HADES - Digitales Höhlenarchiv

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01 | Wieso Höhlen?
02 | Für wen ist das gedacht?
03 | Das Projektziel
04 | HADES-App
05 | HADES-Web
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Übersicht

Mit der Bachelorarbeit HADES entsteht ein digitales Gesamtsystem zur Dokumentation, zum Schutz und zur Erforschung von Höhlen.
Rund 30 Prozent des weltweiten Trinkwassers stammen aus Karstgebieten und Höhlen bilden Lebensräume für einzigartige und hochspezialisierte Tierarten.

Das Projekt verbindet eine mobile App, die autorisierte Höhlenforscher:innen bei der systematischen 3D Erfassung und Archivierung unterirdischer Räume unterstützt, mit einer Website, die diese Daten für wissenschaftliche Zwecke anonymisiert zugänglich macht.
Die Arbeit richtet sich an Höhlenforscher:innen sowie an Wissenschaftler:innen aus den Bereichen Geologie, Klimaforschung, Hydrologie, Archäologie und Paläontologie. Darüber hinaus spricht sie die interessierte Öffentlichkeit an, da die Website auf einem Open-Data Prinzip basiert.

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Warum Höhlen und Karstgebiete?

Zunehmend werden Höhlen durch Raubbau, Umweltverschmutzung und unkontrollierte Nutzung geschädigt oder zerstört. Gleichzeitig stellen sie bedeutende Extremlebensräume für spezialisierte Tierarten dar, die teilweise ausschließlich in einzelnen Höhlen vorkommen. Zudem stammt ein erheblicher Anteil des weltweiten Trinkwassers aus Karstgebieten, etwa 30 Prozent der globalen Versorgung. Darüber hinaus besitzen Höhlen eine hohe Relevanz für die Grundlagenforschung, da Tropfsteine ähnlich wie das Eis der Antarktis als geologische Archive dienen. Aus ihnen sowie aus weiteren Höhlenstrukturen lassen sich umfangreiche Informationen über die Erdgeschichte gewinnen.

“Vielerorts herrscht maßlose Unkenntnis im Bezug auf Naturschutz aufgrund fehlender Sensibilisierung“ - Andre Abele

Trotz ihrer ökologischen und gesellschaftlichen Relevanz ist die Höhlenforschung ein vergleichsweise gering gefördertes Forschungsfeld mit großem Bedarf an verlässlichen und systematisch erhobenen Daten.
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Welches Problem löst HADES?

Fehlende Dokumentation

Durch den Einsatz von LiDAR und Fotogrammetrie können Höhlenforscher:innen relevante Elemente wie Knochenfunde, besondere Tropfsteine oder sicherheitsrelevante Engstellen digital erfassen und detailliert dokumentieren, ohne diese aus der Höhle entfernen zu müssen.

Dezentrale Informationen

Die gewonnenen Daten werden anonymisiert aufbereitet und über die HADES Website im Sinne von Open Data der Forschung zur Verfügung gestellt.

Mangelnder Austausch 

Die Zentralisierung der Daten in App und Website fördert die Zusammenarbeit und reduziert Informationsverluste, die bislang durch isolierte Datensammlungen und hohe Geheimhaltung innerhalb der Höhlenforschung entstehen.

Zerstörung von Höhlen und Inhalten

Durch die systematische Dokumentation besonders schützenswerter Elemente können Höhlen besser bewertet und gezielt unter Schutz gestellt werden, etwa durch denkmalrechtliche oder naturschutzrechtliche Maßnahmen.

Fehlender Nachwuchs

Die Einbindung digitaler Werkzeuge sowie die anonymisierte Veröffentlichung von Forschungsergebnissen erleichtern den Zugang zum Thema und sprechen neue Zielgruppen an, wodurch langfristig Nachwuchs gefördert wird.
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An wen richtet sich HADES

Primär richtet sich die HADES App an Höhlenforscher:innen, zur Dokumentation und Archivierung der jeweiligen Höhlen an welchen diese Arbeiten.

Sekundär spricht die HADES Website Forschende aus den Bereichen Geologie, Klimaforschung, Hydrologie, Archäologie und Paläontologie sowie die interessierte Öffentlichkeit an.

Darüber hinaus werden öffentliche Stellen indirekt einbezogen. Durch die Dokumentation besonderer Höhlenelemente können Schutzmaßnahmen auch rechtlich besser begründet und umgesetzt werden.

