|
ÉPÍTÉS ALATT!!!
1.
BEVEZETŐ 2.
BARLANGTÉRKÉPEZÉSI ALAPISMERETEK
3.
A PROGRAM FELADATAI ÉS ELŐNYEI 4.
A PROGRAM HARDVER ÉS SOFTVER IGÉNYE 5.
FELHASZNÁLÓI DOKUMENTÁCIÓ
1. Bevezető A program egy speciális feladathoz, a barlangtérképezéshez nyújt segítséget. Azoknak a felhasználóknak (barlangászoknak) készült, akik maguk is a térképezéssel foglalkoznak és megvan hozzá a megfelelő elméleti és gyakorlati ismeretük. A következő (2.) fejezet bemutatja a barlangtérképezéshez szükséges alapokat, amely ismeretanyag feltétlenül szükséges és elegendő ahhoz, hogy megértsük a program működését és feladatait, de ahhoz kevés, hogy ezek alapján saját magunk barlangtérképet készítsünk. Jelen dokumentációnak nem is ez a célja, hanem a program és tervezésének bemutatása. 2. Barlangtérképezési alapismeretek A barlangokról készítendő dokumentáció legalapvetőbb eleme a térkép, amely az üregrendszer kiterjedéséről, térbeli koordinációjáról és jellegéről gyorsan áttekinthető, alapvető információkat nyújt. A barlangok ilyen jellegű bemutatása és a kutatási eredmények dokumentálása mellett a térképek a különböző szpeleológiai (barlangtani) szakterületek számára (geológia, morfológia, hidrológia, klimatológia stb.) hasznos, sőt nélkülözhetetlen topográfiai alapanyagot képeznek. Az eredményes és céltudatos feltáró kutatások legfontosabb segédanyaga is a térkép, akár az expedíciók technikai tervezése, akár a járatok (vagy szomszédos barlangok) egymáshoz viszonyított helyének pontos megismerése céljából. A barlangok hasznosítása is geodéziai alapanyagot igényel. A felmérések, ill. a térképek különböző pontossággal, részletességgel készülnek a kívánt céltól, és a barlang jelentőségétől, jellegétől függően. A barlangok bonyolult, szabálytalan térbeli felületekkel határolt üregek, amelyek egzakt felmérése és ábrázolása gyakran komoly nehézségekbe ütköző sajátos feladatot jelent. A barlangok térképi megjelenítésére hagyományosan az ábrázoló geometriából ismert három képsíkos vetítési eljárást alkalmazzuk, amely alaprajzra, keresztszelvényekre és hossz-szelvényekre épül. Alaprajz: A barlangüreg vízszintes síkra eső függőleges vetítéssel nyert "felülnézeti" képe, megadott méretarányban kicsinyítve. Alaprajzon mindig az üreg legszélesebb - de még járható részének - kontúrvonalát képezzük le. A belső méretbeli átmeneteket a megfelelő jelkulcsi elemek segítségével érzékeltetjük. Keresztszelvény A járattengelyre merőlegesen adott helyen felvett síknak az üreg falával zárt görbét alkotó metszeti képe. A keresztszelvény az üreg vertikális és horizontális méretét és jellemző metszeti formáját szemlélteti. Vetített hosszmetszet (oldalvetület) A barlangüreg megadott irányú függőleges síkra eső, vízszintes vetítéssel nyert "oldalnézeti" képe. A képsíkkal nem párhuzamos folyosók lejtszöge torzul, ill. hossza változik. Kiterített hossz-szelvény A járat tengelyvonalát (általában a felmérési sokszögvonalat) függőleges síkba fejtve mindig a valódi poligon hosszat és lejtszöget felrakva készítjük a járatok oldalnézeti képét. Ily módon a felmért hosszat és lejtszöget torzulásmentesen láthatjuk, de térben helytelenül. Ez a fajta ábrázolás alkalmasabb