Der Eingang zum Actun Tunichil Muknal (ATM) ist ein tiefblaues Becken am Fuße einer Dschungelklippe im Westen von Belize.

Um das zu erreichen, was jenseits davon liegt, schwimmst du.  

Über tausend Jahre lang unternahmen die alten Maya diese Reise – sie wateten durch brusttiefes Wasser, kletterten über herabgestürzte Felsbrocken, durchquerten Gänge, die sich auf knapp einen Meter Höhe verengten, bevor sie sich zu Kammern öffneten, die bis zu 30 Meter hoch emporragten. Sie kamen, um Opfergaben zu hinterlassen: Keramikgefäße, Jadeknüppel, Mahlsteine. Und manchmal auch Menschen. Die Überreste von 21 Menschen liegen noch immer dort, wo sie niedergelegt wurden, darunter die berühmte „Kristalljungfrau“ – ein vollständiges Skelett, das mittlerweile von funkelnden Kalzitkristallen überzogen ist und im Schein der Fackeln in einer Kammer glitzert, die 500 Meter vom Tageslicht entfernt liegt.

Der Name der Höhle bedeutet übersetzt „Steingrab“.

Das hat es sich verdient.  

Ein Ort, der zu wertvoll ist, um ihn zu verlieren

Die ATM-Höhle ist eine der archäologisch bedeutendsten Maya-Stätten in Mittelamerika und eines der meistbesuchten Reiseziele in Belize – sie wurde bereits in National Geographic, auf dem History Channel, bei Discovery und bei der BBC vorgestellt. Doch dieser Ruhm birgt auch Risiken. Täglich sind nur 125 Besucher zugelassen, die in Gruppen zu je acht Personen die Höhle betreten dürfen. Im Hauptraum sind Schuhe verboten; zum Schutz des Kalzitbodens müssen Socken getragen werden. Drahtzäune schützen die „Kristalljungfrau“.

Trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen kam es zu Unfällen. Gefäße gingen zu Bruch. Skelettreste wurden beschädigt. Und bis vor kurzem stammte die umfassendste Karte dieses 5 km langen Höhlensystems aus dem Jahr 1989 und war von Hand gezeichnet. 

„Ereignisse dieser Art machen uns deutlich, wie empfindlich Artefakte und menschliche Überreste sind“, stellte das Forschungsteam in seinen von Fachkollegen begutachteten Ergebnissen fest, „und dass es notwendig – ja sogar unerlässlich – ist, Objekte, Merkmale und andere kulturelle Funde mit geeigneten Werkzeugen und Techniken digital zu dokumentieren, bevor die Fundstätte durch Abnutzung beschädigt wird.“ 

Die Herausforderung: Das Unscannbare erfassen

Im Sommer 2023 machte sich ein interinstitutionelles Team der UC San Diego, der UC Merced und des Belize Institute of Archaeology daran, den ersten umfassenden digitalen Zwilling der ATM-Höhle zu erstellen. Die Herausforderungen waren gewaltig.

Die 5 km langen Gänge der Höhle umfassen überflutete Tunnel, die die Nutzung von Flößen erfordern, mit Geröll verstopfte Korridore sowie Kammern, die von klaustrophobischen Kriechräumen bis hin zu kathedralenartigen Hohlräumen reichen. Herkömmliches terrestrisches Laserscanning war nicht praktikabel – auf Stativen montierte Systeme konnten die Stellen, an denen die Maya ihre Opfergaben hinterlassen hatten, schlichtweg nicht erreichen. In einer unter Denkmalschutz stehenden archäologischen Stätte konnten keine Bodenkontrollpunkte gesetzt werden.

Das Team benötigte eine Scanlösung, die neben ihnen kriechen, klettern, waten und schwimmen konnte.

Die Lösung: „ Hovermap “ geht in den Untergrund

Justin Simkins, Technischer Vertriebsspezialist bei Emesent, leitete die Arbeiten im Zusammenhang mit der Vermessung, Datenverarbeitung und Ausrichtung des „ Hovermap “. Das Team setzte zwei Systeme ein: ein „ Hovermap 100“ und ein „ Hovermap STX“, die von Emesent für das Projekt bereitgestellt wurden. 

„Normalerweise würden solche Vermessungen des gesamten Geländes durchgeführt, indem man im gesamten Höhlensystem mit Vermessungsstangen und einer Totalstation Kontrollpunkte setzt, um die Scans miteinander abzugleichen – so wie im Untertagebau“, erklärt Justin. „An diesem Standort sind wir jedoch durch sehr enge Gänge, tiefes Wasser und die Devise ‚Leave no trace‘ eingeschränkt; wir mussten das Höhlensystem schnell kartieren und es so zurücklassen, als wären wir nie dort gewesen.“

Herkömmliche Methoden waren nicht nur unpraktisch – sie standen auch im Widerspruch zum Schutzstatus des Geländes. Das Team konnte keine Kontrollpunkte in einer Höhle anbringen, in der selbst Fußabdrücke sorgfältig vermieden werden müssen.

Die Lösung bestand in einer sorgfältigen Planung und der „Cloud-to-Cloud“-Abstimmung auf Basis von Hovermap SLAM . Das Team entwarf Scanpfade mit erheblichen Überlappungen, um Abweichungen zu vermeiden, probte die Übergabe der Scanner in engen Passagen, führte Scans von kleinen Schlauchbooten aus in tiefem Wasser durch und erfasste Daten beim Erklimmen steiler unterirdischer Klippen – und das alles unter Wahrung der Sicherheit und ohne die Ruhestätten der Artefakte und Vorfahren zu stören.

