Virtuelle Archäologie: Eingestürzter Tempel entsteht im Computer neu

Aus Vancouver berichtet Holger Dambeck

Die Khmer-Tempel Kambodschas dienen als Actionfilm-Kulissen, ziehen Millionen Touristen an und stellen Forscher vor Rätsel. Doch viele der prachtvollen Bauten sind bis zur Unkenntlichkeit zerfallen. Jetzt errichten deutsche Mathematiker einen Tempel neu - am Computer, Stein für Stein.

Banteay Chhmar: Geheimnisvoller Tempel als Mega-Puzzle Fotos
Universität Heidelberg

Wenn Cineasten die Bilder verfallener Tempel in Kambodschas Angkor-Region sehen, denken viele von ihnen vermutlich zuerst an Angelina Jolie. 2001 diente die spektakuläre Anlage Ta Prohm in Angkor als Filmkulisse für den Hollywoodstreifen "Lara Croft: Tomb Raider" mit Jolie in der Hauptrolle. Die teils von Bäumen bewachsene, vor etwa 800 Jahren errichtete Anlage wirkte wie aus einer anderen Welt.

Der Heidelberger Mathematiker Hans Georg Bock dürfte beim Schlendern durch die alten Khmer-Tempel jedoch kaum Lara Croft vor Augen haben. Bock sieht in den alten Anlagen vielmehr ein riesiges 3D-Puzzle, das er und seine Kollegen mit Computerhilfe zusammensetzen wollen. Schon seit zehn Jahren reist der Heidelberger immer wieder nach Kambodscha, um die Behörden vor Ort beim Schutz der historischen Stätten zu unterstützen. Besonders angetan hat es ihm der Banteay-Khmer-Tempel im Nordwesten des Landes, der nur 20 Kilometer von der thailändischen Grenze entfernt ist.

Die Anlage ist größtenteils eingestürzt. Nur noch etwa 20 Prozent der Mauern und Gebäude stehen noch, Hunderttausende kiloschwere Steinblöcke liegen herum. Besucher brauchen viel Phantasie, um sich vorzustellen, wie der Tempel einst ausgehen hat.

Für Archäologen sind solche Berge aus Steinen nichts Besonderes. Sie sind es gewohnt, die Brocken zu ordnen, zu katalogisieren und in seltenen Fällen die alten Gemäuer wieder aufzubauen. In Banteay Khmer scheint ein solches Vorhaben jedoch kaum möglich. Zum einen sind die Sandsteine empfindlich: Je öfter man sie bewegt, desto stärker werden sie beschädigt. Zum anderen ist es die schiere Menge an herumliegenden Blöcken, vor der die Forscher kapitulieren.

Ein Stein passt auf einen anderen, wenn er nicht wackelt

So kamen die Heidelberger Wissenschaftler auf die Idee, das riesige dreidimensionale Puzzle nicht in der Realität, sondern zunächst virtuell am Computer zu lösen. Dort kann man Steine in Ruhe hin- und herschieben, ohne dass sie Schaden nehmen. Eine Forschergruppe hat bereits 2010 damit begonnen, Steinblöcke dreidimensional zu erfassen. "In einem ersten Versuch haben wir sämtliche Steine einer teilweise eingestürzten Mauer gescannt und sie dann sowohl virtuell als auch real wieder aufgebaut", berichtete Bock jetzt auf dem International Congress on Industrial and Applied Mathematics in Vancouver.

Das Einscannen eines Steins dauert nach Bocks Angaben eine halbe Stunde, pro Tag schaffen die Forscher 16 Stück. Ab August sollen Hunderte Steine einer 60 Meter langen Galerie eingescannt werden, die eingestürzt ist. Im Moment gehe es darum, die Steine zunächst virtuell neu zu stapeln. Im nächsten Schritt solle dies dann automatisch von einer Software erledigt werden, die Steine miteinander vergleicht und die zueinander passenden findet.

Dass es überhaupt möglich ist, eine eingestürzte Mauer originalgetreu wieder aufzubauen, liegt an der speziellen Khmer-Bauweise. Jeder der Sandsteine hat eine andere Größe. Die Arbeiter verwendeten zudem keinen Mörtel. Die Steine wurden vielmehr so lange bearbeitet, bis sie nahtlos aneinander gefügt werden konnten. Ein Stein passt auf einen anderen, wenn er nicht wackelt.

Die Bauweise ohne Mörtel erklärt auch, warum viele der Tempel im Laufe der Jahrhunderte eingestürzt sind. Schon minimale Bodenbewegungen reichen aus, um die Konstruktion in Schieflage zu bringen. Wenn die Steine in der Regenzeit durchnässt werden, können sie irgendwann ins Rutschen geraten.

Jeder Block wird auf einen Mikrometer genau vermessen

Beim Errichten einer Mauer am Computer benötigen die Forscher zudem virtuelle Schwerkraft, die etwa in 3D-Computerspielen längst zum Standard gehört. "Nur so können wir feststellen, ob ein Stein perfekt auf dem anderen sitzt", sagt Bock im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Für eine Software ist das vergleichsweise leicht zu erledigen: Sie nimmt einen Block und schaut, mit welchen anderen Blöcken er sich gut zusammenfügen lässt. Dabei kann der Algorithmus auch die Tatsache nutzen, dass benachbarte Steine einer Mauer nach deren Einsturz relativ nah beieinander liegen müssen.

