Gebruiker:KKoolstra/Geo-informatie

Het begrip 'geografisch informatiesysteem' is reeds geïntroduceerd in hoofdstuk 2 van dit boek. In dit verdiepinghoofdstuk verkennen we de begrippen geo-informatie en geografisch informatiesysteem aan de hand van drie vragen:

• Wat is geo-informatie?
• Hoe is een GIS opgebouwd?
• Wat kan met een GIS?

Ten slotte verkennen we de mogelijkheden van GIS in de tracéplanning aan de hand van een casus.

Wat is geo-informatie?

In de eerdere hoofdstukken hebben we gezien dat allerlei informatie nodig is om op juiste wijze tracés te kunnen ontwerpen en beoordelen. Het gaat hierbij om het 'in kaart brengen van de nulsituatie'. Een kaart is volgens J. Maantay en J. Ziegler een schaalmodel van de werkelijkheid, waarbij de informatie over de fysieke wereld die nodig is om die modellen op te bouwen gevormd wordt door geo-informatie (Engels: 'spatial data').

Geo-informatie is, kort gezegd, informatie met een ruimtelijke component. Informatie is hierbij gekoppeld aan objecten. Deze informatie, de objectgegevens, bestaat daarbij uit twee verschillende onderdelen:

• De geografie, waarin de coördinaten van de objecten - de locatie ervan op aarde in een bepaald coördinatiestelsel - worden beschreven.
• De attributen, waarin de objectkenmerken worden beschreven. Dit wordt ook wel aangeduid als de administratieve objectgegevens.

Ieder object heeft dus een locatie (coördinaten) en bepaalde objectkenmerken (attributen). Naast de geografische en administratieve objectgegevens kunnen bij de geo-informatie ook andere, extra gegevens worden opgeslagen, zoals:

• projectiegegevens;
• onderlinge relaties;
• cartografische coördinaten indien die moeten afwijken van hun geografische coördinaten;
• topologische regels, waarmee onderlinge consistentie op attribuutwaarden en geografische kenmerken kunnen worden afgedwongen;
• metadata, waarmee bedoeld wordt dat de gehele dataset, dus niet de individuele objecten, beschreven wordt met kenmerken als actualiteit, beheerder, betekenis van de attributen, compleetheid, geografische dekking, inwinningsschaal, enzovoort.

Objecten

Informatie, in de vorm van attribuutwaarden, wordt in een GIS gekoppeld aan objecten. In werkelijkheid kan een object van alles zijn: een wegvak, een perceel, een gemeente, een transformatorhuisje... In een GIS kan dit op verschillende manieren worden gemodelleerd, afhankelijk van het type GIS (waarover later in dit hoofdstuk meer):

• Raster-GIS
• Vector-GIS

In een vector-GIS zijn de objecten gemodelleerd als punten, lijnen of vlakken. In een raster-GIS zijn de objecten vooraf gedefinieerd als 'vakken' in een raster en zijn de GIS-objecten dus niet direct gerelateerd aan de objecten (wegen, gebieden etc.) die in de werkelijkheid voorkomen.

Niet alle geo-informatie is object-georiënteerd. Zo zijn bijvoorbeeld veel digitale kaarten in een CAD-formaat getekend, waarbij lijnen en teksten los van elkaar staan. Het menselijk oog kan hieruit objecten herkennen, maar deze objecten zijn niet gedefinieerd in de data zelf.

Vaak wordt door GIS-specialisten gesproken over de term 'GIS-data', als verbijzondering van geo-informatie. Het bijzondere van GIS-data is dat niet alleen de punten, lijnen en vlakken worden opgeslagen, ook de bij die objecten horende attributen. Vandaar dat GIS-data, boven CAD-data, ook wel 'intelligente' data worden genoemd. Daardoor zijn er binnen een GIS plotseling veel meer mogelijkheden, zowel op het gebied van visualisaties als op het gebied van ruimtelijke en administratieve analyses.

