Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Үңгірлік зерттеу - үңгір жүйесінің барлық немесе бір бөлігінің картасы, ол үңгір жағдайларына және жер астындағы құрал-жабдықтарға байланысты әртүрлі дәлдігі стандарттарына сәйкес шығарылуы мүмкін. Үңгірлерді зерттеу және картография, яғни дәл, егжей-тегжейлі карта жасау үңгірде жүргізілетін ең көп таралған техникалық іс-шаралардың бірі және спелеологияның негізгі бөлігі болып табылады. Зерттеулер үңгірлерді ұзындығы, тереңдігі және көлемі бойынша салыстыру үшін пайдаланылуы мүмкін, спелеогенез туралы мәліметтерді аша алады, басқа ғылыми зерттеулер үшін кеңістіктік сілтеме береді және келушілерге жол табуға көмектеседі. Дәстүрлі түрде үңгірлердегі суреттер баспаның шектеулілігіне байланысты екі өлшемді түрде жасалады, бірақ үңгірдің ішіндегі үш өлшемді ортаны ескере отырып, үңгір жүйесінің нақты бейнелеуіне мүмкіндік беру үшін компьютерлік көмекпен жобалауды қолданатын заманауи әдістер жиі қолданылады.
A cave survey is a map of all or part of a cave system, which may be produced to meet differing standards of accuracy depending on the cave conditions and equipment available underground. Cave surveying and cartography, i. e. the creation of an accurate, detailed map, is one of the most common technical activities undertaken within a cave and is a fundamental part of speleology. Surveys can be used to compare caves to each other by length, depth and volume, may reveal clues on speleogenesis, provide a spatial reference for other areas of scientific study and assist visitors with route finding. Traditionally, cave surveys are produced in two dimensional form due to the confines of print, but given the three dimensional environment inside a cave, modern techniques using computer aided design are increasingly used to allow a more realistic representation of a cave system.
Тарих
Бұрынғы ғалымдар 1546 жылы Италиядағы Неаполь маңындағы Поцзуолиде туфтан жасалған, Stufe di Nerone (Неронның пештері) деп аталатын үңгірдің пайда болуын болжаған. Картаға түсірілген алғашқы табиғи үңгір Германиядағы Бауманшөле болды, оның 1656 жылғы эскизі сақталған. Тағы бір ерте зерттеу 1680 жылға дейін, оны Чеддер ойысындағы Лонг-Хоулдың Джон Обри жасаған. Бұл үңгірдің биіктік бөлігі. Кейінгі жылдары үңгірлердің көптеген басқа зерттеулері жүргізілді, бірақ олардың көпшілігі эскиздер болып табылады және дәлдіктері шектеулі. Құралдармен дәл зерттелген алғашқы үңгір - Францияда орналасқан Миремонт үңгірі. Бұл жерді 1765 жылы инженер-құрылысшы өлшеді, оның ішінде көптеген қималары бар. Эдуард Альфред Мартель геодезиялық техниканы алғаш рет сипаттаған. Оның зерттеулері көмекшіге көшенің бойымен жүру арқылы, олар көзден таса болғанға дейін жүргізілді. Мартель компасты көмекшінің жарығына қарай ұстап, көмекшіге жақындап, қашықтықты өлшейтін. Бұл қазіргі заманғы BCRA 2-сыныптық зерттеуге теңестіріледі. Компьютерлік есеппен орталық сызығы анықталған алғашқы үңгір - Фергус өзенінің Ирландиядағы үңгірі. Бағдарламалық жасақтама үлкен университеттік компьютерге бағдарламаланып, қағаздан сюжет жасалды.
