مسح الكهوف

المسح الكهفي هو رسم خريطة لكامل أو جزء من نظام كهفي ، ويمكن إعدادها وفقًا لمعايير دقة متفاوتة تبعًا لظروف الكهف والمعدات المتاحة تحت الأرض. يُعدّ مسح الكهوف ورسم خرائطها ، أي إنشاء خريطة دقيقة ومفصلة، ​​من أكثر الأنشطة التقنية شيوعًا داخل الكهف، وهو جزء أساسي من علم الكهوف . يمكن استخدام المسوحات لمقارنة الكهوف ببعضها البعض من حيث الطول والعمق والحجم، وقد تكشف عن أدلة حول تكوين الكهوف ، وتوفر مرجعًا مكانيًا لمجالات أخرى من الدراسات العلمية، وتساعد الزوار في تحديد مساراتهم. ^{[ 1 ]}

تقليديًا، يتم إنتاج مسوحات الكهوف في شكل ثنائي الأبعاد بسبب قيود الطباعة، ولكن نظرًا للبيئة ثلاثية الأبعاد داخل الكهف، يتم استخدام التقنيات الحديثة التي تستخدم التصميم بمساعدة الكمبيوتر بشكل متزايد للسماح بتمثيل أكثر واقعية لنظام الكهف.

يعود تاريخ أول مخطط معروف لكهف إلى عام 1546، وكان عبارة عن كهف اصطناعي في صخور التوفا يُسمى "ستوف دي نيرون" (فرن نيرون) في بوتسولي بالقرب من نابولي في إيطاليا. أما أول كهف طبيعي تم رسم خريطته فهو كهف باومانشوله في ألمانيا ، والذي لا يزال رسم تخطيطي له من عام 1656 موجودًا. ^{[ 2 ]}

يعود تاريخ مسح مبكر آخر إلى ما قبل عام 1680، وقد أجراه جون أوبري من لونغ هول في وادي تشيدر . ويتألف هذا المسح من مقطع عرضي للكهف. أُجريت مسوحات عديدة أخرى للكهوف في السنوات اللاحقة، إلا أن معظمها عبارة عن رسومات تخطيطية محدودة الدقة. يُعد كهف ميريمون في فرنسا أول كهف يُرجح أنه خضع لمسح دقيق باستخدام الأدوات . وقد مسحه مهندس مدني عام 1765، ويتضمن العديد من المقاطع العرضية. كان إدوارد ألفريد مارتيل أول من وصف تقنيات المسح. وقد اعتمد في مسوحاته على قيام مساعد بالسير في الممر حتى يكاد يختفي عن الأنظار. ثم كان مارتيل يقيس اتجاه البوصلة نحو ضوء المساعد، ويقيس المسافة بالاقتراب منه. وهذا يُعادل مسحًا حديثًا من الدرجة الثانية وفقًا لمعايير هيئة المسح البريطانية للكهوف (BCRA).

أول كهف تم حساب خطه المركزي بواسطة الحاسوب هو كهف نهر فيرغوس في أيرلندا ، والذي تم رسمه بواسطة أعضاء جمعية علوم الكهوف البريطانية (UBSS) في عام 1964. تمت برمجة البرنامج على حاسوب مركزي كبير تابع للجامعة وتم إنتاج رسم بياني ورقي. ^{[ 3 ]}

تتعدد أساليب المسح ، لكن معظمها يعتمد على مجموعة خطوات متشابهة لم تتغير جوهريًا على مدى 250 عامًا، على الرغم من أن الأدوات (البوصلة وشريط القياس) أصبحت أصغر حجمًا وأكثر دقة. منذ أواخر التسعينيات، بدأت الأدوات الرقمية، مثل أجهزة قياس المسافة، في تغيير العملية، مما أدى إلى ظهور المسح الرقمي بالكامل حوالي عام 2007. يتمثل الاختلاف الرئيسي عن المنهجية المعتادة الموضحة أدناه في أجهزة مثل أجهزة المسح بتقنية الليدار والسونار التي تُنتج سحابة نقاط بدلًا من سلسلة من المحطات المتصلة. كما يوجد المسح القائم على الفيديو في شكل نماذج أولية.

يُعدّ التسوية المائية بديلاً لقياس العمق باستخدام المائل والشريط، وله تاريخ طويل من الاستخدام في روسيا. ^{[ 5 ]} تُستخدم هذه التقنية بانتظام في أعمال البناء لإيجاد نقطتين متساويتين في الارتفاع، كما هو الحال في تسوية الأرضيات. في أبسط الحالات، يُستخدم أنبوب مفتوح الطرفين، مُثبّت على قطعة من الخشب، ويُملأ الأنبوب بالماء، ثم تُعلّم كل طرف بعلامة تُشير إلى العمق. في روسيا، بدأ قياس عمق الكهوف بالتسوية المائية في سبعينيات القرن الماضي، واعتُبر آنذاك أدقّ وسيلة لقياس العمق رغم صعوبة استخدام المعدات الضخمة في ذلك الوقت. وقد تجدّد الاهتمام بهذه الطريقة بعد اكتشاف كهف فورونيا في كتلة أرابيكا الجبلية في القوقاز  ، وهو حاليًا ثاني أعمق كهف في العالم.

