Dit artikel is eerder gepubliceerd in het Nederlands geodetisch tijdschrift GEODESIA, 36e jaargang no 7/8 juli/augustus 1994.

Summary
Geodesy seen from the bottom
An amateur surveyor reports on research and sureying work in the caves, or marlpits, of the province of Limburg. He works with professional instruments and produces as a volonteer large scale maps of undergroun bottom passages.

Keywords: profile, mapping, surveying
Trefwoorden: reprortage, kaartvervaardiging, landmeetkunde.

In dit verhaal wordt ingaan op de wijze waarop in Nederland ook geodesie wordt bedreven: dolend door archieven, op je buik kruipend 30 meter onder het maaiveld, gravend of soms borend naar een 12 meter hoger gelegen punt om een positiebepaling mogelijk te maken of waar dat niet mogelijk is de inzet van magneetveld zenders voor de plaatsbepaling.

Als verteld wordt dat geodesie geen vak is.....

De geodesie is een vakgebied dat mij van kinds af aan heeft geboeid. In het kader van mijn studiekeuze bracht ik daarom op 16 jarige leeftijd met mijn vader een bezoek aan een open dag van de faculteit Geodesie te Delft. Mijn vader kon mijn enthousiasme in het geheel niet delen: "Het is geen vak en je kan er geen goede boterham mee verdienen", was zijn standpunt. Dus dan maar geen geodesie maar elektrotechniek aan de TUE. Na mijn propaedeuse ontvluchtte ik de droge materie en ruilde die in voor een vliegeropleiding aan de Koninklijke Militaire Academie. Uiteindelijk kom je dan op een staffunctie terecht en na 10 jaar het uniform te hebben gedragen nu in het bedrijfsleven, als projectleider in de administratieve automatisering. Maar het bloed kruipt waar het niet gaan kan ... het kruipt diep onder de grond..op een plaats waar ik met mijn ervaring in de automatisering en mijn belangstelling voor het brede geo-gebied mijn grote liefde voor het vakgebied geodesie kan uitdragen. Alleen hoop ik nog altijd te kunnen bewijzen dat mijn vader ongelijk had en dat geodesie een vak is waar je een goede of in ieder geval tevreden boterham mee kan verdienen. Die mogelijkheid heeft zich echter nog niet voorgedaan zodat ik voorlopig nog aan een andere tafel eet. Mijn verhaal begint in de "grotten" van Limburg.

Het "ondergrondelijke" Limburg als erfgoed

Iedereen heeft wel eens een van de "grotten" of eigenlijk kalksteengroeven in Limburg bezocht: de Sint Pietersberg te Maastricht, de Gemeentegrot of de Modelsteenkoolmijn te Valkenburg of de wijnkelders van Kanne of Cadier en Keer. Bij authentiek carbidlicht of bij gevoelloos kunstlicht kan men kennis maken met een stukje cultuurhistorie van Limburg. Omdat hier sprake is van mijnbouw behoren we eigenlijk niet te spreken over grotten maar over groeven. De exploitatie van mergel en vuursteen gaat terug tot in de nieuwe steentijd toen Limburg en Polen in het centrum stonden van de vuursteenindustrie. Hoewel de huidige groeven veelal hun oorsprong kennen na de 17e eeuw bereikte deze vorm van mijnbouw een hoogtepunt in de vorige eeuw. De bevolking en de steden groeiden in die tijd steeds sneller en van de akkers werd een steeds hogere opbrengst geëist. Er werd extra kalk in de vorm van mergel toegevoegd om te voorkomen dat de bodem "uitgemergeld" raakte. Ook voor de bouw van vesting, kerk en huis werd een steeds groter beroep gedaanop de mergel als bouwsteen. Door de opkomst van nieuwe bouwmaterialen vindt nu het ondergronds breken van blokken alleen nog in Sibbe in de gemeente Valkenburg aan de Geul op commerciële basis plaats.

