Juraj Posarić

Croatian

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia

Juraj Posarić UVOD Za potrebe izračunavanja osnov-nog stanja i budućih zahvata pri potpu-nom turističkom uređenju Grgosove špilje u Otruševcu kraj Samobora, bilo je pot-rebno izraditi precizan speleološki topo-grafski nacrt. Takav nacrt je, doduše, na-činjen prilikom prvoga speleološkog istra-živanja špilje, 1974. godine, ali je prilikom njegove dopune, 1981., kada je Grgos is-kopao rov do galerije na vrhu Blatne dvorane, uočeno nepodudaranje pravca poligona u gornjoj i donjoj etaži. Točke poligona se nalaze točno jedna ispod druge, što je dokazano viskom, ali su uza-stopna mjerenja magnetskog azimuta, kako kuta, tako i protukuta provedena uz pažljivu stabilizaciju mjerne točke, pokaza-la stalnu deklinaciju od 15°. Uzrok je toj pojavi bilo magnetsko polje u špilji induci-rana u vodičima provizorne električne ins-talacije rasvjete postavljene u ulaznom dijelu špilje već pri prvom mjerenju, a produljene i premještene u današnji po-ložaj pri naknadnim mjerenjima. Uključivanje i isključivanje napona, odnos-no prolaženje struje instalacijom, nije u~e­calo na dobivene rezultate pa je kao uz-rok toj pojavi utvrđen remanentni (zao-stali) magnetizam u vodičima. Bilo je očito da će za topografsko mjerenje u objektu biti nužna metoda koja isključuje ili kom-penzira magnetsku anomaliju pri odre-đivanju horizontalnog kuta. PRECIZNO MJERENJE SPELEOLOšKIH OBJEKATA U speleologiji su uobičajena dva načina mjerenja i topografskog snimanja speleoloških objekata, koji ovise o tradici-ji sredine u kojoj . se koriste ("školi'') ili o dostupnom instrumentariju. Prvi, uobiča­jen u Hrvatskoj, podrazumijeva izradu speleološkog topografskog nacrta na licu mjesta u samom speleološkom objektu. Pritom se duljine mjere mjernom vrpcom, azimut (horizontalni kut) kompasom, a nagib (vertikalni kut) padomjerom. Zag-rebački speleolozi (Y. Božić, I. Posarić) još su šezdesetih godina riješili problem pre-računavanja nagnutih duljina u horizon-talnu i vertikalnu projekciju konstrukcijom padomjera . s . analognim računalom na načelu sukladnih trokuta, koje omogućuje neposredno čitanje, odnosno prenošenje na nacrt potrebnih vrijednosti. Nacrt se potom crta u mjerilu na milimetarskom rasteru (papirnatoj ili poliesterskoj podlozi). Drugi način se osniva na mjerenju duljina, azimuta i nagiba te izradi tablice i grubih skica detalja u speleološkom ob-jektu, a računanje projekcijskih vrijednos-ti i izrada nacrta se potom obavi kod ku-će. Izrada takvog (rekonstruiranog) spele-ološkog topografskog nacrta uobičajena je u svijetu. Oba načina imaju svojih prednos-ti i nedostataka, osobito u pogledu. vjer-nosti crteža, točnosti i sl., o čemu je bilo i diskutirano i pisano, ali je osnovni nedo-statak rekonstrukcije iz tablica, nemoguć­nost provjere; Pogreške mjerenja ili zapi-sivanja moguće je ispraviti tek ponovnim ulaskom u objekt. Točnost mjerenja, bez obzira na način izrade nacrta, određena je upotrije-bljenim mjernim instrumentima (kompas, padomjer i mjerna vrpca) te njihovom pravilnom . upotrebom. Tu svakako igra ulogu iskustvo, odnosno uvježbanost mjer-ne ekipe, što smanjuje uljecaj subjektivnih grešaka na točnost rezultata. Prema klasifikaciji Međunarodne (1 speleološke unije (UIS), točnost nacrta spe-leoloških objekata dobivenih takvim mjere-njem je 4° ili, tjeđe, S0 (točnost duljina do 20 cm, kuteva do 1°, pozicioniranje mjerne točke u 20 cm). Osnovna je po-greška, koja se čini pri mjerenju objekata speleološkom metodom i koja određuje točnost nacrta, grubo pozicioniranje mjer-nih točaka. Naime, kako se instrumenti drže u ruci, a tijelo mjeritelja je najčešće u nefiziološkom položaju, teško je, već i zbog razlike u konstrukciji i obliku