BARLANGTÉRKÉPEZÉSI ISMERETEK (Kárpát József)

Barlangi térképjelek (UIS 1999)

A barlangokról készülő dokumentáció egyik legalapvetőbb eleme a megbízható térkép, amely az üregrendszer térbeli koordinációjáról és jellegéről jól áttekinthető információt nyújt. A kutatási ered-mények dokumentálása mellett a térképek a feltáró munkák, expedíciók tervezéséhez, geológiai, morfológiai vizsgálatokhoz, tudományos célú adatgyűjtésekhez, műszaki tervezésekhez egyaránt alapul szolgálnak.

Hazánk barlangjairól sajnos még közel sincs teljes és megfelelő térképanyagunk, ezért barlang-kutatóink tevékenysége a még feldolgozatlan, vagy újonnan feltárt barlangok felmérésére is ki kell terjedjen.

Térképezéssel foglalkozó anyagunkban a terjedelem szabta határok miatt nem tárgyalhatjuk teljes mélységig a sokrétű témakört, azonban a leggyakoribb módszerek áttekintésével és ezek gyakorlati szemléltetésére támaszkodva, igyekszünk megfelelő segédanyagot biztosítani a térképismerethez és a felmérési munkákhoz.

A. A barlangábrázolás alapelve és módszerei

A barlangok bonyolult, szabálytalan térbeli felületekkel határolt üregrendszerek, amelyek ábrázo-lása és felmérése speciális feladatot jelent. A barlangok térképi megjelenítésére általában a három képsíkos vetítési eljárást alkalmazzuk, ami a következőkre épül:

Alaprajz: a barlangjárat vízszintes síkra eső, függőleges vetítéssel nyert képe, valamilyen méret-arányban kicsinyítve.

A fentieken túlmenően találkozunk a különféle térláttatós ábrázolási módokkal (izometrikus, axonometrikus, stb.). E módszerek elsősorban kitűnő szemléletességükkel múlják felül a hagyo-mányos ábrázolásokat, azonban mérethelyességük és pontosságuk nem éri el jellegükből eredően az általános kívánalmakat.

B. A sokszögvonal, mint a barlangtérkép geometriai váza

A hosszan elnyúló barlangjáratok térbeli nyomvonalának bemérésére, mért adatokkal meghatá-rozott sokszögvonalak kialakításával van lehetőség. A sokszögvonal rekonstruálható adatokkal rögzített helyéhez képest rajzoljuk be az üregek kontúrját és részletpontjait. Ezért a térképezés során a sokszögvonal (poligon) pontosságára kell a legnagyobb súlyt fektetnünk.

A sokszögvonal kijelölésénél ügyeljünk arra, hogy a pontok közötti zavartalan összelátás meg-legyen (a kifeszített szalag és zsinór ne törjön) a pontok könnyen hozzáférhető helyre kerüljenek. Az egyes oldalak végpontját (poligonpontok) többnyire elég csupán a mérés időtartamára megjelölni (vesztett pontok), azonban nagyobb barlangoknál legalább 5–100 méterenként vagy fontosabb elágazásoknál előnyös állandósított (fix) pontokat elhelyezni. Az állandósítás történhet festett jellel, nittel, becementezett számozott fémlapkával stb. A fixpontok jelentősége elsősorban későbbi kie-gészítő felméréseknél (pl. újabban feltárt szakasz térképezése) jelentkezik, amikor a megjelölt pontot kiindulási alapként használhatjuk az új sokszögvonal régihez való kapcsolásához. Az állandósított pontok ellenőrző mérések alapjául is szolgálhatnak.

C. A sokszögvonal mérési munkái

A térképezés során elsődleges feladatunk a kijelölt sokszögvonal jellemző adatainak méréssel való meghatározása. A méréseket a bejárattól indulva kezdjük, és pontról-pontra haladunk tovább. Ennek megfelelően a sokszögpontok számozása is a bejáratnál kezdődik a “ 0” ponttal. Elágazó mérési vonalaknál, utalva a kiágazási hely számára, a következő megoldást választhatjuk. Pl. ha egy mellékág a 15. pontból indul, akkor pontjait 15/a, 15/b ... 15/x számmal jelöljük. Ha ugyanezen pontból másfelé is elágazunk, akkor a 15/1, 15/2 ... 15/n számozást alkalmazhatjuk. Ha mellékágunk a fő poligonba visszacsatlakozik, akkor annak helyét feltétlenül jegyezzük fel.