The first known plan of a cave dates from 1546, and was of a man made cavern in tufa called the Stufe di Nerone (Nero's Oven) in Pozzuoli near Naples in Italy. The first natural cave to be mapped was the Baumannshöhle in Germany, of which a sketch from 1656 survives. Another early survey dates from before 1680, and was made by John Aubrey of Long Hole in the Cheddar Gorge. It consists of an elevational section of the cave. Numerous other surveys of caves were made in the following years, though most are sketches and are limited in accuracy. The first cave that is likely to have been accurately surveyed with instruments is the Grotte de Miremont in France. This was surveyed by a civil engineer in 1765 and includes numerous cross sections. Édouard Alfred Martel was the first person to describe surveying techniques. His surveys were made by having an assistant walk down the passage until they were almost out of sight. Martel would then take a compass bearing to the assistant's light, and measure the distance by pacing up to the assistant. This would equate to a modern day BCRA Grade 2 survey. The first cave to have its centreline calculated by a computer is the Fergus River Cave in Ireland, which was plotted by members of the UBSS in 1964. The software was programmed onto a large university mainframe computer and a paper plot was produced.
Әдістеме
Жерді зерттеу әдістерінің көптеген түрлері бар, бірақ олардың көпшілігі 250 жыл ішінде түбегейлі өзгермеген қадамдардың ұқсас жиынтығына негізделген, бірақ аспаптар (компас пен лента) кішірек және дәл болды. 1990 жылдардың соңынан бастап дистометрлер сияқты цифрлық құралдар процесті өзгерте бастады, бұл 2007 жылы қағазсыз геодезияның пайда болуына әкелді. Төменде егжей-тегжейлі сипатталған қалыпты әдістеменің негізгі өзгеруі LIDAR және SONAR геодезиясы сияқты құрылғылар, олар байланысты станциялар сериясының орнына нүктелік бұлтты шығарады. Видеоға негізделген жерді өлшеу прототип түрінде де бар.
There are many variations to surveying methodology, but most are based on a similar set of steps which haven't changed fundamentally in 250 years, although the instruments (compass and tape) have become smaller and more accurate. Since the late 1990s, digital instruments such as distometers have started to change the process, leading to the advent of fully paperless surveying around 2007. The main variation on the normal methodology detailed below have been devices such as LIDAR and SONAR surveyors that produce a point cloud rather than a series of linked stations. Video based surveying also exists in prototype form.
Сызықтық графикті салу
Кейін картограф жазылған деректерді геометриялық есептеулер арқылы екі өлшемді өлшемдерге айналдырып, талдап шығады. Олардан ол сызықтық сызба жасайды; үңгір арқылы өтетін жолдың масштабталған геометриялық бейнесі.
Later, the cartographer analyzes the recorded data, converting them into two dimensional measurements by way of geometrical calculations. From them he/she creates a line plot; a scaled geometrical representation of the path through the cave.
Соңғылау
Картограф содан кейін желілік сызбаның айналасына егжей-тегжейлі сызу жасайды, сонымен бірге үңгірдің толық зерттеуін жасау үшін, өту өлшемдері, су ағыны және сол кездегі жер бедері / қабырға топографиясы туралы қосымша деректерді пайдаланады. Қағазға түсірілген үңгірлер жиі екі өлшемді жоспарда және/немесе профильдік көріністе ұсынылады, ал компьютерлік зерттеулер үш өлшемді симуляциялауы мүмкін. Негізінен функционалдық мақсатта жасалғанмен, кейбір үңгіршілер үңгірлерді сурет салуды өнер түрі деп санайды.
The cartographer then draws details around the line plot, using the additional data of passage dimensions, water flow and floor/wall topography recorded at the time, to produce a completed cave survey. Cave surveys drawn on paper are often presented in two dimensional plan and/or profile views, while computer surveys may simulate three dimensions. Although primarily designed to be functional, some cavers consider cave surveys as an art form.