Attributen

De 'inhoudelijke' data van een GIS bestaat uit de attributen. Dit zijn de kenmerken van de objecten, zoals bijvoorbeeld de lengte, verhardingssoort en datum van laatste onderhoud. Dit zouden de attributen kunnen zijn van een wegvak als object. In de database worden de attributen netjes gekoppeld aan de objecten. Middels een ID (dit is een Engelse afkorting, spreek uit: "ai-die") oftewel een overeenkomstig 'identificatienummer', is bekend welke regel in de tabel bij welke object in de kaart hoort.

Hoe objecten en hun attributen in rijen en kolommen worden opgeslagen in een GIS. Dit geldt voor vrijwel alle dataformaten van alle leveranciers, voor zowel file-gebaseerde bestanden als op databases. Het meeste zal de lezer logisch voorkomen. Maar wie nog onbekend is met GIS moet de opbouw kunnen begrijpen. Niet zozeer om een GIS-specialist te kunnen volgen, maar om het maximale uit een GIS te halen.

Bij bedrijfstoepassingen of bij zeer grote hoeveelheden administratieve gegevens word veel attribuutgegevens vaak opgeslagen en beheerd buiten de GIS-data, in een externe database. Slechts dat éne ID is dan voldoende om de objecten op basis van attributen uit de database juist te kunnen visualiseren. Er moet dan wel een verbinding (of on-line koppeling) tussen het GIS-pakket en die externe database zijn.

De attribuutdata in een GIS zijn niet meer en niet minder dan gegevens in een computerbestand. Pas door deze gegevens te visualiseren - deze letterlijk 'in kaart te brengen', komt de data 'tot leven'. Essentieel hierbij is steeds de koppeling object - plaats (geografie) - kenmerken.

Drie voorbeelden met dezelfde GIS-data (linksboven) als uitgangspunt. Rechtsonder zijn die attributen niet als symbolen, maar als teksten geplaatst. Pas met een GIS komt de data tot leven en ontstaat een echte kaart.

Geografie

In het figuur hieronder wordt duidelijk dat GIS-data uit een geografische en een administratieve component bestaat:

GIS-data zoals die wordt opgeslagen in een bestand of database bestaat uit twee delen, een geografisch en een administratief deel. Of het nu punten, lijnen of vlakken zijn, de objecten die in beide delen worden beschreven zijn via een 'ID' gekoppeld.

In de geografische component wordt de geometrie beschreven, oftewel de bij de objecten behorende coördinaten van de punten of vertices (bij lijnen en vlakken). Dit is de zogenaamde topologische structuur in een GIS. Meer hierover vind je in het verdiepingshoofdstuk over Topologieën.

Ieder object, zowel in een vector- als een raster-GIS, wordt door de coördinaten gekoppeld aan de werkelijke plaats waar het object zich bevindt. Hierbij kunnen verschillende geografische coördinatensystemen worden gebruikt, zoals het voor internationale toepassingen (GPS!) gebruikte WGS-stelsel (met lengtegraden ten opzichte van de meridiaan van Greenwich en breedtegraden ten opzichte van de evenaar) en het in Nederland standaard gebruikte RD-NAP stelsel. Dit onderwerp wordt uitgelegd in het verdiepingshoofdstuk Coördinatensystemen en kaartprojecties.

Hoe is een GIS opgebouwd?

Hierboven zijn we het onderscheid tegengekomen tussen een raster en een vector-GIS. Hoe een GIS is opgebouwd - en daarmee wat je met een GIS kunt doen - hangt sterk samen met het gekozen type GIS.

Vector-GIS

In een Vector-GIS wordt de werkelijkheid beschreven drie objectsoorten:

• punten
• lijnen
• vlakken.

Een punt(object) wordt voorgesteld door één coördinaat. Het betreft dus een enkel object dat ongeacht de mate van inzoomen voor het GIS als een punt zonder afmetingen zal worden beschouwd.