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Unser Projektziel

Ziel ist, eine Lösung für die digitale Archivierung und Erfassung von Höhlendaten zu entwickeln und dadurch dazu beizutragen, fragile unterirdische Ökosysteme langfristig zu dokumentieren, die Katasterarbeit zu erleichtern und gleichzeitig Forschenden und der Öffentlichkeit einen verantwortungsvollen Zugang zu Informationen über Klimadaten und geologische, archäologischen sowie paläonthologischen Strukturen zu ermöglichen, um den Schutz und das Verständnis dieser Naturräume zu fördern.

„Man sollte nie in eine Höhle gehen ohne etwas an Wissen oder Erkenntnis davon mitzunehmen” - Andre Abele
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HADES App

Die HADES App selbst ist als mobile Applikation für den Scan und die Dokumentation von Höhleninhalten, sowie für die Befahrungsplanung von Höhlen und die Teildigitalisierung der Kataster gedacht. Sie richtet sich auf die Prozesserleichterung für Höhlenforschende aus und besteht aus drei Hauptfeatures.

Karte

Hier werden verfügbare Höhlen nach Kategorien und mit Plan georeferenziert dargestellt. Diese können selbst angelegt oder von Vereinen und befreundeten Forschenden geteilt werden. Darüber hinaus lassen sich eigene Marker mit Radien setzen sowie unterschiedliche Kartenansichten nutzen, um die Suche nach neuen Höhlengebieten zu unterstützen.

Scan

Der Schwerpunkt liegt auf der Scan Funktion. Hier wird, sofern verfügbar, das LiDAR des Handys oder alternativ Fotogrammetrie eingesetzt, um relevante Höhlenelemente digital zu erfassen. Die erzeugten Daten werden anschließend, wenn möglich, mithilfe eines Machine Learning Algorithmus klassifiziert und im nächsten Schritt präzise beschrieben und soweit möglich mit Trägheitsnavigation oder manuell in der Höhle verortet.

Die Funktion kann auch ohne Touchdisplay bedient werden. Physische Tasten des Geräts lassen sich mit Funktionen belegen, da Feuchtigkeit, Schmutz oder kalte Hände in Höhlen die Nutzung von Touchscreens häufig erschweren.

Projekte

Hier werden die geteilten Projekte erneut aufgelistet und können detailliert eingesehen werden. Zu Beginn werden zentrale Informationen wie beteiligte Mitarbeitende, Länge der Höhle sowie der jeweilige Höhlentyp dargestellt, um Ausrüstung und Material für eine Befahrung gezielt planen zu können.

In der jeweiligen Höhle verortete Scans werden ebenfalls angezeigt und nach Möglichkeit auf der digitalen Höhlenkarte räumlich eingeordnet.
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HADES Web

HADES Web bildet die Schnittstelle für Öffentlichkeit und Forschende und schafft die Grundlage für weiterführende wissenschaftliche Analysen. Die erhobenen Daten werden hier in Form einer strukturierten, anonymisierten und aufbereiteten Datenbank bereitgestellt und weiterverwendet.

Katalog

Der Katalog bietet eine filterbare und detaillierte Übersicht über sämtliche Scans. Diese können granular nach Scanart, spezifischen Attributen, Tags sowie nach verschiedenen Filterkriterien sortiert und durchsucht werden. Dadurch wird eine gezielte Recherche und Auswertung der Daten ermöglicht.

Karte

Auf der Karte werden die verorteten Scans anonymisiert innerhalb eines 10x10 Kilometer Rasters dargestellt. Dabei werden sowohl die exakte Position als auch der Name der jeweiligen Höhle anonymisiert. Dies gewährleistet die Vergleichbarkeit zwischen Datensätzen bei gleichzeitigem Schutz sensibler Standortinformationen.

Vergleich

In jedem Bereich der Website kann eine modular verschiebbare Vergleichsansicht geöffnet werden. Per Drag and Drop lassen sich Scans oder ganze Höhlen hinzufügen, um diese anhand der vorhandenen Informationen direkt miteinander zu vergleichen. Es können bis zu vier Elemente gleichzeitig gegenübergestellt werden.

Detailansicht

Die Detailansicht zeigt die in der HADES App gesammelten Metadaten in Kombination mit dem zugehörigen 3D Scan sowie, sofern vorhanden, ergänzenden Bildmaterialien. Der 3D Scan kann interaktiv betrachtet und bearbeitet werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die erfassende Person direkt über eine Nachrichtenfunktion zu kontaktieren.
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Dokumentation

Weitere Informationen zum Projekt, zur Methodik sowie zu technischen und konzeptionellen Hintergründen sind in der Dokumentation zusammengefasst.