Гидроневелирлеу
Гидроливелирлеу - бұл Ресейде ұзақ уақыт қолданылып келген клинометр мен лентамен тереңдікті өлшеудің баламасы. Бұл әдіс ғимарат құрылысында бір биіктіктегі екі нүктеді табу үшін, яғни еденді тегістеу үшін жиі қолданылады. Ең қарапайым жағдайда, екі ұшы ашық түтікше қолданылады, ол ағаштан жасалған жолаққа бекітіледі, түтікше сумен толтырылады және әр ұшында тереңдігі белгіленеді. Ресейде үңгірлердің тереңдігін өлшеу 1970 жылдары басталды және сол кездегі ауыр жабдықтарды қолданудың қиындықтарына қарамастан тереңдікті өлшеудің ең дәл құралы деп саналды. Бұл әдіске қызығушылық Кавказдағы Арабика массивіне Воронья тауының ашылуынан кейін жанданды. Воронья экспедициясында пайдаланылған гидродеңгей құрылғысы сумен толтырылған мөлдір түтікшеден тұрады, ол орамаға немесе катушкаға орналастырылады. Құбырдың бір шетінде резервуар ретінде жұмыс істейтін резеңке қолғап, екінші шетінде мөлдір терезелі металл қорап орналастырылады. Қаптамада тереңдік өлшегіш функциясы бар суға түсушінің цифрлық қол сағаты орналасқан. Егер резеңке қолғап бір станцияға, ал тереңдік өлшегіші бар қорап төменгі станцияға орналастырылса, онда екі нүкте арасындағы гидростатикалық қысым тек биіктік пен су тығыздығының айырмашылығына байланысты болады, яғни құбырдың бағыты қораптағы қысымға әсер етпейді. Тереңдік өлшегіштің оқуы жоғары және төменгі станция арасындағы көрінетін тереңдік өзгеруін береді. Тереңдіктің өзгеруі "көрініп тұр", өйткені тереңдік өлшегіштер теңіз суына калибрленген, ал гидродеңгей тұщы сумен толтырылады. Сондықтан тереңдіктің көрінетін өзгеруін шын тереңдіктің өзгеруіне айналдыратын коэффициент анықталуы тиіс. Бірінен соң бірі келетін екі станциядан алынған мәліметтерді қосқанда үңгірдің жалпы тереңдігі анықталады.
Hydrolevelling is an alternative to measuring depth with clinometer and tape that has a long history of use in Russia. The technique is regularly used in building construction for finding two points with the same height, as in levelling a floor. In the simplest case, a tube with both ends open is used, attached to a strip of wood, and the tube is filled with water and the depth at each end marked. In Russia, measuring the depth of caves by hydrolevelling began in the 1970s, and was considered to be the most accurate means of measuring depth despite the difficulties in using the cumbersome equipment of the time. Interest in the method has been revived following the discovery of Voronja on the Arabica Massif in the Caucasus – currently the world's second deepest cave. The hydrolevel device used in recent Voronja expeditions comprises a transparent tube filled with water, which is coiled or placed on a reel. A rubber glove which acts as a reservoir is placed on one end of the tube, and a metal box with a transparent window is placed on the other. A diver's digital wristwatch with a depth gauge function is submerged in the box. If the rubber glove is placed on one station and the box with the depth gauge is placed on a lower one, then the hydrostatic pressure between the two points depends only on the difference in heights and the density of the water, i. e. the route of the tube does not affect the pressure in the box. Reading the depth gauge gives the apparent depth change between the higher and lower station. Depth changes are 'apparent' because depth gauges are calibrated for sea water, and the hydrolevel is filled with fresh water. Therefore, a coefficient must be determined to convert apparent depth changes to true depth changes. Adding the readings for consecutive pairs of stations gives the total depth of the cave.
