ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЁМКА ПЕЩЕР by Зурсгс Украина

КЛУБ СПЕЛЕОЛОГОВ «ЦИКЛОП»

ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЁМКА ПЕЩЕР

ЛЬВОВ 2013

Учебно-методическое пособие серия «Школа спелеологии»

Выпуск 13

Суховей Леонид Наумович, Суховей Алла Дмитриевна Топографическая съемка пещер

Учебное пособие для спелеологов. Львов, 2013 г. - 40с. Данные рекомендации предназначены для повышения квалификации спелеологов, они могут быть полезны руководителям кружков юных спелеотуристов и спелеологов. Топографическая съемка пещер - отдельная важная тема в программах подготовки спелеологов разных уровней. Материал дан в большем объеме, чем требуется по планам кружков юных спелеологов 1-3 годов обучения, еще и для того, чтобы самостоятельно планировать занятия по теме в зависимости от особенностей карстовых районов и пещер родного края. Данная работа поможет также спелеологам ознакомиться с современными подходами в топографической съемке пещер.

Иллюстраций 6, библиография 20 названий

Топосъёмка - альфа и омега спелеологии В.А.Мальцев «Пещера мечты пещера судьбы» ВВЕДЕНИЕ Среди наук о земле особое место занимают геодезия, топография и картография. Геодезия (от греч gеоdаisia - деление земли) занимается измерением формы и размеров Земли, созданием на земной поверхности опорных пунктов (триангуляционных знаков), сеть которых покрывает всю её поверхность. В пределах любой страны эта сеть той или иной густоты является государственной геодезической сетью. На территории бывшего СССР пункты государственной геодезической сети имеют 1, II, III, IV классы, сетей местного значения (сетей сгущения) 1 и 2 разрядов и пунктов съёмочного геодезического обоснования. Основой этих пунктов являются реперы. Репер (франц. rереrе - метка, знак, исходная точка) знак, закрепляющий точку земной поверхности, высота которой определена. Система (совокупность) пикетов, обеспечивающих съёмку на некотором участке поверхности или пещеры, называется съёмочным обоснованием. Последовательность опорных пунктов, устанавливаемых и измеряемых в ходе съёмки, называют буссольным ходом. При геодезических измерениях опорных точек могут применяться различные способы: • триангуляции (треугольников); • обхода (полигонометрии); • створов; • прямоугольных координат; • полярных координат (кругового визирования); • засечек (линейных и угловых). Первые два метода, обычно, применяют для съёмки основных опорных точек, а последние четыре - для для съёмки ситуации (подробностей). Топография (от греч. tороs - местность и graphо - описываю) занимается разработкой методов съёмки земной поверхности для создания топографических карт крупных масштабов. В горном деле топографические работы относят к маркшейдерскому (нем. mаrk - граница, межа и sсhеidеп различятъ, устанавливать) делу. В задачу маркшейдера входит, в том числе, и подземная топосъёмка. Картография - наука о географических картах, их содержании, методах создания и использования. Она делится на картоведение, математическую картографию, составление и редактирование карт, их оформление и издание.

Среди изобретений, оказавших громадное влияние на развитие человеческой цивилизации, не только колесо, порох и огнестрельное оружие, но и маленький с виду неприметный инструмент - компас. Топографическая съёмка основана на свойстве магнитной стрелки (компаса) реагировать на магнитное силовое поле Земли (магнитный меридиан) и устанавливаться в направлении Северного полюса. В популярной литературе до сих пор можно встретить ссылку на то, что компас изобрели китайцы чуть ли не во II тыс. до н.э., что не верно. На самом деле компас изобретен лишь в начале XII века арабскими мореходами. Они научились закреплять намагниченную железную стрелку на поплавке, который помещали в сосуд с водой, что подтверждается в старом его названии - "каламита" (от греч. трубка). Компас с магнитной стрелкой, подвешенной на шпильке, стал известен в Европе в последней четверти XII века, благодаря трудам ученого монаха Александра Некэма из Англии. Это изменение также закрепилось в названии. Когда стрелку, вращающуюся на шпильке, поместили в коробку, прибор стал называться похоже на европейских языках: буссоло, буссола, бруксула, буссоль. Оно берет название от греческого «пиксос» (латинизированная форма «буксус»), то есть названия коробки и букового дерева, из которого она делалась, - «боссо». Сходное слово сохранилось в русском языке - «бук» и «букса» (коробка подшипника вагонной оси). В середине XIII века профессор Парижского университета Пьер де Марикур усовершенствовал компас, установив на нем круглую 360° шкалу и алидаду (поворотную визирную линейку-целик). Слова «компас» и «буссоль» - синонимы. «Труднодоступностъ, наличие водных преград, отсутствие освещения, низкая температура, высокая влажность воздуха, крайне прихотливые контуры объектов, невозможность использования точных измерительных приборов и сети опорных точек на поверхности, - писал известный спелеолог В.Н.Дублянский - вот далеко не полный перечень трудностей, ожидающих топосъёмщика под землей». В отечественной спелеологии давно прижился принцип - «Есть топосъёмка и описание - есть пещера, нет их - нет и пещеры». Материалы топосьемки - основной документ, подтверждающий не только первопрохождение пещеры, но и основной показатель её морфометрических характеристик для включения её в списки того или иного уровня (мирового, континентального, национального, регионального). Топографическая магнитная съёмка пещер, является первым этапом их специализированного изучения геологами, биологами, археологами и др. Главная задача топографических работ состоит в определении конфигурации подземных ходов, выяснении их взаимного положения и взаимосвязей, получение морфометрических характеристик пещеры. Топографическим 4

чертежом пещеры является её план, разрезы (разрез-развёртки) и сечения. На базе проведенной съёмки возможно проведение специальных топографических, микроклиматических, геологических, гидрологических измерений, археологических, биологических, минералогических и др. наблюдений. В довоенный и дореволюционный период топографическими съёмками в нашей стране занимались эпизодически различные учреждения и службы. Однако практика фиксации входов в пещеры на крупномасштабных картах России начинается с момента становления топографии и землемерного дела, т.е. с середины XVIII в. Систематическое картографирование пещер в стране начато в 1959 году исследованиями в Крыму и на Подолье предпринятыми Комплексной карстовой экспедицией академии наук Украины (рук.В.Н-Дублянский). Заслуга В.Н. Дублянского не только в том, что для поиска, учета, исследований пещер он привлек широкие круги спортивной общественности (самодеятельных туристов и альпинистов), но и в том, что любительские топосьемки пещер стали отвечать уровню, требуемому для решения комплекса задач практической (научной) спелеологии. Этот высокий уровень требований к топоматериалам пещер стал традицией украинской и российской школ спортивной спелеологии. Конечно, с одной стороны, комплексный подход и определенные требования к топосъёмкам требуют от спелеолога знаний дисциплин (геологических, гидрологических и др.) далеких от спортивно-прикладных и технических навыков. С другой стороны, увеличение глубин открываемых полостей, техническое усложнение их прохождения, увлечение только спортивной стороной спелеологии, недостаточная техническая информативность топопланов диктовала необходимость упрощения их или создания специальных спортивно-технических чертежей. В 1987 году спелеологи Серафимов К.Б. и Резван В.Д. разработали упрощенные чертежи пещер - спортивно-техническое описание (СТО). Кроме абрисных и не масштабных зарисовок разрез-разверток вводились дополнительные знаки и таблицы не только с техническими характеристиками участков, но и способами их преодоления. Предполагалось, что такой чертеж заменит и отчет о штурме полости. Такой подход к топосъемкам весьма проблематичен. С одной стороны, предусмотреть все случаи, где группа, предпринявшая прохождение, может «вляпаться»,- не реально. С другой стороны тактика спелеологических исследований не стоит на месте (растет сложность полостей, улучшается и меняется снаряжение, что приводит к изменению способов и приемов его использования и т.д. и т.п.).

