, alese pe un aliniament transversal la axa galeriei.

Fig 59. Realizarea sectiunii transversale a unei galerii, prin masuratori indirecte.

Este necesar sa precizam ca masurarea directa (deci cu topofil sau ruleta) a latimii galeriilor - in sensul in care a fost definita in capitolul 2 - este posibila numai in cazul in care acestea au planseul orizontal pe directia de masurare. Daca aceasta conditie nu este indeplinita, latimea (interioara sau exterioara) se va masura direct pe plan.

RIDICARI TOPOGRAFICE IN SITUATII DEOSEBITE

Ridicarile topografice in galerii cu paula redusa si lipsite de obstacole sint incomodate mai ales de insuficienta luminii. O data cu aparitia piraielor, lacurilor si sifoanelor sau cu cresterea pantelor, executarea masuratorilor devine mai dificila. Dificultati exista si in galeriile joase in care trepiedul nu poate fi folosit sau in retelele labirintice polietajate, in care orientarea speologului topograf este anevoioasa, dar problemele cele mai complicate apar in galeriile inundate si in cele verticale (puturi si hornuri).

RIDICARI TOPOGRAFICE IN GALERII ACTIVE

In galeriile cu piraie, in care adincimea apei este mai mica de l m, iar viteza de curgere este redusa, topografii vor fi echipati cu costume etanse sau semietanse, iar trasarea drumuirii se va face pe unul din pereti sau alternativ. Punctele de drumuire se aleg pe pereti, pentru fiecare masurindu-se inaltimea deasupra apei, precum si adincimea acesteia. Marcarea punctelor se face cu pitoane sau cu placute.

In galeriile in care adincimea apei sau viteza curentului sint mari, sint necesare doua echipe de lucru dotate cu barci pneumatice. Prima echipa alege punctele de statie, le marcheaza si intinde intre ele o cordelina rezistenta care va fi folosita atit pentru tractarea barcii, cit si pentru suspendarea instrumentelor de masurare. Cea de a doua echipa executa masuratorile. Conturul galeriilor se determina, de preferinta prin radieri.

RIDICARI TOPOGRAFICE IN SIFOANE[12]

Cunostintele topografice nu sint suficiente pentru a obtine planul unui sifon, inainte de a fi un bun topograf, speologul trebuie sa fie un foarte bun scafandru. Aproape totdeauna planurile galeriilor inundate sint sumare si au un grad redus de precizie, iar aceasta realitate este determinata de cauze obiective: vizibilitate redusa (uneori aproape nula), timp limitat (conditionat de rezerva de aer), instrumente cu grad redus de precizie etc. In conditiile in care scafandrul este obligat sa verifice permanent buna functionare a echipamentului de scufundare, atentia pe care o va acorda ridicarilor topografice va fi, in mod necesar, diminuata. Toate acestea conduc la o concluzie care are valoare de conduita: se va acorda atentie numai elementelor majore ale traseului subteran (orientarea generala a tronsoanelor, ramificatii, adincime, restrictii), neglijind detaliile.

Punctele de drumuire se aleg pe unul dintre pereti sau pe tavan, laturile drumuirii fiind materializate de catre firul-ghid, intins de scafandrii pentru orientarea proprie (cordelina de 3 mm, marcata la l -3 m cu noduri sau inele metalice). Masurarea orientarilor magnetice se face cu ajutorul busolelor submersibile aflate in dotarea fiecarui scufundator, iar adincimea se determina cu batimetrul. Pentru fiecare virf de drumuire se determina urmatorii parametri: adincimea, distanta fata de podea, tavan si fata de peretele opus. Ramificatiile de galerii se traseaza prin drumuiri secundare.

Deoarece unele dintre componentele echipamentului de scufundare sint confectionate din otel, se va determina cu precizie influenta acestora asupra acului busolei, valoarea inregistrata scazindu-se sau adaugindu-se la fiecare azimut magnetic sau, in final, dupa desenarea planului, se va corecta directia nordului magnetic. Topografierea sifoanelor este o actiune extrem de dificila, ea necesitind o pregatire temeinica si un bun antrenament, ambele necesare obtinerii unei precizii satisfacatoare si evitarii accidentelor.

