Diese Seite erläutert die wesentlichen Voraussetzungen, die vorbereitenden Arbeiten sowie die eingesetzte Technik zur präzisen Vermessung der Charlottenhöhle.In den folgenden vier Abschnitten erfahren Sie mehr über unsere Motivation, die konkreten Feldaktivitäten, die historische Recherche und die moderne Aufnahmetechnik.

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Voraussetzungen und Motivation zu dieser Veröffentlichung

Die gemeinsame Zugehörigkeit zum Höhlen- und Heimatverein Giengen-Hürben führte uns Autoren 2015 fachlich zusammen und war der Ausgangspunkt einer sehr vertrauensvollen und effektiven weiteren Zusammenarbeit. Wir erkundeten gemeinsam die Örtlichkeit und fanden ein Gebiet zwischen dem Sportplatz von Hürben im NW und der Kaltenburg im SO vor, das im Prinzip seit der Württembergischen Landesvermessung 1840 mangels Notwendigkeit nicht mehr weiter vermessen worden war. Deshalb entschlossen wir uns, als Vorbereitung für zukünftige eigene geplante Aktionen und als Unterstützung für die Münchner Wissenschaftler in der Charlottenhöhle, in deren näherem Umfeld und bei der Kaltenburg verstärkt vermessungstechnisch tätig zu werden. Unsere Absicht hierbei war, zunächst die geringe Zahl von vorhandenen amtlichen Vermessungspunkten in diesem Gebiet soweit zu verdichten, um dann im weiteren Verlauf von diesen aus eigene Vermessungsarbeiten bei der Charlottenhöhle und der Kaltenburg durchführen zu können. Selbstverständlich waren wir uns dabei jedoch immer vollkommen darüber bewusst, dass wir hierbei keinerlei Berechtigung besaßen, hoheitliche Aufgaben mit aktivem Eingriff auf Grenzen anzugehen, sondern lediglich dokumentarisch, beschreibend und darstellend tätig sein durften. Da das gesamte Messgebiet überwiegend im relativ dichten Wald lag und damit mehr oder weniger nach oben abgeschattet war, mussten wir gezwungenermaßen auch auf das aktuelle zeitgemäße satellitengestützte Aufnahmesystem GNSS verzichten und statt dessen alle Messungen konventionell mit einem elektronischen Tachymeter durchführen.

Unser besonderes Interesse bei diesen geplanten Aktionen lag zum einen bei der Kaltenburg, die während dieser Zeit wieder gründlich restauriert wurde und wo auch wir gerne unseren Teil zur Dokumentation der dortigen Arbeiten beitragen wollten. Es lag aber in gleicher Weise auch bei der nur 300 m davon entfernt liegenden Charlottenhöhle. Hier durchsuchten nämlich zeitweise Lehrkräfte und Studierende der LMU München im Rahmen von studentischen Übungen mit systematisch angelegten geoelektrischen Bodenmessungen den Untergrund des Waldgebiets, um mögliche weitere und noch unentdeckte Abschnitte der Charlottenhöhle zu finden. Die Präsentation der Ergebnisse dieser erstmalig 2015 durchgeführten geophysikalischen Untersuchungen durch die Münchner Wissen-schaftler erfolgte im darauffolgenden Jahr 2016 im Höhlenhaus von Hürben vor einer großen Zahl von interessierten Zuhörern, darunter auch uns. Dabei erkannten wir aber sehr schnell, dass die dabei von den Geophysikern selber vorgetragenen Resultate nur ziemlich ungenau in der realen Örtlichkeit des dichten Waldgebiets positioniert werden konnten. Wir schlugen ihnen deshalb vor, den vermessungstechnischen Anteil dieser Prospektionsarbeiten bei weiteren Aktionen in enger gegenseitiger Abstimmung selber zu übernehmen.

Aus diesem Angebot ergaben sich dann für uns ganz spontan zwei völlig unterschiedliche gedankliche Ansatzpunkte für eigene mögliche zukünftige Aktionen.