Сауалнама қателерін анықтау
Үңгірлерді зерттеу үшін қолданылатын құрал-жабдықтар жақсаруда. Компьютерлерді, инерциялық жүйелерді және электрондық қашықтықты анықтаушыларды пайдалану ұсынылды, бірақ қазіргі уақытта практикалық жерасты қолданбалары аз. Осы жетістіктерге қарамастан, ақаулы аспаптар, дәл емес өлшеулер, жазу қателері немесе басқа да факторлар әлі де толығымен емес зерттеуге әкелуі мүмкін, ал бұл қателерді анықтау қиын. Кейбір үңгірлердегі геодезия әр станцияны екі рет өлшеп, алдыңғы станцияға қарама-қарсы бағыттағы артқа қарай көз жүгіртуді жазады. Артқа қарай қарап тұрған компастың 180 градусқа айырмашылығы және клинометрдің бірдей мәні, бірақ кері бағытта (мысалы, теріс емес, оң) бастапқы өлшеудің дәл болғанын көрсетеді. Үңгірдегі бір айналым бастапқы нүктесіне дейін тексерілгенде, алынған сызық сызбасы да жабық айналымға айналуы керек. Бірінші және соңғы станциялар арасындағы кез келген бос орын циклді жабу қатесі деп аталады. Егер бір қате болмаса, циклді жабу қатесі жинақталған дәлсіздіктерге байланысты деп есептеуге болады, ал үңгірлерді зерттеу бағдарламалық жасақтамасы цикл станцияларының барлық мүмкін қателерін орташалай отырып, "циклді жабуы" мүмкін. Зерттеудің дәлдігін тексеру үшін айналымдар бір үңгірдің бірнеше кіреберісінің аралығындағы жердің бетін зерттеу арқылы да жасалуы мүмкін. Төменгі жиіліктегі үңгір радиосын қолдану зерттеудің дәлдігін тексеруге мүмкіндік береді. Жер бетіндегі қабылдағыш құрылғы радио толқынының геометриясын өлшеуі арқылы үңгірдегі жолдың тереңдігі мен орналасуын анықтай алады. Жер асты зерттеуімен жер бетіндегі суретті қабылдаушыдан үңгірдің кіреберісінің артына дейін жасанды цикл жасайды, содан кейін циклдің жабылу қателігін анықтау мүмкін. Бұрын үңгіршілер күрделі үңгір карталарын зерттеу қателерін анықтағаннан кейін қайтадан сызудан тартыншақ еді. Бүгінде компьютерлік картография деректер түзетілгеннен кейін үңгір карталарын автоматты түрде қайта тарта алады.
The equipment used to undertake a cave survey continues to improve. The use of computers, inertia systems, and electronic distance finders has been proposed, but few practical underground applications have evolved at present. Despite these advances, faulty instruments, imprecise measurements, recording errors or other factors may still result in an inaccurate survey, and these errors are often difficult to detect. Some cave surveyors measure each station twice, recording a back sight to the previous station in the opposite direction. A back sight compass reading that is different by 180 degrees and a clinometer reading that is the same value but with the reverse direction (positive rather than negative, for example) indicates that the original measurement was accurate. When a loop within a cave is surveyed back to its starting point, the resulting line plot should also form a closed loop. Any gap between the first and last stations is called a loop closure error. If no single error is apparent, one may assume the loop closure error is due to cumulative inaccuracies, and cave survey software can 'close the loop' by averaging possible errors throughout the loop stations. Loops to test survey accuracy may also be made by surveying across the surface between multiple entrances to the same cave. The use of a low frequency cave radio can also verify survey accuracy. A receiving unit on the surface can pinpoint the depth and location of a transmitter in a cave passage by measurement of the geometry of its radio waves. A survey over the surface from the receiver back to the cave entrance forms an artificial loop with the underground survey, whose loop closure error can then be determined. In the past, cavers were reluctant to redraw complex cave maps after detecting survey errors. Today, computer cartography can automatically redraw cave maps after data has been corrected.