Een lijn bestaat uit minimaal twee met elkaar verbonden coördinaten. Zijn het er méér dan twee dan worden de tussenliggende coördinaten vertices genoemd. Hoe méér vertices, hoe nauwkeuriger de lijn kan worden opgeslagen; De omtrek van een provincie is met 100 punten te beschrijven, maar met 1000 punten is beter wanneer ook op gemeenteniveau moet worden ingezoomd.

Een vlak (ook wel een polygoon genoemd) bestaat uit een lijn waarvan het beginpunt gelijk is aan het eindpunt; alle coördinaten ertussen behoren tot dat vlak. Er kunnen ook vlakken met gaten en zogeheten multivlakken (multipolygonen) beschreven worden. Bij multivlakken wordt bijvoorbeeld de provincie Friesland als één object gedefinieerd, dus de vlakken van het vaste land en die van de eilanden worden als één object, een regel, opgeslagen. Dit heeft onder andere als voordeel dat de naam en de afkorting van de provincie niet voor elk onderdeel van zo'n vlak hoeft te worden opgeslagen en beheerd. Maar ook is het oppervlak van de gehele provincie met dat ene multivlak direct te berekenen in een GIS.

Raster-GIS

Bij rasterdata wordt de attribuutwaarde gekoppeld aan voorgedefinieerde elementen van een (meestal) regelmatig raster - ook wel aangeduid met het Engelse begrip grid. Een rastercel wordt ook wel pixel genoemd, niet te verwarren met de pixels van een beeldscherm. Pixel is afgeleid van het Engelse 'picture element'.

Een object in de werkelijkheid beslaat meerdere rasterelementen in een raster-GIS. Een object kan dus nooit nauwkeuriger dan de grootte van één pixel worden beschreven. In een raster-GIS wordt een lijn weergegeven door meerdere losse pixels (zie de rivier in het middelste plaat rechts). Zoals het is opgeslagen is het geen lijn, slechts visueel is dit als lijn te herkennen, omdat de individueel opgeslagen 'lijn/rivier' pixels met dezelfde kleur zijn gevisualiseerd. Merk op dat in het voorbeeld de rivier ergens ook geen aangrenzende pixels kent!

In elke pixel wordt één of meerdere attributen gedefinieerd, zoals in het voorbeeld de grondgebruiksklasse. Elke pixelwaarde is onafhankelijk van waarde in de pixel daarnaast, en wordt dus ook onafhankelijk van de andere waarde opgeslagen. Rasterbestanden zijn dan ook vaak groter dan vectorbestanden, waarin de waarde van een groot vlak slechts één keer wordt opgeslagen.

Uit het bovenstaande blijkt al dat een rasterformaat minder geschikt is om lijnen en vlakken als samenhangende ruimtelijke objecten weer te geven. In sommige gevallen zijn de brondata echter zelf in rasterformaat:

Een digitale satelliet- of luchtfoto, waarin de attribuutwaarde bestaat uit de gemeten kleurintensiteit (foto) of intensiteit in een bepaalde band van het elektromagnetisch spectrum (satelliet).

Een kaart als 'intelligente' bewerking van satellietdata, waarin elke rastercel een attribuut vertolkt dat ook een fenomeen beschrijft, zoals het landgebruik in het voorbeeld hieronder.

Steeds verder inzoomen (van links naar rechts) op twee soorten geo-informatie rasterdata (bovenste rij) en vectordata. Te zien is dat door de eigenschappen en de per definitie beperkte nauwkeurigheid, er beperkingen zitten aan hoe geo-informatie kan worden gebruikt.

Voorbeeld van (onomkeerbare) conversies van vector- naar raster-data en weer terug.

In de rechter figuur hierboven zie je een voorbeeld van hoe de kwaliteit van data achteruit kan gaan bij conversies. Hier betreft het eerst een 'vector-naar-raster' conversie, daarna een 'raster-naar-vector' conversie.