RIDICARI TOPOGRAFICE IN GALERII CU PANTA MARE, IN PUTURI SI HORNURI

In aceste tipuri de goluri carstice masuratorile sint conditionate de rezolvarea urmatoarelor probleme: (1) deplasarea membrilor echipei cu ajutorul tehnicilor si materialelor alpine; (2) stationarea speologilor intr-o pozitie sigura si comoda, in care sa poata executa masuratori; (3) centrarea instrumentelor pe punct si mentinerea lor intr-o pozitie stabila.

Procedeele topografice sint aceleasi, dar folosirea lor este anevoioasa, depinzind de morfologia golului, de nivelul de cunoastere a tehnicilor de explorare, de gradul de echipare a zonelor dificile si, in ultima instanta, de rabdarea si inventivitatea echipei. Nu exista solutii universal valabile, ci numai recomandari care vor fi folosite cu discernamint.

In puturi si hornuri, se va urmari transmiterea pe verticala a punctelor de drumuire pe distante cit mai mari, cu ajutorul firului cu plumb. In acest fel, pozitia planimetrica a doua puncte este aceeasi, iar distanta verticala dintre ele reprezinta diferenta de cota (Δr). In locul firului cu plumb se poate folosi ruleta, de capatul careia se atirna 2-3 pitoane.

In galeriile cu panta marc se pot folosi numai instrumente optice sau suspendate pe fir (busola si clinometru), cele din urma fiind practic inutilizabile la pante de peste 50°. In asemenea situatii se va urmari reducerea pantei vizelor, prin alegerea punctelor de drumuire in locuri situate deasupra planseului (terase, brine), din care se poate folosi firul cu plumb (fig. 60).

Fig. 60. Reducerea pantei vizelor in galeriile inclinate, prin folosirea firului cu plumb.

Exceptind situatia in care planul unor pesteri simple si cu dimensiuni reduse este redactat direct in teren, intre ridicarile topografice si elaborarea materialului cartografic se interpune etapa de prelucrare a masuratorilor. Aceasta etapa este mai simpla sau mai complicata si depinde de precizia pe care dorim sa o obtinem in final, precum si de complexitatea pesterii.

REDUCEREA DISTANTELOR LA ORIZONTALA

Indiferent de metoda care va fi folosita pentru obtinerea planurilor de pestera, prima operatiune de calcul este reducerea la orizontala a distantelor masurate in teren, cu ajutorul relatiei:

D=D*cos i,

in care D este distanta reala, d este distanta redusa la orizontala, iar i este unghiul vertical. Valoarea d este necesara atit pentru transpunerea grafica directa cu ajutorul coordonatelor polare, cit si pentru calcularea coordonatelor rectangulare relative ale punctelor.

CALCULUL DRUMUIRII

In situatia in care nu se folosesc coordonatele polare pentru obtinerea planului unei retele carstice subterane, este necesara calcularea coordonatelor rectangulare relative ale tuturor punctelor masurate in teren, fata de punctul de origine al retelei.

CALCULUL COORDONATELOR RECTANGULARE RELATIVE

Se executa pentru fiecare punct in parte, pornind de la orientarea magnetica (θ_m) si de la distanta redusa la orizontala (d). Cu ajutorul functiilor trigonometrice, se determina variatia fata de x (Δx) si fata de y(Δy) ale fiecarui virf drumuire fata de cel interior, pe baza relatiilor:

Δx-d cos θ_msi Δy=d sin θ_m

Fig. 61. Calculul coordonatelor relative ale unei drumuiri; originea sistemului este considerata in punctul de origine al retelei.

