Eine Höhlenvermessung bezeichnet eine Karte von Teilen oder der Gesamtheit einer Höhle. Höhlenvermessungen können mit sehr unterschiedlicher Genauigkeit durchgeführt werden, abhängig von den jeweiligen Gegebenheiten in der Höhle und den dementsprechend verfügbaren Hilfsmitteln. Höhlenvermessungen und die dazugehörige Kartographie gehören zu den häufigsten technischen Gründen für Höhlenexpeditionen und sind ein fundamentaler Bestandteil der Speläologie. Die entstehenden Karten können für den Vergleich verschiedener Höhlen untereinander, z.B. in Höhe, Länge oder Volumen, genutzt werden. Ihr Studium kann außerdem Hinweise auf die Entstehung der Höhle oder Höhlen im Generellen geben (Speläogenese). Auch in anderen wissenschaftlichen Bereichen sind Höhlenvermessungen von Interesse.
Traditionell werden Höhlenvermessungen trotz eines dreidimensionalen Aufbaus der Höhle zweidimensional angefertigt, meist als Abbild auf Papier. Durch die immer stärker werdenden technischen Hilfsmittel ist es mittlerweile allerdings auch möglich, digitale Modelle der Höhlen mittels CAD zu erstellen.
Geschichte
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Die erste bekannte Karte wurde 1546 von der menschengemachten Höhle „Stufe di Nerone“ (dt.: Neros Ofen) nahe Neapel in Italien erstellt. Die erste vermessene natürliche Höhle ist die Baumannshöhle in Deutschland. Von dieser Höhle existiert eine Zeichnung aus dem Jahre 1656.[1]
Eine weitere alte Höhlenkarte aus dem Jahre 1680 wurde von John Aubrey erstellt und zeigt das Höhenprofil einer Höhle in der englischen Cheddar Man-Schlucht. Viele weitere Höhlenvermessungen wurden in den folgenden Jahren durchgeführt, die meisten von ihnen allerdings nur skizzenhaft und mit geringer Genauigkeit. Die wahrscheinlich erste Höhle, die mithilfe von Messinstrumenten genau vermessen wurde, ist die „Grotte de Miremont“ in Frankreich. Die Vermessung wurde von einem Bauingenieur im Jahre 1765 durchgeführt. Édouard-Alfred Martel war die erste Person, die ihre Vermessungstechniken beschrieben hat. Für seine Vermessungen lief ein Assistent von dem stationären Martel in eine beliebige Richtung, bis er nur noch gerade so zu erkennen war. Mithilfe eines Kompasses peilte Martel den Assistenten an. Die Distanz maß er mit Schrittlängen. In der heutigen Zeit entspricht diese Art der Vermessung der BCRA-Note 2 (siehe unten).
Die erste Computer-unterstützte Vermessung der Mittellinie einer Höhle wurde 1964 von Mitgliedern der University of Bristol Spelæological Society (UBSS) durchgeführt. Die vermessene Höhle ist die „Fergus River Cave“ in Irland. Die verwendete Software wurde auf einem großen Universitätsrechner programmiert. Letztlich erstellte das Programm einen Höhlenplan auf Papier.[2]
Methodik
BearbeitenDie Vermessung kann auf viele unterschiedliche Weisen erfolgen, allerdings basieren die meisten seit 250 Jahren auf denselben Schritten, wenn auch die verwendeten Instrumente im Laufe der Zeit kleiner und genauer wurden. Neben der Verwendung von Kompass und Messschnur werden seit Ende der 1990er Jahre vermehrt digitale Instrumente wie Distanzer eingesetzt. Diese Entwicklung führt zu einer komplett papierfreien Vermessung seit etwa 2007. Statt der folgend dargestellten Methodik, die eine Reihe von Messpunkten aufnimmt, können LIDAR- und SONAR-Messungen auch von einem einzelnen Messpunkt aus komplette Höhlenteile erfassen. Es existieren auch Prototypen einer visuellen Vermessung durch Videoaufnahmen.
Vermessung
BearbeitenEin Vermessungsteam beginnt an einem festen Punkt (zum Beispiel dem Höhleneingang) und misst an mehreren Punkten entlang der Sichtlinie zwischen zwei temporär gewählten Messstationen die benötigten Höhlenparameter. Falls die Messung zu einem späteren Zeitpunkt nochmal durchgeführt werden soll (beispielsweise mit genaueren Messinstrumenten), können die Messstationen auch permanent durch Markierungen bestehen bleiben.
