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Rilievo Ipogeo

  • Categoria principale: ROOT
  • Pubblicato: Giovedì, 15 Ottobre 2009 14:47
  • Visite: 25296
  • 15 Ott

RILIEVO TOPOGRAFICO IPOGEO

Quando una cavità carsica o qualunque sistema sotterraneo sono stati completamente o in parte esplorati l'unica conoscenza reale della cavità e quella costituita dalla memoria visiva degli esploratori che possono ricordarsi delle caratteristiche interne ( misure e lunghezze delle gallerie, profondità dei pozzi, ecc.) con una certa approssimazione e abbondanti inesattezze. Quindi abbiamo bisogno di un metodo descrittivo della cavità che permetta una facile interpretazione della stessa, in termini di ubicazione e di morfologia. In mancanza di un rilievo topografico la grotta conosciuta ed esplorata rimane un episodio personale e privato. una volta rilevata, invece, diventa un patrimonio conoscitivo a disposizione di tutti.
Quindi la domanda che ci si pone nel realizzare uno studio topografico è quale uso ne verrà fatto in futuro; inizialmente gli speleologi ricorrono al rilievo topografico per necessità di conoscere quanti e quali pozzi, quante e quali strettoie o quale sarà il livello idrico che incontreranno, infine,  interpretare il tipo e la quantità di materiale da impiegare per l'escursione.
In seguito quando cresce la maturità esplorativa, si ricorre al rilievo per capire, e intuire futuri sviluppi della cavità.
In conclusione il rilievo di una grotta è un disegno che rappresenta la sua forma, dimensioni, andamento e percorribilità, in poche parole ci mostra come è fatta la grotta.

STRUMENTAZIONE

Gli strumenti fondamentali che vengono utilizzati per acquisire le misure vengono suddivisi in metrici e angolari:

Metrici
Tutti gli strumenti che sono utilizzati per misurare le distanze e si suddividono:
- Strumenti di misurazione diretta ( metri in genere, rigidi o flessibili , rotelle metriche, topofil ecc)
- Strumenti di misurazione indiretta ( cannocchiali distanziometrici in genere, tacheometri e teodoliti, telemetri ottici o laser ecc ).


Angolari
Sono strumenti che misurano le grandezze angolari e si suddividono in :
- Misuratori di angoli orizzontali ( tutti i tipi di bussole, goniometri, ecc )
- Misuratori di angoli verticali ( eclimetri, clinometri, clisimetri, ecc.)

Tralasciando il funzionamento degli strumenti metrici che ovviamente ci restituiscono una distanza espressa in metri, più interessanti che meritano nota di spiegazione, sono gli strumenti angolari.

 


Misurazione degli angoli orizzontali

Lo strumento per antonomasia è la bussola che misura un angolo orizzontale rispetto al nord magnetico che non corrisponde al nord geografico ma varia con il tempo e il luogo, questo scarto angolare è definito declinazione magnetica.

 


N = Nord  Geografico , Nm = Nord Magnetico

La bussola a traguardo in figura viene usata puntando la bussola stessa in direzione del punto da traguardare e si leggono i gradi corrispondenti compresi tra 0 e 360 con una risoluzione di 0,5 gradi che rappresenta anche l’errore strumentale ( +/- 0,5°; se non viene espresso dal costruttore in percentuale), i numeri più piccoli indicano la direzione opposta rispetto al punto traguardato, in pratica si aggiunge o si sottrae 180°, esempio se leggiamo 30° la direzione opposta sarà 30° + 180° = 210° se invece leggiamo 330° l’opposto sarà 330° - 180° = 150°.

Questo tipo di bussola, funziona correttamente se posizionata orizzontalmente, infatti basta inclinarla leggermente che il quadrante interno incontri dell’attrito, sfalsando la lettura ( figura ), oltre all’errore strumentale abbiamo anche un errore operativo o di lettura.

