【探洞】洞穴测量和成图的基本方法
洞穴地形的复杂性和人类对黑暗的恐惧,长期以来使人们无法正确地认识
美丽的地下世界,这就使洞穴探险者具有了探索未知,揭开神秘的使命。探洞
者应该掌握洞穴测量的方法,正确使用测量仪器,将洞穴以图的形式对外介绍,同时也是自己探洞成果的表现。
下面就洞穴测量和成图的相关内容,向洞穴探险的爱好者作个简单的介绍。
测量使用的仪器
古人说得好,工欲善其事,必先利其器。首先我们对洞穴测量所需要的工
具作个详细的介绍。
测洞口坐标:全球定位仪(GPS),较精确测量,手持式就可以,价格在2000
元左右。
测量长度的仪器
测绳:一般长度为30米和50米。不利于携带,误差较大。价格在20元左右。
测尺:一般长度为30米或50米。测量准确,品牌多,价格偏差很大。由于受洞中泥沙的影响,选择时要考虑便于清洗、收放、耐磨和轻便等因素。
激光测距仪:用于精确测量,使用方便。市场上有数种品牌,由于测量精度不同,价格差距也较大,从几百元到上千元不等。我推荐使用Leica的DISTO
系列,测量精度(±3mm/0.1in),测距(0.2-200m),其中lite5最便宜,约在3000元左右。目前又出了一个手机大小的新型号A3。
测量方位角的仪器
罗盘:用来测量洞道的走向
测量倾角的仪器:罗盘、倾角仪
记录数据的工具:记录本、铅笔、橡皮擦、小刀
洞穴测量元素和数据单
测量元素:
点上距:测点到洞顶的垂直距离,一般是身体的某个部位,有可能是地面,还有
可能是洞顶。
点下距:测点到地面的垂直距离,位置情况同上。
点左距:测点与岩壁在行进方向的左测的距离,一般以到基岩的位置为准。
点右距:方向与左距的相反,其他一样。
点之间的距离:前后测点间的行进距离。
点之间的方位:后点朝向前点,与磁力线的夹角,通常读数范围为0°-360°。
点之间的倾角:前后测点与水平面的夹角,就是上坡、下坡还是水平。读数范围0°-90°。
数据单:
如何测量
洞穴测量是一个团队合作的工作,要求分工明确,各负其责而又默契配合,在人数上一般不少于3个:一个是前测手,负责选择、标明测点并测量点的数据和点之间的距离;另一个是后测手,负责测量点之间的方位角和倾角;第三个是
记录,负责完整、清楚地将数据记录下来,并对数据无法表达的情况进行描述。如果只有2个人,也可以进行,就要把记录的工作分给后测手,工作量的加大,必然带来繁琐地操作,所以要求更仔细地进行,不能着急。
实际测量应该先从洞外开始,首先要将洞穴所在的地点详细记录,还有测
量日期和参与人员的名字,然后将洞口的经度、纬度、海拔和朝向记录下来。
这是一个很好的习惯。洞穴测量即可以由外向里,也可以由里向外测,有时候
根据情况还可以从中间往两头测。测量中选择测点,不但要能做明确的标识,
还要兼顾到下一测点,一般以洞穴的大形态、裂缝、大岩块和拐弯(角)作为测
3000元左右手机推荐点较好,用垒石在测点处做标记。
测量点的数据的时候,左右距离应该取和前一点连线的垂直方向上的距离,还要反映出此点的最大宽度,所以在有坍塌堆积的情况下,要尽量选择基岩作
为被测面。下距最好是固定高度,这样既准确又提高了效率。测量点之间数据
的时候,长度和倾角都要求两点到地面的距离相同,而测方位角就要求仪器保
持水平,当然两点对准是基本的要求。
记录的时候,要确定当天点的代表符号,比如A,那么就从A1开始,A1-
A2,A2-A3…,如果在A2点出现了叉洞,就要先布好点,比如A2-Aa1,叉洞就
从Aa1开始。点的代表符号最好每天都不一样,分层后的水平洞道也要另外确
定代表符号。这样在测量复杂的洞系的时候,就能为日后的成图和分析提供清
