① 查找地下50米以內有洞穴的儀器
測量使用的儀器
古人說得好,工欲善其事,必先利其器。首先我們對洞穴測量所需要的工具作個詳細的介紹。
測洞口坐標:全球定位儀(GPS),較精確測量,手持式就可以,價格在2000元左右。
PM-5精密傾角儀
測量長度的儀器
測繩:一般長度為30米和50米。不利於攜帶,誤差較大。價格在20元左右。
測尺:一般長度為30米或50米。測量准確,品牌多,價格偏差很大。由於受洞中泥沙的影響,選擇時要考慮便於清洗、收放、耐磨和輕便等因素。
激光測距儀:用於精確測量,使用方便。市場上有數種品牌,由於測量精度不同,價格差距也較大,從幾百元到上千元不等。我推薦使用Leica的DISTO系列,測量精度(±3mm/0.1in),測距(0.2-200m),其中lite5最便宜,約在3000元左右。目前又出了一個手機大小的新型號A3。
測量方位角的儀器
羅盤:用來測量洞道的走向。
測量傾角的儀器:羅盤、傾角儀
記錄數據的工具:記錄本、鉛筆、橡皮擦、小刀
洞穴測量元素和數據單
測量元素:
點上距:測點到洞頂的垂直距離,一般是身體的某個部位,有可能是地面,還有可能是洞頂。
點下距:測點到地面的垂直距離,位置情況同上。
點左距:測點與岩壁在行進方向的左測的距離,一般以到基岩的位置為准。
點右距:方向與左距的相反,其他一樣。
點之間的距離:前後測點間的行進距離。
點之間的方位:後點朝向前點,與磁力線的夾角,通常讀數范圍為0°-360°。
點之間的傾角:前後測點與水平面的夾角,就是上坡、下坡還是水平。讀數范圍0°-90°。
數據單:
如何測量
洞穴測量是一個團隊合作的工作,要求分工明確,各負薯敬其責而又默契配合,在人數上一般不少於3個:一個是前測手,負責選擇、標明測點並測量點的數據和點之間的距離;另一個是後測手,負責測量點之間的方位角和傾角;第三個是記錄,負責完整、清楚地將數據記錄下來,並對數據無法表達的情況進行描述。如果只有2個人,也可以進行,就要把記錄的工作分給後測手,工作量的加大,必然帶來繁瑣地操作,所以要求更仔細地進行,不能著急。
實際測量應該先從洞外開始,首先要將洞穴所在的地點詳細記錄,還有測量日期和參與人員的名字,然遲手李後將洞口的經度、緯度、海拔和朝向記錄下來。這是一個很好的習慣。洞穴測量即可以由外向里,也可以由里向外測,有時候根據情況還可以從中間往兩頭測。測量中選擇測點,不但要能做明確的標識,還要兼顧到下一測點,一般以洞穴的大形態、裂縫、大岩塊和拐彎(角)作為測點較好,用壘石在測點處做標記。
測量點的數據的時候,左右距離應該取和前一點連線的垂直方向上的距離,還要反映出此點的最大寬度,所以在有坍塌堆積的情況下,要盡量選擇基岩作為被測面。下距最好是固定高度,這樣既准確又提高了效率。測量點之間數據的時候,長度和傾角都要求兩點到地面的距離相同,而測方位角就要求儀器保持水平,當然兩點對準是基本的要求。
記錄的時候,要確定當天點的代表符號,比如A,那麼就從A1開始,A1-A2,A2-A3……,如果在A2點出現了叉洞,就要先布好點,比如A2-Aa1,叉洞就從Aa1開始。點的代表符號最好每天都不一樣,分層後的水平洞道也要另外確定代表符號。這樣在測量復雜的洞系的時候,就能為日後的成圖和分析提供清晰的資料。記錄者還要注意,在填寫方位角或傾角的時候,不能帶單位符號「°」,應該寫成310,而不能寫成310°;傾角是有正負之別的。寫錯了,不要塗改,要麼擦去重寫,要麼劃掉重寫。
另外,測量中報數據的時候,要求聲音要清楚、宏亮。
成圖
有了測量數據,我們就應該盡快地將圖繪出,因為隔的時間長了,一些細節就容易忘記,所以及時成圖也是個好習慣,現在有成圖軟體幫忙,一出洞就可出輪廓圖了。在具體說明成圖之前,先說明成圖的精度。
