[Home Page]

Speleologické mapování

Jeskyně přitahovaly člověka už od pradávna

Pračlověk v jeskyních hledal úkryt stejně jako dnes trampové nebo bezdomovci. V mládí jsme s turistickým oddílem hledali v podzemí chlapecká dobrodružství. Barrandovka, Koda, Klokočky, ale největší úspěch u nás dětí měly podzemní štoly a lomy s romantickými názvy Amerika, Pusťák nebo Jižní kříž nedaleko Karlštejna.

Touha dostat se tam, kam se normálně nechodí, nás hnala do prolézání Vyšehradských kasemat, Rudolfovy štoly, podzemí v Šárce ale i pod Stalinem na pražské Letné. Prolézali jsme na Starém Městě sklepy, chodby i kanály. Slyšel jsem, že jednou byl i závod na koloběžkách v nějakém zaskružovaném toku pražského potoka v podzemí.

Již od dětství jsme si třeba na té Americe zakreslovali (dnes musím říci značně »expedičním způsobem«) trasu chodeb a napasovávali to na ZM 1 : 10 000 povrchu, které jsme si jako turistický oddíl (rozuměj jako »socialistická organizace«) mohli koupit na »geodézii«. Byly to malůvky, řekl bych spíše pochodový film, kde jsme si vyznačovali odbočky a místo, kde jsme zaslechli Hágena nebo viděli netopýry. Skutečné speleologické mapování mi až do roku 2004, kdy jsem začal připravovat tento článek, zůstalo utajené.

Jednou jsem se zúčastnil se speleology návštěvy podzemí v Českém krasu někde kousek od Srbska. Jeskyňáři odemkli železný poklop a naše malá skupinka se nasoukala do skály. Asi nás nováčky naschvál protáhli těmi největšími plazivkami a slizké bahno hned odlišilo staré zkušené kusy od nás, podzemních uch. Snažil jsem se být vždy na čele skupiny. Lezení s karbidkou na helmě má totiž úžasnou atmosféru. Stejně působivá byla i chvilka v naprostém tichu a tmě. Odměnou pro nás byla také návštěva podzemního hliněného městečka, možná právě toho, o kterém Jaroslav Foglar psal ve svém románu Modrá hlína a který jsme si někdy v 80. letech kupovali u tajemníka Speleologické společnosti někde na Hradčanech.

Prý v podzemí někdo udělal i nějaké protikomunistické postavičky a minulý režim se pokusil cestu k tomuto hliněnému svobodomyslnému království znemožnit umělým závalem.

Nevím, co je na tom pravdy. Vím však, že jeskyňáři jsou zvláštní sorta lidí a že zeměměřictví má v podzemí nezastupitelnou úlohu. Všem těmto obětavcům, nadšencům a dobrodruhům se pokouším tímto číslem vzdát hold.

Mapování přírodních podzemních prostor

Jeskyně náleží k nejvýznamnějším pozoruhodnostem přírody. Jsou dokladem svérázného geologického vývoje zemského povrchu vázaného na rozpustné horniny. Mají mimořádný význam přírodovědecký, historický a v současné době i komerční. Vědní obor, který se zabývá studiem, průzkumem a výzkumem jeskyní, je speleologie.

Jedním z hlavních úkolů speleologie je dokumentace jeskyní a souvisejících skutečností. Základní formou dokumentace jeskyně je její plán nebo mapa. Neméně významným úkolem je znázornění průběhu jeskyně vzhledem k zemskému povrchu či jiným krasovým jevům. Vědním oborem, zabývajícím se měřením a zobrazováním Země a jejich částí, je nám dobře známé zeměměřičství, jehož hlavní součást tvoří geodézie - věda o »měření« a kartografie - věda o »zobrazování«.

Speleologickým měřictvím nazveme činnosti související s určováním prostorových vztahů ve speleologickém prostředí. Náleží sem nejen práce mapovací, ale obecně všechny metody, jejichž výsledkem je informace o poloze (v geodetickém smyslu) bodů a jevů vázaných na jeskyně a speleologické prostředí. Z geodetických a kartografických metod lze ve speleologickém měřictví ve značné míře využít metody důlního měřictví, inženýrské geodézie, mapování i fotogrammetrie.