In figura 61, coordonatele relative ale virfurilor de drumuire l, 2, 3, se obtin cu relatiile:

Δx1 = d1*cos θ_0-1 Δy1=d1*sin θ_0-1

Δx2 = d2*cos θ_1-2 Δy2=d2*sin θ_1-2

Δx3 = d3*cos θ_2-3 Δy3=d3*sin θ_2-3

Daca valorile pentru sin si cos se extrag din tabele, unghiurile mai mari de 90° (100^g) se vor reduce la cadranul I. In tabelele de coordonate topografice[13] este calculat produsul distantei reale (D), cu cosinusul unghiului de panta (i), precum si produsul distantei redusa la orizontalaa, cu sinusul si cosinusul unghiului orizontal (θ). Folosind un minicalculator cu functii, acesta va face automat transformarile.

Pentru obtinerea coordonatelor punctului 3, se insumeaza algebric din aproape in aproape, pe fiecare axa in parte, variatiile calculate pentru Δx si Δy, astfel:

X₁=X₀+/- ΔX₁

X₂=X₁+/- ΔX₂

X₃=X₂+/- ΔX₃

Y₁=Y₀+/- ΔY₁

Y₂=Y₁+/- ΔY₂

Y₃=Y₂+/- ΔY₃

Daca se cunosc coordonatele absolute ale primului punct de dramuire, se pot obtine prin calcul coordonatele absolute ale tuturor punctelor urmatoare. Daca punctul de origine al retelei are coordonatele plane X=0 si Y= O, se vor obtine coordonatele relative, deci axele rectangulare vor avea originea in acest punct.

Exemplu de calcul. Fie:

θ_0-1=43⁰                          d₁=11,75m Δx₁= +8,593 Δy₁=+8,013

θ_1-2=125⁰          d₂=8,10 m Δx₂= +8,593 Δy₂=+6,635

θ_2-3=67⁰ d₃=12,35m Δx₃= +4,825 Δy₃=+11,386

Coordonatele punctului 3 vor fi :

X₁=X₀+ Δx₁ = 0+8,539 =+8,539              Y₁=Y₀+ Δy₁ =0+8,013=+8,013

X₂=X₁ -Δx₂ = 8,539-4,465 =+3,984       Y₂=Y₁+ Δy₂ =8,013+6,635=+12,648

X₃=X₂+ Δx₃ = 3,984+4,825 =+8,775 Y₃=Y₂+ Δy₃ =12,648+11,368=+24,016

COMPENSAREA DRUMUIRII IN FUNCTIE DE DISTANTA

Atunci cind drumuirea se inchide pe punctul de plecare, se poate stabili eroarea de neinchidere pe directia celor doua axe. Considerind ca punctul de pornire are coordonatele X=0 si Y=0, suma variatiilor pe axa x(ΣΔx) si suma variatxiilor pe axa y(ΣΔy) trebuie sa fie zero, adica:

ΣΔx=0                ΣΔy=0

In realitate, aceasta conditie nu va fi indeplinita niciodata, din cauza impreciziei masuratorilor, deci se vor obtine valori diferite care vor fi tocmai eroarea de neinchidere pe cele doua axe:

Pentru a se obtine eroarea unitara, erorile de neinchidere in x si y se impart la lungimea desfasurata a laturilor drumuirii, adica la suma lungimii laturilor (ΣD=0). Corectia se aplica pentru fiecare punct in parte. Pentru situatia din figura 50, corectiile vor fi:

c Δx₁= - (e_x / ΣD)*D₁ c Δy₁= - (e_y / ΣD)*D₁

c Δx₂= - (e_x / ΣD)*D₂ c Δy₂= - (e_y / ΣD)*D₂ , etc.

Fig. 62. Calculul cotelor punctelor de dramuire.

Fig. 63. Calculul coordonatelor punctelor de radiere; originea sistemului se gaseste in punctul de drumuire din care nu fost date radierile.