Außerdem verraten die untersten Steine einer Mauer, welche Länge und Höhe die Steine der nächsten Lage haben müssen. Das grenzt die Zahl in Frage kommender Steine weiter ein. Auch die kunstvollen Reliefs, mit denen ganze Wände aufwendig verziert wurden, sind eine große Hilfe beim Zusammenfügen der Steine. Die noch zu entwickelnde Software müsste das 3D-Tempel-Puzzle also im Prinzip lösen können, glaubt Bock.

Noch steht das Scanprojekt ganz am Anfang, die Forscher sind auch noch auf der Suche nach einer künftigen Finanzierung. Denn die Erfassung der Steine wird Jahre dauern, und eine Datenbank mit zehntausenden 3D-Objekten dürfte eine große Herausforderung für die Programmierer sein. Jeder Block wird auf einen Mikrometer genau vermessen - ein normaler Laptop ist schon mit dem virtuellen Aufstapeln überfordert.

Die Forscher hoffen, dass sie beim Zusammenfügen des Puzzles vielleicht das eine oder andere Geheimnis des Banteay-Khmer-Tempels lüften können. Dass der zerstörte Bau eines Tages vollständig wiederaufgebaut wird, hält Bock allerdings für unwahrscheinlich: "Unser Ziel ist eine virtuelle Rekonstruktion." Der komplette Wiederaufbau wäre sehr aufwendig, die Anlage sei dafür viel zu groß.

Wie hilfreich 3D-Scanner für die Forschung schon heute sind, zeigt das Relief eines sogenannten Avalokiteshvara. Das Erleuchtungswesen des Mitgefühls wird oft mit vielen Armen dargestellt. Auf einer Mauer des Banteay-Khmer-Tempels ist Avalokiteshvara nur mit Mühe zu erkennen, weil die unterschiedlichen Farben der verwitterten Steine stören.

Die Forscher haben inzwischen ein dreidimensionales, hochaufgelöstes Abbild des Reliefs erzeugt und es anschließend am Computer virtuell beleuchtet. "Man sieht das Bild viel klarer", sagt Bock. Allein deshalb habe sich die Anschaffung des 3D-Scanners gelohnt.

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insgesamt 11 Beiträge
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1. qwertzuiop
Rodelkoenig 26.07.2011
Müssen jetzt nicht gleich wieder die Wissenschaftskritiker kommen und fragen, warum wir Geld ausgeben, um Sachen über Leute zu erforschen, die schon seit 1.000 Jahren tot sind? Man könnte das Geld ja sinnvoller für Wasserleitungen oder irgendwas anderes ausgeben .... bin mal gespannt. Viele Grüße
2. Ossitechniken :)
schweineigel 26.07.2011
Wurde die Frauenkirche in Dresden nicht so ähnlich rekonstruiert? Dort wurden doch auch alle Trümmerteile dreidimensional erfasst, und erst im Computer zusammengefrickelt, damit auch alles Übriggebliebene wieder an die richtige Stelle kommt. Jetzt fehlten da viele Teile, und es war keine "eindeutige" Puzzelei, sondern eher ein Neubau. Deshalb ein weiteres Bild: Die STASI-Akten werden RICHTIG zusammen gepuzzelt mit Computerhilfe. Wahrscheinlich waren die dort entwickelten Algoritmen und Techniken sehr hilfreich. Sie mussten nur dreidimensional erweitert werden. :)
3. Genauigkeit beim Scannen
glass88 26.07.2011
Der eine Mikrometer scheint mir dann doch etwas übertrieben zu sein. Wenn die Steine schon seit ein paar hundert Jahren nicht mehr aufeinander stehen dann hat die Witterung schon einiges an Erosion geleistet das sicherlich über diesem Bereich liegt, noch dazu wenn es Sandstein ist. 0,1 mm sollten dazu Ausreichend sein und dann dürft auch der Speicherbedarf gewaltig schrumpfen...
4. Prachtvollen Bauten zerfallen.
Altdeutscher 26.07.2011
Interessanter und wichtiger wäre, es auf diese Art der BRD -Bevölkerung zu zeigen, wie die Prachtbauten und Pracht-Städte Deutschlands ( z.B. Dresden und unf Frankfurt a. Main) strahlten, bevor sie von den Amis und Engländern weggebombt wurden. Vielleicht würde es helfen ,ein wenig Geschichtsbewusstsein und Stolz in die eigene Kultur zu vermitteln.
5. ein Thema eingeben
herrwurlitzer 26.07.2011
Zitat von AltdeutscherInteressanter und wichtiger wäre, es auf diese Art der BRD -Bevölkerung zu zeigen, wie die Prachtbauten und Pracht-Städte Deutschlands ( z.B. Dresden und unf Frankfurt a. Main) strahlten, bevor sie von den Amis und Engländern weggebombt wurden. Vielleicht würde es helfen ,ein wenig Geschichtsbewusstsein und Stolz in die eigene Kultur zu vermitteln.
Und es könnte dem Geschichtsbewusstsein auch sicherlich sehr förderlich sein, auf diese Art alte KZ-lager zu erhalten und ein wenig Geschichtsbewusstsein betreffs der eigenen Kultur und Vergangenheit zu vermitteln.
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