La topografia speleologica è la descrizione grafica di una cavità e le possibili opere di sviluppo che vi sono state fatte dagli uomini che le frequentavano, compresi i moderni speleologi .
Consente di mantenere una traccia scritta e fruibile della cavità. Senza di essa, una cavità sarebbe solo un punto su una mappa o una narrazione precaria.
Grazie alle misurazioni effettuate nel sottosuolo, gli speleologi stabiliscono una pianta e una sezione che determinano le caratteristiche fondamentali della cavità, per quanto riguarda lo sviluppo (lunghezza) e l'elevazione. Questi piani di base possono includere altre informazioni a seconda della cavità: flussi d'acqua, correnti d'aria, concrezioni , geologia, sviluppi antropici, ecc.
Innanzitutto, la topografia viene utilizzata per visualizzare i progressi degli speleologi che scoprono per la prima volta la cavità. La topografia ha poi il valore di una pubblicazione scientifica per presentare ed elencare il proprio lavoro.
Al di fuori del campo specifico dell'esplorazione, la topografia risponde a diverse esigenze:
Nel registro delle scienze della terra , le topografie del sottosuolo hanno due principali campi di applicazione: geologia e idrogeologia .
Nel caso della geologia, l'orientamento di una cavità spesso definisce l'orientamento delle faglie e dei diversi avvallamenti . Poiché la cavità funge da pozzo naturale, si possono stabilire precise sezioni stratigrafiche sulla base delle topografie sotterranee.
In idrogeologia, l'uso di topografie sotterranee risponde spesso alle esigenze di acqua potabile delle comunità. In questo caso si utilizzano le topografie per posizionare i bacini imbriferi in un vuoto carsico il più vicino possibile alla falda acquifera , nonché i perimetri di protezione delle sorgenti.
Inoltre, gli scavi archeologici e paleontologici sotterranei utilizzano la topografia per indicare la posizione degli oggetti scoperti.
Infine, ad hoc, le topografie sotterranee vengono utilizzate anche nelle opere pubbliche , in particolare negli studi preliminari per la definizione dei tracciati di ferrovie, strade o strutture interrate ( gasdotto , oleodotto , acquedotto , ecc.).
Lo strumento di base del geometra sotterranea è la bussola o cuscinetto bussola . Sul mercato esistono molti modelli, dal semplice inserto tascabile al compasso di precisione, i prezzi variano di conseguenza, ma la maggior parte di queste macchine non sono adatte ad un uso intensivo sottoterra. Alcuni sono troppo sensibili agli urti, altri non sufficientemente leggibili al buio, altri ancora, dalla discutibile impermeabilità, non sopportano l'immersione prolungata in acqua o il contatto con fanghi liquidi. La scelta è quindi difficile, ma le bussole da paddle svedesi, economiche perché inizialmente destinate all'orienteering, sono robuste, precise, impermeabili, poco sensibili all'argilla, leggere e discrete e quindi sembrano essere soddisfacenti. I piani elaborati con questi strumenti supportano onorevolmente il confronto con i rilievi ufficiali effettuati da specialisti, dotati però di apparecchiature ben più costose.
Il resto dell'attrezzatura è costituito da un misuratore a filo perso (ad esempio Topofil (C)) o, in mancanza, un metro a nastro di una cinquantina di metri, possibilmente in plastica, un giornale di bordo topografia, una robusta matita e un clinometro per misurare gli angoli di caduta. Tutti questi materiali sono conservati in una piccola custodia di tela resistente che può essere indossata al collo.
Negli ultimi anni, le apparecchiature elettroniche hanno soppiantato i sistemi di misura convenzionali in molte situazioni di topografia sotterranea. Si tratta di utilizzare un telemetro laser modificato per aumentarne la precisione (per misure di inclinazione e in particolare mirini cosiddetti "di vestizione") accoppiato ad un computer tascabile che funge da terminale (tablet touchscreen, smartphone o PDA) su cui è installato un software compatibile . I due dispositivi comunicano tra loro tramite Bluetooth e quindi vengono raccolti i dati, effettuate le trasformazioni trigonometriche e i tracciati degli scheletri della pianta e della sezione proiettata tracciati in tempo reale durante il rilievo topografico. Il profilo della cavità così come le note descrittive dei luoghi possono essere inseriti direttamente sul terminale dallo speleologo. Questa apparecchiatura richiede un know-how speciale e una calibrazione precisa per limitare gli errori di misurazione. È anche relativamente fragile e deve quindi essere usato con cura. D'altra parte, le letture sono più veloci e questa tecnica porta una precisione e un comfort di misurazione incomparabili.