Der erste Ansatzpunkt entsprang ganz vordergründig den akuten Tätigkeitsproblemen der Münchner Studierenden. Die von ihnen bislang selbst im Wald über der Höhle abgesteckten jeweils 400 m langen Profile mit Stromleitungen für geoelektrische Messungen verliefen weder ausreichend geradlinig, noch parallel genug, um die geophysikalischen Messungen ausreichend genau georeferenzieren zu können. Deshalb schlugen wir den Münchner Wissenschaftlern vor, bei der nächsten für 2016 vorgesehenen Messung ein eigenes präzises Netz von Messprofilen nach deren Vorgabe im Wald abzustecken, was von diesen auch sofort und gerne akzeptiert wurde. Somit waren die Studierenden von der ihnen ungewohnten und wenig geläufigen vermessungstechnischen Arbeit entlastet und sie konnten sich vollständig auf ihre eigentlichen geophysikalischen Messungen konzentrieren. Dies bedeutete für sie nicht zuletzt auch eine ganz erhebliche zeitliche und inhaltliche Arbeitserleichterung.

Der zweite Ansatzpunkt betraf vor allem uns Autoren und den im Wald vorgefundenen Felsblock mit der Inschrift “H. E. 1943“, den schon eingangs genannten Höhlenendstein. Nach der Erzählung des Gemeindearbeiters und ehemaligen Höhlenführers Heinz Schlumpberger wurden bei Holzarbeiten 1943 die Axtschläge an Bäume oben im Wald von Arbeitern unten im Höhlengang am etwa 23 m tiefer liegenden Höhlenende zufälligerweise gehört. Durch diese im Prinzip sehr einfache Art der Schallortung soll damals dann der ungefähre oberirdische Ort des Höhlenendes festgelegt worden sein. Wir hatten zunächst erhebliche Zweifel an dieser doch etwas eher nach Phantasie klingenden Darstellung der Übertragung des unterirdischen Höhlenendes nach oben in den Wald. Deshalb entschlossen wir uns, dieses angedeutete damalige Verfahren selber auszuprobieren, auf Glaubwürdigkeit und vor allem erreichbare Genauigkeit hin zu testen, und führten eigene Klopfversuche am Höhlenendstein und über dem Königssaal durch. Dies war jedoch deutlich schwieriger als zunächst erwartet, da die dazu notwendige gegenseitige Kommunikation über Mobilfunk oder Sprechfunk im Höhleninneren aus physikalischen Gründen nicht funktionierte. Auch die daraufhin zunächst angedachte Verlegung einer Telefonleitung zur Kommunikation zwischen außen und Innen wurde aus Auf-wandsgründen schnell wieder verworfen.

Stattdessen kamen wir aber auf die viel einfachere Idee, diesen Versuch nur über die Uhrzeit zu synchronisieren. Nach einem Uhrenvergleich ging Hans-Dieter Kerpes im Höhleninneren bis zum Höhlenende und Wolf-Ulrich Böttinger oberirdisch bis zu dem hochgeloteten Endpunkt. Exakt zum vereinbarten Zeitpunkt erfolgte dann oben eine im voraus genau festgelegte Folge von Schläge an zwei unterschiedliche Bäume. Und tatsächlich waren die Schläge an eine Fichte und an eine Birke 23 m tiefer am Höhlenende in unterschiedlichen Klangstärken und Tonhöhen leise, aber doch deutlich in der Stille der Höhle zu hören. Damit war auch die Aussage von Heinz Schlumpberger über den gleichartigen Erstversuch von 1943 als zutreffend bestätigt und historisch ohne weitere Einschränkung glaubhaft. Kein Erfolg ergab dieses Verfahren dagegen beim Königssaal. Vermutlich bestand dort der Untergrund überwiegend aus relativ lockerem Humus und war weniger felsig, so dass die Schallwellen in der weichen Erde möglicherweise absorbiert wurden. Auf eine weitere Anwendung dieser Klopfmethode entlang der gesamten Höhle, wie zuvor sehr optimistisch geplant, wurde dann aber nach diesem guten Erfolg am Höhlenende schnell wieder verzichtet, da dies doch für beide Autoren zu viel gegenseitigen Abstimmungsbedarf und weite Wege oben und unten bedeutet hätte.

Um aber der Nachwelt einen Nachweis über das Gelingen der benutzten Klopfmethode zu überliefern, fand dann doch eine Wiederholung als Demonstration für den Erstversuch in Gegenwart der lokalen Presse statt. Dieser wurde von Dieter Reichl, Heidenheimer Zeitung, dokumentiert und veröffentlicht.