Geodetické metody užívané např. v důlním měřictví ale nemohou být vždy v jeskyních plně využity. Hlavní příčinou je značná členitost jeskyně, časté horizontální a vertikální změny, různá průchodnost jednotlivých částí jeskyně, požadavky na další zabezpečení měřičů, zejména horolezeckou nebo potápěčskou technikou apod. Naopak při měření v jeskyních nemusí být ve většině případů pomůcky, osvětlení a přístroje vybaveny nevýbušnou úpravou jako v dolech. Naopak se ve speleologii užívají přístroje, metody a postupy specifické pouze pro měření v jeskyních.

Měřické práce ve speleologii můžeme rozdělit na:

  1. speleologické mapování (v podzemí i na povrchu)
  2. speciální speleologická měření
  3. speciální výpočetní a zobrazovací práce

ad 1) Speleologickým mapováním nazveme tu část speleologického měřictví, jehož výsledkem je mapa nebo plán jeskyně či jiného krasového nebo pseudokrasového jevu. Speleologické mapování je nejvýznamnější a také nejstarší z disciplín speleologického měřictví.

Speleologické mapování řeší tedy otázky tvorby speleologických map, tj. využití existujících mapových podkladů a jejich doplňování, přípravné práce pro měření, doplnění bodových polí na povrchu a vytvoření měřických sítí bodů v podzemí, podrobné mapování na povrchu i v podzemí, nezbytné výpočetní práce a základní grafické práce nutné k vytvoření mapy jeskyně či propasti. Dále se speleologické mapování zabývá pracemi, jejichž výsledkem je společné znázornění podzemních a povrchových bodů (nákres průběhu jeskyně do mapy povrchu či zakreslení vybraných částí povrchu do mapy jeskyně).

ad 2) Speciální speleologická měření. Do této části speleologického měřictví zařazujeme metody inženýrské geodézie užívané při vytyčování různých prorážek a přípravě různých technických projektů, fotogrammetrické metody aj. Někdy se mezi speciální speleologická měření zařazují metody měření pod vodou a speciální metody měření propastí, geofyzikální, geologické, radiové a další metody k určování prostorových vztahů mezi jeskyněmi a povrchovými jevy apod.

ad 3) Speciální výpočetní a zobrazovací práce ve speleologickém měřictví obsahují výpočetní postupy a grafické metody, které nejsou obvyklé při speleologickém mapování. Patří sem výpočty a metody axonometrického znázornění jeskyní a propastí; kartometrie - tj. získávání informací z map (délkové, směrové, spádové, plošné, objemové a další údaje); redukce map do různých měřítek a jejich generalizace: polygrafické práce; digitální modely terénu a optimalizační postupy při měření a některé další výpočty a metody včetně tvorby geoinformačních systémů (GIS) a evidenčních map krasu či základních map krasu.

Historie měření podzemí

Měření a znázorňování podzemních prostor má své historické kořeny. Snaha po jejich zobrazení se poprvé projevuje u kulturních národů Středního východu. Náplň obrazu je však úměrná tehdejšímu využití, které bylo převážně kultovní. Chybí v něm všechny skutečnosti, které by nějakým způsobem svědčily o podzemní přírodě.

V zobrazení jeskyní nacházíme prvé známky přírodovědeckého pozorování až ve středověku, či spíše v ranném novověku. Je to úzce spjato s rozvojem hornictví jako vědecké disciplíny. Jedny z prvních map, které mají nesporné přírodovědecké hodnoty, jsou z r. 1719 od J. Bucholtze (mapa Dračí jeskyně v Demänové z knihy Mateje Bela Hungaria antiquae et novae Prodormus) a od V. Süsze z r. 1800 (mapa Sloupských jeskyní pro hraběte Salma).

