De Gomantong grotten in Sabah, Oost-Maleisië, zijn een leistenen grottenstelsel van meer dan 65 miljoen jaar oud dat bekend staat om haar eetbare zwaluwnesten en vleermuizenpopulatie, als ook een volledig ecosysteem van dieren die doorgaans leven in deze donkere en vochtige omstandigheden. Ondanks de ruige omgeving, wordt Gomantong vaak bezocht door mensen, ofwel verzamelaars van vogelnesten of eco-toeristen.

In Juli 2014, vertrok een expeditie van zeven internationale academici naar het verre Noord-Oosten van Borneo om de bekende Gomantong grotten te bestuderen. Ondersteund door een beurs van de National Geographic Society, één van ‘s werelds bekendste wetenschappelijke en opleidende non-profit organisaties. Het doel van het project was om zeer nauwkeurige driedimensionale (3D) laserscans te verkrijgen van het complexe grottenstelsel en deze scangegevens te integreren met het digitale hoogtemodel van de oppervlakte van de Gomantong heuvel.

Aan de studie zelf nemen specialisten van verschillende vakgebieden uit zes verschillende landen deel. De drijfveer van de studie is een interesse in het begrijpen van de interactie tussen gedragingen van dieren en landschapsveranderingen, en is een voortzetting van vorige expedities naar de Gomantong grotten en de Niah grotten in Sarawak. FARO – de meest betrouwbare bron van 3D meettechologie ter wereld – was een partner van dit team.

FARO 1

Een 3D model verkrijgen

Onder leiding van Professor Donald MacFarlane van Keck Science Department, The Claremont Colleges (California,USA), omvatte het interdisciplinaire onderzoeksteam ook Warren Robert van de Honhold Library, The Claremont Colleges, Professor Joyce Lundberg van de faculteit Geografie en Milieustudies van Carleton University, Ottawa (Canada), Professor Manfred F. Buchroithner en Dhr. Benjamin Schröter van het Instituut van Cartografie van de Technische Universiteit van Dresden (Duitsland), Dhr. Guy Van Rentergem van Deinze (België) en Keith Christensen uit Falls Church (Virginia, USA).

Prof. Buchroithner: “Deze expeditie is een essentiële trip voor gegevens te verzamelen om een uiterst gedetailleerd 3D model te maken dat ons wetenschappelijk onderzoek verder zal helpen. De 3D kaart van de grot zal de basis vormen van verschillende geologische en biologische taken die elk teamlid zal ondernemen.”

Voor de grottenbioloog is het belangrijk om de exacte verdeling van vleermuizen en zwaluwen te kennen, voor de geoloog daarentegen zullen het de verticale lijnen zijn die het ontstaan van de grot tonen en de horizontale profielen die de contourlijnen van de hoogte geven, de essentiële informatie zijn. In dat oogpunt is het vooral belangrijk voor het team om een uiterst nauwkeurige uitvoering te hebben in de vroege stadia van de gegevensverzameling.

FARO 2

Voorgaande kennis en een rijke ervaring

Verschillende teamleden beschikten reeds over een rijke ervaring op het vlak van ondergrondse laserscanning, vooral in grotten. Hierdoor had het team een goed idee van wat nodig was en wat te verwachten was in de grotten. De belangrijkste hindernis was dat dit een afgelegen locatie was die donker, vuil, vochtig en uitgestrekt was. Het scantoestel moest al deze uitdagingen kunnen overwinnen.

Prof. Buchroithner had reeds ervaring met de FARO Laser Scanner Focus3D en was zich dan ook volledig bewust van de capaciteiten van het toestel. “Het was duidelijk dat we een toestel nodig hadden dat robuust was maar toch lichtgewicht en in staat is tot nauwkeurige gegevensverzameling, zelfs met zwak omgevingslicht,” verklaart Buchroithner. “Mijn eerdere ervaringen met de Focus3D gaven mij er het vertrouwen in dat de nieuwe Focus 3D X 330 de resultaten zou leveren die we nodig hadden. In feite overtrof het zelfs onze verwachtingen op verschillende manieren!”

Het veldwerk zelf nam 17 dagen in beslag waarbij het team zonder te stoppen minstens acht uur aan het werk was om in totaal 270 gedetailleerde, overlappende scans te maken van het grottenstelsel. Terug op kantoor werden deze scans verwerkt met de FARO SCENE Software, wat uiteindelijk leidde tot een gedetailleerd 3D model van het grottenstelsel dat het team wou.

Het onderzoeksteam was unaniem over de Focus3D X 330. Deze bood scans die consistent van zeer hoge precisie waren. Meettijden werden ook aanzienlijk verminderd aangezien het toestel een grote hoeveelheid data kon verwerken in slechts enkele minuten. Daarnaast, was de energiezuinigheid en de draagbaarheid van de Focus3D X 330 – op het gebied van gewicht en vorm – nog aantrekkelijker voor het project. Niet alleen was het toestel gemakkelijk mee te nemen, er waren ook geen extra computer of zware batterijeenheden nodig voor een dag veldwerk.

Op meerdere momenten moest het team scans uitvoeren op locaties die zeer “exposed” waren, waar het niet mogelijk was om het toestel op een statief te plaatsen. De Focus3D X 330 werd tijdens dit project tot het uiterste getest aangezien het data moest verzamelen op schuine of zelfs horizontale posities. In sommige instanties riskeerden de onderzoekers zelfs hun leven tijdens scans door aan verticale rotswanden of tunnelschachten te hangen, gewoon om genoeg data voor een puntenwolk te verzamelen voor een volledig model. Deze “stunts” waren alleen maar mogelijke doordat de Focus 3D X 330 kon scannen, zelfs met een aanzienlijke hellingshoek, in tegenstelling tot andere, oudere toestellen die een horizontale basis nodig hebben.

Het meest noemenswaardige van allemaal is de meest recente versie van de FARO SCENE, het team in staat stelde om de verzamelde gegevens nog efficiënter te kunnen verwerken. De mogelijkheid van de software om scanregistraties zonder targets te ondersteunen, betekent dat kunstmatige markers niet langer noodzakelijk waren om scans te positioneren in post-processing. In feite kon de FARO SCENE data van verschillende scans nauwkeurig en snel met elkaar verbinden, zelfs onder de meest uitdagende omstandigheden.

“De functie om scangegevens automatisch samen te voegen met de FARO SCENE vergemakkelijkte het verwerken van scans enorm,” zegt Prof. Buchroithner. “Het feit dat deze software kan omgaan met een irreguliere omgeving zoals de Gomantong grotten is het beste bewijs van zijn kracht en kwaliteit.”

De FARO SCENE software werd inderdaad gevierd door het onderzoeksteam voor zijn gebruiksgemak. Het liet hen toe om op een eenvoudige manier rapporten te maken en de CAD data in latere stadia te kunnen gebruiken. Fotografische beelden konden ook toegevoegd worden als een overlay om een simulatie te voorzien, die een verdere flexibiliteit kon voorzien voor het datagebruik.

Aan het einde van het project kon het interdisciplinaire onderzoeksteam het geometrische model dat ze als doel hadden, vervolledigen. Daarnaast is de uiteindelijke 3D “cave map” wereldwijd de meest accurate, en degene met het hoogste datavolume. “Wij hebben de technische ondersteuning die wij van FARO de laatste jaren ontvangen hebben ten zeerste geapprecieerd,” concludeerde Prof. Buchroithner. “Zonder deze ondersteuning waren deze moeilijke projecten niet mogelijk. Ik hoop in de toekomst nog meer grottenstelsels in andere delen van de wereld te kunnen ‘veroveren.’”