Wat rest ons van de aldus ontstane labyrinten met zijn talrijke oude handschriften op de muren die de "blokbreker" ons als erfgoed naliet?.. De champignonteler, de blokbreker, de Duitse wapenindustrie, de valsmunter, de alcoholstoker, zij zijn allemaal vertrokken. Wel kent iedereen de enkele groeven die ingericht zijn als toeristisch object met diverse artistieke uitingen. Vastgesteld kan worden dat er al veel is verdwenen als cement tussen de voegen van het metselwerk of verwerkt is als beton in menig kunstwerk of gewoonweg is ingestort. Maar weet u dat er, voor zover bekend, nog 200 groeven onder het bronsgroen eikenhout schuil gaan in grootte varirend van kleine onbeduidende kamers tot een stelsel als de Sibberberg dat zich over een oppervlakte van een kleine 100 hectare uitstrekt en waar men met de wagen meer dan een kilometer diep de berg in kan rijden!

Er zijn verschillende partijen die elk hun eigen belang hebben bij de nog resteren groeven: als eigenaar van de ondergrond of die van de bovengrond, als toezichthouder op het naleven van wettelijke voorschriften, als beheerder of als onderzoeker.

Het Natuurhistorisch Genootschap in Limburg heeft de Studiegroep Onderaardse Kalksteengroeven (SOK) in het leven geroepen om met name het onderzoek van de ondergrondse groeven te stimuleren en te coòrdineren. Het onderzoek kan bestaan uit het tellen van vleermuispopulaties, het inventariseren van oude handschriften, archiefonderzoek, onderzoek naar gebruikte winningstechnieken of het zoeken naar gebruiksvoorwerpen. Zo werd enige jaren geleden zelfs een complete 16e eeuwse valsmunterij gevonden. Er is echter een steeds weer terug kerend probleem: het kaartmateriaal van de ca. 200 bekende mergelgroeven is in veel gevallen erg gebrekkig. In sommige gevallen is zelfs de groeve niet meer bekend en valt er ergens spontaan een gat.

Onder de berglopers bevindt zich gelukkig een kleine, maar zeker niet onbelangrijke groep die zich bezig houdt met "grot-geodesie". Zij hebben nog niet de bekendheid van Ir. D.C. van Schaïk of G. Essers. Het zijn amateurs, zoals een goudsmit met een Wild T2, of de auteur gesteund door een Wild T16 en een klein rekencentrum. Gesteund door dat kleine rekencentrum wordt veel aandacht besteed aan het zoeken van vergeten groeven en de kartering van de bekende ondergrondse mergelmijnen: het maken van een (ongesubsidieerde) ondergrondse grootschalige basiskaart.

Op zoek naar oude groeven

Woonachtig in Zoetermeer en ver weg van het populair werkgebied moet er door nood gedwongen veel onderzoek achter het bureau worden verricht. Het zoeken naar oude groevelokaties vraagt een gedegen inzicht in al het beschikbaar kaartmateriaal van de afgelopen 200 jaar zoals oude manuscriptkaarten uit de 18e eeuw van bovengrond en ondergrond, kadastrale en pre-kadastrale kaarten, topografische kaarten zoals de Tranchotkaart uit 1803, luchtfotomateriaal dat beschikbaar is vanaf 1936, oude tekeningen van negentiende eeuwse "landschapsschilders". Het betekent het doorzoeken van archieven enbronnen van provincie, gemeente en rijk, Staatstoezicht op de Mijnen, de Geologische Dienst, de Topografische Dienst het voormalig Rijksinstituut voor Natuurbeheer en de vele privecollecties.

Voor de verwerking en analyse van het diverse kaart- en fotomateriaal wordt gebruik gemaakt van ondermeer een zelf gebouwd geografisch informatiesysteem waar met een graphic tablet het kaartmateriaal snel en efficiënt kan worden gedigitaliseerd en compact in vektorformaat kan worden opgeslagen om via een plotter te worden uitgevoerd. Daarnaast bestaat de mogelijkheid de grafische bestanden samen te voegen, te verschalen, te roteren, te transleren en in een afwijkende projectie bijvoorbeeld op oblique luchtfoto's af te beelden. Voor GIS-ers allemaal bekende handelingen.