„Das Scannen in solchen Umgebungen birgt ganz eigene Herausforderungen, die das Projektteam „ Hovermap “ mit Weitsicht und guter Planung problemlos meistern kann“, sagt Justin. „Da es sich um eine bedeutende kulturelle und archäologische Stätte handelt, waren wir durch Arbeitszeiten, Projektdauer sowie tierische und umweltbedingte Faktoren eingeschränkt.“

Im Verlauf der Feldkampagne fügte das Team mehr als 70 Scans – die sowohl mit dem hochauflösenden STX als auch mit dem „ Hovermap 100“ aufgenommen worden waren – nahtlos zusammen, um eine genaue Karte des gesamten Höhlensystems zu erstellen.

Das Ergebnis: Ein digitaler Zwilling, der über 1.000 Jahre lang entstanden ist

Die Scans mit dem „ Hovermap “ lieferten das, was jahrzehntelange traditionelle Methoden nicht leisten konnten: ein vollständiges, präzises 3D Rahmenbild des gesamten Höhlensystems – vom blauen Wasserbecken am Eingang bis hin zu den abgelegenen westlichen Gängen, wo eine intakte Olla – das am weitesten vom Tageslicht entfernte Kulturgut – noch immer ungestört steht.

Allein die Hauptkammer erstreckt sich über 4.450 m² und enthält etwa 1.500 einzigartige Artefakte sowie die Überreste von 18 Personen. Zum ersten Mal können Forscher die räumlichen Zusammenhänge zwischen diesen Fundstellen visualisieren – und so nicht nur verstehen, was die Maya hinterlassen haben, sondern auch, wie sie sich durch diesen heiligen Raum bewegten.

Die mobilen „ LiDAR “-Daten wurden zum „digitalen Gerüst“ für das umfassendere Dokumentationsprojekt. Hochauflösende Structured-Light-Scans der „Crystal Maiden“, der Altäre und der Skelettreste wurden mit der Punktwolke von „ Hovermap “ zusammengeführt, wodurch ein digitaler Zwilling mit mehreren Auflösungsstufen entstand, der sowohl der wissenschaftlichen Analyse als auch der Erhaltung des Kulturerbes dient.

Laut der in „Research Reports in Belizean Archaeology“ veröffentlichten, von Fachkollegen begutachteten Forschungsarbeit lieferte dieser integrierte Ansatz die bislang detaillierteste Dokumentation der ATM-Höhle. Derzeit wird eine interaktive Online-Version für Führer und die Öffentlichkeit entwickelt – wodurch diese empfindliche Stätte virtuell einem Publikum zugänglich gemacht wird, das sie physisch niemals besuchen könnte.

Warum Emesent

„Im Gegensatz zu auf Stativen montierten TLS-Geräten können Höhlenvermesser mit handgeführten mobilen LiDAR -Scannern kriechen, klettern, sich hochschlagen, abseilen, waten oder schwimmen“, schrieb das Forschungsteam, „wodurch sie Teile einer Höhle mit beispielloser Geschwindigkeit, Genauigkeit und Vollständigkeit erfassen und digital dokumentieren können.“

Für die ATM-Höhle war „ Hovermap “ nicht nur die beste Option – es war die einzig gangbare. Die Kombination aus GPS-unabhängiger SLAM Leistung, der Mobilität durch Handgeräte und der Fähigkeit, Geometrie ohne sichtbares Licht zu erfassen, ermöglichte es, Räume zu dokumentieren, die seit dem Verschwinden der Maya vor über tausend Jahren unkartiert geblieben waren.

Was 35 Jahre gedauert hatte, um erneut versucht zu werden, wurde in einer einzigen Feldsaison abgeschlossen.

Projektdaten

Branche: Archäologie / Dokumentation des Kulturerbes
Standort: Actun Tunichil Muknal, Westbelize
Verwendete Produkte: Hovermap STX, Hovermap 100
Projektpartner: UC San Diego, UC Merced, Belize Institute of Archaeology
Erfasste Scans: über 70
Länge der Höhle: ~5 km
Fläche der Hauptkammer: 4.450 m²
Dokumentierte Artefakte: ~1.500
Menschliche Überreste: 21 Individuen
Wichtigstes Ergebnis: Erster umfassender Digital Twin einer der bedeutendsten archäologischen Höhlen der Maya-Welt

Projektleiter 

• Holley Moyes – University of California, Merced
• Justin Simkins — Emesent
• Gonzalo Pleitez – Verband der Reiseleiter von Belize
• Dominique Rissolo – University of California, San Diego
• Rumari Ku – Archäologisches Institut von Belize
• Josue Ramos – Archäologisches Institut von Belize
• Graham Goodwin – University of California, Merced
• Kay Vilchis – Abteilung für Unterwasserarchäologie des INAH, Mexiko
• Alphawood-Stiftung
• National Science Foundation (USA)

Die vollständige Studie finden Sie hier: Das Opfer des Maisgottes: Die Neuschöpfung in der Hauptkammer von Actun Tunichil Muknal, Belize 

Moyes, Holley und Jaime J. Awe 2021. Das Opfer des Maisgottes: Die Neuschöpfung in der Hauptkammer von Actun Tunichil Muknal, Belize. In: Die Mythen des Popol Vuh in Kosmologie, Kunst und Ritual, herausgegeben von Holley Moyes, Allen Christenson und Frauke Sachse, S. 136–169. University Press of Colorado, Boulder.