Atit masuratorilor de teren cit si prelucrarea lor prin calcul conduc la determinarea coordonatelor unor puncte care, reprezentate grafic la o anume scara, ne ajuta sa reconstituim imaginea micsorata, proportionala si conventionala a unei pesteri sau aven. Intr-o prima etapa vom obtine doar scheletul acestei imagini, pe care, apoi, il vom completa cu ajutorul crochiului intocmit in paralel cu masuratorile si cu ajutorul adnotarilor marginale. In scopul obtinerii unor detalieri suplimentare morfologice, hidrologice etc, planul realizat este confruntat cu realitatea terenului si completat la fata locului.

Pentru a obtine reprezentari grafice fidele, care sa poata fi "citite' de orice speolog, este necesar sa folosim un limbaj grafic comun, adica aceleasi metode de reprezentare si aceleasi semne conventionale, alegind o scara tie proportie adecvata.

ALEGEREA SCARII DE PROPORTII SI A DIMENSIUNILOR PLANULUI

Scara de proportie este elementul care, ales in functie de dimensiunile si complexitatea pesterii, determina acuratetea reprezentarilor grafice. Desigur, inainte de a avea planul unei pesteri nu putem cunoaste extensia acesteia si nici distributia spatiala a cavernamentului. Retelele labirintice nu pot fi vazute in spatiu inainte de a le reprezenta grafic. Cunoscind orientarea generala a unei pesteri si lungimea cumulata a galeriilor pe o anume directie, putem aproxima dimensiunile planului, in functie de scara de proportie aleasa. Astfel, Pestera Mariei (judetul Gorj) are o orientare generala SE-NV, cu o lungime cumulata a laturilor drumuirii principale de 1612 m. Putem aprecia deci ca aceasta pestera va putea fi desenata intr-un dreptunghi a carui diagonala are valoarea amintita, transformata la scara. Deci, pentru scara 1: 2.000, diagonala dreptunghiului va fi de 80 cm, iar primul punct de drumuire se va pozitiona in apropierea coltului sud-estic.

Folosind coordonatele rectangulare relative (originea sistemului se considera la intrarea in pestera), se poate stabili cu precizie suprafata reala a planului in care se inscrie reteaua, precum si pozitia punctului ei de origine. Se procedeaza astfel: (1) se cauta in carnetul de calcul[14] valorile extreme pe directia lui x si y; (2) se reprezinta aceste valori - cu semnul corespunzator- pe un sistem de axe rectangulare, la o scara cuprinsa intre 1: 5 000-1: 25 000; (3) se traseaza paralele la axa opusa prin fiecare din cele patru puncte obtinute, acestea delimitind un dreptunghi in care se va inscrie desenul. Intersectia celor doua axe va materializa pozitia punctului de origine a retelei, adica punctul prim al drumuirii.

Fig. 64. Stabilirea formatului si dimensiunilor planului si a pozitiei punctului de origine al retelei.

In figura 64, este prezentat modul in care s-a stabilit formatul de desen pentru Pestera Topolnita. Valorile extreme in acest caz au fost: +x-= 1 097,5, -x=028,43, +y=541,40, -y=344,21. S-a delimitat astfel un dreptunghi cu laturi de 1 726x885 m (facind suma pe x si y, indiferent de semn).

Dupa stabilirea suprafetei reale in care se incadreaza reteaua speologica, se poate alege scara de proportie si formatul optim, avind in vedere dimensiunile si configuratia cavernamentului, precum si scopul pentru care se intocmeste planul.

In tabelul 4, indicam scarile si formalele optime ale planurilor, in functie de dezvoltarea si denivelarea golurilor carstice.

Galeriile supraetajate, care pe plan se suprapun complicind desenul, sau sectoarele in care desenul devine neclar din cauza scarii, se pot desena separat, la o scara mai mare decit cea a planului. Pe fiecare plan se va preciza directia nordului magnetic (NM) sau a nordului geografic.