In diesem nachgestellten Symbolbild demonstrieren die anwesenden Beteiligten, allesamt Mitglieder des Höhlen- und Heimatvereins Giengen-Hürben, die einstmals benutzte einfache Klopfmetheode, mit welcher 1943 der ungefähre Ort des Höhlenendes über einfache Schallortung von der Erdoberfläche ins Höhleninnere übertragen worden ist. Dieser Ort wurde damals zu Zeiten des Zweiten Weltkrieges oberirdisch durch Einritzungen in einer Buche vorläufig markiert. Nach dem späteren Fällen der Buche wurde dann der Felsblock als sogenannter Höhlenendstein 1961 endgültig an gleicher Stelle von Fronmeister Jakob Hestler und dem hier anwesenden Gemeindearbeiter, Höhlenführer und echtem Zeitzeugen Heinz Schlumpberger als bleibende Erinnerungsmarke gesetzt.

Vorbereitende Aktivitäten der Autoren im direkten Umfeld der Charlottenhöhle

Diese beiden mehr oder weniger spontan aus der Situation heraus entstandenen Ereignisse, das Abstecken präziser geoelektrischer Profile für die Münchner Gäste und die Überprüfung des Höhlenendsteins, beide mit doch durchaus positivem Ergebnis, waren dann für uns die Ausgangspunkte für viele nachfolgende Erkundungen in, über und im gesamten Gebiet der Charlottenhöhle, aber auch bis hin zu der nahegelegenen Kaltenburg. Dabei erfolgten messtechnische Aufnahmen im Freien außerhalb der Höhle jahreszeitlich bedingt zumeist im Frühjahr und im Spätherbst, um möglichst wenig Störungen durch den teils dichten Bewuchs zu erhalten. Auch im Höhleninneren suchten wir die vorhandenen Höhlengangpunkte gemäß der bereits genannten Diplomarbeit von 2003 in zeitlich und messtechnisch ziemlich aufwändigen Verfahren, kontrollierten und bestimmten sie teilweise neu. Der Grund hierfür war, in der Höhle für vorgesehene, neue Laserscanmessungen von Studierenden der Hochschule für Technik, HFT Stuttgart, und für geophysikalische Messungen von Studierenden der Ludwig Maximilian Universität, LMU München, aktuelle Anschlusspunkte zu schaffen. Auch diese Suche, meist in Form einer Wiederherstellung oder Neufestlegung der aktuellen Messpunkte in der Dunkelheit der Höhle, waren für uns spannend, denn die noch existierenden Punkte lagen teilweise bis zu 50 cm tief im feinen Schotter des Höhlenweges verborgen. Immerhin konnten wir so gut 40 der insgesamt 56 Messpunkte wieder finden und reaktivieren. Die restlichen Punkte waren aber den regelmäßigen Wegearbeiten über Jahre hinweg zum Opfer gefallen, sie wurden deshalb durch neue Punkte ersetzt. In den Jahren 2016, 2017, 2018 und 2021 fanden dann weitere geophysikalische Messungen durch LMU Studierende statt, für welche wir jeweils individuelle Profile nach Angaben der Münchner Gäste im Wald über der Höhle absteckten. Um all die vielfältigen Einzelmessungen in einen gemeinsamen und einheitlichen Rahmen zu überführen, nahmen wir dann später als Abschluss unserer eigenen Arbeiten das gesamte Waldgebiet über der Höhle zwischen Reuendorfer Feld im S, Hürbener Sportplatz im N, Waldschneise mit Wiesenfläche und Hochspannungsleitung im W und dem Flüsschen Hürbe im O auf und kartierten alles in einem großen topografischen Bestandsplan im Format DIN A0.

Recherchen zur allgemeinen und vermessungstechnischen Historie der Charlottenhöhle

Bald nach meinem privaten Umzug vom milden schwäbisch - fränkischen Unterland in Heilbronn auf die rauhe Ostalb hatte ich den Kontakt zum damaligen zuständigen Vermessungsamt in Heidenheim aufgenommen. Ich wurde dort von Herrn Laib und weiteren Mitarbeitern äußerst kollegial aufgenommen und erhielt Zugang zu allen benötigten Vermessungsunterlagen wie Karten, Plänen, Koordinaten und Höhen. Zu dieser Zeit war das Lagefestpunktfeld noch klassisch in Gauß-Krüger-Koordinaten bestimmt und alle Höhen waren im amtlichen orthometrischen System von Baden - Württemberg angegeben.