A mérés során a szomszédos pontok által meghatározott szakaszok térbeli hosszát, irányszögét és lejtőszögét kell mérnünk.

A sokszögoldal hosszmérése

A két szomszédos pont közötti távolság mérése mérőszalaggal kellő megbízhatósággal elvégezhető. Ügyelnünk kell arra, hogy a szalagnak csak minimális belógása legyen és ne feküdjön fel a falra, mivel az ebből származó megegyező előjelű ún. szabályos hibák halmozódnak, és összegeződésükkel a mérési pontosságot veszélyeztetik. A mért hosszat centiméter pontossággal olvassuk le és jegyzőkönyvünkben t-vel jelöljük.

A sokszögoldal irányszögmérése

Irányszögként mindig a haladási irány felé É-i osztásával elhelyezett műszer É-i tűvégén tett leolvasást tekintjük.

Mágneses mérésnél vastárgy (létra, korlát, villamosvezeték, vaskarabiner) ne legyen a közelben, és karbidlámpát se hagyjunk a műszerhez 1,5 m-nél közelebb! Kellő körültekintés mellett az akkumulátoros fejlámpa vagy műanyag elemlámpa káros hatás nélkül használható a kompasz leolvasásához.

Függőkompasszal a leolvasást a tű mindkét (É-i és D-i) végén végezzük el (d_IÉ, d_IID) a lehetséges maximális pontosságal, majd a műszert ellentétes irányba átfordítva is ismételjük ezt meg (d_IÉ, d_IID). A mágneses irányszöget a négy leolvasás alapján a következő középértékből kapjuk:

A két tűvégen tett leolvasás a műszer konstrukciós hibáiból eredő leolvasási hibákat semlegesíti, de gyakorlatban csak igen nagy pontossági igényű felmérések esetén alkalmazzuk.

Tájolóval, kézikompasszal a mérést célszerű kétszer megismételni, amelyek alapján képzett számtani középből szintén megbízhatóbb irányértéket nyerünk. A műszerleolvasások nagy gyakor-lottságot igényelnek, figyelembe véve a barlangokban levő kedvezőtlen körülményeket (szűk hely, világítás, rálátás nehézsége stb.) A mérések tervezésénél vegyük figyelembe, hogy a tájoló középhibája 3–5-szöröse a függőkompaszénak (lásd 5. fej.).

A sokszögoldal lejtőszögmérése

Ennél az eljárásnál a zsinórra ható feszítőerő ne változzon! Általános esetben a poligonoldal közepe táján elhelyezett fokívvel végezzük a mérést. A leolvasás pontossága jelentősen függ a fokív nagyságától. Nagyobb méretű, nagyobb osztáskörű fokív pontosabb.

D. A felmérési jegyzőkönyv és helyszínrajzi vázlat

A barlangtérképezés helyszíni dokumentációját a poligon adatait rögzítő jegyzőkönyv és helyszínrajzi vázlat képezi.

A jegyzőkönyvben táblázatos formában tüntetjük fel a pont számát (P_SZ), a sokszögoldal térbeli hosszát (t), irányszögét (d), és lejtőszögét (j), valamint a vonal esetleges elágazási pontjaira utaló jelölést és megjegyzéseket (1. táblázat).

1. táblázat. Részlet egy felmérési jegyzőkönyvből

Mivel az általunk mért sokszögvonal csak a járatrendszer gerincvonalának megszerkesztését tenné lehetővé, az alak és mérethelyes térképszerkesztés biztosítására a járatkontúrok és belső részletek helyzetét a poligonhoz viszonyítva egyidejűleg rajzolt méretezett helyszínrajzi vázlaton már a helyszínen megrajzoljuk (5. ábra).

A mérési vázlaton feltüntetjük:

- a sokszögpontok vázlatos helyét,

- a sokszögoldalakat,

- járat kontúrvonalait,

- a formák helyét meghatározó fő méretadatokat, melyeket részben becsléssel, részben méréssel állapítunk meg,

- az előforduló tereptárgyakat, jelkulcsszerűen kirajzolva.