Il metodo più utilizzato in sotterraneo è il "procedimento indiretto" o "goniometrico". Consiste, permanentemente durante la spedizione, nel registrare per iscritto titoli, distanze, inclinazioni e profili di gallerie in un piccolo taccuino. Il progetto definitivo della cavità non sarà stabilito fino al ritorno in superficie, dagli appunti presi nel sottosuolo. Una pianta e una sezione semplici possono essere stabilite automaticamente nel sottosuolo quando si utilizza un telemetro laser accoppiato a un terminale: serviranno quindi come base per il lavoro di disegno finale.
Azimut e letture della distanzaIn matematica, una linea curva è paragonabile a una serie di segmenti di linea retta posizionati da un capo all'altro. Lo stesso vale per la topografia. L'andamento tortuoso di una galleria può essere suddiviso in porzioni di rette delle quali è molto facile misurare l' azimut magnetico con un compasso, la lunghezza con il topofil o il metro a nastro, e la pendenza con un clinometro . Questi dati, integrati da piccoli schizzi della morfologia dei condotti, vengono accuratamente inseriti nel libro topografico per essere successivamente utilizzati in superficie.
Attenzione però alle particelle di ferro contenute in alcuni calcari , la cui presenza nel cuore della roccia può causare errori nelle letture delle intestazioni magnetiche. La pratica sistematica della mira inversa (mira di controllo) consente di premunirsi contro questo rischio insidioso. Il problema è lo stesso indipendentemente dal tipo di attrezzatura utilizzata: bussola o telemetro laser.
Il principio è abbastanza semplice: se, ad esempio, un segmento di galleria è orientato alla prua 025, una retromarcia effettuata all'estremità opposta del segmento dovrebbe dare una prua inversa a 205. Se la prua inversa misurata differisce da questo valore c'è senza dubbio in questo luogo un'anomalia magnetica abbastanza grande da distorcere le misurazioni. In questo caso, a meno che non si usufruisca di ampie conoscenze per apprezzare l'importanza del fenomeno e correggerne gli effetti con il calcolo, l'unica risorsa è quella di lavorare, non più con il compasso, ormai inefficace, ma con un teodolite il cui principio si basa sulla misurazione angoli. Si tratta di una tecnica eccezionale, generalmente riservata agli specialisti.
Letture della differenza di altezzaOltre alle letture azimutali, dovrebbe essere misurata anche la pendenza delle gallerie da rilevare. Per ogni segmento di linea verranno quindi registrati gli angoli di inclinazione utilizzando un clinometro, prendendo come riferimento l'orizzontale. L'unità utilizzata è generalmente il grado, ma alcuni topografi lavorano ancora con gradi o gradi centesimali. Per convenzione, nella direzione di ingresso verso il fondo della cavità, le discese sono considerate pendenze negative e gli angoli corrispondenti sono affublé del segno "-", mentre viceversa, gli angoli delle salite sono indicati "+".
Ci sono clinometri specializzati disponibili in commercio, ma puoi facilmente crearne uno tu stesso. Un semplice goniometro opportunamente ponderato in senso verticale, articolato su un regolo piatto può fare il trucco, nonostante una certa fragilità. Altre invenzioni più elaborate danno più soddisfazione.
Tutti i dati di pendenza e distanza consentiranno, grazie a semplici calcoli trigonometrici, di determinare con precisione l'esatta lunghezza sulla pianta di una galleria o un segmento di una galleria topografica, nonché il suo dislivello.
Indagini sui profili caratteristiciNella redazione della planimetria dell'intercapedine, le misurazioni effettuate nei tratti di galleria non sono sufficienti a dare un'immagine realistica della rete. Il disegno finale dovrà, a seconda dei casi (vista dall'alto o di lato), includere indicazioni di larghezze e altezze, nonché i profili caratteristici delle gallerie visitate. In ogni segmento sarà quindi necessario inserire queste indicazioni nel libro topografico e tenerne conto durante il lavoro finale su carta.
Questi dati aggiuntivi essenziali verranno inseriti utilizzando una tastiera virtuale o uno stilo quando si utilizza un terminale accoppiato a un telemetro.
Un libro topografico ben tenuto deve quindi contenere per ogni segmento di galleria i seguenti elementi: identificazione del segmento, lunghezza del segmento misurata a terra, azimut magnetico del segmento, angolo di caduta, larghezze caratteristiche nei vari punti del segmento, altezze caratteristiche in vari punti del segmento.
Queste informazioni possono essere integrate da schizzi che rappresentano la sezione della galleria in alcuni punti notevoli del segmento considerato. Se lo speleologo utilizza un terminale accoppiato ad un telemetro laser (come il DistoX2 ad esempio) può disegnare questi dettagli direttamente sul touch screen del suo dispositivo nelle schede pianta e sezione. Alcuni software gli permetteranno anche di aggiungere simboli per identificare questi punti di riferimento o dettagli utili: particolari concrezioni, restringimenti, blocchi, gour, zone fangose, ecc.