• Doordat bij de eerste conversie een grof grid is gebruikt, is de middelste rasterdata wellicht niet geschikt voor bepaalde gedetailleerde uitspraken.
• Het is ook mogelijk dat rasterdata geconverteerd wordt naar vectordata. Wanneer dat het geval is lijkt de nauwkeurigheid misschien groter geworden; er kan op worden ingezoomd zonder dat men de grootte van de originele cellen ziet. Merk op dat in dit voorbeeld de rastergrootte erg groot is, dat de rivier als vlak niet meer één gesloten vlak is en dat (veel detail bij de) bebouwing verdwenen is. Bij oppervlakte berekeningen van het bos zou een dergelijke kaart misschien nog voldoende zijn.
• Bij zowel raster- als vectordata is het ver kunnen inzoomen gelimiteerd. Bij ver inzoomen op rasterdata is de onnauwkeurigheid als snel te zien door de blokkerige structuur. Bij vectordata is de onnauwkeurigheid niet te zien: de objecten zijn in vlakken of lijnen.
• Er gaat altijd informatie verloren, deze kan beperkt worden bij een kleine celgrootte van het raster.

Voorbeeld digitaal hoogtemodel met hoogtelijnen. Een digitaal hoogtemodel (of terreinmodel) kan ook gebaseerd zijn op vectoren (mesh) als op een raster. In het laatste geval zijn deze rasterpunten zijn niet twee- maar drie-dimensionaal en heten daarom niet pixels (2D), maar voxels (3D). Zouden we hier ver op inzoomen, dan zouden we die zéér kleine kubusjes kunnen zien, allen met verschillende kleuren.

Tot nu toe hadden we het steeds over twee-dimensionale geo-informatie, waarin punten, lijnen en vlakken zowel als vectordata, als als rasterdata kunnen worden opgeslagen. Wanneer drie-dimensionale gegevens als raster worden opgeslagen, kan dat niet met 2-dimensionale (vierkante) vlakjes, maar moet dat met (rechthoekige) kubusjes. Sterk ingezoomd op zo'n model zal je die kubusjes ook kunnen zien. Deze kubusjes worden voxels genoemd. Voxels is een samentrekking van de twee Engelse woorden 'volume' en 'pixels'; oftewel een 'pixel met een volume'. Je zal deze term en dergelijke bestanden alleen tegen komen als je veel met hoogtemodellen (zie ook de figuur) gaat werken. Niet alle GIS-software-pakketten kunnen met voxels werken.

Toepassing van Rasterdata:

Rasterdata:

• dient vaak als ondergrond;
• wordt gebruikt wanneer je de lijn niet wilt prijsgeven (bijvoorbeeld als commerciële partij), opdat derden jouw data niet kunnen gebruiken voor nauwkeurige analyses. De rasterondergrond is dan ook vaak goedkoper dan de originele vectorbestanden die ten grondslag liggen aan de rasterdata;
• wordt gebruikt wanneer de gebruiker, zeker bij verder inzoomen in een GIS, geen schijnnauwkeurigheid wilt meegeven;
• gebruik je als de data nu eenmaal ook per grid (pixel, vierkant) is ingewonnen, zoals bij luchtfoto's, satellietbeelden en remote sensing, of wanneer deze gegevens op dit niveau zijn berekend middels (GIS) analyses met een bepaalde gridgrootte, denk aan de kans op erosie in vakken van 100 bij 100 meter, of de gemiddelde regenval in het stroomgebied van de Rijn in vakken van 1 km bij 1 km.

Wat kan met een GIS?