Během cílevědomého bádání v jeskyních, ať již z důvodů vlastivědných či vědeckých, se vyvinulo i speleologické mapování. Jeho moderní základy položil prof. Karel Absolon na přelomu 19. a 20. století. V těchto tradicích pokračovali další průzkumníci krasu - R. Burkhardt, P. Ryšavý, J. Vodička a četní další. Geologické a hlavně geomorfologické aspekty zavedl do speleologického mapování R. Kettner (mapování jeskyně Domica), jehož metody rozvinuli F. Skřivánek, V Král, J. Sekyra, A. Droppa, J. Michovská a řada dalších.

Speleoměřictví

Speleologické mapování nemá dosud obecně uznávaná pravidla a normy. Proto výsledné mapy různých autorů se liší jak do přesnosti, tak i do podrobností a způsobů zobrazovaného obsahu. Specializace v amatérském mapování do nedávné doby zcela chyběla, takže výsledky měření se obyčejně pohybují ve dvou krajnostech. Mapuje-li speleolog (geolog, geomorfolog apod.) bývá měřický podklad dosti nepřesný, zato však obsah mapy z hlediska krasové morfologie či praktické speleologie bývá na výši. A opačně, mapuje-li geodet, má jeskyně poměrně přesnou měřickou síť, neodpovídá však morfologie a dosti často chybějí těžko přístupné partie, měřitelné jen za cenu krajního fyzického výkonu.

Obdobně je tomu i se znázorněním jednotlivých objektů a jevů zaměřených v podzemí. Sjednocovací proces používaných mapových značek pro znázornění morfologických tvarů a předmětů ještě není ukončen. Rovněž metody počítačové grafiky a počítačové kartografie přinášejí nyní nové poznatky a možnosti i do speleologického měřictví.

Vlastní mapování jeskyní, sestavení a úprava speleologických map se děje mnohdy na amatérské úrovni, ale to neznamená nízkou úroveň. Speleologické měřictví se snaží při užití jednotného značkového klíče pro vyjádření obsahu map a základních metod užívaných při měření jeskyní umožnit mapování i speleologům, kteří nejsou geodety. Složitější metody měření, vyžadující použití speciálních přístrojů (např. teodolitu), předpokládají samozřejmě znalost obsluhy těchto přístrojů, ale těmto metodám se v tomto článku v časopisu Zeměměřič záměrně vyhneme. Každý, kdo chce sestavit kvalitní speleologickou mapu (zvláště složitějšího jeskynního či propasťovitého systému), pozná, že nestačí znát jen metody mapování, ale k věrnému zachycení podzemní morfologie a jejímu srozumitelnému vyjádření je zapotřebí cvik, zkušenost a dobrý cit pro orientaci v podzemí.

Některé speleologické měřické pomůcky

Mezi svinovací měřidla zařazujeme ocelové svinovací metry, vhodné pro doměřování krátkých délek. Jsou sice menší než skládací dřevěné metry, ale rezavějí a zanášejí se blátem. Svinovacím měřidlem můžeme nazvat i lanko nebo provázek opatřený uzlíky nebo značkami obvykle po 1 m od sebe. Užívají se při hrubém měření délek nebo pro rychlou orientaci či informaci o měřené délce.

Velmi často tohoto způsobu měření délek používají potápěči pří měření pod vodou nebo speleologové při měření propastí a komínů.

V celkem nedávné době byla speleology vyvinuta speciální pomůcka pro měření délek v jeskyních, tzv. topofil. Topofil je cívka nití opatřená měřícími válečky a počítadlem. Měřič přiváže nit na počátek měřené délky, vynuluje počítadlo (odečte počítadlo), natáhne nit na druhý konec délky a odečte délku na počítadle. Poté nit odtrhne a nemusí již měřidlo smotávat. Použití topofilu je výhodné při expedicích, při rychlém měření jeskyně, při měření hloubek propastí, kde smotávání pásma ohrožuje bezpečnost měřiče apod. Další výhodou topofilu je, že může měřit jen jedna osoba, a to délky i několik desítek či stovek metrů dlouhé. Hlavní nevýhodou topofilu je jeho malá přesnost, která je způsobena pružností nitě, změnou délky nitě vlivem vlhkosti a omezenou přesností měřícího systému (převodních koleček a počítadla). Proto si svůj topofil každý speleolog musí pořádně vyzkoušet na známých délkách a po měření zavádět příslušné korekce.