Такая шпаргалка для «двоечников» приучает к «легкости штурма», отучивает думать и т.п., что в непредвиденных (экстремальных) случаях может привести к плачевным результатам. Проблема техническою прохождения (СТО) для сложных пещер, конечно, должна решаться, но путем усовершенствования легенды и наличия специальных условных знаков для технических характеристик пещеры. Здесь предлагается вариант решения проблемы (см. прил. 3). Буссольная методика работы горным компасом взята из геологии и предложена В.Н. Дублянским в 1958 г. Она хорошо зарекомендовала себя при съёмке крымских, подольских и, отчасти, кавказских пещер. В 60-х В.Я. Рогожников начал применять мензульную съемку спортивным жидкостным компасом в катакомбах Аджимушкая и лабиринтовых пещерах Подолья. Затем мензульную съёмку начал пропагандировать И.В. Черныш. Эта съемка оказалась оптимальной для съёмок лабиринтов. С начала 70-х съемку спортивным компасом начали широко применять одесские спелеологи в катакомбах Одесщины, в пещере Ветровой, а позже в горизонтальных пещерах Кавказа. Такая съемка точнее передает морфологию пещеры на плане, но теряет в точности при съемке протяженных пещер. Оптимальный выход, при съёмке крупных лабиринтов подольских пещер, нашли спелеологи клуба «Подолье», применив комбинированную съёмку. В условиях спелеологии, как любительского занятия, и многообразия типов пещер, и даже разных участков в одной пещере, внедрение стандартов весьма проблематично. Другими словами, выбор топографических инструментов, приборов и методик съемки должен проводиться с учетом особенностей морфологии конкретной пещеры. Но базовый набор методик, требований, инструментов должна знать любая исследовательская группа. При многолетних исследованиях определенных пещер и приобретения опыта их специфической топосъёмки группа выработает свой оптимальный вариант и индивидуальный стиль в топосъёмке. Полезно помнить, что чем больше спелеологических топосьемочных школ и стилей, тем динамичнее идет развитие и совершенствование топосъёмочного пещерного дела, а это можно только приветствовать. РАНГИ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ СПЕЛЕОСЪЁМОК Только промышленная и специальная научная подземная (маркшейдерская) инструментальная съёмка для создания подземных коммуникаций (сооружений) и специфических научных наблюдений должна обладать достаточным уровнем точности. Например, при рытье туннелей (диаметром 5 м) с разных сторон горы на расстояние в 1 км, для встречи в одной точке, точность съёмки должна быть не ниже 0,002%. При маркшейдерской инструментальной съёмке геодезические опорные точки относятся к сетям местного значения временного характера IV класса 1-го -4го разрядов точности. Съёмка азимутов и углов производится теодолитами и 6

специальными горными приборами различной точности. Измерения расстояний мерным шнуром. Опорные точки постоянные - реперы. Они используется маркшейдерами для различной производственной документации при проходке и эксплуатации горных выработок. В спелеологии - изредка для выполнения специальных измерений. В практике исследования пещер («первопрохождений») высокие требования к съёмке - просто излишество. Фактически съёмка должна помочь определить морфометрию пещеры, перспективы соединения, геологические закономерности и т.п. Несколько более высокие требования к любительским топосъемкам возникают при съемках больших лабиринтов или «стыковке» различных лабиринтов или их участков. Поэтому можно рекомендовать сл. классы точности с учетом действующей в топографии терминологии. Полуинструментальная (инструментальная IV-го класса 4-го разряда) съёмка 1-го ранга точности. Съёмка азимутов буссолью с ценой деления 1°, высот гидронивелиром. Измерения расстояний мерной лентой. Пикеты временные. Точность съёмки 1-2%. Используется для документации пещер, включенных в мировой и национальный кадастры. Полуинструментальная съёмка 2-го ранга точности. Съёмка азимутов компасом с ценой деления 1°, углов наклона эклиметром с ценой деления 2°. Измерения расстояний мерным шнуром (лентой). Пикеты временные. Точность съёмки 3-5%. Используется для документации пещер, включённых в национальный и региональный кадастры. Абрисная съёмка 3-го ранга точности. Съёмка азимутов компасом с ценой деления 2°. Углы наклона до 5° не измеряются, более крутые снимаются эклиметром с ценой деления 2-5°. Измерения расстояний шнуром. Пикеты временные. Точность съёмки 5-10%. Используется для документации горизонтальных и второстепенных участков пещер. Абрисная съёмка. Съёмка азимутов компасом с ценой деления 2-3°. Измерения расстояний шагами или мерным шнуром. Пикеты временные (в виде каменных пирамидок). Точность съёмки не учитывается. Используется только при разведках пещер как полевой документ-основа для планирования работ в пещере. Глазомерная зарисовка-абрис. Съёмка привходовой части пещеры без измерений на глазок. Точность съёмки не учитывается. Используется только при разведках пещер для сбора сведений о них. ТОПГРАФИЧЕСКИЕ ЧЕРТЕЖИ ПЕЩЕР Самым древним пещерным и горным чертежом, сохранившимся до наших дней, можно считать глазомерную съемку-абрис шахты по добыче золота на древнеегипетском папирусе.

Схема древнеегипетских золотых копей

Топоплан Дальних пещер Киево-Печерской лавры 1661 г. В Украине самым древним пещерным чертежом (1638 года издания) считается картографическое изображение глазомерной съёмки абриса Дальних Пещер

Киево-Печерской лавры известное по книге Афанасия Кальнофойского «Тератургима» напечатанного типографией лавры. Известен и первый сохранившийся подземный чертёж в Украине выполненный с использованием компаса в 1661 году. Это абрисная съёмкаплан всё тех же Дальних Пещер. Самым старым известным топопланом карстовой пещеры Украины считается абрисная съёмка пещ.Вертебы выполненная в 17.07.1878. Время сохранило и имена пионеров-топографов национальной спелеологии. Это инженеры из Залещиков Александр Ковальский и Евстажий Петион (Л3) Самый старый в России пещерный чертеж выполнен С.У. Ремизовым в 1703 году для «Служебной чертежной книги». На нем изображена пещ. Кунгурская. Подлинник не сохранился. Известна только его копия, хранящаяся в архиве Академии наук в фонде Ф.Страленберга. По мнению многих исследователей, этот чертеж виртуальный, т.е. составлен с чужих слов. В спелеологии для горизонтальных пещер основным чертежом пещеры является план, то есть проекция её на горизонтальную плоскость. Если чертеж пещеры превышает радиус 10 км, то он считается картой. К плану всегда прикладываются сечения пещеры, то есть вертикальные сечения в заданных, обычно перпендикулярных ходу, направлениях. В наклонных и вертикальных полостях к плану обязательно добавляют разрезы или разрез-развертки, если хода меняют направления. Разрез - это так же проекция полости, но уже на вертикальную плоскость ориентированную по выбранному магнитному азимуту. Разрез-развертка - это проекция всех разрезов на одну вертикальную плоскость. Для этажных пещер составляются отдельные планы этажей, а при их совмещении этажи чертят разными цветами. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ, ИНСТРУМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ Для топографических измерений в пещерах и топографических привязок входов могут быть рекомендованы следующие приборы: 1. Геодезическая буссоль БГ-1 или БС-2 (точность отсчета 5 ") 2. Подвесная буссоль Б-2 (точность отсчета 30 ") 3. Ориентир-оуссо.чь БКТ (точность отсчета 30 ") 4. Компас горный ГК-2 (ГК-2В) (точность отсчета 1°) 5. Жидкостный компас «Спорт-3» («Буссель») (точность отсчета 2°) 6. Эклиметр Брандиса (цилиндрический) (точность отсчета 20 ") 7. Маятниковый измеритель углов (точность отсчета 1°) 8. Нивелир шланговый НШТ-1 (высоту до 0,2м, через 1 мм на удаление до 10м) 9. Макробаронивелир МБНП (точность отсчета 0,1 мм рт.ст.) 10. Макробаронивелир МБ-63 (точность отсчета 0,5 мм рт.ст.) 11. Макробаронивелир БАММ-1 (точность отсчета 100 Па) 9

и инструменты: 12. Рулетка тесмяная РТ-10 или кевларовая до 10, 20 м. (точность отсчета 10 мм на 10 м) или ТОРОФИЛ. Так как в пещерах сантиметровые метки рулеток не используются, то удобнее применять самодельные мерные шнуры (пикет для удобства отсчета всегда проще закрепить против метровых меток, чем ломать голову с добавочными сантиметрами при масштабировании съёмки). 13. Шагометр «Заря» (Отсчет до 99 999 шагов, через 1 шаг) 14. Визирная линейка (специальная топографическая, треугольная в сечении, с канавками для визирования, сантиметровой и масштабными линейками на её гранях). 15. Карандаши «Топограф», «Картограф», «Конструктор» от 7Т до Т, ТМ, от М до 6М и пенал для их хранения 16. Бумага масштабно-координатная (миллиметровка) или специальная чертежная водоотталкивающая (лавсановая) пленка 17. Стиральная резинка. Остальные принадлежности необходимо изготовить самому. Топопланшет— рабочий столик топосъёмщика. Изготовляется из многослойной фанеры толщиной 3-5 мм и размерами 210х300 мм. Планшет полируется, покрывается олифой и жёлтым лаком. С лицевой стороны прикладывается лист плотного картона формата А4, с нижней стороны в углу приклеивается кусок наждачной бумаги. По узкому краю снизу и сверху одеваются кольца из резинки для крепления листов миллиметровки. К верхней резинке шнурком крепится карандаш. Топопикеты - временные опорные пункты изготовляются из фольгированной бумаги (оберточная для чая, шоколада и т.п.) или толстой фольги. Форма пикетов круглая (диаметр 40-50 мм), квадратная (со стороной 40-50 мм) или прямоугольная (размерами 40х60 мм). Цифры наносятся на них карандашом по ходу съёмки (продавливаются или пишутся на бумажной стороне фольги). Реперы - постоянные опорные пункты. Устанавливаются в пещерах, в которых планируются многолетние исследования. Они изготавливаются в виде круглых алюминиевых марок с предварительно выбитыми пуансоном цифрами и отверстием в середине для дюбеля. На шляпку дюбеля при необходимости можно крепить отвес. В горном деле используются постоянные и временные пункты. Временные маркшейдерские знаки представляют собой железную треугольную пластину, у основания которой делается прорезь или отверстие для нити отвеса. Знак забивают в крепь или потолок горной выработки. Постоянные маркшейдерские знаки специальной формы изготовляются для подземных съёмок 1 и 2 разрядов и закладываются через каждые 300-500 м по ходу съёмки. 10