Tutte le letture registrate nel quaderno topografico durante la discesa consentiranno di stabilire una pianta in vista dall'alto (la più utilizzata) e una rappresentazione in vista laterale, generalmente orientata nella direzione del massimo sviluppo. Questi disegni saranno arricchiti da schizzi rappresentanti i profili caratteristici delle gallerie.
L'orientamento dei condotti dovrà indubbiamente essere corretto perché tutte le direzioni rilevate durante l'esplorazione della grotta sono state misurate con una bussola in relazione al nord magnetico . In molti luoghi quest'ultimo differisce significativamente dal nord geografico , unico riferimento universale in topografia. Il disegno finale dovrà tenere conto di questa realtà e, se si vuole svolgere un lavoro attento, sarà necessario convertire le intestazioni magnetiche in intestazioni geografiche aggiungendo o sottraendo a seconda dei casi il valore della declinazione magnetica terrestre effettiva durante i sondaggi.
Nel caso di una topografia assistita da telemetro laser/terminale, questa correzione deve essere inserita nel file della cavità software prima di iniziare gli avvistamenti, è lo stesso per le coordinate del punto di ingresso della cavità. Il disegno automatizzato del piano sarà ancora più preciso.
Il disegno in sala permette di redigere planimetrie molto rappresentative delle cavità visitate a costi contenuti, ma richiede molto tempo ed è senza dubbio per questo motivo che alcuni speleologi si rivolgono al computer per effettuare il chiarimento dei propri dati topografici . Esiste un sacco di buon software ed è comunemente usato.
Al ritorno da una spedizione, i dati registrati nel sottosuolo e registrati nel libro di rilevamento devono essere iniettati nel software. Questa operazione viene generalmente eseguita in una rete di ingresso. Ogni punto rilevante della rete potrà beneficiare di un commento particolare, e la descrizione della cavità sarà ancora più realistica se i commenti saranno integrati da foto digitalizzate delle varie sale e gallerie.
Una volta inseriti i dati, il software esegue tutti i calcoli necessari e propone, a piacimento, una pianta wireframe, una sezione perpendicolare all'asse di visione (configurabile), una sezione sviluppata allungando tutte le gallerie sullo stesso piano per valutare la distanze di progressione, un diagramma di orientamento generale delle gallerie, un'animazione circolare, un'animazione 3D e, a determinate condizioni (voci aggiuntive), una presentazione delle sezioni delle gallerie.
Esistono molti software di topografia sotterranea assistita da computer, alcuni dei cui precursori un tempo erano noti ma sono, nel 2021, obsoleti; è il caso di Toporobot , sviluppato da Martin Heller, il cui sorgente non viene aggiornato dal 2007 ma che successivamente ha ispirato nuovi prodotti (vedi sotto: GHTopo).
Tra i software in francese, citiamo:
Sono comparsi anche altri software prevalentemente di lingua inglese, che sfruttano il sistema open source Survex (en) , sviluppato da Olly Betts in linguaggio C++ . Questo software ha la particolarità di generare automaticamente rendering LRUD (“Left Right Up Down”) da schizzi di campo, evitando così la fase di finalizzazione su software di terze parti come Illustrator . La maggior parte di questi software di rilevamento delle grotte ha aggiunto una semplice interfaccia utente; citiamo tra gli altri:
Se viene utilizzato un telemetro laser, viene utilizzato un altro software a seconda che il terminale sia in esecuzione su Android o Windows Mobile. Questi software sono generalmente compatibili con l'esportazione con molti dei software sopra menzionati per poter continuare a lavorare con il PC desktop. Il software del terminale consente quindi di esportare i dati di misura commentati, nonché le sezioni e le piante generate automaticamente nel programma di topografia. Possiamo usare ad esempio:
Il risultato di tutto questo lavoro è quello che lo speleologo chiama "il topo ", che contiene almeno l'ubicazione della cavità e la sua descrizione grafica (in pianta e in sezione sviluppata). Altre informazioni sono utili e importanti per il buon andamento del percorso sotterraneo: la difficoltà, il tempo di visita, una descrizione del percorso con i punti notevoli (ad esempio " alla base del pozzo, imboccare la stretta galleria che parte sotto un grosso masso, poi, subito a destra, il camino montante… ”) e, se necessario, una scheda attrezzatura .
Questa scheda dell'attrezzatura elenca brevemente l'attrezzatura da portare; ad esempio: C 15 , designa una corda di 15 metri per attrezzare un P 10 (pozzo di 10 metri).
La scheda attrezzatura specifica inoltre il numero e la tipologia dei punti di ormeggio già presenti in parete, il che consente allo speleologo di predisporre l'attrezzatura necessaria per la visita di una cavità già pre-attrezzata ( moschettoni , piastre , cinghie , corde , pinze ecc. , eccetera.).