instru-menata, zadržati ih pri čitanju u istom di-jelu prostora definiranom kao mjerna toč­ka (MT). Kako za mjerenje objekata obi-čno uvijek nedostaje vremena, to je lako shvatljiv uzrok grešaka. Faktor oblika ins-trumenata zgodno je riješen kod kompasa i padomjera s plivajućom skalom (npr. Su-unto), jer su istog oblika i načina upotre-be, ali je problem točnog postavljanja mjerne točke time samo umanjen. U sva-kom slučaju, za potrebe projektiranja u speleološkim objektima točnost nacrta 4° ili S0 nije dovoljna pa se mjerenje mora načiniti točnijom metodom GEODETSKA MJERENJA U SPELEO-LOŠKJM OBJEKTIMA Najviši stupanj točnosti nacrta speleološkog objekta po klasifikaciji UIS je 7°, što podrazumijeva čitanje kuteva u jednu minutu, duljina u centimetar, a po-zicioniranje instrumenta unutar centimetra. Takva se točnost postiže geodetskim ins-trumentima i posebno razrađenim postup-cima mjerenja koji uključuju razne načine poništavanja pogrešaka. Temeljni instru-ment koji zadovoljava takvim zahljevima jest teodolit. On zamjenjuje, odnosno uje-dinjuje kompas i padomjer koji se koriste u speleološkim mjerenjima, a služi za mje-renje azimuta (točan . geodetski izraz je smjerni kut) i nagiba . mjernog pravca. Du-ljine se mjere direktno pomoću mjerne vrpce, a indirektno teodolitom i mjernom letvom . ili s teodolitom spregnutim elek-trooptičkim ili nekim drugim daljinomje-rom. , :reodolit se sastoji od monokularnog dalekozora koji može rotirati oko ver-®[p)®~®@~@~ ' i 40/41 (1992-1993) tikalne i horizontalne osi, a smješta sc na osobiti tronožac koji omogućuje njegovo postavljanje u poželjni položaj i horizon-talizaciju. Optička os dalekozora je vizur;. na linija i označena je nitnim križem, a njen azimut i nagib se čitaju posebnim lu-parna sa skala horizontalnog i vertikalnog limba. Instrument se učvršćuje na trono-žac središnjim vijkom na kojem je kukica za vješanje viska, pa se visak može cen-trirati točno iznad mjerne točke na tlu ta-ko da se instrument nalazi točno u verti-kalnoj osi. Instrument se horizontalizira okretanjem triju vijaka temeljne ploče dok cijevna libela ne vrhuni u svim horizon-talnim smjerovima. Teodolita ima raznih izvedbi i namjena ali im je način rada isti, a nama je u speleologiji potreban samo kao precizno mjerilo kuteva. U speleološkoj literaturi prilično je pisano o geodetskim metodama mjerenja speleoloških objekata, gdje su uglavnom opisani postupci raznih rudarskih mjeren-ja primijenjenih u speleologiji. Zanimljivo je da su neki od najstarijih speleoloških topografskih nacrta na svijetu načinjeni baš geodetskim metodama, jer su se u ono vrijeme takvim poslom bavili isklju-čivo mjernici i građevinski inženjeri koji su imali i potrebno znanje i instrumente, tako da možemo zasigurno tvrditi da su korijeni speleološke topografije u geodet-skim mjerenjima. Kojom mjernom meto-dom se pri tome služilo, nije dovoljno poznato, ali je danas najčešća tahimetrija (od grč. raxza=brzo i ,u&rpov=mjera) od-nosno brzo mjerenje. TAHIMETRIJA U SPELEOLOŠKJM OBJEKTIMA Dugotrajan posao premjera spele-ološkog objekta geodetskim metodama znatno se skraćuje upotrebom tahimetrije, jer se tom metodom s jedne mjerne toč­ke, odnosno jednim pozicioniranjem in-strumenta mogu . odrediti elementi potreb-ni za izračunavanje koordinata svih detalj-nih točaka (DT) u vidljivosti instrumenta (slika 1). Za tahimetriju je karakteristično da se duljina od mjerne do detaljne točke izračunava iz podataka koji se čitaju ne-posredno s instrumenta, a mjere se indi-41 Slika 1: Tahimetrija nedostupne točke upotrebom laserske značke i koinddentnog teodolita-telemetra (BRT) El.grafika: J. Posarić rektno, lj. bez mjerne vrpce. Instrument koji se koristi za tahi-metriju zove se tahimetar-teodolit i od u