Мерный шнур для отсчета расстояний измерений азимутов и углов наклона лучше изготовить самому. В качестве шнура используется многожильный медный луженый провод в хлорвиниловой изоляции (типа МГШВ 1,5) белого или желтого цветов или кевларовый тонкий канат. Длина шнура 6 или 10 метров. Через каждый метр ставится метка (завязывается узелок или продевается пластмассовый шарик, лучше от светящихся (люминесцентных) бус). Четные марки окрашивают в красный, нечетные в синий цвет (с двух сторон белых люминесцентных бус закрепляются куски разноцветной изоленты ПХВ) На концах шнура завязываются петли. Идеальным мерным устройством является ТОРОФИЛ. Например, тип Т8А имеет вес 215 г, габариты 150х80х50 мм, заправляется катушкой нерастягивающихся ниток (на 300 м). При вытягивании нитки через фрикционный узел топофила начинает работать счетчик и показывать дистанцию. Для очередного отсчета использованную нитку обрывают и вытягивают новую. Сумка-чехол для хранения и переноски планшета с топокомплектом. Шьётся из легких водоотталкивающих ярких тканей под размер планшета. Сверху пришиваются карманы для принадлежностей. ГЛАЗОМЕРНАЯ (АБРИСНАЯ) СЪЁМКА Съемка производимая «на глазок» или с использованием простеньких компасов (ценой деления 2-3°) и шагов (шагометров) называется глазомерной. Абрис это схематическая зарисовка (чертеж-схема) местности (пещеры) с указанием геодезических точек. Абрис делается для того, чтобы правильно соединить на плане снятые опорные геодезические точки (пикеты). К глазомерным съёмкам спелеологи прибегают тогда, когда нужно получить план подходов к пещере (пещерам) в короткие сроки, и когда крупномасштабная карта или приёмник спутниковой радионавигационной системы отсутствует, а также съёмкам внутри пещеры. Здесь вопрос глазомерных съёмок на поверхности не рассматривается, так как он достаточно полно освещен в литературе, особенно по военной топографии (рекомендуем ЛЗ). Главное условие такой съёмки - составление ясного и наглядного достоверного плана. Достоверность определяется не только тем, что съёмщик непосредственно наблюдает, а в умении выделить главные детали-ориентиры местности (пещеры). Для спелеолога важны не только элементы подходов к входам, но и выходы карстовых вод, карстовые воронки, скальные обнажения, элементы поверхностных карстовых форм и т.п. Кроме умелого подбора характерных топознаков на плане за его границами помещается легенда - описание характерных и важных ориентиров. Искусство составления абриса состоит в тщательном нанесении важных элементов, менее подробно не существенных и в пропуске других. 11

В пещере глазомером определяют лишь высоту и ширину полости над снимаемым пикетом. Съёмщик, вытягивает перед собой руку с карандашом, отмечает высоту, используя напарника вместо измерительной рейки. Для определения ширины за эталон берется расстояние от пальцев вытянутой в сторону руки напарника до противоположного плеча (в среднем оно находится в пределах 1 м). Абрисная съёмка присутствует при съёмке пещер любого ранга точности, так как контуры пещеры наносятся по абрисам. Абрисная съёмка обычна для сечений и разрез-разверток подземных форм. На всех абрисах для облегчения камеральных работ обязательно указываются номера пикетов. При зарисовках абриса пещеры или её элементов (сечений, разрезов) важно отразить особенности контуров полости, связанные с проявлениями тектонической трещиноватости, изменениями литологического состава пород, деятельностью напорных и ненапорных вод, процессами карстовой аккумуляции и т.д. Элементы микрорельефа (натёчные и кристаллические формы, отдельные камни, глыбовые завалы и т.п.) для упрощения не картируются, а изображаются внемасштабными знаками (см.приложение 2). Особенно тщательно отмечаются все обводненные участки карстовых полостей и следы деятельности водных потоков, которые отмечаются специальными знаками. В ряде случаев отмечаются азимуты тектонических трещин. Абрисная съёмка - основной вид подводной пещерной съёмки. ПОЛУИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ МАГНИТНАЯ СЪЁМКА Использование магнитной стрелки и мерного шнура при измерениях местоположения пикетов считается инструментальной съёмкой, ранг и разряд точности которой зависит от класса точности используемых инструментов и выбранного масштаба съёмки. В отечественной спелеологической практике термин «инструментальная» применяется только для съёмок, в которых используются оптические приборы (теодолиты, нивелиры и кипрегели) установленные на треногу. Термин «полуинструментальная» (не очень корректен, но он прижился в отечественной спелеологии) применяется для съёмок с использованием компасов, буссолей и измерительных лент. Полуинструментальная съёмка основной вид для карстовых пещер из-за её оптимальности и, зачастую, предельно точной из возможных спелеологических работ. При решении ряда специальных геодезических, картографических и спелеологических задач требуются более точные (инструментальные) измерения для крупных лабиринтов и по выносу реперных точек на поверхность или высотных измерений в самих пещерах. Ныне некоторые 12

проблемы легко решаются при использовании электронных топопривязчиков, гидро- и баронивелиров. ПОЛЕВЫЕ РАБОТЫ Топосъёмка пещеры - сложная проблема. Подземное пространство природных пещер отличается разнообразием причудливых форм расположенных зачастую на разных уровнях. Если к этой картине добавить сырость, холод, темноту и множество препятствий, то становится понятным невозможность применения привычных в полевой топографии методов съёмки. Опыт, методы и приборы применяемые в маркшейдерском деле годятся только для съёмок упрощенных сухих горизонтальных горных выработок, шахт и других рукотворных подземных сооружений. Обычно спелеологическая топосъёмка в природных подземных полостях магнитная. Суть полевой спелеосъёмки заключается в измерении углов магнитного азимута, углов падения и расстояний между пикетами, а также ширины и высоты полости в районе пикета. Она производится способом обхода т.е. проложением съёмочного хода, линии которого примерно совпадают со снимаемым контуром полости, привязывая этот ход к точкам планового обоснования (пикетам, временным реперам). Пикеты при этом по возможности располагают по середине хода. Съёмку крупных залов снимают дополнительно одним из трех способов (обходом вдоль стен, измерением поперечных сечений мерным шнуром или радиально т.е. от центрального пикета во все стороны его контура). Магнитная съёмка подразделяется на мензульную, буссольную и комбинированную. Мензульная съемка находит применение при съёмке горизонтальных пещер. Буссольная - для пещер любого типа. В буссольной съемке, результаты измерений записываются в топосъёмочный журнал (журнал буссольных ходов) или заносятся в переносный компьютер. В мензульной съёмке результаты измерений сразу же обрабатываются на мензульном столике, и чертится план. Различают мензульную (классическую) съемку с использованием визирной линейки и мензульную (спелеологическую) съёмку с использованием компаса типа «Спорт». В комбинированной съёмке для главных (магистральных) ходов применяют буссольную съёмку, а к ней уже привязывают все остальные, выполненные мензульной съёмкой. В антропогеновых пещерах, не имеющих железобетонной облицовки стен (не влияющих на работу компаса), спелеологи используют также топосъемку – магнитную способом обхода. Древние горные выработки по добыче камня, имеющие большое протяжение, достаточную ширину и высоту штреков, позволяют съёмку и горной буссолью и теодолитом (желательно, специальным горным)*. * горная буссоль и горный теодолит имеют приспособления подсветки шкалам. 13