Voor de analyse van hoogtemodellen is programmatuur gebouwd om een hoogtekaart te digitaliseren en als animatie van 20 ruimtelijke beelden uit verschillende gezichtshoeken te presenteren. Daarnaast is de plottermodule uitgebreid met de mogelijkheid anaglyphen (rood-groen stereobeelden) vanaf gedigitaliseerde hoogtemodellen uit te plotten. Om de vektortekeningen snel en effectief te combineren met foto- of kaartmateriaal wordt een 400 dpi handscanner gebruikt in combinatie met een inktjet-printer. Met dit instrumentarium is het mogelijk de verschillende informatiebronnen snel in de zelfde schaal en projectie te brengen om ze in relatie tot elkaar te kunnen analyseren.

De kartering van ondergrondse gangenstelsels.

Natuurlijk ontbreekt ook het veldwerk niet. Er werd een tweedehands theodoliet (Wild-T16) aangeschaft en er werd programmatuur geschreven om met name de bovengrondse achterwaartse insnijding snel te verwerken en op bruikbaarheid te beoordelen. Maar ondergronds heeft het werken met de theodoliet een aantal nadelen. Naast het probleem dat er vaak solo wordt gewerkt en er onvoldoende produktie kan worden gemaakt is het niet altijd even gemakkelijk het instrument op te stellen. Ook het zekeren van punten in de vloer of het plafond stuit vaak op problemen: de vloer wordt regelmatig door een wisselen publiek met soms metaaldetectoren betreden en het plafond bevindt zich of 12 meter hoger buiten ons bereik of ziet er zo instabiel uit dat er alleen voorzichtig naar wordt gekeken. Buiten de toeristische routes verandert het beeld van de groeve bovendien vaak abrupt. Je begeeft je in instortingsgebieden, je zoekt soms naar nieuwe wegen en je keert terug als de doorgang te klein of te gevaarlijk wordt. Een theodoliet werkt hier niet meer. Hier werkt alleen een kompas in combinatie met clinometer, 50 m meetlint en pentagoonprisma. De omstandigheden zijn primitief maar effectief. Bijgelicht door een gaslamp en een benzinevergasser wordt het meetlint met een tentharing in de vloer verankerd en wordt het richtpunt voorzien van een reflector dat samen met de tentharing op de zelfde kampeerafdeling werd gekocht. Vaak kruipend wordt een meetlijnennet door de groeve uitgelegd en indien mogelijk vereffend. Vervolgens wordt in een detailmeting met het pentagoonprisma de breedte van de gangen op 10 cm nauwkeurig ingemeten. Een grotere nauwkeurigheid heeft in de veelal grillige gangen maar een betrekkelijk nut.

Om aansluiting te vinden met het boventerrein en het ons bekende RD staan verschillende mogelijkheden open. Als er een luchtschacht aanwezig heeft kan men een bovengronds referentiepunt naar de 15 tot 35 meter lager gelegen gangenstelsel overbrengen en als er een gemakkelijk begaanbare weg naar de ingang aanwezig is, is het probleem ook opgelost. Soms ligt het opgemeten gedeelte echter diep (500 - 1000 m) in de berg en is gescheiden door een moeilijk toegankelijk en dus moeilijk in te meten gebied. Getracht wordt dan het ondergrondse patroon van verstoringen zoals dolines in de bovengrond aan de hand van luchtfoto's of in het veld te herkennen en te identificeren. Met de eerder genoemde technieken worden boven- en ondergrondse informatie over elkaar heen geprojecteerd. Een andere maar vrij grove manier bestaat uit het digitaliseren van het kaartmateriaal en het door verschaling, rotatie en translatie inpassen van de groeve in de contouren van het landschap.