običnog'' se teodolita razlikuje u dodatku pribora za mjerenje duljine, tako da se s njega očitavaju smjerni kut, nagib i dulji-na (ili podaci za njeno računanje) mjerene vizure. Najčešći su korišćeni načini mjere-nja duljine trigonometrijski: mjerenjem duljine na mjernoj letvi koja se vidi pod kutem zadanim s dvije niti u okularu instrumenta (metoda dvije niti), koinciden-tnim optičkim daljinomjerom, elektrooptič­kim daljinomjerom i sl. Osnovni je uvjet za mjerenje mogućnost postavljanja ozna-ke na mjernu točku (01). To može biti mjerna letva, značka, prizmatični reflektor ili sl., a to znači da mjerna točka mora biti dostupna pomoćniku mjeritelja (marki-rantu), što u speleološkim objektima često nije slučaj. Vrlo brza i precizna kao meto-42 da izbora, tahimetrija u speleološkim ob-jektima postaje neupotrebljiva u slučaju nedostupnih suprotnih stijena vertikala ili stropova špiljskih kanala. TAHIMETRIJA U ŠPIWAMA UPOTREBOM LASERA Problem mjerenja udaljenosti za-dao je mnogo glavobolje svima koji su to radili u speleološkim objektima, kad želje-na mjerna točka nije bila dostupna direk-tnom mjerenju. Sve opisane metode su se služile ili koincidentnim mjerenjem jedne točke s dvije pozicije (točke poznatog ba-zisa) na razne načine, konstrukcijama ba-zisnih koincidentnih daljinomjera sa svjet-losnim signalom, a obavljena su i direkt-na mjerenja visina stropova topofilom do-vučenim do mjerne točke uzgonom balo-na ispunjenog helijem. Sve te metode ®[p)®~®©~©@ 40/41 (1992-1993) imaju nedostatak u nepoznatoj točnosti mjerenja ili u nemogućnosti izbora mjerne točke ("balonometrija"). Prilikom pripremanja za precizno mjerenje Grgosove špilje, gdje su pros-torni i površinski odnosi stijena · bili pre-sudni za točno proračunavanje termodi-namičkih osobina objekta, znalo se da će, s obzirom na poznatu morfologiju, to predstavljati osnovni problem. Geodeti To-mislav Krivec, dipl. ing. i Marijan Bajuti, ing., predložili su i kao metodu odabrali tahimehiju s instrumentom koji ima bazi-sni koincidentni daljinomjer s prizmom stalnog kuta (slika 2), a može automatski reducirati horizontalnu projekciju mjerne vizure (BRT "Zeiss"). Kao što se vidi iz slike, daljina se mjeri pomicanjem prizme do poklapanja slike u okularu teodolita, a duljina se očita na skali bazisne letve pod markicom prizme. Instrument je namijen-jen za dnevne radove i dovoljno je da je mjereni objekt osvijetljen pa se može mjeriti viziranjem bilo kojeg kontrastnog detalja (rub kuće, okvir prozora i sl.). Nažalost, svjetlosna je jakost dalekozora mala, a rasvjeta u speleološkom objektu preslaba i lošeg kontrasta za dovoljnu toč­nost mjerenja. Trebalo je riješiti svjetlosna označavanje mjerne točke. U to vrijeme sam u Veternici mje-rio laserom, pa sam predložio laserski spot kao markicu koja će se lako uočiti u špilji i mjeriti odabranim instrumentom. Nakon probe prijedlog je prihvaćen i geodetsko je snimanje Grgosove špilje obavljeno na taj način. Slika 3: Skica profila . Grgosove špilje u Otruševcu s rasporedom glavnih mjer-nih točaka (GMT) El. grafika: J. Posarić ®[p)®~~@~@~ 40/41 (1992-1993) l l l l ' \1 \. \. \. \. \. \. \. \. \. v d~ 82 81 ne koincidira koincidira Slika 2: Načelo koincidentnog mjerenja duljine s bazisnom letvom i prizmom stalnog kuta a. .El. grafika: Juraj Posarić MJERENJE U GRGOSOVOJ ŠPILJ! Grgosova špilja je maleni objekt složene morfologije s kanalima u tri razine koje su međusobno vezane vertikalnim odsjecima, ukupne visinske razlike 16.7 m i duljine poligona 53 m. Za mjerenje i ve-zanje objekta na državnu trigonomehijsku mrežu, u špilji i izvan nje stabilizirano je 9 glavnih mjernih točaka. Kad je obavl-jeno mjerenje potrebno za orijentaciju špi-ljskog poligona, počelo se s tahimehijom detaljnih točaka