Обычно съёмочная группа состоит из 2-4 спелеологов. Количество группы определяется сложностью съёмки и опытом топографов. Руководитель ставит номера на пикетах, держит конец мерного шнура (со стороны нулевой метки), снимает показания компаса (буссоли) и эклиметра, ведет журнал или съёмку плана на планшет. Топосъёмщик выкладывает пикеты против метровых марок измерительного шнура, натягивает шнур для измерения азимута, определяет расстояние между пикетами. Пикет по возможности располагают посередине хода. Каждая десятая точка после съёмки закрепляется на стене или своде постоянной маркой. В некоторых случаях удобнее выкладывать пикеты на расстояниях кратных 5 или 10м. Можно производить отсчет дистанции уже в сантиметрах (с пересчетом применяемого масштаба). Им же глазомерно определяется ширина и высота полости над предыдущим пикетом. Помощники ведут разведку ходов, определяют направление движения, в наклонных пещерах ведут измерение углов наклона, если в качестве угломера используется не горный компас, а отдельный угломерный (нивелирный) прибор. Если они не заняты высотными измерениями, то просто учатся или рисуют абрис плана, сечений, разрезов. Составляют легенду, ведут измерение трещин (азимуты простирания, ширины и высоту раскрыва и т.п.), углов и азимутов залегания пластов пород, геологические, археологические, палеонтологические, минералогические и прочие наблюдения. ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЁМКА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ЛАБИРИНТОВЫХ ПЕЩЕР Горизонтальной пещерой считается такая, у которой углы наклона не превышают 5-10°. В этом случае горизонтальная проекция и истинная длина пещерного хода сравнимы, не превышают ошибки съёмки и этой разницей можно пренебречь. Для горизонтальных пещер отпадает необходимость строить разрезы и разрез-развертки. При топосъёмке карстовых систем важной задачей является восстановление существовавших в них ранее (существующих периодически и ныне) гидросистем. При топосъёмке старинных антропогенных полостей-рудников важно выявить их назначение и границы их подземного поля. Съёмка горизонтальных пещер ведется методом обхода (буссольного хода) замкнутыми полигонами, что позволяет не только избежать ошибок при съёмке, но и учесть их. Если все же буссольный ход в силу специфики пещеры оказался «висячий», тогда съёмку повторяют, но уже с противоположной стороны или снимают двумя компасами с разных сторон мерного шнура. Проходы в глыбовом завале обычно не картируются, делается только буссольный ход, а предполагаемые стенки рисуются штрих-пунктирой линией. 14

Съёмка буссолью. Главная задача такой съёмки – прокладка пикетов буссольного хода, измерение расстояния, магнитных азимутов и углов наклона между ними и занесение результатов измерений в журнал. Топосъёмочный журнал содержит следующие графы: № Азимут Угол Расстояние Высота Ср. ширина Примеч. пи наклона истин проекц хода хода ке та Для съёмки наиболее употребительны отечественные горные буссоли и горные компаса, подвесные или ручные буссоли (Шмалькардера). В горизонтальных пещерах этот вид съёмки лучше применять для съёмок пещер коридорного типа, а в лабиринтах снимать только магистральные хода (замыкающие полигон или висячие). Собственно лабиринт лучше снимать сразу же на план (см. ниже), так проще избежать ошибок и пропусков каких-то лазов, окон и т.п. Мензульная классическая съёмка. Обычный топосъёмочный деревянный планшет может быть переоборудован в мензульный столик, если в левом верхнем (по длинной стороне) углу закрепить корпус жидкостного компаса или, для более точной съёмки, специальный прибор - ориентир-буссоль. Шкалу ориентируют в направлении север-юг (севером в верхнюю сторону столика). На лицевой стороне планшета резинками закрепляют миллиметровку. Ориентируют планшет, разворачивая его над пикетом так, чтобы совместить шкалу с северным направлением компаса. С помощью визирной линейки визируется направление на очередной пикет и фиксируется карандашной линией. После определения расстояния, пикетажная точка откладывается на бумаге. Затем столик перемещают на следующую по ходу снимаемую точку, и снова производятся замеры. Съёмка без камералки на планшет позволяет производить оперативный контроль съёмки, что очень важно при съёмке колец, лабиринтов, гротов и залов с несколькими входами и т.п. Мензульная спелеологическая съёмка. Жидкостный компас для спортивного ориентирования, имеющий вращающееся основание-линейку из прозрачного оргстекла позволяет не только легко брать в движении визиры на снимаемые точки, но и сразу же строить план с использованием планшетастолика. Комбинированная съёмка. Магистральные буссольные хода (полигонов или висячих ходов) снимаются буссолью или горным компасом, а второстепенные (заполнение внутри полигонов, небольшие слепые ответвления) компасом для ориентировщиков. При этом перед началом мензульной спелеологической съёмки на плане уже должны быть нанесены магистральные хода с указанием 15

номеров пикетов (реперов). А сами реперы для облегчения привязки необходимо хорошо обозначить в пещере. ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЁМКА ПРОСТЫХ НАКЛОННЫХ И ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПОЛОСТЕЙ Под простыми наклонными и вертикальными полостями здесь понимаются сухие пещеры коридорного типа с редкими ответвлениями и кольцами и сухие неглубокие, простой конфигурации, просвечиваемые до дна колодцы. При топосъёмке их важной задачей является восстановление существовавших в них ранее или существующих периодически и ныне гидросистем, условий трещиноватости, залегания пород, их состав и направления тектонического развития. Для практической спелеологии важное значение имеет глубина отвесов и колодцев для оценки их спортивно-технических характеристик. Съёмка вертикальных карстовых полостей - очень сложная инженерная задача в связи с их труднодоступностью. «Проведение её с точностью, принятой для съёмки горизонтальных полостей, связано с большими трудностями, а иногда совершенно невозможно» - писал известный спелеолог В.Н.Дублянский еще в 1963 году. За это время в данном вопросе мало что изменилось, разве что снимать стало ещё труднее так, как началось освоение ещё больших глубин. Для съёмки наиболее привлекательны совмещенные в одном приборе буссоль и эклиметр. Среди них горные компаса отечественные или импортные, например, SURVЕY МАSТЕR Sistесо (вес 230 г, габариты 160х54х16 мм). Вместо мерного шнура—топофил. В практической спелеологии план вертикальной или крутонаклонной (более 45°) полости становится второстепенным, так как он «трудно читаем». Здесь важную информацию несет разрез-развертка, условные обозначения и легенда. Развертки вертикальных и наклонных участков предложил применять основатель спелеологии Е.Мартель ещё в 1894 году. В практике Комплексной карстовой экспедиции АН УССР в 1958-1963 годах при съёмке сложных вертикальных полостей обязательно строилось как минимум два вертикальных разреза, серия планов срезов и сводный план. Съёмка вертикальной полости начинается со съёмки плана (плана-среза) на поверхности. Затем с выбранной в зависимости от глубины полости ступенью (через 1, 2, 5, 10 м и т.д.) делаются абрисы планов-срезов. Планы-срезы обычно теряют симметрию, вытягиваясь вдоль одной или нескольких ведущих тектонических трещин. Их длинная и короткая оси обычно определяют направления вертикальных разрезов. В глубоких шахтах и пропастях направления ведущих трещин меняются зачастую до 70°. Эти смещения связаны с перемещающими (скручивающими) напряжениями в теле горного массива. При резких поворотах осей план-срезов строятся дополнительные вертикальные разрезы. Глубина ступеней, на которых строят план-разрезы, определяется с помощью эклиметра или 16

барометрического высотомера (нивелира). На вертикальных участках изредка используют маркированную веревку для спуска или лестницу (её ступени устанавливаются через 25 или 33 см, то есть 4 или 3 ступеньки соответствуют 1 м). Запись измерений и наблюдений не всегда возможна в точке ступени, поэтому её можно делать в любом удобном месте (уступе, дне колодца). Для уточнения абриса и более точного измерения реперных точек (особенно дна колодцев и дна всей шахты или пропасти) эти точки измеряются методом барометрического нивелирования. ОСОБЕННОСТИ ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ СЪЁМКИ ОБВОДНЕННЫХ И ПОДВОДНЫХ ПЕЩЕР Основная задача съёмки таких полостей - зафиксировать её гидрологию. В неясных случаях её выявляют дополнительно методом прокрашивания водотоков (флуоресцеином или фуксином). Если съёмка идет по воде, то высоту хода ведут от потолка до зеркала воды и отдельно измеряют глубину водоёма. Пикеты закрепляют на потолке или части стены, которая не затапливается. Специфика топосъёмки обводненных пещер лишь в использовании компасов и других измерительных приборов специальной конструкции (брызгозащитных или герметичных) и специальных чертежных пленок не боящихся воды вместо бумаги. Можно рекомендовать для съёмки жидкостные ручные буссоли МС5 Sistесо и компаса ОС21 или ОС22 Sistесо, простые эклиметры Брандиса или гидронивелиры. Вместо бумаги применяются пластиковые чертёжные пленки. Они с одной стороны имеют матовую поверхность на которой ведется карандашом пикетажный журнал и рисуются абрисы. При наличии координатной сетки на пленке, её можно использовать для съёмок компасом для спортивного ориентирования. Записи легко стираются резинкой, а пещерная глина смывается водой, которой в таких полостях с избытком. Для записей можно рекомендовать cл. пленки: Чертежная пленка «Лавсан» («Микролон», «Лаксен», «Треплен» ПК-4, ПК РТ3, ПК-548) или полистирольная, триацетатная пленка или оргстекло сорт А толщина 1мм. Для съёмки подводных пещер применяются специальные водолазные наручные и носимые жидкостные компаса (типа «Спорт 10») и наручные глубиномеры (среди отечественных наиболее точный Г-5, с ценой деления 1 м). Точность этих приборов желает лучшего, но плохая видимость, тяжелые условия съёмки делают их оптимальными.