Měřická kola se v klasické geodézii prakticky nepoužívají. Jsou to kolečka různého průměru opatřená počítadlem (obdoba tachometru, který měří délku ujeté dráhy vozidlem). Měřickými kolečky bývá vybavena policie pro rychlé zaměření situace dopravní nehody. V této podobě mohou být tato měřidla použita při sestavování pasportů jeskyní či lokalizaci jeskyně (její hrubé zakreslení do mapy). Při expedičních pracích (zejména na povrchu) se osvědčuje pro hrubý odhad vzdáleností krokoměr, který na principu kyvadélka počítá otřesy při chůzi.

V jeskyních se pro měření délek velmi osvědčuje přístroj švýcarské firmy LEICA s názvem DISTO. Přístroj umožňuje měřit délky od 5 cm do 30 m bez použití odrazného systému a s odrazným systémem (terčíkem) až do 200 m. Přesnost měřených délek je ? 2 mm. Přístroj vysílá viditelný laserový paprsek, který je současně měřícím médiem. Rovněž rozměr přístroje je velmi praktický (15 x 6,5 x 3,5 cm) a jeho hmotnost je více než přijatelná - asi 240 g. Cena přístroje se v současné době pohybuje kolem 13 000 Kč. Hlavní výhodou přístroje je viditelná laserová stopa, která signalizuje přesně místo, kde se paprsek odráží a ke kterému se vlastně vztahuje měřená délka.

Hornický sklonoměr - je závěsný přístroj sloužící k určování úklonů napjatých šňůr fyzicky realizujících po dobu měření určovanou spojnici dvou bodů. Často se proto označuje jako závěsný sklonoměr. Při měření v jeskyních dbáme na to, aby šňůra byla pevně napjata, sklonoměr v klidu a olovnice volně visela. Přesnost odečtení je asi 10’, výjimečně lepší. Pro zvýšení přesnosti a vyloučení některých konstruktérských chyb se sklonoměrem měří 2x s převěšením (otočením) sklonoměru.

Měření směrů závěsným hornickým kompasem

Hornický kompas je přístroj velmi starý a byl ve středověkém hornictví prakticky jediným přístrojem pro spolehlivé zaměřování dlouhých polygonových pořadů. Ve speleologii je užíván velmi často.

Koncové body měřeného směru spojíme navzájem měřickou šňůrou. Pokud to stabilizace bodů umožňuje, šňůru alespoň na jednom konci přivážeme a řádně napneme. Při měření směru zavěsíme kompas na šňůru tak, aby sever na kompasové krabici (0° stupnice) ukazoval ve směru postupu měření (viz obr.) a uvolníme aretaci. Doporučuje se označit si severní hák kompasu tak, aby nedošlo k otočení kompasu. Po uklidnění magnetky čteme nejprve celé stupně a minuty na severním konci magnetky a zapíšeme je do zápisníku. Potom čteme i na jižním konci magnetky celé stupně a minuty, zkontrolujeme, zda se čtení liší o 1800 (mimo malé rozdíly způsobené vlivem měřických a přístrojových chyb) a zapíšeme pouze minuty. Při přesnějších pracích kompas opatrně na šňůře převěsíme, aby si háky vyměnily místa, znovu čteme na severním a jižním konci magnetky a zapíšeme. Pro určení magnetického azimutu jsou rozhodující stupně odečtené na severním konci magnetky při prvním odečtení. Z minut uděláme průměr. V rámci průměru může dojít i ke změně na předcházející nebo následující stupeň. K měření závěsným kompasem potřebujeme obvykle 3 osoby.

Tvorba mapy jeskyně

V této kapitole se budeme zabývat vlastní tvorbou mapy jeskyně od etapy přípravy až po její grafické ztvárnění a případnou reprodukci. Některé kapitoly pouze vyjmenujeme, ale některé si probereme pro představu široké zeměměřické veřejnosti podrobněji.