5. ábra. Méretezett helyszínrajzi  vázlat készítési módja

Felhívjuk a figyelmet arra, hogy alaprajzi kontúrvonalként mindig az üreg legszélesebb szel-vényrészének vetületi rajzát tekintjük, a belső tagozódást és részleteket a jelkulcs és kereszt-szelvények fejezik ki.

A részletpontok méretezéséhez feltüntetjük a poligonoldalon mért hosszat az oldalirányú, merő-leges kimérésig, és az oldalsó méretadat értékét is az 5. ábrán látható módon. Elegendő a főbb jellemző pontok méretezése, a többi forma arányai alapján már megszerkeszthető.

Helyszíni vázlatunk mindig nagyobb léptékben és lehetőleg még részletesebben készüljön, mint a végleges térkép. A térképszerkesztésnél ugyanis könnyebb a felesleges részleteket elhagyni, mint egy esetleg hiányzó adatot pótolni!

Az alakhelyes helyszínrajzi vázlat készítése nagy gyakorlatot és jelkulcsismereteket igényel, – ez a térképezésnek talán a legnehezebb részfeladata.

Egymás fölött levő, alaprajzban egymást takaró járatoknál az egyes szintek kontúrjait a különféle vonaltípusokkal adjuk meg (ld. jelkulcs) és kitöltőjeleket nem alkalmazunk. Az összekötő aknák helyét tüntessük fel. Sokszintű üregrendszernél az összes járatot átmetsző ún. nagyszelvények illusztrálják jól a barlangrész vertikális tagozódását.

A felmérés során a helyszínrajz készítésének elveihez hasonlóan rajzoljuk meg a hossz-szelvény vázlatát és a keresztszelvényeket is, a rajzi részletek poligonhoz viszonyított méretadatainak feltüntetésével.

A leggyakoribb barlangtérképjelek (jelkulcs)

E. Sokszögvonalak várható, valószínű hibájának kiszámítása

Méréseinket mindig bizonyos hibák terhelik, amelyek eredményeként a sokszögvonal utolsó pontja (pl. a barlang végpontja valódi helyétől) egy Q értékkel “elcsavarodik”. A sokszögvonal fő adatainak és az alkalmazott műszer ismeretében az elcsavarodás valószínű értéke meghatározható. Így megállapíthatjuk mérésünk várható pontosságát, ami főleg hosszan elnyúló barlang esetében lehet fontos.

Az elcsavarodás várható értéke a következő összefüggésből számítható (Konrád Ö. után):

ahol m_d = az irányszögmérés középhibája ívpercben ( 1 ívperc = 1^o/60)

       L  = a sokszögvonal teljes hossza

            n  = a sokszögoldalak száma.

Összefüggésünkből látható, hogy az elcsavarodás várható értéke µ_d-val egyenesen, n-nel pedig fordítottan arányos. Így a mérés pontossága a kisebb középhibájú műszer alkalmazásával és az olda-lak számának (n) növelésével fokozható. Kerülni kell a hosszú sokszögoldalakat, mágneses mérésnél az oldalhosszak maradjanak lehetőleg 5 méter alatt. (Az összefüggés teodolitos mérésekre nem vonatkozik, mert ott pontosan a hosszú sokszögoldalak az előnyösek a mérés pontossága szempontjából.)

Néhány mágneses iránymérő eszköz tapasztalati középhibája:

függőkompasz   = ± 10’ – ± 30’

laptájoló                   = ± 60’ – ± 90’ (1,0^o–1,5^o)

geol.kompasz          = ± 60’ – ± 120’ (1,0^o–2,0^o)

Pl. egy L = 100 m-es sokszögvonalat n = 20 oldallal mérünk végig µ_d = 60’ = 1^o középhibával, tájolóval, akkor a képlet alapján elvégezve a számításokat Q = ± 0,39 méter elcsavarodásra számíthatunk.

E. A sokszögvonal számítási és szerkesztési munkái

A szerkesztési munkák alapjául szolgáló mért és számított adatokat célszerű táblázatba foglalni az alábbi formában:

A sokszögvonal alaprajzi értelmű felszerkesztése a következőképp történik:

1. Szerkesztési lapunkon felvesszük az É-i irányt, a lap keretvonalával párhuzamosan. Előnyös, ha milliméterpapírt használunk, mivel az É-i iránnyal párhuzamos vonalak megkönnyítik az irány-szögek felrakását.