 


 

Misurazione degli angoli verticali

Questi strumenti vengono utilizzati per la misura di un dislivello e restituiscono un valore espresso in gradi o in percentuale i più usati sono gli eclimetri a gravità:



Questi tipi di strumenti sono dotati di una doppia scala, si possono leggere quindi i valori angolari compresi tra 0° e +/- 90° con una divisione ( risoluzione ) di un grado tuttavia permette una stima approssimativa delle frazioni di grado, che valori in percentuale di pendenza da 0%  a +/- 155%  suddivisi in punti di percentuale.In questo tipo di strumento l’errore più comune e il segno dell’inclinazione e l’inversione delle scale.

In Conclusione per disegnare una grotta abbiamo bisogno di un metro ( manuale o digitale ) per le misure di lunghezze, di una bussola per le misure degli angoli orizzontali ( Azimut) o di direzione e di un eclimetro per gli angoli di inclinazione ( Zenit ) o di pendenza.



AQUISIZIONE DATI


Il rilevo è una procedura lunga e laboriosa che si compone di due fasi la prima di raccolta dati  la seconda di restituzione grafica. La squadra da rilevo e formata da almeno due persone, una che si dedica alla misurazione con gli strumenti sopraccitati, l’altra alla trascrizione dei dati con eventuali annotazioni di particolare rilevanza e la tracciatura dei capisaldi. 
Per comprendere quali tipo di dati abbiamo bisogno per disegnare una grotta, prendiamo come esempio una galleria ideale :



Immaginiamo che una linea K) percorra l’intera galleria, se la galleria fosse dritta ci sarebbero due punti P), uno di inizio ed uno di fine, in presenza di variazione di direzione o pendenza abbiamo l’esigenza di avere più punti P0, P1, P2, P3, questi si chiamano capisaldi , per definire la loro posizione nello spazio abbiamo bisogno di sapere la distanza tra un punto P0) e quello successivo P1) la direzione azimut (α) l’inclinazione zenit (β) ed infine una misura di lunghezza che definisce il punto rispetto le pareti della galleria un alto, un basso, un destro e un sinistro .
Tutti questi dati andranno riportati in un taccuino detto di campagna , è formato da fogli due a due: uno rappresenta una tabella, e l’altro è un foglio a quadretti dove fare degli schizzi che possono aiutare nella restituzione grafica.



Lo scopo è quello di creare una poligonale ovvero una linea spezzata che collega tutti i punti; ogni tratta della poligonale è chiamata battuta, ogni battuta permette, quindi, di definire ogni punto (caposaldo) nello spazio.
In fase di raccolta i capisaldi vengono contraddistinti con dei numeri o lettere progressive e vengono marcati sul campo in modo che sia visibile, il loro posizionamento deve essere tale che da ogni caposaldo sia possibile traguardare il successivo e il precedente, utile a tale scopo, è il puntamento laser che permette di definire il caposaldo successivo in modo preciso e veloce.


Le misurazioni vanno fatte seguendo la successione di punti considerando lo zero come punto di partenza, che può essere il punto di ingresso o il punto più interno alla grotta, è importante aver chiara la successione e la direzione di rilevamento in quando i dati di lunghezza relativi al destro e sinistro sono sempre riferiti traguardando il caposaldo successivo, inoltre questi due dati vanno presi in modo perpendicolare al dato della lunghezza, differentemente, deve essere annotato, questo per facilitare la restituzione.



Utile è disegnare lo spaccato dei capisaldi.



La figura mostra anche le misurazioni di: alto, basso, destro e sinistro, per ogni caposaldo; le misure si intendono quelle massime dal punto, quindi è facile trovarsi nella condizione di sommare più misure per un unico dato in quanto la cavità difficilmente è regolare; è doveroso dire che in una restituzione grafica 1: 300 o 1:500 risulta difficile apprezzare pochi centimetri di differenza il che ci permette, solo per questi dati, di fare degli arrotondamenti in fase di misurazione.
In presenza di ambienti più grandi o di rami laterali chiusi è necessario tracciare una poligonale secondaria:
poligonale per irraggiamento si esegue posizionando un caposaldo centrale sulla poligonale principale e da questo si battono tante tratte quante risultano necessarie a definire la forma del salone, partendo da un punto e muovendosi in senso orario e contrassegnandoli con una lettera per differenziandoli dai punti della poligonale principale.