ОСОБЕННОСТИ ТОПОСЪЁМКИ МНОГОУРОВНЕВЫХ ПЕЩЕРНЫХ СИСТЕМ При съёмке многоэтажных разветвленных пещер, лабиринтовых систем, наклонных под углами свыше 20°-30° или вертикальных лабиринтов отработаны специальные методы. Однако, открытие топографических пещерных феноменов, в которых наработанные спелеологами методы могут не работать, весьма вероятны и могут потребовать нетривиальных решений. Топосъёмки многоэтажных пещерных систем, а их черчение в особенности, очень трудоемкая задача. Такие съёмки обычно повторяют, уточняют, переснимают следующие «поколения спелеологов» и т.п. Тщательность такой съёмки позволяет выявлять перспективные участки и соединения. В таких системах рекомендуется проводить высотные (нивелирные) топосьемки. Поэтому, после предварительных исследований и съёмок магистральных топографических ходов увязывающих этажи, устанавливаются стационарные реперы, которые упростят увязку «разновозрастных» и «разноклубных» топоматериалов. Особенно проблематичны топосъёмки лабиринтов, наклон которых от 20° до 90° или наклонных разноуровневых камер «виноградного типа». В некоторых случаях больше неискаженной информации (удобной для практического использования) дает план-развертка. При съёмке лабиринта образованного из застрявших на ложных этажах т.е. на разном уровне (зачастую, живых) глыб (в пещерах образованных по трещинам бортового отпора) главное - план трещины, а полы этажей на разрезах изображают внемасштабными знаками принятыми для глыб (камней). Для упрощения проблем черчения результаты топосъёмок разноуровневых пещер с пикетажных журналов лучше сразу же вводить в компьютер. Компьютерное изображение пещеры объёмно и его легко развернуть в такую плоскость, на которой разрезы будут представлять пещеру наиболее наглядно. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ СЪЁМОК ПЕЩЕР Инструментальная магнитная съемка планов. При решении ряда инженерных задач, «стыковки» разных пещер, «увязки» или съёмки магистралей объёмных легко проходимых горных выработок приходится выполнять более точную инструментальную съёмку. Такие съёмки в 70-х годах проводились в Кунгурской, Красной и Новоафонской пещерах, а позже в Золушке и катакомбах Одесщины. Съёмки в них производились с использованием теодолита-тахеометра, артиллерийской буссоли или оптической мензулы. Составлялись не только планы этих пещер, но и горизонтали их рельефа в доступных частях. Для производства таких работ рекомендуется использовать специальные оптические приборы горные (маркшейдерские) или военные (артиллерийские), предусматривающие 18

специальную подсветку, позволяющую работать в темноте пещер без особых затруднений. По этим видам специфичных, но редких в практике спелеологов, съёмок существует достаточный массив литературы, поэтому она здесь подробнее не рассматривается. При производстве точных морфологических замеров сечений перспективен фотограметрический метод, впервые опробованный в пещерах Венгрии в начале 60-х годов. При помощи лампы-вспышки установленной на фиксированном расстоянии (5 или 10 м) против объектива фотоаппарата и помещенной между двумя вертикальными металлическими пластинами, перпендикулярно ходу пещеры, высвечивается и фотографируется его сечение. В пластине обращенной к объективу имеются эталонные круглые отверстия (5 мм) размещенные по углам квадрата (со стороной 25 см). Размер эталонных меток, их форма и расстояние не существенны и могут быть изменены путем экспериментов. На фотографии, кроме четкого профиля сечения, фиксируются и эталонные метки. При дальнейшей обработке таких снимков на трансформирующем станке можно получить множество сечений с точностью до 0,1 %. Баронивелирование. В экспедиционных условиях и при ряде измерений (абсолютной высоты входа, относительной высоты от входа до уровня реки или дна долины, определение глубины колодца, шахты или пропасти) определение высот производится при помощи барометрического нивелирования. Это простой метод, не требующий трудоёмких измерений связанных с прокладкой буссольных ходов. Точность измерений при этом порядка 1% и выше. Определение разности высот точек (реперов) барометрическим нивелиром основано на зависимости, существующей между величиной атмосферного давления и высотой точки над уровнем моря. Эта зависимость выражается при помощи барометрических формул. Наиболее простая из них связана с понятием барометрической ступени высоты. Барометрическое нивелирование - весьма быстрый и экономичный способ определения высоты не требующий, что очень важно, наличия взаимной видимости между смежными пунктами наблюдения. Однако этот способ носит эпизодический характер. Основные причины слабого интереса к этому методу измерений в том, что сложилось устойчивое предубеждение о весьма ограниченных возможностях применения барометрического нивелирования и сравнительно низкая точность, хрупкость и громоздкость существовавших ранее приборов. Научные исследования, производственные работы и лучшие приборы в последние десятилетия доказали бесспорную возможность надежного определения высот в радиусе до 1 км с точностью ±0,5 м в равнинных, ± 1,0 м 19

в предгорьях и ±2,5 м в горных районах. В перспективе измерения с точностью ±0,25 м. Барометрический способ позволяет широко применять его при следующих работах в спелеологии: • определение высот входов пещер; • определение глубины залегания реперных точек в наклонных и вертикальных «нисходящих» полостях; • определение высоты залегания реперных точек в наклонных и вертикальных «восходящих» полостях; • определение глубины колодцев и пропастей. В практической спелеологии обычно используют пружинные барометры, т.е. анероидные коробки (см. типы приборов на стр. 10). Кроме отечественных барометров-анероидов можно рекомендовать: импортные стрелочные носимые типа ТНОММЕN 6000 (вес 90 г, цена деления 10м) или наручные типа АRW 320 Саsio (вес 40 г, диаметр 45 мм) цифровые носимые типа Рrеtе1 Аlti-Р1us D2 (вес 90 г, габариты 78х56х14 мм), Ваrigо (вес 80 г, габариты 120х45х15 мм) или наручные ВМ 100 WJ Саsio (вес 40 г, габариты 48х40х11 мм) и др. ценой деления до 1м. Точность барометрического нивелирования зависит от тщательности учёта различных метеорологических факторов, инструментальных погрешностей приборов и умения вводить поправки по таблицам. Ограниченный объём пособия не позволяет подробнее раскрыть эту тему. Интересующиеся могут пополнить знания в специальной литературе (Л 16). Из различных способов барометрического нивелирования можно рекомендовать наиболее простые. Способ измерений с опорой на контрольную барометрическую станцию Особенность этих измерений в том, что используют два однотипных барометра. Один (контрольный, неподвижный) устанавливается у входа (триангуляционного пункта, если он есть поблизости), другой (измерительный, подвижный) перемещают по пещере. Измерение производятся синхронно (по часам) в одно и то же время. Поправки учитываются по изменениям показаний контрольного барометра и термометра. Способ измерений с поправками по эталонному отвесу. Измерения проводят одним барометром. На дне вертикальной полости закрепляют отвес (мерный шнур с грузом) допустимой для этого места длины (5, 10, 15 и т.п. м) и производят его промер (контрольный) барометром. Отклонение показаний прибора, от эталонной длины дает искомую поправку. Гидронивелирование - специальный вид высотных съемок. Различают гидростатическое, гидромеханическое и гидродинамическое нивелирование.

В гидростатическом методе использовано свойство жидкости устанавливаться в сообщающихся сосудах на одном уровне, который служит отсчетной поверхностью. Этот простой способ позволяет проводить достаточно точные измерения в горизонтальных пещерах для определения перепадов высот. Для измерения используется латексный шланг длиной до 10 м (если пещера позволяет, шланг можно удлинить) и внутренним диаметром от 5 до 10 мм. На его концах закрепляются стеклянные (пластмассовые) прозрачные трубки с краниками. Трубки и шланг заполняются подкрашенной дистиллированной водой. Уровни водной поверхности отмечают специальными марками на стенах пещер. В гидромеханическом методе вместо трубок на одном конце устанавливается прозрачный сосуд (компенсатор) объемом до 1 литра воды и площадью сечения в 20-40 раз превышающим площадь сечения шланга. На компенсаторе делается отметка уровня воды, отверстие открываемое для сообщения с атмосферой и кран. На другом конце шланга - прецизионный манометр класса точности 0,4-1,0 (диаметр циферблата 20-25 см) с пределом измерений до 1 атм. Такой манометр имеет градуировку позволяющую производить измерение с перепадом высот до 10 м и точностью отсчета до 5 см. В последнее время вместо прецизионного манометра устанавливают водолазные глубиномеры различной конструкции. При этом измерительное отверстие переделывают под штуцер шланга или помещают его в прозрачную ёмкость. Прибор и компенсатор желательно установить на коротких треногах.

С нивелиром работают два спелеолога: один с прибором, другой с компенсатором. При прокладке нивелирного поднимающегося хода сначала выносят вперед компенсатор. Фиксируют его в измеряемой станции (точке), считывают показание на приборе, после чего перемещают прибор к компенсатору так, чтобы близ него прибор показывал нулевое значение. Затем фиксируют прибор и перемещают компенсатор на новую измеряемую станцию. При прокладке нисходящего хода вперед выносится прибор, а не компенсатор. Кран следует открывать только на время измерений, при перемещении его закрывают для защиты манометра от гидравлических ударов.

