Estudio de cuevas

Un levantamiento topográfico de cuevas es un mapa de todo o parte de un sistema de cuevas , que puede elaborarse con distintos niveles de precisión según las condiciones de la cueva y el equipo disponible bajo tierra. El levantamiento topográfico y la cartografía de cuevas , es decir, la creación de un mapa preciso y detallado, es una de las actividades técnicas más comunes que se realizan dentro de una cueva y una parte fundamental de la espeleología . Los levantamientos topográficos pueden utilizarse para comparar cuevas entre sí por longitud, profundidad y volumen, pueden revelar pistas sobre la espeleogénesis , proporcionar una referencia espacial para otras áreas de estudio científico y ayudar a los visitantes a orientarse. ^{[ 1 ]}

Tradicionalmente, los levantamientos topográficos de cuevas se realizan en dos dimensiones debido a las limitaciones de la impresión, pero dado el entorno tridimensional del interior de una cueva, las técnicas modernas que utilizan el diseño asistido por ordenador se emplean cada vez más para permitir una representación más realista del sistema de cuevas.

El primer plano conocido de una cueva data de 1546 y corresponde a una caverna artificial de toba volcánica llamada Stufe di Nerone (Horno de Nerón) en Pozzuoli, cerca de Nápoles , en Italia. La primera cueva natural cartografiada fue la Baumannshöhle en Alemania , de la cual se conserva un boceto de 1656. ^{[ 2 ]}

Otro estudio temprano data de antes de 1680 y fue realizado por John Aubrey de Long Hole en Cheddar Gorge . Consiste en una sección de elevación de la cueva. Numerosos otros estudios de cuevas se realizaron en los años siguientes, aunque la mayoría son bocetos y su precisión es limitada. La primera cueva que probablemente fue estudiada con precisión mediante instrumentos es la Grotte de Miremont en Francia . Esta fue estudiada por un ingeniero civil en 1765 e incluye numerosas secciones transversales. Édouard-Alfred Martel fue la primera persona en describir técnicas de topografía. Sus estudios se realizaban haciendo que un asistente caminara por el pasaje hasta que casi desapareciera de la vista. Martel entonces tomaba un rumbo con brújula hacia la luz del asistente y medía la distancia caminando hasta él. Esto equivaldría a un estudio de Grado 2 de la BCRA actual.

La primera cueva cuyo eje central fue calculado por una computadora fue la cueva del río Fergus en Irlanda , cuyo trazado fue realizado por miembros de la UBSS en 1964. El software fue programado en una gran computadora central de la universidad y se produjo un plano en papel. ^{[ 3 ]}

Existen numerosas variantes en la metodología de topografía , pero la mayoría se basan en una serie de pasos similares que no han cambiado fundamentalmente en 250 años, aunque los instrumentos (brújula y cinta métrica) se han vuelto más pequeños y precisos. Desde finales de la década de 1990, los instrumentos digitales, como los distanciómetros, comenzaron a transformar el proceso, lo que propició la llegada de la topografía totalmente digital alrededor de 2007. La principal variación de la metodología habitual que se detalla a continuación son los dispositivos como los sistemas LIDAR y SONAR, que generan una nube de puntos en lugar de una serie de estaciones conectadas. También existen prototipos de sistemas de topografía basados ​​en vídeo.

La hidronivelación es una alternativa a la medición de profundidad con clinómetro y cinta métrica que tiene una larga historia de uso en Rusia. ^{[ 5 ]} La técnica se utiliza regularmente en la construcción para encontrar dos puntos con la misma altura, como en la nivelación de un piso. En el caso más simple, se utiliza un tubo con ambos extremos abiertos, sujeto a una tira de madera, y el tubo se llena de agua y se marca la profundidad en cada extremo. En Rusia, la medición de la profundidad de las cuevas mediante hidronivelación comenzó en la década de 1970 y se consideró el medio más preciso para medir la profundidad a pesar de las dificultades para usar el engorroso equipo de la época. El interés en el método se ha reavivado tras el descubrimiento de Voronja en el Macizo Arabica en el Cáucaso  , actualmente la segunda cueva más profunda del mundo.