2. Kijelöljük a “ 0” pontot.

3. A “ 0” pontról az 1. pontra menő irányszöget felmérjük az É-i irányhoz képest.

4. A kapott irányra felmérjük az 1. poligonoldal vízszintesre redukált hosszát (t_v), amelynek vég-pontja megadja az 1. pont helyét (ill. ennek a választott méretarány szerinti értékét). A továbbiakban az 1. pontból indulunk tovább, felmérve az irányszöget, a második oldal t_v hosszát, megkapva a 2. pontot, stb.

A poligonvonal felszerkesztése után a helyszíni vázlatok (5. ábra) alapján megrajzoljuk a járat-kontúrokat és jelkulcsi elemeket, amivel a szerkesztési térképet kapjuk meg. Ez ceruzával készül.

A poligonvonal hossz-szelvénybeli felszerkesztése szintén pontról-pontra haladva történik olyan módon, hogy a felrakott, vízszinteshez viszonyítva mért lejtőszögekre a valódi, mért hosszak kicsinyített értékeit rakjuk fel. Ezzel az eljárással a barlangjárat kiterített hossz-szelvényéhez jutunk.  A magassági poligon felszerkesztése után a hosszmetszeti helyszínrajzok alapján rajzolhatjuk meg a már mérethelyes hossz-szelvényt.

F. A sokszögpontok koordinátaszámítása

A bemért sokszögpontokat – főleg nagyobb barlanghálózatok esetén – célszerű számított koordi-nátákkal ellátni. A koordináták jelentősége a következő:

– a koordinátajegyzék valamennyi pont felszerkesztéséhez szükséges adatokat tárolja, a sokszög-vonal ez alapján könnyen rekonstruálható,

– a koordináták alapján történő szerkesztés mentesít a szögfelrakások sorozatos végzésével történő poligonszerkesztés hibahalmozódásaitól,

– lehetőség nyílik az ismert pontba csatlakozó sokszögvonalak tényleges hibájának meghatározá-sára, és ezek kiegyenlítésére is.

A koordinátarendszert a következőképp vesszük fel:

Origója a felmérés középpontjára (bejárat) esik, +X tengelye a mágneses É-i irányra, +Y tengelye a K-i irányra illeszkedik. A bejárat szintje alatti mélységet (H) a Z koordináták képviselik.

A sokszögvonal n-edik pontjának koordinátáit a felmérési adatokat alapján az alábbi összefüg-gésből számíthatjuk:

X_n = X_n–1 + t_n . cos j_n . cos d_n                  ahol t_n = vízszintes távolság

Y_n = Y_n–1 + t_n . cos j_n . sin d_n                         j  = lejtszög

Z_n = Z_n–1 + t_n .  sin j_n                                     d  = irányszög  

G. Barlangaknák, zsombolyok térképezése

Barlangtérképeinken a járatok között előforduló aknákat általában elég alaprajzi helyükön jelkulcsi jelükkel ábrázolni, azonban aknarendszerek, zsombolyok esetében előtérbe kerül a függőleges sza-kaszok mérési és ábrázolási problémája.

A felmérés alapját itt is a korábbiakban vázolt poligonmódszer képezi, de túlsúlyba jutnak a függőzött, vagy meredek dőlésű szakaszok, ezért ábrázolásuk alapvetően kétirányú hosszmet-szetekkel történik. Kellő sűrűségben itt is alkalmazzuk a keresztszelvényeket, azonban ezek vízszin-tes síkkal metszik az aknák tengelyvonalát. Aknák esetében a két hosszmetszet síkja egymásra me-rőleges, és a két legjellemzőbb kiterjedési iránynak felel meg.

Aknák felmérésénél a lefüg-gőzött mérőszalag mentén a jel-lemző mélységekben végezzük el az oldalirányú leolvasásokat, amit a hosszmetszetet ábrázoló felmérési vázlaton tüntetünk fel (9. ábra).

A mérések gyakran csak kötél-ről végezhetők, ami mozgási szabadságunkat korlátozza. Így az átmérőadatok megállapításánál gyakran csak becsült értékekre támaszkodhatunk.

Zsombolyok precízebb szelvényezéséhez a fotogrammetriai módszer is alkalmazható, amelynek lényege, hogy lefényképezzük

(léptékkel ellátva), majd előhívás után a kívánt méretarányba kivetítjük és lerajzoljuk.