Die aufgenommenen Messungen zwischen zwei Messstationen beinhalten die folgenden Messwerte:
- (Himmels-)Richtung (siehe Peilung), aufgenommen mit einem Kompass
- Inklination von der Horizontalen (Neigung), aufgenommen mit einem Klinometer
- Entfernung zur Messstation, aufgenommen mit einem Maßband oder einem Distanzer
- optional auch Entfernung zu den umgebenen Wänden
Neben diesen Messungen werden meist Details zur Dimension der vermessenen Höhlenpassage, die Form der Höhle, plötzliche oder stetige Veränderungen in Höhe, das Vorhandensein von stillem oder fließendem Wasser, jegliche Auffälligkeiten sowie das umliegende Material (Sand / Stein / Erde) aufgezeichnet, meist schemenhaft als Kartenskizze.
Erstellen eines Linienplans
BearbeitenSpäter kann der Kartograf die aufgenommenen Messwerte analysieren und daraus mithilfe geometrischer Berechnungen eine zweidimensionale Darstellung der Höhle kreieren. Daraus kann wiederum ein skalierter Linienplan erstellt werden.
Finalisierung
BearbeitenDie zusätzlich aufgezeichneten Besonderheiten der Höhle können nachfolgend in das Diagramm eingepflegt werden, um eine noch genauere und komplette Darstellung zu erhalten. Händisch erstellte Höhlenvermessungen sind meist zweidimensionale Pläne, die die Höhle aus einem bestimmten Blickwinkel zeigen, während Computer-unterstützte Höhlenvermessungen dreidimensionale Modelle sein können.
Genauigkeit
BearbeitenDie Genauigkeit einer Höhlenvermessung, auch Note genannt (engl. grade), hängt von der verwendeten Mess-Methodik ab. Häufig wird das Benotungssystem der British Cave Research Association (BCRA) aus den 1960ern verwendet. Anhand diesem werden Höhlenvermessungen mit einer von sechs Noten bewertet.[3]
Benotungssystem der BCRA
Bearbeiten| Note | Erklärung |
|---|---|
| 1 | Niedrige Genauigkeit, keine Messinstrumente verwendet |
| 2 | Genauer als 1, aber ungenauer als 3. Sollte nur verwendet werden, wenn unbedingt nötig. |
| 3 | Messung mit Messinstrumenten. Horizontale und vertikale Winkel sind auf 2,5° genau, Distanzen sowie Messung der Messstationsposition auf maximal 50 cm. |
| 4 | Genauer als 3, aber ungenauer als 5. Sollte nur verwendet werden, wenn unbedingt nötig. |
| 5 | Messung mit Messinstrumenten. Horizontale und vertikale Winkel sind auf 1° genau, Distanzen sollten auf 1 Zentimeter genau sein, die Messstationsposition auf 10 cm. |
| 6 | Genauer als Messungen der Note 5. |
| X | Messung, die hauptsächlich mit einem Theodolit oder anderen singulären Messstationsinstrumenten (z.B. LIDAR) durchgeführt wurde, statt mit einem Kompass. |
Zusätzlich zu dieser Benotung kann ein Buchstabe (Klasse) hinzugefügt werden, der die Genauigkeit der obig aufgelisteten Zusatzinformationen anzeigt.
| Klasse | Erklärung |
|---|---|
| A | Zusatzinformationen nur anhand von Erinnerung. |
| B | Zusatzinformationen überschlagen und in der Höhle aufgezeichnet. |
| C | Zusatzinformationen vermessen, allerdings nur an den Messstationen. |
| D | Zusatzinformationen an Messstationen sowie jeglichen weiteren Punkten von Relevanz vermessen. |
[[Kategorie:Kartentyp]]
Siehe auch
BearbeitenEinzelnachweise
Bearbeiten- ↑ J. Gunn: An Encyclopedia of Caves and Karst Science. Routledge, 2003, ISBN 978-1-57958-399-6 (englisch).
- ↑ F.H. Nicholson, D.J. Patmore: The Fergus River Cave, Co. Clare, Ireland. In: UBSS Proceedings. 10. Jahrgang, Nr. 3, 1965, S. 285 (englisch).
- ↑ BCRA: Cave Surveying Website der British Cave Research Association. Abgerufen am 4. September 2024.