Tabelul 4

SCARA SI DIMENSIONAREA FORMATELOR PLANURILOR IN FUNCTIE DE

DENIVELAREA SAU DEZVOLTAREA RETELEI

REDACTAREA PLANURILOR CU AJUTORUL COORDONATELOR POLARE

Orientarea magnetica si distanta redusa la orizontala sint elemente suficiente pentru construirea planului unei pesteri, utilizind o rigla gradata (sau rigla de scari) si un raportor, gradat identic cu busola folosita in teren. Se procedeaza astfel: (1) se transforma distantele la scara pe care o vom folosi; (2) se materializeaza pe coala milimetrica directia nordului magnetic (NM); (3) se pozitioneaza primul punct de statie, in functie de orientarea generala a pesterii (ex. in coltxul stinga-jos daca pestera se dezvoltaa spre NE); (4) se traseaza cu raportorul orientarea sub care s-a masurat punctul de drumuire, din punctul de pornire si se trece pe aceasta directie distanta redusa la orizontala pina la punctul 1. In acest mod am pozitionat pe plan punctul 1 de drumuire, precum si latura 0-1. Daca din punctul de statie 1 am efectuat, radieri, ele vor fi pozitionate in acelasi mod. In cazul in care pe latura 0-7 s-au dat perpendiculare (metoda echerica) procedam astfel: (1) marcam pe latura 0-1 distanta pina la prima perpendiculara ; (2) la capatul segmentului, ridicam o perpendiculara spre unul din pereti sau spre amindoi, trecind pe acestea distantele masurate in teren si reduse la orizontala; (3) procedam identic cu urmatoarele perpendiculare. In acest mod obtinem directia galeriei intre punctele de statie 0-1, precum si punctele de contur; prin unirea celor din urma, trasam conturul galeriei.

Din punctul 1 de drumuire trasam orientarea masurata spre punctul 2, apoi materializam pe aceasta directie distantxa redusa la orizontala dintre punctele 1-2. Vom proceda identic pentru toate punctele de drumuire, radiere si echerare, obtxinind in final conturul galeriilor.

Aceasta metoda de redactare a planurilor conduce la acumularea progresiva de erori de reprezentare grafica, erori determinate de imprecizia raportorului sau a transpunerii distantelor si orientarilor. Pozitionarea eronata a unui singur punct de drumuire va determina deplasarea punctelor urmatoare in sensul erorii (fig. 65). In cazul unei drumuiri inchise, eroarea de neinchidere se determina grafic, aceasta fiind amplificata sau diminuata de erorile de desen.

REDACTAREA PLANURILOR CU AJUTORUL COORDONATELOR

RECTANGULARE

Metoda necesita calcule suplimentare, pentru transformarea coordonatelor polare in coordonate rectangulare. Dupa obtinerea acestora, se alege formatul cel mai potrivit si se alege pozitia optima a primului punct pe hirtia milimetrica (vezi fig. 64), punct care va.fi originea sistemului de coordonate relative la care se vor raporta toate celelalte puncte. In continuare, se va proceda in felul urmator: (1) se traseaza sistemul de coordonate prin punctul de origine, cu nordul pe axa x si estul pe axa y; (2) se divizeaza convenabil cele doua axe in functie de scara aleasa; (3) se ia pe axa x coordonata primului punct de drumuire si se ridica o perpendiculara la aceasta; (4) se ia pe axa y coordonata aceluiasi punct si se ridicaa a doua perpendiculara; intersectia perpendicularelor va materializa pozitia in plan a primului punct de drumuire. Precedind identic pentru toate punctele, se va obtine traseul drumuirii, in functie de care se vor pozitiona toate detaliile obtinute prin alte metode de ridicari topografice. Aceasta metoda elimina erorile de transpunere grafica. Daca in etapa de calcul coordonatele unui punct, au fost determinate eronat, eroarea se va transmite in continuare tuturor punctelor.

Fig. 65. Deplasarea drumuirii sxi sensul erorii de pozitionare a unui punct, in cazul redactarii planului in coordonate polare.