Das gemeinsame Sichten dieser offiziellen Unterlagen und der sich anschließende Ortsvergleich ergab jedoch, dass sich im direkten Umfeld der Charlottenhöhle und der Kaltenburg nur sehr wenige amtliche Festpunkte befanden, welche zudem durch Bewuchs und schlechte Zugänglichkeit wenig geeignet für sich daran anschließende Vermessungen waren. Dies war aber auch so von uns erwartet worden, und deshalb mussten alle diese Punkte erst einmal in der Ortlichkeit aufgesucht und auf Verwendbarkeit und Plausibilität hin überprüft werden. Sodann konnte überlegt werden, wo und wie neue eigene Punkte für die beabsichtigten Folgemessungen eingeschaltet werden sollten.

Eine weitere Einschränkung mit erheblichen Konsequenzen ergab sich mit der von Baden-Württemberg zum Jahreswechsel 2019/2020 vollzosenen Umstellung der amtlichen Lagekoordinaten vom bisherigen Gauß-Krüger-System auf das neue ETRS89/UTM System. Diese Maßnahme wurde zwar von der zuständigen Behörde des hiesigen Bundeslandes, dem Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung, gut dokumentiert und der Umstieg für die Anwender fachgerecht begleitet. Doch es stellte sich speziell für die bei uns bereits vorhandenen und sehr umfangreichen Laserscanmessungen die grundlegende Frage, in welchem Koordinatensystem jetzt weiter gearbeitet werden soll.

Ist es sinnvoll und vor allem effektiv, die dabei bereits angefallenen riesigen Datenmengen von Millionen von Messpunkten zunächst vom alten System ins neue System zu überführen? Oder soll man besser im alten System konsequent weiter arbeiten, um vollständig kompatibel zu bleiben? Für unsere eigenen Arbeiten haben wir uns für diesen zweiten Weg entschieden. Das bedeutet im Klartext, dass alle bereits vorhandenen Laserscanmessungen deshalb im seitherigen Koordinatensystem Gauß-Krüger weiter verwendet und dass neue Messungen auch in diesem System erfolgen werden. Damit sichern wir jedoch ohne zusätzlichen Aufwand die volle Kompatibilität aller Messungen und können vor allem aber auch alle vorhandenen Folgeprogramme zur Weiterverarbeitung nutzen.

Wie jedoch auch im Hinblick auf unsere Archivsuche befürchtet, fanden wir leider kein vollständiges und zeitlich durchgängiges Archiv im Höhlenhaus und Höhlenschauland in Hürben vor, das Auskunft über vergangene Zeiten hätte geben können. Es gab dort jedoch eine Unzahl von älteren Publikationen, Prospekten, Beschreibungen und anderen schriftlichen Zeugnissen, die sehr unterschiedliche Details aus der Vergangenheit der Höhle aufzeigten. Das ehemalige Ortsarchiv von Hürben war 1972 im Zuge der Eingemeindung nach Giengen ebenfalls ins dortige Stadtarchiv verlegt worden. Dank der äußerst intensiven Unterstützung von Herrn Dr. Usler, Stadtarchivar und Mitarbeiter im Amt für Kultur, Sport und Tourismus - Stadtarchiv und Stadtmuseum der Stadt Giengen, konnten wir dort noch viele teils historische Akten sichten und weitere interessante Informationen zum Bestand der Charlottenhöhle seit ihrer Entdeckung im Jahre 1893 gewinnen. Die dabei erhoffte durchgängige und vollständige Beschreibung der Historie der Höhle war jedoch auch da nicht zu finden.