晰的资料。记录者还要注意,在填写方位角或倾角的时候,不能带单位符号"°",应该写成310,而不能写成310°;倾角是有正负之别的。写错了,不要涂改,要么擦去重写,要么划掉重写。
另外,测量中报数据的时候,要求声音要清楚、宏亮。
成图
有了测量数据,我们就应该尽快地将图绘出,因为隔的时间长了,一些细
节就容易忘记,所以及时成图也是个好习惯,现在有成图软件帮忙,一出洞就
可出轮廓图了。在具体说明成图之前,先说明成图的精度。
成图精度(中国洞穴会标准)
在测量一个洞穴之前,应该根据自己的装备条件、洞的情况来决定测量的
级别,级别并不是越高越好的。
成图时,首先要确定图的比例,在没有特别要求的时候,我们是按以下数据来定的:
1∶500用于测量长度小与1000米的小型洞穴
1∶1000用于测量长度在1000米以上的洞穴
1∶2000用于测量长度在5000米以上的洞穴
在坐标纸上确定北向和比例后,就先在合适的位置标上第一个点,并注明代表符号,例如A1,然后用量角器在图纸上到A1到A2的方位角,用直尺在方位角方向上确定两点的长度。
依次将后面的点标画在图纸上,这就把洞道的走向反映出来了。下一步,我们画洞道的轮廓,依据左右距的数据正确地标出每个测点的左右点,然后将右点相连,左点和左点相连,就可以粗犷的将洞道轮廓勾画出来。由于是在画平面图,所以测点间的距离应该反映为平面投影长度,换算公式为:平面投影长度=点之间的测距×Cosα(α为点之间倾角)。左右亦然。数据处理完成后,就要把洞道轮廓按描述进行修正。然后把记录下来的洞穴地形、次生堆积物、水文、生物等情况正确地标注在图上。
这样,洞穴的平面图就基本完成了,但要清楚地表明洞穴的情况,还要反应其上下起伏的状态,所以就要画出剖面图。在平面图中,两点的平面位置已经确定,所以在剖面图中要确定的就是两点的高差和洞顶的高度,换算公式:点之间的高差=点之间的测距×Sinα(α为点之间倾角)。画完剖面图中的测点,就对应每点的上下距画出剖面的洞道轮廓,然后还要填上内部情况。最后,是将有特殊形状的洞道截面,反应在平面图的对应位置上。
在成品图里,要包括详细的文字说明和图例及其说明。这样,一幅洞穴图才算真正地完成了。
成图元素
文字说明部分:
洞穴名称,地理位置:说明洞穴的区划位置所在。
地理数据(经度、纬度、海拔):确定洞穴的准确地理坐标。
洞穴数据(测量长度、测量高差、洞口朝向):表现洞穴尺寸的数据之和。
测量人员,测量日期:略
图形部分:平面图,剖面图,截面图,洞内情况的图示,北向标示,比例尺标示
图例部分:反映洞内情况图示的图例
洞穴地图成图软件介绍
在windows系统中常用的一些软件:
Caps(英文软件):在注册前可以记录100个点的数据,借助Caps可以生成洞穴测绘地图。
COMPASS(英文软件):COMPASS是一个基于视窗软件设计的用于洞穴制图的软件包,能够查看、处理、分析洞穴数据,该软件能够输入洞穴的相关数据,并对数据进行校订完成统计工作,能从屏幕上看到各个不同角度的形态,能够精确到每一个点的三维数据。
survex:多用途的洞穴绘图平台,洞穴勘查软件,它被设计成不只是简单的数据记录而可以全方位的成图软件。
walls:(英文软件)由DaveMcKenzie开发的Walls软件是基于视窗软件设计的,用于帮助洞穴探险者整理数据,准备出版用地形图等。Ellipse作为Walls 软件的前体,支持的是70年代,80年代的课题。Walls软件的主体功能,应用界面在1994年初已形成。Walls软件的主要特点体现在:数据输入方式,由文字编辑处理程序完成的自动校正步骤;将调查结果组合形成分级的课题流程,按指定的矢量和终端特性打印出彩的,有灰度的图形,以及输入和输出数据处理结果等。