Dan boren we maar omhoog

Soms moeten andere methoden worden gehanteerd om het RD onder het maaiveld bereikbaar te maken. Zo werd in het Noordelijk Gangenstelsel van de Sint Pietersberg te Maastricht in de buurt van het Fort St.Pieter een oude afgedichte schacht aangetroffen. Het bestaan van de schacht was al bekend uit een oude meetlijnenkaart uit het begin van deze eeuw. Door nu met een boorstang van 10 meter een grondboring omhoog! te plaatsen kon een bovengronds referentiepunt worden gerealiseerd. Voor de toeristen was het echter een vreemd gezicht als men kruipend met het oor een grasveld "afluisterd" op zoek naar de plaats waar de boor zich een weg naar het daglicht zoekt. "Op zoek naar een Poltergeist", werd er geruststellend op vragen geantwoord. En inderdaad kwam het gras plotseling in beweging en werd even later de boorkop naar buiten gedrukt.

Een jaar later begint de ondergrond in de buurt van de schacht zich te roeren. Ondergronds stroomt op een plaats water uit het plafond en enige maanden later volgt een instorting die 15 meter hoger in het asfalt een gapend gat achter laat. Gelukkig hadden de "grot-geodeten" het gebied gekarteerd en kon er snel een inzicht worden verkregen in de plaats en de omvang van de schade. De verzakking vormt eigenlijk een uitloper van een 150 jaar oud en een vele hectares groot ontoegankelijk instortingsgebied. Om een beeld te vormen van de stabiliteit van dit gebied is door Fugro en Grontmij onderzocht of door middel van moderne technieken , grondradar, seismiek, het meten van elektrische weerstand of met elektromagnetisch metingen de aanwezigheid en de lokatie van de gangen en verstoringen ook bovengronds kan worden vastgesteld. En inderdaad lijkt het dat door het meten van de elektrische grondweerstand een driedimensionaal beeld kan worden opgebouwd van de samenstelling (elektrische weerstand) van de ondergrond. Het is echter nog te vroeg om te spreken van succes en tot die tijd is het zinvoller het oude archiefmateriaal uit het einde van de 18e eeuw en het begin van de 19e eeuw te bestuderen en aan te vullen met nieuwe metingen.

De Mollofoon

Dat aanvullende metingen nodig zijn bij de interpretatie van het oude kaartmateriaal wordt geïllustreerd aan de hand van het volgende voorbeeld. Zoals eerder gemeld bevindt zich in de St Pietersberg te Maastricht een uitgebreid instortingsgebied. Voorafgaande aan de instortingen, welke in het begin van de vorige eeuw plaatsvonden, is het gangenstelsel door Franse officieren gekarteerd en later geprojecteerd op recente kaarten. In een van de onderzoeken is onderzocht of deze projectie ook op een verantwoorde wijze was gebeurd. Allereerst werd kruipend een 500 meter lange kompasmeting uitgevoerd zodat de plaats op 5-10 meter nauwkeurig kon worden vastgelegd.

Vervolgens werd de hulp ingeroepen van speleo België die in het bezit was van, zoals zij het noemen, de Mollofoon. De Mollofoon is een zogenaamd "magnetic induction location device" bestaande uit een zender en een ontvanger. De zender wekt in een circelvormige antennespoel met een diameter van 50 cm en bestaande uit 500 meter koperdraad een krachtig, gemoduleerd magneetveld op van, vraag me niet waarom, 874 Hz. Het op deze frequentie opgewekte magneetveld kan bovengronds tot op een diepte van meer dan 100 meter worden opgevangen. In ons geval was een diepte van 35 meter voldoende. Mits de zendspoel zuiver waterpas wordt geplaatst, kan bovengronds de plaats tot op 40 cm nauwkeurig worden uitgepeild en is het mogelijk aan de hand van het verloop van de richting van het magneetveld de diepte te bepalen.

Omdat er geen communicatie mogelijk was, werd de meting op drie plaatsen volgens een strak tijdschema uitgevoerd. Elke meting nam inclusief opstelling slechts 15 minuten in beslag! Ondergronds werden de relatieve posities m.b.v. kompas en meetband bepaald, bovengronds met de theodoliet en een meetband. Het resultaat was verbluffend: de verschillen in de relatieve posities ondergronds en de absolute posities bovengronds bleken inderdaad minder dan 40 cm te bedragen. Ook de 500 meter lange kompasmeting bleek op het eind van de meetlijn "maar" 6 meter af te wijken. De projectie van de oude Franse kaart op de huidige kadastrale kaart bleek in het onderzoeksgebied daarentegen een afwijking te vertonen van maar liefs 30 meter.