REALIZAREA PROFILELOR LONGITUDINALE

Planurile de pestera trebuie completate cu elemente altimetrice (cote, curbe de nivel) pentru a avea reprezentata si dimensiunea verticala. Grafic, aceasta ultima dimensiune se reda suplimentar cu ajutorul profilelor longitudinale si a sectiunilor transversale.

Profilul longitudinal al unei pesteri sau aven se construieste, in modul urmator: (1) se calculeaza suma laturilor (Σd) si diferenta maxima de cota (Δz_max) pentru drumuirea in lungul careia se va executa profilul si se alege scara de proportie; (2) se traseaza pe hirtie milimetrica un sistem de axe rectangulare si se divizeaza, in functie de scara, lungimile fiind pe orizontala iar cotele pe verticala; (3) se marcheaza pe axa orizontala lungimile reduse la orizontala ale fiecarei laturi de drumuire in succesiune normala; (4) se ridica perpendiculare din fiecare punct (fig. 66) pina se intersecteaza linia corespunzatoare cotei punctului; (5) unind aceste puncte. se obtine linia podelei; (6) se marcheaza deasupra podelei inaltimea galeriei redusa la scara; (7) unind punctele obtinute se traseaza linia tavanului.

Se observa faptul ca profilele longitudinale de acest gen nu ilustreaza modificarile de directie ale galeriilor, fiecare tronson fiind proiectat pe un plan vertical paralel cu axa tronsonului.

REALIZAREA VEDERILOR IN PERSPECTIVAA[15]

Cea mai buna vizualizare a unei retele subterane cu oarecare grad de complexitate se poate obtine cu ajutorul vederilor in perspectiva. Pentru aceasta, se presupune ca punctul din care privim este situat la infinit, in lungul unei drepte cu panta α, si cu orientare (γ) astfel aleasa incit sa asigure cea mai buna vedere de ansamblu (fig. 67).

Coordonatele rectangulare (X, Y, Z) ale fiecarui punct de drumuire, calculate in modul prezentat anterior se transforma in coordonate cu care vom opera (X', Y', Z') cu ajutorul relatiilor:

X'=-Xcos+ysinθ

Y'=-Xsin α -Ysin α +Zcos α

Noile coordonate se vor reprezenta grafic pe doua drepte perpendiculare, obtinind vederea in perspocl iva a diumuirii. Volumul de calcul este insa apreciabil.

Fig. 66. Construirea profilului longitudinal al unei galerii.

Fig. 67. Situarea punctului de observatie pentru executarea proiectiilor in vedere perspectiva.

Fig. 68. Vederea in perspectiva a unui cub, din prelungirea diagonalei OP.

Vederea in perspectivii a drumuirii, deci a retelei subterane, poate fi realizata evitind calculele, direct prin constructie grafica. Pentru a intelege modul de realizare a perspectivei, sa ne imaginam reteaua subterana inclusa intr-un cub de calcar ale carui fetxe TXOY si VZWP sint orizontale, iar celelalte verticale (fig. 68). Daca privim acest cub dintr-un punct aflat in prelungirea diagonalei OP, vor fi vizibile trei fete ale caror muchii si suprafete sint egale. Ca urmare, scara lungimilor va fi aceeasi pe directia axelor OX, OY si OZ, deci perspectiva este izometrica.

Fig. 69. Proiectia drumuirii pe o axa rectangulara de referinta.

Fig. 70. Realizarea proiectiei tn vedere perspectiva a unei drumuiri (dupa Marbach G., Rocourt J.L., 1980).

Fig. 71. Stabilirea directiei nord, pentru executarea unei vederi in perspectiva.