H. A tisztázati (végleges) térkép megrajzolása

Az elkészült ceruzás térképet célszerű a barlangba levinni és a helyszínen helyesbíteni, ahol a kisebb alaktani hibákat kiigazíthatjuk. Az esetleges helyesbítések után a térképet tussal, jó minő-ségű pauszra rajzoljuk át, ami mind a fénymásolásra, mind nyomdai sokszorosításra alkalmas.

A rajz elkészítésénél ügyeljük arra, hogy az É-i irány lehetőleg a kerettel párhuzamos legyen és a lap teteje felé mutasson. A méretarányt úgy válasszuk meg, hogy a kész térképlap lehetőleg ne haladja meg egyik oldalon sem az 1 méteres hosszt,  mert így kezelhetősége, sokszorosítása is nehéz-kessé válik. Szokásos méretarányok a barlang nagyságának függvényében: M = 1:100, 1: 200, 1:250, 1:500.

A térképi tartalmon túlmenően a tisztázati rajzon fel kell tüntetni:

– a barlang nevét (ügyelve a helyesírásra),

– a vetületi rendszert (alaprajz, hosszmetszet, stb.),

– a méretarányt,

– vonalas léptéket,

– az É-i irányt, egyértelmű nyíllal,

-- a felmérés kezdőpontját (0 pont),

-- a bejárat helyét,

– a felmérés időpontját, a felmérők, szerkesztők nevét, a felmérés műszereit is.

A kész térképeket adjuk le az MKBT dokumentációtára részére. Mindenki számára hozzáférhető barlangtérképtár az MKBT-ben, illetve a Környezetvédelmi Minisztérium Természetvédelmi Hivatala Barlangtani Osztályán áll a kutatók rendelkezésére.

I. Barlangok hosszának és mélységének értelmezése

Egy barlang összhosszúságán a járatok tengelyvonalában mért térbeli (nem alaprajzi) hosszúságadatok összegét értjük, beleszámítva az oldalágak, kürtők hosszadatait is. Tekintve, hogy a felmérési sokszögvonalak ezt jól reprezentálják és megközelítik, a gyakorlatban a barlang felmért hosszát a mért poligonoldalak összegéből képezhetjük.  Itt természetesen nem vehetjük számításba

pl. a nagy termek fala mentén körülvezetett esetleges segédpoli-gonok hosszát. Ha a barlangról még nem készült felmérés, úgy csak becsült hosszúságról beszélhetünk. Jellemző adatot szolgáltathat a barlang legnagyobb horizontális kiterjedése is, ami legtávolabbi pontjainak alaprajzi vetületen mért távolságát jelenti. A barlang mélysége (legnagyobb vertikális kiterjedése) a leg-magasabban és a legmélyebben levő pontjainak szintkülönbségét jelenti, így nem mindig egyezik meg a barlang bejárat szintje alatti mélységével. A bejárati szint alatti mélység a poligonoldalak ma-gasságkülönbségének előjelhelyes összegezésével vezethető le.

A 10. ábrán egy nagy függőleges kiterjedésű barlang abszolút (H) és relatív (h, bejárat szintje alatti) mélységének értelmezését szemléltetjük.

E barlang mélységét a szokványos forma szerint a következőképpen adjuk meg : mélység = 173 (+55, -118) m.

IRODALOM

1. Dékány Csaba: A barlangfelmérés módszerei – Karszt és Barlang 1963/II. p. 11–15.

2. Horváth János: A Szemlő-hegyi-barlang felmérése – Karszt és Barlang 1965/I. p. 21–30.

3. Horváth János: Barlangtérképezés – Kézirat (MKBT)

4. Kárpát József: Az izometrikus barlangtérképekről – Karszt és Barlang 1982/II. p. 89–92.

5. Kárpát József: Magyarország barlangtérképei 1–4. sz. (MKBT) kiadványsorozat

6. Martinovichné Buczkó Emmi: A barlangfelmérés módszerei és műszerei – Karszt és Barlang 1966/I. p. 13–20.

7. Maucha László–Tóth József: Fotogrammetrikus módszer a barlangok keresztszelvényezésére – Karszt- és Barlangkutatás III. évf. 1961. p. 83–140.

6.       Sárváry István: A zsombolyok fotogrammetrikus szelvényezéséről – Karszt és Barlang 1969/I. p. 9–14.