Гидродинамическое нивелирование - специальный вид особо точных съёмок применяемый для измерений деформаций в породах и находит применение в горном деле (интересующихся отсылаем к Л2). Угломерная (триангуляционная) съемка планов Специальный вид топосъёмки применяемый в случаях, когда компас бесполезен. Например, при съемках в старых железобетонных подземных сооружениях девиация (т.е. отклонение стрелки компаса от магнитного меридиана) не только велика и изменчива, но не поддается поправкам. На поверхности или в объёмных полостях можно использовать специальные угломерные приборы - эккеры. В других случаях используют мензульный столик. Лист миллиметровки (для мокрых пещер чертежного матового пластика) закрепляется на специальном (мензульном) столике установленном горизонтально на треноге над пикетом. Затем нацеливают визирную линейку (оптический кипрегель) на рейку следующего пикета. Производят измерение между пикетами. Результаты измерений тут же вычерчивают на плане. После чего перемещают измерительный столик на измеренный пикет, а на его место устанавливают рейку. После установки планшета над новым пикетом чертеж плана ориентируют с помощью визирной линейки на предыдущий пикет. После того как планшет выставлен, выносят рейку на следующий пикет и производят измерение. Потом на его место выносят планшет и ориентируют его по предыдущему пикету. Производят измерение следующего пикета и т.д. Потом от первого пикета выносят ход на поверхность до репера, над которым уже можно использовать компас. Этот пикет ориентируют по магнитному азимуту. КАМЕРАЛЬНЫЕ РАБОТЫ Камеральные работы - вид работ по обработке и черчению результатов полевых топографических измерений. При измерениях с топосъёмочным (пикетажным) журналом сразу же по возвращении в лагерь сведения из рабочего журнала переписываются в чистовой журнал. Обычно для чертёжных работ используют следующий инструмент: • Транспортир геодезический (точность отсчета 0,5) • Транспортир круговой (точность отсчета 1) • Линейка Дробышева (линейка ЛБЛ, линейка масштабная) для нанесения • координатных сеток • Штриховальный прибор ШП-1 (инерционная рейсшина ИР-2) • Планиметр полярный ПП-2К для определения площади • Курвиметр типа КУ-А • Пантограф ПУШ-600 для масштабного копирования 22

• Карандаши (см. стр 10) в т.ч. и цветные • Готовальня, тушь водостойкая, рапитографы (скрибенты, перья чертёжные с ручками) или,что лучше, гелиевые ручки со стержнями разного диаметра и цвета • Полотнянная калька (калька бумажная натуральная) • Бумага чертежная прозрачная Д, Ч («карандашная калька») • Чертежная пленка «Лавсан» («Микролон», «Лаксен», «Треплен» ПК-4, ПКРТ-3, ПК-548) • Стиральные резинки • Скальпель глазной или лезвие безопасной бритвы Или, вместо этого всего, компьютер с принтером и комплектом специальных топосьёмочных программ. Общие требования к оформлению чертежей пещер Полный чертеж горизонтальной пещеры складывается из плана и сечений. Для пещер с наклонными или вертикальными участками добавляются разрезы по максимальному и минимальному направлению тектонических трещин и планы-срезы на разных уровнях, а при изменении направлений наклонных ходов и разрез-развертки. План ориентируется по магнитному меридиану так, чтобы север приходился на его верхнюю сторону. Дополнительно в верхнем левом углу, как дань тредиции, изображается "роза ветров" (катушка компаса) или стрелка с указанием севера. Указывается масштаб и сведения по элементам залегания пород. На плане выделяются входы (наносятся стрелки-пиктограммы острием против входов) и, по возможности, изображается часть местности перед входами. Если рядом расположена другая пещера, то она и участок местности перед ней чертят на одном плане. Кроме масштабных линий рельефа пещеры на плане, сечениях и разрезразвертках изображаются условные внемасштабные знаки, а за полем чертежа размещается легенда. В нижнем правом углу даются: • сведения о виде съёмки и точности; • сведения об организации проводившей съёмки; • сведения об авторах съёмки; • дата съёмки. При наличии фирменного знака организации, его размещают в правом верхнем углу. Масштабы спелеосъёмок. Масштабом называется степень уменьшения линий на карте (плане) относительно проложений соответствующим им линий на местности или в пещере. Масштаб выражается в виде численного масштаба

- дроби, у которой в числителе ставится цифра 1, а в знаменателе цифра показывающая во сколько раз произведено уменьшение. При черчении планов пещер руководствуются стандартными масштабами. Для карстовых пещер принят стандарт 1:500, для горных выработок 1:1000. Если план пещеры на листе минимального размера (стандарт формата А4) занимает мало места из-за незначительности размеров пещеры, тогда используют масштабы 1:200 или 1:100. Если съёмка выполняется по спецзаказу, то возможно использование и более крупных масштабов. В археологии принят масштаб 1:100 или 1:50. На топографических планах пещер в правом верхнем углу сразу же под "розой ветров" указывается численный масштаб, а под ним чертится сантиметровая линейка, как минимум на три деления шкалы с указанием метража (например Ом 5м 1.0м 1.5м). Эта линейка выполняет функцию масштабной в случае уменьшения размеров чертежа при его ксерокопировании. На разрез-развертках вертикальных пещер чертится вертикальная масштабная линейка с нулевой отметкой на уровне верхнего (если их несколько) входа и до уровня дна. Зачастую за полем чертежа разреза в середине отвесного участка указывают его глубину (например К20 т.е. колодец или отвес глубиной 20 м). Условные знаки на спелеосъёмках. Условные немасштабные знаки расширяют информативную возможность топокарт и планов. Но их расшифровка должна указываться на планах пещер в примечаниях т.к., к сожалению, стандарты на международном уровне для пещер отсутствуют. Спелеологи разных стран используют свои условные обозначения. На национальном уровне стандартизировать знаки первыми попробовали болгарские спелеологи в 60-х годах. В СССР первые условные обозначения на планах пещер предложил в 1963 основоположник советского каретоведения профессор Г.А.Максимович. К этой проблеме неоднократно обращался В.Н.Дублянский (1968, 1983), Н.А.Гвоздецкий и другие. Дублянским предложен набор из 148 условных спелеологических обозначений. Их можно взять за основу (см.прил.2), кроме знаков технических характеристик, так как они противоречат стандарту по знакам безопасности. Ныне среди условных обозначений выделяется две группы. Условные знаки пещерной среды, климата и рельефа: • знаки микрорельефа пещер • знаки гидрологии пещер • знаки ледовых форм • знаки минералогии и вторичных образований • знаки микроклимата и газового состава • знаки биологии пещер 24

Условные знаки за полем пещер т.е. условные знаки легенды: • геологические знаки, связанные с условиями образования пещер, породах, в которых они заложены и т.п. (на эти знаки существуют международные стандарты и рекомендуется их неукоснительно придерживаться); • знаки спортивно-технического прохождения (о них подробнее ниже) Дополнительные знаки, надписи и цифры на планах пещер и легенде. Это знаки топографических или других наблюдательных пунктов (станций). Цифры определяют порядковые номера пунктов (станций), результаты измерений, морфометрические характеристики и т.п. Дополнительные надписи уточняют или дублируют информацию. Легенда. Дополнительная информация за полем карты в виде текстов, пиктограмм или знаков-марок. При использовании пиктограмм или условных знаков рекомендуется использовать международные стандарты на сигнальные цвета и знаки безопасности. Условные технические знаки смотри в приложении 3 Цвет на чертежах пещер. Оригиналы топосъёмок, демонстрационные чертежи желательно выполнять в различных цветах для увеличения их информационной ёмкости. С учетом существующей практики и стандартов принятых для горной и графической документации и сигнальных цветов безопасности можно рекомендовать сл. цвета (за исключением геологической информации, где приняты свои стандартные цвета для характеристик возраста пород): Красный - раскраска воздушного пространства полости в случаях непосредственной опасности (газы, радиация выше нормы, опасность обвала и хода доступные только ползком и т.п.); линии для элементов рельефа и отвесов и минеральных образований. Желтый - раскраска воздушного пространства полости в случаях возможной опасности ( периодическое подтопление, хода доступные при прохождении согнувшись или на распорах или со страховкой и т.п.). Зеленый - раскраска воздушного пространства безопасной полости (проходимой в полный рост и т.п.). Цифры для температур воздуха и т.п. случаев разрешения или предписания. Синий - раскраска водной поверхности. Цифры для температур воды. Горизонтальная штриховка полное заполнение полости водой (подводная пещера). Вертикальная штриховка-снег или лед под землей. Штриховка квадратами полное заполнение полости льдом. Линии для вторичных ледовых образований и указаний или информации (топографические пункты и т.п. пункты (станции) наблюдения (измерения)). Коричневый - вторичные образования в пещерах. Цвет для этажа другого уровня.