Ook met de satelliet

Niet overal gaat de plaatsbepaling van een groeve-ingang zo gemakkelijk als boven op het mergellandplateau waar vaak moeiteloos een zestal RD-punten zichtbaar zijn. Veel ingangen bevinden zich bijna onzichtbaar in het eerder genoemde bronsgroen eikenhout. Bij de inventarisatie wordt daarom sinds kort gebruik gemaakt van GPS. Een evaluatie met betrekking tot de bruikbaarheid, de te gebruiken coordinatentransformatie van WGS84 naar RD en de nauwkeurigheid moet echter nog plaatsvinden.

Tot slot

Dit zijn voorbeelden van grote en kleine meetprojecten en onderzoeken. Het uiteindelijk resultaat is een kaart op schaal 1:100 welke wordt gedigitaliseerd, in het RD-net geplaatst en afhankelijk van het gekarteerde oppervlak wordt gereduceerd tot een schaal 1:500. Vervolgens wordt de bovengrondse topografie toegevoegd en voor de verdere documentatie van de groeve worden dalwandscheuren en andere verstoringen gekarteerd. Aan de hand van sporen in wand en plafondwordt de graafrichting van elke gang bepaald en ultrasoon wordt de ganghoogte in decimeter vastgelegd. Binnen een geografisch informatiesysteem wordt het vloeroppervlak bepaald en met de hoogtegegevens de inhoud van de groeve benaderd.

De groevekaarten en de onderzoeksresultaten zijn nu klaar om beschikbaar gesteld te worden aan de onderzoeker, de bergloper of gemeente, provincie of overheid. Ook zo wordt een bijdrage geleverd aan de stimulering van verder onderzoek en tevens wordt een stuk cultuurhistorie van Nederland vanuit historisch, geodetisch en geologisch oogpunt vastgelegd.

Misschien staat u na zo'n verhaal te popelen om de labyrinten zelf eens te doorgronden. Maar een waarschuwing is op zijn plaats! Ga nooit, nooit zonder deskundige begeleiding een groeve in. Enige jaren geleden kwam een blokbreker in de Sint Pietersberg nog om het leven en zijn collega werd zwaar gewond toen tijdens het drijven van een nieuwe gang het plafond omlaag kwam. Op de Kannerberg net over de grens viel een man op zoek naar mooie bloemetjes in een 30 meter diepe schacht en kwam om het leven. In die zelfde omgeving viel een jongen in een schacht die zich in de vloer van een groeve bevond en scheurde daarbij zijn milt. En het afgelopen jaar verdwenen twee jonge avonturiers in de Keerderberg en werden enige weken later levenloos teruggevonden. Een geruststelling is echter ook op zijn plaats. De groeven in Nederland ondergaan jaarlijks een strenge controle door het Staatstoezicht op de Mijnen. De groeven die voor bezoek zijn vrijgegeven kunt u dus met een gerust hart bezoeken.

Literatuur

1.    Breuls, T., Mergelgrotten, het onbekende landschap van Limburg. Een uitgave van Mergelbouwsteen V.O.F. Sibbe, 1994.

2.    France, B. & Mackin, B., Making a simple radio-location device. Caves & caving 52, summer 1991.

3.    Stevenhagen, E.E.F., Op en onderzoek naar vergeten groeves. SOK mededelingen 21, p. 16 - 25, jan 1994.

4.    Wijngaarden, dr. A. van, Rapport over de ondergrondse mergelgroeven in Nederland. RIVON, 1962.

5.    Wijngaarden, dr. A. van, Ons Krijtland III, de ondergrondse kalksteengroeven van Zuid-Limburg, RIVON mededelingen no 257, 1967.

Internet

1.    Stevenhagen E.E.F., Mergelgroeven in Limburg.

2.    Orbons J., Studiegroep Onderaardse Kalkstengroeven.

3.    Bouwens R., Homepage van Zuid Limburg.