成圖精度(中國洞穴會標准)
在測量一個洞穴之前,應該根據自己的裝備條件、洞的情況來決定測量的級別,級別碼遲並不是越高越好的。
成圖時,首先要確定圖的比例,在沒有特別要求的時候,我們是按以下數據來定的:
1∶500 用於測量長度小與1000米的小型洞穴
1∶1000 用於測量長度在1000米以上的洞穴
1∶2000 用於測量長度在5000米以上的洞穴
在坐標紙上確定北向和比例後,就先在合適的位置標上第一個點,並註明代表符號,例如A1,然後用量角器在圖紙上找到A1到A2的方位角,用直尺在方位角方向上確定兩點的長度。
依次將後面的點標畫在圖紙上,這就把洞道的走向反映出來了。下一步,我們畫洞道的輪廓,依據左右距的數據正確地標出每個測點的左右點,然後將右點相連,左點和左點相連,就可以粗獷的將洞道輪廓勾畫出來。由於是在畫平面圖,所以測點間的距離應該反映為平面投影長度,換算公式為:平面投影長度=點之間的測距×Cosα(α為點之間傾角)。左右亦然。數據處理完成後,就要把洞道輪廓按描述進行修正。然後把記錄下來的洞穴地形、次生堆積物、水文、生物等情況正確地標注在圖上。
這樣,洞穴的平面圖就基本完成了,但要清楚地表明洞穴的情況,還要反應其上下起伏的狀態,所以就要畫出剖面圖。在平面圖中,兩點的平面位置已經確定,所以在剖面圖中要確定的就是兩點的高差和洞頂的高度,換算公式:點之間的高差=點之間的測距×Sinα(α為點之間傾角)。畫完剖面圖中的測點,就對應每點的上下距畫出剖面的洞道輪廓,然後還要填上內部情況。最後,是將有特殊形狀的洞道截面,反應在平面圖的對應位置上。
在成品圖里,要包括詳細的文字說明和圖例及其說明。這樣,一幅洞穴圖才算真正地完成了。
成圖元素
文字說明部分:
洞穴名稱,地理位置:說明洞穴的區劃位置所在。
地理數據(經度、緯度、海拔):確定洞穴的准確地理坐標。
洞穴數據(測量長度、測量高差、洞口朝向):表現洞穴尺寸的數據之和。
測量人員,測量日期:略
圖形部分:平面圖,剖面圖,截面圖,洞內情況的圖示,北向標示,比例尺標示。
圖例部分:反映洞內情況圖示的圖例
洞穴地圖成圖軟體介紹
在windows系統中常用的一些軟體:
Caps(英文軟體):在注冊前可以記錄100個點的數據,藉助Caps可以生成洞穴測繪地圖。
COMPASS(英文軟體):COMPASS是一個基於視窗軟體設計的用於洞穴制圖的軟體包,能夠查看、處理、分析洞穴數據,該軟體能夠輸入洞穴的相關數據,並對數據進行校訂完成統計工作,能從屏幕上看到各個不同角度的形態,能夠精確到每一個點的三維數據。
survex:多用途的洞穴繪圖平台,洞穴勘查軟體,它被設計成不只是簡單的數據記錄而可以全方位的成圖軟體。
walls:(英文軟體)由Dave McKenzie開發的Walls軟體是基於視窗軟體設計的,用於幫助洞穴探險者整理數據,准備出版用地形圖等。Ellipse作為Walls軟體的前體,支持的是70年代,80年代的課題。Walls軟體的主體功能,應用界面在1994年初已形成。Walls軟體的主要特點體現在:數據輸入方式,由文字編輯處理程序完成的自動校正步驟;將調查結果組合形成分級的課題流程,按指定的矢量和終端特性列印出彩色的,有灰度的圖形,以及輸入和輸出數據處理結果等。
winkarst(英文軟體):岩洞研究和測量作圖的軟體,它有三維立體顯示測量數據的功能,能從各種不同角度查看和輸出洞穴的形態。winkarst是現在相對比較容易操作的功能強大的洞穴成圖軟體。
本文參考了張遠海所著《洞穴探險》,表示感謝