Intr-o prima etapa, se reprezinta grafic drumuirea la o scara convenabila pe un sistem rectangular de axe. Vom considera ca axa de observatie se afla pe directia nordului, deoarece pe aceasta directie galeriile sint foarte vizibile. In acest caz, axa rectangulara de referinta va fi perpendiculara pe directia nordului, fiind de fapt axa est-vest. Din punctele O, A, B, C, DJ ale drumuirii se ridica perpendiculare pe axa rectangulara de referinta, obtinind punctele a, b, c, d.. j (fig. 69). Pentru a obtine vederea perspectiva se va trasa axa de referinta in perspectiva, aceasta facind un unghi de 30° cu directia est-vest (fig. 70). Pe noua axa se vor transpune distantele o-a, a-b, b-ci-j, obtinind punctele o', a',b', .j'. Din punctul o' se traseaza un segment de dreapta, care face un unghi de 120° cu axa de referinta in perspectiva, iar apoi din punctele urmatoare (a', b', c'j') se duc paralele la aceasta. Pe primul segment, cel care porneste din punctul o' (fig. 70) se trece distanta oO din figura 69 obtinind punctul O' care va fi imaginea punctului O in perspectiva izornctrica. Din punctul a' se trece distanta aA din figura 69 obtinind pumctul A': Deci segmentele oO, aA, bB.jJ din figura 69 sint egale in lungime cu segmentele o'O', a'A', b'B',,j'J' din figura 70. Din punctul A se traseaza o verticala pe care se trece la scara denivelarea dintre punctele O si A ale drumuirii, obtinind punctul A'. Se procedeaza similar pentru obtinerea punctului B', clar pe verticala coborita din acesta va fi trecuta la scara denivelarea totala dintre O si B (deci Δz_O-A+ Δz_A-B), obtinind punctul B'. Procedind identic pentru toate punctele drumuirii, se realizeaza proiectia in perspectiva a acesteia, pe care se vor trece conturul si unele elemente de detaliu. La trasarea conturului se va tine cont si de deformarile in perspectiva; conturul circular al unei galerii, va avea in perspectiva o forma elipsoidala.

Cind axa de referinta este alta decit est-vest sau nord-sud, pentru determinarea directiei in perspectiva a nordului se procedeaza astfel (fig. 71): (1) se figureaza in plan directia nordului fata de un sistem rectangular; (2) se aleg doua puncte S si N pe directia nordului, iar punctul N se proiecteaza pe axa rectangulara in punctul n; (3) trecind prin aceleasi transformari ca in exemplul precedent se obtine directia S'-N', care va fi directia sud-nord in perspectiva izometricaa.

DESENAREA MATERIALELOR. SEMNE GRAFICE CONVENTIONALE

Se va acorda o atentie deosebita desenului. Acesta trebuie sa fie ingrijit, sa aiba calitati estetice, sa fie clar, usor de perceput. Se va tine cont de principiul generalizarii cartografice care presupune simplificarea si sintetizarea continutului planului, in scopul obtinerii unei reprezentari fidele dar clare a realitatii din teren. In consecinta vor fi selectionate numai elemente semnificative, care pot ajuta la redarea unui aspect important, evitind aglomerarea de semne. Se va evita si situatia contrara cind pe plan ramin adevarate pete albe.

In cazul retelelor subterane polietajate, fiecare etaj va fi reprezentat cu o culoare sau cu o anumita grosime de linie. Toate elementele geologice, morfologice, hidrologice etc. se redau cu ajutorul semnelor grafice conventionale. Indiferent de adnotarile sau simbolurile folosite pe schita de teren, redactarea finala a planului se va face folosind o iconografie conica, pe care o prezentam in aceasta lucrare (Anexa 3).

Pe planul final vor fi trecute urmatoarele date suplimentare: denumirea pesterii, numarul de catalog, echipa topografica si anul in care s-a efectuat ridicarea, instrumentele folosite, autorul planului, dezvoltarea si denivelarea retelei. Se va mentiona scara de proportie (grafica, in cazul in care planul va suporta o reducere) si va fi trecuta directia nordului (magnetic sau geografic). Dupa realizarea in curat a desenului pe calc, in vederea unei eventuale multiplicari, scopul final al ridicarilor topografice a fost atins: s-a obtinut imaginea grafica a retelei subterane.