a barlang bejárásához szükséges technikai feltételek megtervezéséhez. A többnyire horizontális kiterjedésű barlangról az alaprajz, nagy függőleges tagozódású barlangról, aknarendszerről a hossz-szelvény a leginformatívabb. Ennek ellenére a barlangokat, mint térbeli alakzatokat csak a három vetület együttes alkalmazásával ábrázolhatjuk megfelelően. A hagyományos ábrázolás mellett gyakran találkozhatunk különféle térláttatós ábrázolási eljárásokkal, mint az izometrikus- és a plasztikus hatású térrajzok. izometrikus barlang térkép A barlangüregeket, alakjukat legjobban reprezentáló méretű és arányú geometriai testekké redukáljuk és meghatározott módon felvett térkoordinátarendszerben ábrázoljuk. Az alkotóelemek élei a koordinátarendszer tengelyeivel párhuzamosak. Plasztikus barlang térkép A járatok szabálytalan felületeit alakhűen grafikai segédeszközöket igénybe vevő módszerekkel jelenítjük meg, itt is térkoordinátarendszerben. 2.3. Mágneses
tájékozású sokszögvonalak (poligonok) A barlangjáratok térbeli nyomvonalának bemérésére mért adatokkal meghatározott sokszögvonalak (poligonok) kialakításával van lehetőség. A sokszögvonal hosszal, irányszöggel és lejtszöggel megadott, egymáshoz láncszerűen kapcsolódó egyenes szakaszok sora. Az egyes szakaszokat sokszögoldalaknak (poligonoldal) a szakaszok végpontját pedig sokszögpontoknak (poligonpont) nevezzük. A mágneses tájékozás alatt a poligonoldalak irányának a mágneses északi irányhoz való viszonyítását értjük. A járatokon végigvezetett poligon szolgál vonatkozási alapul az üregek részletpontjainak beméréséhez is. A térképezés során a legnagyobb súlyt a felmérés alapját képező poligonvonal pontosságára kell fektetnünk. A poligonpontok kijelölésénél ügyelni kell arra, hogy a szomszédos pontok közötti összeláthatóság biztosítva legyen, vagyis a pontok között kifeszített mérőzsinór, ill. mérőszalag ne feküdjön fel, és ne törjön. A poligonpontok kijelölésekor figyelembe kell venni, hogy a hibaterjedés szempontjából kedvezőbbek a rövidebb (4-5 méteres) oldalhosszak és a kis meredekségű (<30°) szakaszok. A poligonpont lehet vesztett pont, ha csak az adott mérés időtartamára jelöljük meg, és lehet fix pont, ha időtálló. A felmérés során a pontok nagy része vesztett pont, de a későbbi ellenőrzőmérések, vagy az új szakaszok hozzámérése érdekében célszerű fix pontokat is létrehozni. A méréseket általában a bejárattól kezdjük pontról-pontra haladva, ezért a poligonpontok elnevezésében is célszerű ezt a rendszert figyelembe venni. Pl.: sorszámozzuk őket (1,2,..,n-1,n), a mellékágaknál többszintű sorszámozást alkalmazhatunk (2.1,2.2,..,2.n). A felmérendő barlang jellegéből adódóan, a poligonvonal alakja szerint lehet nyílt - ha két vége különböző pont, ill. zárt - amikor kezdő és végpontja ugyanazon pont. Ha a sokszögvonalnak mindkét vége ismert koordinátájú pont, akkor kétszeresen csatlakozó, vagy kapcsolt poligonvonalnak nevezzük. Ilyenek kialakítására főleg hálózatos alaprajzú barlangokban van lehetőség. A zárt vagy kétszeresen csatlakozó poligonvonalak előnye a mérés során az önellenőrzési, ill. kiegyenlítési lehetőség, amire a későbbiekben visszatérünk.