unutraš~osti objekta. Ekipa je brojila cetiri člana, uz 'I Kriveca i M. Bajutija bili su Anđelko No-vosel i Juraj Posarić. Geodeti su naizmjen-ce mjerili, odnosno vodili zapisnik mJera, Novosel je ciljao laserom, a · Posarić je pre-nosio pribor i postavljao elekhičru prik-ljučak lasera te birao detaljne mjerne toč­ke. Prvi je dan izmjerena gornja etaža špi-lje. Drugi su dan (poslije podne) 'I Krivec i J. Posarić bili sami. Glavne točke poli-gona su viskom prenesene u donju etažu, u tzv. Blatnu dvoranu, tako da je instru-ment mogao biti pozicioniran točno ispod točke 6 (sl. 3) otkuda se mogla mjeriti ci-jela dvorana. Laser je postavljen na foto-grafski stativ s kardanskom glavom, što je omogućilo usmjeravanje spota prema toč-43 kama po izboru i fiksiranje odabranog po-ložaja. Tako je mjeritelj potpuno samostal-no odabirao detaljne mjerne točke na svim vidljivim, a nedostupnim mjestima stropa i stijena dvorane, fiksirao ih laser-skim snopom te očitao podatke s teodo-lita. !J?!< je _pripEe~an prij~nos .Po~igo~a u naJniZU etazu spilJe, T. Krivec Je IZmJe-rio cijeli donji dio Grgosove špilje prak-tično sam. Snimljeno je ukupno 108 de-taljnih mjernih točaka, za što je bilo potreb-no ukupno 11 sati, računajući pripremu, pri-jenos potrebne opreme i izlaz iz objekta. Oba geooeta su bila vrlo zadovolj-na ovom metodom, jer se pokazala vrlo djelotvornom iako su se s njom susreli pr-vi puta, a nije poznato je li ikada drugdje primijenjena za nešto slično. Za potrebe mjerenja upotrijebljen je HeNe laser snage 1 m V napa!an izmje-ničnom strujom napona 22D V, sto je bilo moguće zato što u špilji postoji električna instalacija Laserski snop ima na izlazu iz cijevi promjer 0.18 mm, ali zbog nesavr-šenosti uređaja divergira pod kutom od ot-prilike 'X', što znao da se na udaljenom cilju oqtava kao okrugla mrlja. To nije smetnja kod mjerenja jer se, bez obzira na udal-jenost, na cilju vidi pod istim kutem, odnos-no prividno jednaka mr~a crvena svjetla, što kod većih prostora olakšava uočavanje, a ne smeta mjerenju. l! speleološkim bi ~bje~­ma, za takav nacm autonomnog mJerenJa mogao poslužiti i laser manje snage, koji ima malo veće rasipanje snopa, uz istu efi-kasnost, a nužno je da bude napajan vlas-titim izvorom energije (baterija, akUmulator). Pri radu s laserom treba voditi računa o opasnosti za vid takve energije pa bezuvjet-no valja izbjegnuti izlaganje ooju snopu laserskOg svjetla. U speleološkim objektima, a osobi-to za dulja boravka čovjeka, povećava se u atmosferi sadržaj krutih čestica (ilovina, aerosol) i vodene pare (kondenzacija, ma-gla). Te pojave . uzrokuju raspršenje laser-skog snopa (na taj se način može mjeri-ti koncentracija i veličina čestica u atmos-feri), odnosno proširenje i slabljenje snopa na cilju. Pri radu u Grgosovoj špilji ta je pojava uočena ali nije predstavljala smet-nju u mjerenju. O njoj ipak treba voditi računa pa pri planiranju mjerenja u spele-ološkom objektu _pdje se očekuje takva smetnja, treba poceti mjeriti od najudal-jenijih točaka, aKo se primjenjuje opisana metoda. 44 ZAKLJUČAK Prostorni odnosi Grgosove špilje kraj Samobora mjereni su preciznom tahimetrijom upotrebom laserskog snopa za obilježavanje detaljnih mjernih točaka nedostupnih čovjeku. Upotrebom teodolita s koincidentnim daljinomjerom postignuta je točnost čitanja kuteva od 1', a duljina od 1 cm, tako da je dobiven speleološki topografski nacrt točnosti 'JO (UIS). Pokazalo se da mjerenje može obaviti jedan čovjek sam, ako se mjerenje dobro pripremi i da brzina mjerenja ov1s1 isključivo o vještini rukovatelja instrumen-tom te željenoj gustoći rastera detaljnih mjernih točaka. Za izradu nacrta visoke točnosti ta se metoda može predložiti kao apsolutno pouzdana i praktično bez ograničenja, jedino se