El dispositivo hidrostático utilizado en las recientes expediciones a Voronja consta de un tubo transparente de 50 metros (160 pies) lleno de agua, que se enrolla o se coloca en un carrete. Un guante de goma, que actúa como depósito, se coloca en un extremo del tubo, y una caja metálica con una ventana transparente se coloca en el otro. Un reloj digital de buceo con función de profundímetro se sumerge en la caja. Si el guante de goma se coloca en una estación y la caja con el profundímetro en una inferior, la presión hidrostática entre ambos puntos depende únicamente de la diferencia de alturas y de la densidad del agua; es decir, la trayectoria del tubo no afecta a la presión en la caja. La lectura del profundímetro proporciona el cambio de profundidad aparente entre la estación superior e inferior. Los cambios de profundidad son «aparentes» porque los profundímetros están calibrados para agua de mar, y el dispositivo hidrostático se llena con agua dulce. Por lo tanto, se debe determinar un coeficiente para convertir los cambios de profundidad aparentes en cambios de profundidad reales. La suma de las lecturas de pares de estaciones consecutivas proporciona la profundidad total de la cueva. ^{[ 5 ]} 

La precisión, o grado , de un estudio de cuevas depende de la metodología de medición. Un sistema común de clasificación de estudios es el creado por la Asociación Británica de Investigación de Cuevas en la década de 1960, que utiliza una escala de seis grados. ^{[ 6 ]}

Existe una gran variedad de programas de topografía disponibles para diversas plataformas informáticas, la mayoría desarrollados por espeleólogos con conocimientos de programación. Muchos de estos programas son especialmente eficaces para tareas específicas, por lo que muchos topógrafos de cuevas no se decantan exclusivamente por un solo producto para todas sus tareas cartográficas.

Un programa popular para generar un levantamiento topográfico de la línea central es Survex , desarrollado originalmente por miembros del Club de Espeleología de la Universidad de Cambridge para procesar datos topográficos de expediciones del club a Austria. Se lanzó al público en 1992. Los datos de la línea central se pueden exportar en varios formatos y los detalles de la cueva se pueden dibujar con otros programas como AutoCAD , Adobe Illustrator e Inkscape . Otros programas como 'Tunnel' y Therion ofrecen capacidades completas de edición de mapas y líneas centrales. Cabe destacar que Therion, al cerrar los bucles topográficos, deforma los pasajes para que se ajusten a su longitud, lo que significa que no es necesario redibujar pasajes completos. A diferencia de las capacidades de deformación 2D de Therion, CaveWhere deforma los pasajes en 3D. Esto incluye la deformación de bocetos de planta y perfil. CaveWhere también admite el cierre de bucles (mediante Survex) y proporciona una interfaz fácil de usar para introducir y visualizar datos topográficos de cuevas. ^{[ 7 ]}

Las unidades LiDAR terrestres están mejorando significativamente su precisión y disminuyendo su precio. Varias cuevas han sido escaneadas utilizando unidades LiDAR de tiempo de vuelo y de desplazamiento de fase. La diferencia radica en la precisión relativa que ofrece cada una. El Parque Nacional de las Cuevas de Oregón fue escaneado con LiDAR en agosto de 2011, al igual que el sitio arqueológico de las Cuevas de Paisley en el sureste de Oregón. Ambos fueron escaneados con un escáner FARO Focus de desplazamiento de fase con una precisión de +/-2 mm. Las Cuevas de Oregón fueron escaneadas desde la entrada principal al público hasta la salida 110 y se realizó un seguimiento circular hasta el punto de inicio. Los datos aún no están disponibles para uso público, pero el Servicio de Parques Nacionales de EE. UU. e i-TEN Associates en Portland, Oregón, conservan copias.

En los últimos años, se ha utilizado en la industria minera una tecnología de posicionamiento geográfico subterráneo denominada HORTA . Este sistema de navegación inercial utiliza un giroscopio y un acelerómetro para ayudar en la determinación de la posición en 3D . ^{[ 8 ]}

Estos métodos automatizados han proporcionado un aumento de más de cincuenta veces en la productividad de los levantamientos topográficos subterráneos, con mapas más precisos y con mayor detalle. ^{[ 8 ]}

• Buceo en cuevas : buceo en cuevas llenas de agua. 
• Espeleología : pasatiempo recreativo que consiste en explorar sistemas de cuevas. 
• Lista de las cuevas más largas

• Historia del escaneo láser: Cuevas de Paisley
• Compass Points , la revista oficial del Grupo de Topografía de Cuevas de la BCRA.
• Estudios de CaveMaps.org : Una colección de estudios de cuevas británicas.