Жер зерттеу бағдарламалық жасақтамасы
Компьютерлік платформаларда көптеген геодезиялық бағдарламалар бар, олардың көпшілігі компьютерлік бағдарламалауды негізге ала отырып, үңгіршілермен әзірленген. Көптеген топтамалар белгілі бір тапсырмалар үшін өте жақсы жұмыс істейді, сондықтан көптеген үңгірлер геодезиялық зерттеушілері картографиялық тапсырмалар үшін бір өнімді екіншісіне қарағанда таңдамайды. Орталық сызықты зерттеуді жүргізу үшін танымал бағдарлама - Survex, оны бастапқыда Кембридж университетінің Caving клубы мүшелері Австрияға клуб экспедицияларынан алынған зерттеу деректерін өңдеу үшін әзірледі. Ол 1992 жылы көпшілікке таратылды. Орталық сызық деректері әртүрлі форматта экспортталуы мүмкін, ал үңгірдің егжей-тегжейі AutoCAD, Adobe Illustrator және Inkscape сияқты басқа да бағдарламалармен тартылады. "Туннель" және "Терион" сияқты басқа бағдарламалар картаның орта сызығын және картаны өңдеуге толық мүмкіндік береді. Therion, атап айтқанда, зерттеу циклдарын жапқан кезде, олардың ұзындығына сәйкес келетін жолдарды бұрады, яғни бүкіл жолдарды қайта салудың қажеті жоқ. Therion-дың 2D-ге ауысу қабілетімен айырмашылығы, CaveWhere 3D-ге ауысады. Бұған деформация жоспары мен профильді эскиздер кіреді. CaveWhere сонымен қатар үңгірлердегі зерттеу деректерін енгізу және визуализациялау үшін пайдаланушыға ыңғайлы интерфейс ұсынады. Жер бетіндегі LiDAR құрылғыларының дәлдігі айтарлықтай артып, бағасы төмендеп келеді. Бірнеше үңгірлер "ұшу уақыты" және "фазалық ауысу" LiDAR құрылғыларын қолдана отырып "сканерленді". Әрқайсысының айырмашылығы салыстырмалы дәлдігінде. Орегон үңгірлері ұлттық паркі 2011 жылдың тамызында Лидар сканерлеуімен, сондай-ақ Орегонның оңтүстік-шығысындағы Пейсли үңгірлері археологиялық қазба орнымен бірге сканерленді. Екеуі де FARO Focus фазалық ауысу сканерімен +/ 2 мм дәлдікпен сканерленді. Орегон үңгірлері басты кіреберісінен 110-шы шығысқа дейін сканерленді және басталған нүктеге дейін тексерілді. Деректер әлі де көпшілік үшін қол жетімді емес, бірақ олардың көшірмелері АҚШ Парк қызметі мен Портлендте (Орегон) i TEN Associates компаниясында сақталған.
There are a large number of surveying packages available on various computer platforms, most of which have been developed by cavers with a basis in computer programming. Many of the packages perform particularly well for specific tasks, and as such many cave surveyors will not solely choose one product over another for all cartographic tasks. A popular program for producing a centerline survey is Survex, which was originally developed by members of the Cambridge University Caving Club for processing survey data from club expeditions to Austria. It was released to the public in 1992. The centerline data can then be exported in various formats and the cave detail drawn in with various other programmes such as AutoCAD, Adobe Illustrator and Inkscape. Other programmes such as 'Tunnel' and Therion have full centerline and map editing capabilities. Therion notably, when it closes survey loops, warps the passages to fit over their length, meaning that entire passages do not have to be redrawn. Unlike Therion's 2D warping capabilities, CaveWhere warps passages in 3D. This includes warping plan and profile sketches. CaveWhere also supports loop closure (using Survex) and provides a user friendly interface for entering and visualizing cave survey data. Terrestrial LiDAR units are increasing significantly in accuracy and decreasing in price. Several Caves have been "scanned" using both "time of flight" and "phase shift" LiDAR units. The differences are in the relative accuracies available to each. The Oregon Caves National Park, was LiDAR scanned in August 2011, as were the Paisley Caves Archaeological dig site in SE Oregon. Both were scanned with a FARO Focus Phase shift scanner with +/ 2mm accuracy. The Oregon Caves were scanned from the main public entrance to the 110 exit and were loop surveyed to the point of beginning. The data is not yet available for public use, but copies are retained by both the US Park Service and i TEN Associates in Portland, Oregon.
Автоматтандырылған әдістер
Соңғы жылдары тау-кен өнеркәсібінде HORTA деп аталатын жер асты географиялық орналасу технологиясы қолданылды. Инерциялық навигациялық жүйе технологиясы гироскоп пен акселерометрді 3D-деген позицияны анықтауға көмектеседі. Мұндай автоматтандырылған әдістер жер асты зерттеудің өнімділігін елу есеге арттырып, нақты және егжей-тегжейлі карталарды жасады.
In recent years an underground geographic positioning technology called HORTA has been utilized in the mining industry. The inertial navigation system technology utilizes a gyroscope and an accelerometer to aid in 3D position determination. Such automated methods have provided a more than fifty fold increase in underground surveying productivity with more accurate and finer detail maps as well.