A felmérés során a poligon oldalak hosszát, irányszögét és lejtszögét kell mérnünk. E mért adatokból a szükséges számítások elvégzése után lehetséges a poligon megszerkesztése, térbeli megjelenítése. A poligonoldal adatait a barlangban egy mérőzsinór (a poligonzsinór) segítségével mérjük, mégpedig úgy, hogy kifeszítjük az adott két poligonpont közé és a megfelelő műszerek segítségével elvégezzük a szükséges méréseket. Hossz mérése: Az adott felmérés igényének megfelelő pontossággal, mérőszalaggal végezzük. Irányszög mérése: A poligon irányszögén annak a mágneses É-i (Ém) iránnyal bezárt szögét értjük, az óramutató járásával megegyezően haladva 0-tól 360 fokig. A mágneses É-i irány nem esik egybe a csillagászati északkal, hanem attól egy bizonyos értékkel eltér, ezt mágneses deklinációnak nevezzük. A deklináció értéke nemcsak a felmérés helyétől, hanem idejétől is függ. A poligon irányszögmérését függő-, vagy kézikompasszal és tájolóval egyaránt végezhetjük, de mivel mágneses iránymérésről van szó, figyelni kell, hogy ne legyen a közelben zavaró vastárgy. Lejtszög mérése: A lejtszöget fokívvel határozhatjuk meg. Törekedjünk minél kisebb lejtszögű poligonoldalakra a pontosabb mérés érdekében, ha erre nem áll mód, függőzéseket kell beiktatni. A poligon adatainak dokumentációját a felmérési jegyzőkönyv képezi. A jegyzőkönyvben táblázatos formában tüntetjük fel a pont számát, a poligonoldal hosszát, irányszögét és lejtszögét, valamint a ponttal kapcsolatos egyéb megjegyzéseket. Fel kell jegyezni a mérés helyét, időpontját, a mérést végzők nevét és az alkalmazott műszereket. A műszerek pontatlansága miatt a méréseinket mindig bizonyos mértékű hibák terhelik, amelyek eredményeként a pontok a valódi helyüktől eltolódnak. A poligon várható elcsavarodását az iránymérő műszer adatainak ismeretében meghatározhatjuk. A mérés hibáját a poligon oldalak számának növelésével és a pontosabb műszerek használatával csökkenthetjük. 2.5. A
helyszíni vázlatkészítés Az eddigiekben tárgyalt poligonmérés csupán a járatok tengelyvonalának térbeli helyzetéről nyújt képet, ezért a barlang térképszerű megjelenítéséhez az üregek alak és mérethelyes megrajzolása, valamint a különféle belső részletek ábrázolása is szükséges. A részletek térképezéséhez a poligonvonal biztosítja a vonatkozási alapot, vagyis a különféle tereptárgyak elhelyezkedését a poligonpontokhoz és oldalakhoz viszonyított helyzetükkel határozhatjuk meg. A poligonmérések mellett készített helyszíni vázlatrajz tartalmazza: - a poligonpontok vázlatos helyét és számát - a poligonoldalakat - a járatok kontúrvonalait - az egyes formák helyét meghatározó fő méretadatokat - az előforduló formákat, jelkulcsokkal kirajzolva Ezeknek a vázlatoknak, mint hogy a térkép alapjául szolgálnak, pontosaknak, méretarányosaknak, és a kész térképnél részletesebbeknek kell lenniük. A térkép szerkesztésénél a felesleges információkat el lehet hagyni, de a hiányzókat nehezebben tudjuk pótolni. Az alakhelyes helyszíni vázlat készítése gyakorlatot és jelkulcsismeretet igényel, ez a térképezés egyik legnehezebb, legtöbb figyelmet és türelmet igénylő munkája. 2.6. A
poligon számítási munkái A barlangban a poligonmérésből kapott adatok még nem teszik lehetővé a térkép megszerkesztését, a barlang mélységének a meghatározását, ezért a mérések feldolgozását a szükséges számításokkal kell kezdeni.
Célszerű a poligon térkoordinátáit kiszámolni, ezt aztán később bármilyen nézetbe le tudjuk vetíteni a síkra. További előnyei a térkoordinátának: - a koordináták alapján történő szerkesztés mentesít a szögfelrakások sorozatos végzésével történő grafikus szerkesztés hibahalmozódásától, - lehetőség nyílik az ismert pontba csatlakozó, vagy zárt poligonvonalak tényleges záróhibájának kiszámítására és kiegyenlítésére. A koordinátarendszer +X tengelye a mágneses É-i irányra a +Y tengelye a K-i irányra illeszkedik, a Z tengely függőleges irányú. A sokszögvonal n-edik pontjának koordinátáit a felmérési adatokból az alábbi összefüggésekkel számolhatjuk:
ahol t a hossz, g a lejtszög és d az irányszög. Ebből a A fenti térbeli koordinátákból a síkra vetített koordinátákat pedig a következő egyenletekkel számolhatjuk:
ahol az a az adott nézet függőleges szöge, a b pedig az irányszöge.
A poligonoldalak mérései során, mint már volt róla szó, a méréseket bizonyos mértékű hibák terhelik. A zárt poligonszakaszoknál és a kétszeresen csatlakozó poligonvonalaknál lehetőség van a hibák mértékének számítására. A hibát a hurok utolsó pontjának valós és számolt koordinátáinak különbségéből számolhatjuk ki.
ahol a D az adott koordináta-különbséget jelöli
Amennyiben csak egy barlangágról van szó és zárt, vagy kétszeresen csatlakozó poligonvonal nem alakítható ki, úgy a záróhibát oda-vissza irányú mérés alapján a kezdőponton állapíthatjuk meg. A záróhibák kiszámítása lehetőséget ad a mérések utáni önellenőrzésre, így elkerülhető, hogy a durva hibák rejtve maradjanak. A záróhibák numerikus kiegyenlítése esetén a hibák elosztása és a koordinátapontok kijavítása számítással történik. A poligonszakasz n-edik pontjának koordinátáit a következőképpen számolhatjuk:
ahol X', Y', Z' a javított koordináták és X, Y, Z az eredeti koordináták. Minél több hurkot, csomópontot alakítunk ki a poligon felmérése során, annál több kiegyenlítést végezhetünk, ami a mérési hibák csökkentéséhez vezet.