Poligonale secondaria chiusa in questo caso si segue il profilo delle pareti della sala cominciando da un caposaldo della poligonale principale e terminando sullo stesso.


Poligonale secondaria aperta è il metodo per rilevare dei rami laterali che solitamente chiudono, si battono i punti come la poligonale principale, alla quale deve essere agganciata.


 



RESTITUZIONE GRAFICA

La restituzione grafica non è altro che la trasformazione dei nostri dati acquisiti nella campagna di rilievo in un documento di facile lettura ovvero il disegno della cavità.
Il disegno è formato da due parti fondamentali : la pianta o planimetria e la sezione o spaccato
In questa fase cambieremo strumenti di lavoro :

Squadre da disegno.
Goniometro circolare con divisione in gradi sessagesimali con precisione al mezzo grado.
Calcolatrice scientifica con funzione trigonometrica.
Matite e gomma per cancellare.
Fogli da disegno millimetrati. 

Per prima cosa si deve stabilire la scala :
la scala 1:200 (un centimetro della squadretta = 2 mt)
1 metro di grotta equivale a 5 mm su carta;
la scala 1:500 (un centimetro della squadretta = 5 metri)
1 metro di grotta equivale a 2 mm su carta;

La pianta o planimetria è la rappresentazione della cavità sul piano orizzontale quindi gli elementi relativi allo sviluppo altimetrico non vengono riportati ma ci permette di conoscere l’andamento della grotta e il suo orientamento rispetto al nord magnetico.

 


Dopo aver stabilito la scala, si procederà alla trasformazione della lunghezza (L) in un valore corrispondente alla sua proiezione con la formula trigonometrica:

Lp = L * cos β

Dove β e l’angolo zenitale.



Infine andrà diviso per la scala, esempio :  
L distanza tra P0 e P1 = 9.50 mt
Angolo β = 25°
Scala 1:500                                                                                     
Lp = cos 25° * 9.50 / 0.5 = 17,21 mm


A questo punto sul foglio di carta millimetrata dopo aver stabilito il Nord del foglio, disegneremo il caposaldo di partenza P0, con il goniometro segneremo la direzione azimutale α e tracceremo il primo segmento, in questo caso di 17,21 mm , segnando il punto P1, si procederà allo stesso modo per i punti successivi , P1-P2, P2-P3 ecc.


In alternativa si può disegnare sul foglio di carta millimetrata la lunghezza reale L rapportata alla scala e inclinata dell’angolo β la proiezione misurata sul piano orizzontale corrisponde alla nostra Lp; ma in questo caso è possibile avere un errore che non è il risultato di un calcolo matematico.
Infine utilizzando i dati di destro e sinistro, facendo attenzione alla direzione, si calcolerà la distanza tra le pareti, con il supporto degli schizzi fatti durante la campagna completeremo i contorni della grotta.

La sezione o spaccato è la rappresentazione altimetrica della grotta non in forma di proiezione ma di “stiramento” ovvero ogni battuta viene disegnata in successione omettendo la direzione, un po’ come fare una foto panoramica a 360° e mettendo le foto una accanto all’altra; in questo modo otteniamo una visione lineare della grotta ma dell’andamento verticale.


In pratica ogni segmento di lunghezza tra caposaldi andrà disegnato, ridotto in base alla scala di utilizzo, inclinato dei gradi zenitali β utilizzando il goniometro, è importante fare attenzione al segno dei gradi, positivo o negativo. Infine con le lunghezze di alto e basso disegneremo il contorno, anche in questo caso torneranno utili gli schizzi degli spaccati.

Terminata la fase di riporto grafico della cavità può essere trasferito su lucido o in formato elettronico, il disegno dovrà essere completato con i seguenti dati : nome della cavità, posizione geografica ( coordinate ), scala di rapporto sia grafica che numerica, data del rilevamento e nominativi della squadra. Tutte queste informazioni compresa copia del materiale dovranno essere trasmessi al catasto grotte competente per la registrazione e l’assegnazione del numero progressivo di catasto.