treba služiti laserom s autonomnim izvorom energije. UTERATURA l. Macarol, S.: Praktična geodezija,Tehnička knjjliga Zagreb (1950) 2 J. Posarić: Ekološko modeliranje kao osnovni princip pri uređenju špilja, I Yu. simp. o turističnih jamah pd konusi-ji UIS, Sežana (1990) s. 63 3. J. Posarić: Ecological modelling-the first step and ptind-ple by arrangement of the cave; Proe. X Int. Cong. of Speleology, Budapest (1989)p.c-86a 4. J. Posarić: Ekološka podnošljivost-osnova zaštite krških ekotopa; Zbornik I Simp. o zaštiti karsta, Beograd (1992) s.56 5. J. Posarić: The annalogue clinometer, Proe. IX Int. Cong. of Speleology, Barcelona (1986) p.330 6. J. Posarić i dr. Izvješće o prethodnim radovima za uređenje Grgosove špilje u Otruševcu kod Samobora, SK "Željezničar", Zagreb (1988) SAŽETAK Postupci ekološkog inženierstva pri uređivanju i korišćenju speleoloskih onje-kata pretpostavljaju točno poznavanje nji-hovih prostorno-položajnih odnosa. Set di-ferencijalnih jednadžbi koje opisuju npr. termodinamička svojstva špiljske atmosfere dati će ur,otrebljive rezultate, ako su rela-tivne greske mjerenja volumena do 5 · %, a površine stijena do 2%. Takvu točnost zadovoljava mjerenje geodetskim meto-dama koje će rezultirati nacrtom objekta 'JO točnosti UIS. I pri geodetskim radovi-ma nastaju problemi mjerenja nedostup-nih točaka, koji su tješavani na razne ~[p)@~@@~@@ 40/41 (1992-1993) načine. Za potrebe određivanja osnovnog stanja Grgosove špilje u Otruševcu kraj Samobora načinjen je visinskosituacijski snimak 7° točnosti UIS. Geodeti Tomislav Krivec i Marijan Bajuti su kao mjernu metodu odabrali tahimetriju, a kao instru-ment teodolittelemetar za koincidentno mjerenje udaljenosti s bazisnom letvom i prizmom stalnog kuta. Za obilježavanje nedostupnih točaka je, na prijedlog Juraja Posarića, upotrijebljen HeNe laser snage 1 mW i to je prvo tal<Vo do sada poznato mjerenje. Pokazalo se da ta metoda omogućuje točno mjerenje špiljske mor-fologije sa 108 detaljnih točaka u objektu s tri etaže, dugačkom 53 m i d u bokom 16.7 m za 10 sati i da ga može obaviti jedan mjeritelj sam. SURVEY OF INACCESSIBLE POINTS IN . CAVES USING LASER SUP-PORTED COINCIDENCE METHOD ABSTRACT The procedures of ecological engineering proposed by arrangement and eXploita-tion of natural underground objects need a very predse knowledge on their geomet-rical relationships. A set of differential equations describing, for instance/ the thenno-dynamical properties of cave/s atmosphere will give useful results only if relative errors of measuren1ents of the space of the cave are within 5% and · the square of the cave'S waDs within 2%/ respectively. These conditions wiD be satisfied by using geodetic meth-ods of surve~ what results with a plan of the cave of the ;o of accuracy (UIS). Even by use of these methods/ it is difiicult to solve the problem of measurement of inac-cessible points of ceiling or waDs. The Grgos cave in Otruševec by Samobor was nJea-sured geodeticaDy for pwposes of its arrangement as a show-cave. The geodesists Tomislav Krivec and Marijan Bajuti have chosen the tachymefiy as a method of sur-vey using a theodolite-telemeter based on fixed-angle prism coinddence prindple. To mark inaccessible points/ after suggestion given by J Posari~ there was used the He-Ne laser of 1 m~ and beamspot on the detail-point (DT) was measured As is shown a single operator can measure up to 108 detail-points in a 53 m long, 16.7 m deep and in three-levels fonned cave within 10 hours with required accuracy. ®[p)@~@@~@~ 40/41 (1992-1993) 45 

Koincidentno mjerenje nedostupnih točaka u špiljama upotrebom lasera

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia

HRČAK - Portal of Croatian Scientific and Professional Journals