Компьютерные методы черчения Компьютерная графика в последние годы пришла на помощь и составителям чертежей пещер. Она не только резко упрощает чертёжные работы и экономит время. Практика показала, что при выполнении чертежей сложных (лабиринтовых, многоэтажных, разноуровневых и т.п.) пещер без компьютерной техники обойтисьуже невозможно. В настоящее время разработан ряд специальных топографических и спелеотопографических программ той или иной степени сложности. Данная тема достаточно специфична, требует дополнительных знаний и будет освещена в отдельном выпуске серии «Школа спелеологии» посвященном компьютерным методам в топосьёмке пещер. Учет ошибок Ошибки возникают по двум причинам. Первая – небрежный отсчёт показаний. Вторая - неточность самих приборов. При работе с компасом грубые ошибки возникают при отсчете азимутов «не той стороной компаса» или нанесение их на карту «не в ту сторону, где показан на плане север» и неправильных отсчетов расстояния мерным шнуром. Такие ошибки выявляются при замыкании полигона, на обратной съемке висячего хода или при сверке с дублирующим абрисом-зарисовкой. Неточности отсчета возможны, если стрелка компаса «затирает» (цепляется за шкалу), сбился с нуля механизм поправки магнитного отклонения, появилась девиация стрелки компаса, параллакс при отсчете показаний, небрежное измерение расстояний между пикетами, сложность отсчета и усталость съёмщика. Сверка компаса, повторные замеры, проверка хода стрелки компаса и, наконец, отсчет двумя компасами (с разных сторон мерного шнура) устраняют ошибки. Ошибки из-за неточности приборов учитываются (разгоняются) при построении чертежа пещеры математическими методами. При использовании компьютерных программ разгон приборной ошибки происходит автоматически. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ ПРИВЯЗКИ ПЕЩЕР В описание пещеры входит топографическая привязка её входа к местности или крупномасштабной карте. При наличии нескольких близко расположенных пещер необходимо провести топопривязку их входов, что позволяет увязать топосъёмки пещер и выявить перспективные места их соединения и неизвестные продолжения. Инструментальные методы привязки. При наличии заметных и легко распознаваемых ориентиров (объектов местности), которых должно быть несколько и из разных направлений, на них берутся засечки азимутов и указывается примерное расстояние. В более сложных случаях составляют абрис или план прилегающей местности, если они позволяют сориентироваться на подходах к пещере. Хуже, если 26

привязку входа приходится делать на закрытой местности (лес, густой кустарник) или при отсутствии нормальных ориентиров. В этом случае необходимо проложить буссольный ход до ближайшего ориентира (в идеале, если это близко расположенный триангуляционный знак) продублировав его своими маркерами (пирамидки из камней, маркировка краской и т.п.). Затем этот выносной ориентир (природный или рукотворный) привязывают к другим ориентирам или карте. Привязку нескольких близко расположенных входов осуществляют с помощью буссольного хода и временных пикетов в том же масштабе, что и снимаемые пещеры. Электронные методы привязки. Для выноса на поверхность подземных реперов применяют радиотопопривязчики (радиосигнализаторы) используемые для рудничой аварийной сигнализации или специально для этого сконструированные. Эта простая в эксплуатации аппаратура позволяет быстро (и дешево) производить измерения и расширяет возможности пещерных топосьемок не очень высокого ранга точности. Вынос на поверхность пещерных реперов электронным методом позволяет без особых усилий уточнять местоположение пещерных ходов, гротов, залов, и других полостей относительно поверхности, но и устанавливать перспективные места соединения разных пещерных систем или сбойки ходов в одной пещере. Подобные радиоэлектронные устройства находят применение в аварийной рудничной аппаратуре. Но они изготовляются во взрывобезопасном исполнении (категория РН) и поэтому дороги. Для спелеологических целей подобное самодельное устройство опробовано в 1975 г. английскими спелеологами для топопривязки и проверки возможного соединения пещерной системы Рсйфад-Поллнакром и пещ.Белого Шрама, залегающих на глубине 100 м. Эти измерения позволили без особых затрат осуществить их сбойку. В приложении 1 приведено описание радиотопосигнализатора (РТП) заимствованного у английских спелеологов (Л9), но модернизированного В.А.Луки под радиоэлементы отечественного производства. Действующий образец РТП испытан в 1980 году во входной части пещ.Ветровая (Подолье) и в 1981 в пещ.Атлантида (Подолье). Максимальная глубина испытаний 32 м. Позже РТП успешно применялся для практических хозяйственных нужд (вынесение точек из старых горных выработок для установления местоположения построек над ними, рытья водоналивных колодцев-цистерн в целиках и т.п.). Радиотопопривязчик состоит из двух отдельных блоков — низкочастотного передатчика и приемника-пеленгатора. Работа с топопривязчиком осуществляется следующим образом. В пещеру заносится передатчик и устанавливается в интересующей реперной точке. 27

Располагают горизонтально антенну и включают его в автоматический режим тумблером SА или ручной режим кнопкой SВ. Кнопку SВ можно нажимать, используя азбуку Морзе, тогда передатчик превращается в телеграфный аппарат. Приемник-пеленгатор устанавливают на поверхности в ожидаемом районе, включают и двигаются в разных направлениях до появления тон-сигнала передатчика. Задача оператора найти точку на поверхности с максимальным уровнем сигнала. Пеленгацию удобно повторить несколько раз, двигаясь к выбранной точке с разных направлений. Искажение диаграммы направленности передатчика свидетельствует о тектонических нарушения в породах. Глубина пеленгации - несколько десятков метров и зависит от влажности и свойств пород. Наличие близко расположенных линий электропередач искажает работу приемника-пеленгатора. Спутниковая топографическая навигация индивидуального пользования. Развертывание спутниковых радионавигационных систем (СРНС) предоставляет ранее недоступные простым пользователям возможности. В продаже появились компактные размером с радиотелефон, приемники СРНС. Навигационные приборы для индивидуального пользования компании MAGELLAN (США) Наименование Цена $ Предназначение GРS 2000 GРS 2000 XL GРS 3000 XL МЕRIDIAN XL

270 330 420 465

MAGELLAN NAV DXL-10

800

Ручной навигатор с граф. Дисплеем То же -«Ручной нав. со съёмной антенной и доп. графическими навигац. окнами, память на 200 точек То же, но память на 1000 точек и неск. маршрутов

Приёмники GРS с кодом (С/А) свободного доступа (гражданский вариант) имеют погрешность в определении координат: горизонтальных 100 м, вертикальных 156 м. В Украине их можно приобрести в любом или специализированном магазине электроники. Для топографических работ в продаже имеются специальные топографические навигационные системы производства Германии, США, Швейцарии, Швеции, Японии. Погрешность измерения не превышает 1 см. Вся эта аппаратура достаточно надёжна, компактна и ... дорогостояща (от 7300 до 33000 $).

Кроме системы GРS имеется система ГЛОНАСС (Российского производства). В Украине на ГП "Орион" (г.Смела) изготовляются приемники одновременно работающие с сигналами ИСЗ GРS и ГЛОНАСС стоимостью около 300 у.е. Их погрешность ±50 м. МНИИ проблем механики «Ритм» (044 274-20-17, 441-10-07) разработал устройство дополняющее GРS для индивидуального пользователя. Оно представляет собой двухкоординатный планшет размером не больше канцелярской папки и весом 0,8 кг. Бумажная карта помещается в специальный поддон, пристегивающийся снизу прозрачного основания планшета. Поверх основания расположены две прозрачные электронные линейки-визиры. Их перекрестие, перемещаясь, отслеживает траекторию движения объекта. Клавиатура позволяет устанавливать перекрестие визиров в исходную точку начала движения и выставить нужный масштаб - из четырех возможных. Карта имеет подсветку для работы в ночное время. Цена планшета 150 у.е. ВОПРОСЫ ТАКТИКИ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ В СПЕЛЕОЛОГИИ Топосъёмки - неотъемлемая часть любых спелеологических работ и должна учитываться в тактике как спелеоэкспедиции так и исследования отдельной пещеры. Тактика же топосьёмки сводится к компромиссу между точностью и затратами времени применительно к морфологии конкретных пещер. При топосъёмках с небольших объемов топосъёмочных работ проблемы тактики касаются, в основном, прохождения самой полости. Но в условиях наличия большого количества обнаруженных пещер или дефицита времени при прохождении конкретной полости возникают проблемы тактики топосьёмок, то есть такого распределения имеющихся сил, чтобы уложиться в сроки и выполнить не только максимальный, но и самый рациональный объём топосьёмок. Неизвестны и карстовый участок с входами в неисследованные пещеры. Сначала выявляют наличие пещер длинее 500 м или глубже 100 м (национальный уровень) и проводят их топосъёмку. Остальные пещеры оставляют на вторую очередь. Такая тактика съёмок позволяет вовремя заявить о первопрохождении и «застолбить» перспективную пещеру. Для экономии времени съёмку колодцев можно начинать с конца или с «кадастровой глубины». При дефиците времени съёмку горизонтальных пещер проводят от входа только до «кадастровой» отметки, оставив не отснятые хода до следующего выезда. Если перспективных пещер много, то следует провести топосъёмку поверхности в масштабе 1:5000. Новая большая лабиринтовая (этажная) пещера. При съёмке больших лабиринтов магистральные съёмочные хода удобнее заранее промаркировать полевым (телефонным) кабелем разных цветов («зеленая линия», «синяя 29