Somit setzten wir gezwungenermaßen unsere Suche nach interessanten Fakten zur Charlottenhöhle auch an anderen Stellen fort. Wir erhielten sehr unterschiedliche Einzelheiten bei zahlreichen persönlichen Gesprächen mit älteren Höhlenführern der Charlottenhöhle, wie zum Beispiel mit Eduard und Brigitte Geisser, Hugo Strauss, Günther Häberle, Peter Großmann, Eckard Baschin und Heinz Schlumpberger. Auch alle leitenden Mitglieder des Höhlen- und Heimatvereins Giengen - Hürben, genannt seien hier besonders Ulrike Brender-Nothnick und Susanne Prechtel, aber auch weitere, standen auf Befragen gerne für Auskünfte jeder Art bereit.

Es konnten erfreulicherweise aber auch noch Kontakte zu namhaften externen Höhlensachverständigen wie Richard Frank in Laichingen, Herbert Jantschke in Mössingen - Talheim, und Ulrich Köpf in Ehingen, hergestellt werden, die alle selber an früheren Messkampagnen in der Charlottenhöhle beteiligt waren. Aus all diesen vielfältigen und total unterschiedlichen Einzelinformationen, sowie zahlreichen weiteren, intensiven Literatur- und später Internetrecherchen, konnten wir dann sukzessive den nachstehenden Bericht über die Geschichte der Charlottenhöhle zusammenstellen. Er ist, wie jede Abhandlung, geprägt von den verwendeten schriftlichen, mündlichen oder anderweitig vorliegenden Quellen. Somit kann er auch nie vollständig sein, sondern höchstens ein genähertes Abbild des Überlieferten und der tatsächlichen Zeitgeschichte darstellen. Aus diesem Grund ist auch eine präzise Quellenangabe meist schwierig bis unmöglich und deshalb wird hier darauf auch in der Regel verzichtet.

Wir beiden Autoren sind uns aber auch wohl bewusst, dass reine vermessungstechnische Inhalte sehr schnell die kognitiven Fähigkeiten von Nichtvermessern überfordern und gar sprengen können. Doch zeigt gerade das Beispiel der Charlottenhöhle, mit welchen Widrigkeiten, Problemen und negativen Umständen unsere fachlichen Vorgänger dabei umgehen mussten, um eine vollständige, verständliche und authentische Darstellung des komplexen Objekts Höhle zu erreichen. Gleichzeitig ist aber auch an den beiden noch folgenden Beispielen von zeitgemäßen, moderneren Vermessungen in den vergangenen 20 Jahren sehr gut zu erkennen, welche Fortschritte in der Instrumenten-, Auswerte- und Darstellungstechnik mittlerweile erreicht worden sind.

Allgemeine Technik der Messaufnahme

Für die Vermessungen in der Charlottenhöhle wurden anfangs die damals aktuellen optisch-mechanischen Theodoliten für die Winkelmessungen sowie hölzerne 3 m oder 5 m Messstangen, 20 m Messketten aus Metallstäben oder 20 m Maßbänder aus Stahl für die Streckenmessungen benützt. Als erste “modernen“ Instrumente tauchten dann ab 1975 elektronische Tachymeter für kombinierte Winkel- und Streckenmessung auf. Der tatsächliche Durchbruch zu voll operablen und sehr anwenderfreundlichen Systemen erfolgte jedoch erst ab etwa 2000, als die Laserscanner verfügbar waren, die auch zunehmend in der Höhlenmessung zu deutlichen Fortschritten führten. Waren die ersten Geräte noch voluminös, schwer, umständlich und empfindlich in ihrer Handhabung und Stromversorgung, so änderte sich das recht bald, da Laserscanner als quasi Universalgeräte grundsätzlich recht schnell Eingang in alle Bereiche der allgemeinen Vermessungstechnik fanden. Der messtechnische Umgang mit den Scannern wurde sinnvollerweise bald dem der Tachymeter angepasst, so dass hierdurch echte und positive Synergieeffekte für die Anwender entstanden.

Das Spitzengerät von Leica Geosystems ist die nebenstehende ScanStation P20, ein 3D-Laserscanner nach dem Impulslaufzeitmessverfahren, mit integrierter Digitalkamera und Solid-State-Drive Speicher.

Es verfügt über die sogenannte Waveform-Digitizing-Technologie und hat eine Messgeschwindigkeit von bis zu einer Million Punkte pro Sekunde.

Bei einem Sichtfeld von 360° horizontal und 270° vertikal hat das Gerät eine Reichweite von maximal 120 m, die Genauigkeit der Streckenmessung liegt im Submillimeterbereich.