Hlavní etapy tvorby mapy:

  1. přípravné práce
  2. rekognoskace podzemních prostor
  3. volba a určení měřických bodů
  4. podrobné zaměření podzemních prostor
  5. výpočetní a zobrazovací práce
  6. vyhotovení kartografického originálu
  7. zpracování výsledného elaborátu a jeho dokumentace

Přípravné práce

Do přípravných prací měření jeskyně zařazujeme:

  1. získání dostupných mapových podkladů a geodetických údajů z jeskyně i jejího nejbližšího okolí
  2. získání informací o jeskyni, jejím charakteru a specifikách s ohledem na měřické práce a jejich bezpečnost
  3. stanovení měřítka mapy, přesnosti měření a náplně mapy podle přístrojového vybavení, rozsahu a přístupnosti jeskynního systému a účelu, pro který se mapa vyhotovuje

Významným faktorem přípravných prací je otázka přesnosti měření (stanovení třídy přesnosti speleologického mapování). Doposud neexistují přesnostní kritéria, která by jednoznačně stanovila dovolené odchylky pro ten který druh použité technologie měření. Kritéria stanovená v důlním měřictví jsou pro měření jeskyní použitelná jen v omezené míře. Proto dále stanovené třídy přesnosti vycházejí spíše z možností přístrojového vybavení speleologických skupin a tradice, která ve speleologickém mapování existuje. Pořadí tříd přesnosti je voleno podle zásad užívaných v geodézii v současnosti.

Třídy přesnosti se vztahují k polohové metodě určení měřických bodů (měřické kostry) a ne k podrobnému zaměření situace jeskyně.

Mezinárodní speleologická unie publikovala v r. 1978 Značkový klíč, ve kterém je rovněž uvedeno 7 stupňů přesnosti. Pořadí je však obrácené, tzn. nepřesnější je 7. třída.

Snahou měřiče by mělo být, aby měření méně přesná navazovala na měření přesnější a ne naopak - tedy klasika, která se někdy nedodržuje i na povrchu.

Pokračování příště

Foto z výuky výběrového předmětu Speleologické mapování z Ochozské jeskyně v jižní části Moravského krasu. Nyní probíhá výuka v jeskyni Býčí skála ve střední části Moravského krasu, která je největším mapovaným systémem v ČR a okolí. Amatérská jeskyně má přes 30 km chodeb. V rámci diplomové práce Jana Sirotka (nyní v Geodisu Brno) byly zpracovávány návaznosti podzemí Amatérské jeskyně na povrchové krasové jevy. Každý rok se vyskytne jedna nebo více diplomových prací na Ústavu geodézie VUT v Brně z krasového prostředí.

Barrandova jeskyně u Srbska (foto z roku 1982)

Zdroj: 61. speleologický CD-ROM

Michal Kolčava odečítá údaje ze závěsného kompasu (Jeskyně Ementál, Český kras, k.ú. Srbsko), Foto: Martin Přibil

Martin S. si do jeskyní bere i modernější HW a SW pomůcky

Grádový závěsný sklonoměr a grádový závěsný kompas z hornické závěsné soupravy firmy »Freiberger

Präzisionsmechanik« made in GDR (foto: Martin Přibil)

Studenti VUT v Brně při měření

hornickým kompasem

Martin S. při měření dálkoměrem DISTO

Měření s geologickým kompasem

Měření v Arnoldce v Českém krasu v roce 2001

Z měření na Býčí skále v Moravském krasu

Často se musí plazivka nejdříve prohrabat, aby jí jeskyňář alespoň prolezl (foto z Čeřinky z roku 1972)

Surveying piece

Málokterá jeskyně lze snadno zobrazit ve 2D. Labyrint na dolním obrázku představuje část Arnoldky. Zdroj pro obě mapy: 61. Speleologický CD-ROM

Publikace Jaroslava Hromase a Josefa Weigela je pro mnohé speleologické zeměměřiče jediným zdrojem informací o mapování přírodních podzemních prostor. Pro tento článek bylo čerpáno převážně právě z ní.

Vybral , upravil a některé pasáže doplnil Radek Petr

vyvěšeno: 09.05.2006
poslední aktualizace: 20.05.2006
ID článku: 2075


Z časopisu Zeměměřič č. 06-05
[Server] GeodézieZajímavosti [Pošta]