 


 

POSIZIONAMENTO

La posizione dell’ingresso della grotta e un dato importante che viene identificato con le:
coordinate geografiche che sono riferite al sistema WGS84 (è l'acronimo di World Geodetic System 1984, esso costituisce un modello matematico della Terra da un punto di vista geometrico, geodetico e gravitazionale, costruito sulla base delle misure e delle conoscenze scientifiche e tecnologiche disponibili al 1984), definite in latitudine ( distanza angolare dall'equatore ) e longitudine (indica la distanza angolare in senso Est o Ovest dal meridiano fondamentale. Tale angolo viene misurato in gradi sessagesimali su un piano perpendicolare all'asse terrestre e può assumere valori nell'intervallo da 0 a 180° E e da 0 a 180° W ).



Coordinate chilometriche i meridiani e i paralleli nel sistema di coordinate geografiche non sono linee rette ed equidistanti ne formano un reticolo di questo tipo su alcuna delle proiezioni cartografiche di largo uso. Da qui la necessità di introdurre un sistema completamente diverso, quello delle coordinate piane (o cartografiche o metriche), al fine di poter usufruire nelle carte di un reticolato ortogonale ed equidistante. Le coordinate piane, indicate Est e Nord, sono in sostanza coordinate cartesiane dove l’ascissa è costituita dall’equatore e l’ordinata dal meridiano centrale del fuso a cui appartiene la zona rappresentata sulla carta. Infatti, per evitare forti deformazioni sul piano della carta, la superficie terrestre viene suddivisa in "spicchi" detti fusi, dell’ampiezza di 6° di longitudine. Il sistema di coordinate piane oggi maggiormente usato nel mondo è il reticolato chilometrico, che si riferisce alla proiezione universale trasversa di Mercatore (U.T.M.). Il reticolato della proiezione universale trasversa di Mercatore, indicato come sistema U.T.M., consiste di 60 "spicchi" detti fusi, ciascuno della larghezza di 6° di longitudine, numerati da 1 a 60 a partire dall’antimeridiano di Greenwich e procedendo verso E.  20 fasce dell’ampiezza di 8° di latitudine e indicate con lettere maiuscole. I quadrangoli risultanti dall’intersezione fra un fuso ed una fascia sono detti zone e designati con il numero del fuso seguito dalla lettera della fascia.

L’Italia si trova nei fusi 32 e 33 e nella fascia S e T; quindi risulta suddivisa nelle zone  32T, 32S, 33T, 33S. In Italia viene usato il sistema chilometrico GAUSS – BOAGA ( sistema nazionale Roma 40 ) in cui il meridiano di origine è situato sul Monte Mario – Roma. Sulle cartine topografiche CTR ( carta tecnica regionale ) sono normalmente indicate sia le coordinate geografiche che U.T.M.  Per il nostro utilizzo vengono utilizzate le carte tecniche regionali in scala 1:5000.
Il metodo più classico per posizionare una grotta è quello di traguardare con la bussola, dall’ingresso della grotta, punti noti riconoscibili sia sulla carta topografica che sul terreno circostante. In pratica con la bussola verranno letti gli angoli tra la direzione del nord magnetico e la direzione dei punti traguardati.


I dati rilevati andranno riportati sulla carta, dopo le dovute correzioni in base alla declinazione magnetica, con l’utilizzo del goniometro e la squadra si riporta l’angolo ribaltato di 180° e si tracciano le linee . Dall’intersezione delle linee si ottiene un triangolo, al cui interno e posizionato l’ingresso della grotta. Più piccolo è il triangolo ottenuto più precisa sarà la posizione. Infine a lato della carta andranno letti i valori delle coordinate che siano chilometriche o geografiche.



Negli ultimi anni con l’introduzione sul mercato di strumenti come il GPS a costi ridotti e decisamente più facile e immediato posizionare una cavità in coordinate geografiche con errori inferiori ai 5 metri.