линия» и т.п.). Будет меньше проблем потом при съёмках, забросках и т.п. «Нарезка» полигонов с их стационарной разноцветной маркировкой позволяет увеличивать количество съёмочных групп и легко выявлять ошибки в ходе измерений. Значительные пещеры. При наличии длинных наклонных участков в случаях, когда пещера близка к списку национальных (глубже 100 м), мировых (глубже 500 м) или рекордных глубин все «наклонки» проходимые простым лазаньем необходимо переснять гидронивелиром. Практика показывает, что гидронивелир не только точнее снимает по сравнению с эклиметром наклонные участки, но и позволяет «углубить» их в 2-3 раза. ЛИТЕРАТУРА 1. Василенко В., Леонец А. Навигация для всех //Сети и телекоммуникации. №2 (8) /99, С.76-80 2. Васюгинский И.Ю. Гидронивелирование. - М.: Недра, 1983. - 180 с 3. Вишневский В.В. Описание исследования пещеры Вертеба Богуша 3., Сташинского А.Д. 1822 // Свет. - №1(20). - 1999. 4. Ганыш В.Н. Простейшие измерения на местности. - М.: Недра, 1983. - 108 с. 5. Дублянский В.Н. Топографическое изучение карстовых полостей // Методика изучения карста //Пещеры, вып. 9 - Пермь , 1963. -С. 7-25. 6. Дублянский В.Н., Илюхин В.В.. Лобанов Ю.Е. Методика описания пещер. М.: ЦРИБ «Турист», 1980.-62 с. 7. Дублянский В.Н., Арипов К.Р., Маматкулов М.М. Полуинструментальная съёмка //сб. Проблемы изучения карстовых полостей гор южных областей СССР. - Ташкент, 1983, С. 26-34. 8. Дублянский В.Н. Инструментальная съёмка //сб. Проблемы изучения карстовых полостей гор южных областей СССР. - Ташкент, 1983. - С. 35-36. 9. Дублянский В.Н. и др Условные знаки // сб. Проблемы изучения карстовых полостей гор южных областей СССР. - Ташкент, 1983. - С. 36-40. 10. Кларк М. Усовершенствование устройства определения электромагнитного местоположения (англ) //ВСRА v5 №3 1978 11. КлимчукА.Б. О старейших картах пещер //Свет №1-3 (11-13) - С. 12-13 12. Коваленко А.П. Тайна «дьявольского» камня.- М.: Мысль, 1983. - 103 с. 13. Максимович Г.А. Условные обозначения для мелкомасштабных планов и профилей пещер// Методика изучения карста вып. 9 Пещеры. - Пермь, 1963. - С. 3-6. 14. Мальцев В.А. Пещера мечты пещера судьбы. - Нарзань: «Аст-Астрель», 1997. -С. 121-140. 15. Лебедев К.М. Топографическое черчение. - М.: Недра, 1981. -176 с. 30

16. Луки В.В., Суховей Л.Н. Сигнализация и связь в спелеологии. - Одесса, 1997. - С.16-18. 17. Прихода А.Г. Барометрическое нивелирование. - М.: Недра, 1972. - 232 С. 18. Резван В.Д., Серафимов К.Б. Система спортивно-технического описания пещер //сб. Проблемы изучения, экологии и охраны пещер. - Киев, 1987. С. 186-188. 19. Руководство по топографическим съёмкам в масштабах 1: 5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 ч. 1 Основные положения. Плановые сети. Инструменты. 4.2 Полевые работы ч.3 Камеральные работы ч.6 Съемка и составление планов подземных коммуникаций. -М.:Недра, 1973-1978 20. Синанян Р.Р. Маркшейдерское дело. - М.: Недра, 1982. - 303 с. 21. Хведченя С.Б. Старовиннi карти розкривають таемницi Лаврських печерКиiв, 1991.-32с. Приложение 1 Радиотопопривязчик Передатчик состоит из задающего генератора работающего на частоте 2 кГц (транзисторы \Т1 и УТ2), усилителя мощности (транзисторы УТЗ и УТ4) и контур-антенны (Ь2, С2). Контур-антенна настроена на частоту 2кГц и включена в коллекторную цепь транзистора УТ4. Антенна представляет собой тороидальную катушку диаметром 400 мм (провод ПЭВ-1-0,35, к-во витков 100). Питание от аккумуляторной батареи 6\ и ёмкостью 2А/ч, не менее, лучше на 10-24 А/ч. Приёмник-пеленгатор состоит из входного усилителя, собранного на малошумящем операционном интегральном усилителе с большим коэффициентом усиления, выходного каскада (\Т1), динамика, приемной антенны и гальванической батареи на 9У. Антенна – круглая или квадратная рамка со стороной или диаметром 600-650 мм (провод ПЭВ-1-0,2, к-во витков 200). Рамка помещается в электростатический экран, в средней точке соединенный с корпусом приемника. Приемная антенна является симметричной системой настроенной на частоту 2 кГц. Точность пеленгации зависит от качества симметрирования и экранировки антенны, поэтому её можно изготовить из многожильного экранированного телефонного кабеля (на 100 пар проводов, которые соединяются последовательно).

VТ,УТг - КТ316 УТЗ – КтбОЗ Т^ - КТ803 - КС1ВЗ Схема электрическая принципиальная передающего устройства радиотопопрквязчмк.а

Схема электрическая принципиальная приемника-пеленгатора

Приложение 2 Условные обозначения на чертежах пещер (по В.Н. Дублянскому) Морфология: 1 —граница освещенной части полости; 2 — непроходимая щель; 3 - неисследовное продолжение; 4 — органная труба (камин); 5 — колодец на поверхности (над пещерой); 6 — колодец под землёй; 7 — пересечение галерей (пунктиром обозначается полость, расположенная дальше или ниже основной); 8 — обрыв (уступ). Водные условия: 9 — капёж со сводов; 10 - стоячая вода (озерко, лужа); 11 — место выхода водотока (родник), 12 — периодический водоток: 13 – постоянный водоток прослеженный (а), предполагаемый (б) стрелкой указано направление течения; 14 — водопад и его висота; 15 — место поглощения водотока (понор); 16 — сифон переодический (указывается высота подъема воды, необходимая для обазования сифона); 17 — сифон постоянный (указывается его длина). Отложения: 18 — галька, гравий; 19 — песок; 20 — глина; 21 — глыбы; 22 - растительные остатки; 23 — животные остатки (кости, гуано); 24 — сталактиты; 25 — сталагмиты; 26 — сталагнаты, колонны; 27 — пещерное молоко (мондмильх); 28 — кристаллы; 29 – эксцентрики; 30 — натеки на стенах и сводах; 31- гуры, активные (а) и отмершие (в); 32 — натёки на полу; 33 — кальцитовое обрамление озёр; 34 - пещерный жемчуг; 35 — граница оледенения; 36 — ледянные сталактиты; 37 — ледяные сталагмиты; 38 — ледяные колонны; 39 — покровный лёд; 40 — ледяные кристаллы; 41 — снег; 42 — археологические находки. Геологические знаки: 43 — известняк неслоистый; 44 — известняк толстослоистый (мощность слоя более 0,5 м.); 45 - известняк среднеплитовый (0,3-0,5 м); 46 — известняк тонкоплитчатый (0,10,3 м); 47 — известняк листоватый (менее 0,1 м); 48 — мергель; 49 — доломитистый известняк; 50 – песчаник; 51 — конгломерат; 52 — брекчия; 53 —гипс; 54 — каменная соль; 55 – глина; 56 — аргиллит и алевролит; 57 - cланец; 58 — магматические породы; 59 — тектонические трещины; 60 — тектонические нарушения прослеженные и предполагаемые.

СОДЕРЖАНИЕ Введение.....................................................................................................................3 Ранги топографических спелеосъёмок....................................................................7 Топографические чертежи пещер............................................................................8 Топографические приборы, инструменты и материалы......................................10 Глазомерная (абрисная) съёмка..............................................................................12 Полуинструментальная и инструментальная магнитная съёмка........................13 Полевые работы.......................................................................................................14 Топографическая съёмка горизонтальных лабиринтовых пещер.......................16 Топографическая съёмка наклонных и вертикальных полостей........................17 Особенности топографической съёмки обводненных и подводных пещер......19 Особенности топосъёмки многоуровневых пещерных систем...........................19 Специальные виды съемок пещер.........................................................................20 Камеральные работы...............................................................................................24 Общие требования к оформлению чертежей пещер.................................25 Дополнительные знаки, надписи и цифры на планах пещер и легенд...27 Компьютерные методы черчения...............................................................27 Учет ошибок.................................................................................................28 Топографические привязки пещер........................................................................28 Спутниковая топографическая навигация индивидуального пользования..............................................................................................................28 Вопросы тактики топографических работ в спелеологии .................................29 Литература...............................................................................................................30 Приложения: 1. Радиотопопривязчик...............................................................................31 2. Условные обозначения на чертежах пещер.........................................33 3. Спортивно - технические знаки на чертежах пещер..........................34