يتألف جهاز قياس مستوى الماء المستخدم في رحلات فورونيا الاستكشافية الأخيرة من أنبوب شفاف بطول 50 مترًا (160 قدمًا) مملوء بالماء، ملفوفًا أو مثبتًا على بكرة. يوضع قفاز مطاطي، يعمل كخزان، على أحد طرفي الأنبوب، بينما يوضع صندوق معدني ذو نافذة شفافة على الطرف الآخر. تُغمر ساعة يد رقمية للغواصين مزودة بوظيفة قياس العمق داخل الصندوق. إذا وُضع القفاز المطاطي على نقطة معينة، ووُضع الصندوق المزود بمقياس العمق على نقطة أخرى أدنى، فإن الضغط الهيدروستاتيكي بين النقطتين يعتمد فقط على فرق الارتفاع وكثافة الماء، أي أن مسار الأنبوب لا يؤثر على الضغط داخل الصندوق. تُعطي قراءة مقياس العمق التغير الظاهري في العمق بين النقطتين الأعلى والأدنى. تُعتبر تغيرات العمق "ظاهرية" لأن مقاييس العمق مُعايرة لمياه البحر، بينما يُملأ جهاز قياس مستوى الماء بالماء العذب. لذلك، يجب تحديد معامل لتحويل تغيرات العمق الظاهرية إلى تغيرات العمق الحقيقية. يُعطي جمع قراءات أزواج المحطات المتتالية العمق الكلي للكهف. ^{[ 5 ]} 

تعتمد دقة مسح الكهوف، أو درجته ، على منهجية القياس. ومن أنظمة تصنيف المسح الشائعة النظام الذي وضعته الجمعية البريطانية لأبحاث الكهوف في ستينيات القرن الماضي، والذي يستخدم مقياسًا من ست درجات. ^{[ 6 ]}

تتوفر العديد من برامج المسح على مختلف منصات الحاسوب، وقد طُوّر معظمها من قِبل مستكشفي الكهوف ذوي الخبرة في برمجة الحاسوب. تتميز العديد من هذه البرامج بأداءٍ عالٍ في مهام محددة، ولذلك لا يختار العديد من مسّاحي الكهوف برنامجًا واحدًا دون غيره لجميع مهام رسم الخرائط.

يُعدّ برنامج Survex من البرامج الشائعة لإنتاج مسح خط المركز ، وقد طُوّر في الأصل من قِبل أعضاء نادي استكشاف الكهوف بجامعة كامبريدج لمعالجة بيانات المسح من رحلات النادي الاستكشافية إلى النمسا. أُتيح البرنامج للجمهور عام ١٩٩٢. يُمكن تصدير بيانات خط المركز بصيغٍ مختلفة، ورسم تفاصيل الكهف باستخدام برامج أخرى متنوعة مثل AutoCAD و Adobe Illustrator و Inkscape . تتمتع برامج أخرى مثل Tunnel و Therion بإمكانيات كاملة لتحرير خط المركز والخرائط. ومن الجدير بالذكر أن برنامج Therion، عند إغلاق حلقات المسح، يُشوّه الممرات لتناسب طولها، مما يعني عدم الحاجة إلى إعادة رسم الممرات بالكامل. على عكس إمكانيات التشويه ثنائية الأبعاد في Therion، يُشوّه CaveWhere الممرات ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك تشويه مخططات ورسومات المقطع الجانبي. يدعم CaveWhere أيضًا إغلاق الحلقات (باستخدام Survex) ويوفر واجهة سهلة الاستخدام لإدخال بيانات مسح الكهوف وعرضها. ^{[ ٧ ]}

تشهد وحدات LiDAR الأرضية تحسناً ملحوظاً في الدقة وانخفاضاً في السعر. وقد تم مسح العديد من الكهوف باستخدام وحدات LiDAR بتقنية "زمن الرحلة" وتقنية "إزاحة الطور". ويكمن الاختلاف في دقة كل تقنية. ففي أغسطس 2011، تم مسح منتزه كهوف أوريغون الوطني بتقنية LiDAR، وكذلك موقع كهوف بيزلي الأثري في جنوب شرق ولاية أوريغون. وقد تم مسح كلا الموقعين باستخدام ماسح ضوئي FARO Focus بتقنية إزاحة الطور بدقة ±2 مم. وشمل مسح كهوف أوريغون المنطقة الممتدة من المدخل الرئيسي للجمهور إلى المخرج 110، مع إجراء مسح دائري حتى نقطة البداية. ولا تزال البيانات غير متاحة للاستخدام العام، ولكن تحتفظ كل من إدارة المتنزهات الوطنية الأمريكية وشركة i-TEN Associates في بورتلاند، أوريغون، بنسخ منها.

في السنوات الأخيرة، تم استخدام تقنية تحديد المواقع الجغرافية تحت الأرض المسماة HORTA في صناعة التعدين . تعتمد تقنية نظام الملاحة بالقصور الذاتي على الجيروسكوب ومقياس التسارع للمساعدة في تحديد الموقع ثلاثي الأبعاد . ^{[ 8 ]}

وقد ساهمت هذه الأساليب الآلية في زيادة إنتاجية المسح تحت الأرض بأكثر من خمسين ضعفاً، بالإضافة إلى توفير خرائط أكثر دقة وتفصيلاً. ^{[ 8 ]}

• الغوص في الكهوف - الغوص في الكهوف المليئة بالمياه 
• Caving – Recreational pastime of exploring cave systems
• List of longest caves

• Laser Scanning History: Paisley Caves
• Compass Points, the official journal of the BCRA Cave Surveying Group
• CaveMaps.org Surveys, A collection of Surveys of British Caves