2.7. A
poligon és a
térképi tartalom szerkesztése A számítási munkákat követően a sokszögvonal felszerkesztése következik. Egy lapra felvesszük a megfelelő koordinátarendszert és a térkoordinátákból számolt, az adott síkra levetített síkkoordináták alapján felszerkesztjük a poligont. A helyszínrajzi vázlatok felhasználásával a járat kontúrvonalait és a részleteket a jelkulcsnak megfelelően ceruzával megrajzoljuk. Figyelembe kell venni az adott nézetből vetített poligon torzulását, rövidülését is, mert különben hibás lesz a térkép. A megszerkesztett rajzot, vagy másolatát a helyszínen újból ellenőrizzük, ha kell, helyesbítjük, majd jó minőségű pauszra tussal átrajzoljuk. A kész térképen fel kell tüntetni: - a barlang nevét - a vetületi rendszert - a méretarányát - az északi irányt - vonalas léptéket - a felmérés kezdőpontját - a felmérés dátumát - a felmérők, szerkesztők nevét Az elkészült pauszrajz valamilyen nyomdatechnikai úton sokszorosítható.
3. A program feladatai és előnyei A kész barlangtérkép - mint az előző fejezetben látható volt - összetett munka eredménye. A feladatok jó részét nem lehet számítógéppel megoldani, csak az irodai munkát tudjuk automatizálni. Mivel ezek a munkák általában hosszabb időt és figyelmet igényelnek, valamint gyakran hibázhatunk, indokolt ehhez egy program használata. Térképezés számítógép segítségével elvégezhető munkái:
4. A program hardver és szoftver
igénye A programot PC kategóriájú számítógépekre írtam, a ma elterjedt 32-bites Windows operációs rendszerek alá: Windows NT, Windows 95 és Windows 98. Ezeknek az operációs rendszereknek már eleve adott a hardver igényük, ez a programomnak is elegendő. Mégis ahhoz, hogy a program grafikus része is élvezhető legyen, megadok néhány elfogadható konfigurációt. Minimális konfiguráció, amin kipróbáltam, de nagyon lassú: 486 DX4 100 Mhz processzor 16 MB RAM A Videokártya és a Monitor felbontása: 800*600 képpont és 16bit színmélység. Star LC-90 mátrix nyomtató. Ajánlott konfiguráció: Pentium 200 processzor 32 MB RAM A Videokártya és a Monitor felbontása: 800*600, vagy több képpont és 16bit, vagy több színmélység. Lehetőleg jó felbontású tintasugaras-, vagy lézernyomtatót használjunk. A program fejlesztése és tesztelése a következőn történik: Pentium II Celeron 400 processzor 128 MB RAM HP LaserJet 1100, Hp LaserJet III, és HP DeskJet 600 nyomtató Windows NT 4.0 operációs rendszer
A program az installálás után a példákkal együtt kb. másfél, két megabájtnyi helyet foglal el a merevlemezen, amit később a saját felméréseink adatai is növelni fognak.
A program installálását a floppy lemezről a setup.exe paranccsal, ha internetrõl töltöttük le akkor a polygon.exe futtatásával kezdhetjük meg. A telepítőprogram a Windows-os környezetben megszokott, az ablakok között a 'Next' gomb segítségével léphetünk előre, 'Back' gombbal vissza és a 'Cancel' gombbal megszakíthatjuk a telepítést. Ha minden kérdésre válaszoltunk, akkor végrehajtódik a telepítés. A telepítés bármikor megszakítható és később a Vezérlőpult 'programok hozzáadása eltávolítása' ikonra kattintva a teljes program eltávolítható (a saját jegyzőkönyveinket nem törli!). A telepítés után - ha nem adtunk meg más programcsoportot - a program a Start ® Programok ® Polygon menüpont alól indíthatóak. Ha nem változtattuk meg a program alapértelmezett könyvtárát, akkor a programot a "<WinDisk>\Polygon" könyvtár tartalmazza. |
az alaprajzra levetített
poligonoldal hossza.