De belangrijkste soorten toepassingsmogelijkheden van GIS-software zijn:

1. Visualisatie van informatie die op een locatie betrekking heeft. Dit is de bekendste bijdrage van GIS.
2. Analyses waarbij selecties van ruimtelijke objecten worden bepaald op basis van nabijheid, overlap of mogelijke verbindingen via een (wegen)netwerk van andere objecten.
3. Berekeningen waarbij - geheel geautomatiseerd - aan objecten afstanden, gebiedsbeschrijvingen worden toegekend, op basis van nabijheid of overlap met andere gebieden. Dit is te zien als verrijking van informatie, en maakt het beheer van informatie door de beherende instantie daarvan vaak veel efficiënter.
4. Planning en voorspelling. Bouwprojecten kunnen begeleid worden. Door kaarten van bodem, klimaat, helling, grondgebruik te combineren kan erosie voorspeld worden, en op basis van sociaal-economische thema's kunnen gunstigste locaties voor bedrijven, wegen, stations en natuurgebieden bepaald worden.
5. Het beheer van geo-informatie. Dat wil zeggen, de totstandkoming van geo-informatie en wijzigingen daarna verwerken.

1 tot en met 4 zijn toepassingsmogelijkheden waarbij het GIS ook als zogenaamd decision support system (beleidsondersteunend systeem) wordt gebruikt.

Welke vragen zijn aan een GIS te stellen?

Welke vragen zijn aan een GIS(-viewer) te stellen?
	functie	vraag	voorbeeld
	identificatie	Wat is daar? Wat is de naam, bouwjaar of status van dat object / plaats?	Door te klikken met een muis op het object, of door een tekst in de kaart. De informatie van alle objecten uit alle beschikbare kaartlagen op die locatie aanwezig zijn kan getoond worden.
	locatie	Waar is wat? Waar is het object met de naam ...	Door de naam in te voeren in een zoekveld, waarna er automatisch wordt ingezoomd op de ligging van het object en zijn omgeving.
	optimale route	Hoe kan ik...? 1) Wat is de kortste of snelste route van A naar B of 2) waar moet een weg worden aangelegd van de kust om of door een steil gebergte naar een plek in het binnenland...	1) Door de locaties of namen van A en B in te voeren, en door de beschikking te hebben over een netwerk van wegen met bijbehorende snelheden en bewegingen. De naam in te voeren in een zoekveld, waarna er automatisch wordt ingezoomd op de ligging van het object en zijn omgeving. 2) Door een kaart van het gebergte en zijn omgeving te maken met voor élke plek (bijvoorbeeld elke hectare) kenmerken als steilheid, ontginningskosten en aanlegkosten. Hierna kan een GIS de goedkoopste aan te leggen route berekenen.
	patroon	Hoe zijn ... en ... ruimtelijk gerelateerd? of welk patroon bestaat er tussen ...? 1)Welke relatie is er tussen de spoorlijn Zwolle - Amersfoort en de A28? 2). Welke ufo-meldingen liggen in de provincie Utrecht?	1) Door beide wegen te selecteren, kunnen onder andere de locaties berekend worden waar ze elkaar kruisen: Ze kruisen elkaar drie keer, bij Nijkerkerveen, Harderwijk en Nunspeet. En ze liggen maximaal 8,4 kilometer uit elkaar. 2) Door kaart locaties van ufo-meldingen over de provincie Utrecht te zetten, worden automatisch die meldingen geselecteerd in een lijst en op de kaart. Nog een voorbeeld: 3) Welke gebieden stromen onder water na 3 uur wachten, een gat in de dijk op die plek en een waterstand van +0,8 meter boven NAP. Het GIS berekent vervolgens op basis van ingevoerde stroommodellen, de plek van de dijkdoorbraak en de hoogtegegevens in de polder welke gebieden onder water lopen. Overigens, vaak kunnen bepaalde relaties niet door de computer / het GIS zelf worden herkend, maar door ze in beeld te brengen is snel te zien waar wat voorkomt. Of er een relatie is tussen aardschokken en mijnbouw is vrijwel niet te berekenen. Het is wel te onderbouwen door de beide thema's (kaarten) mijnbouwlocaties en locaties van aardschokken ruimtelijk in beeld te brengen. Zo is door een wetenschapper te herkennen of aannemelijk te maken dat de lichte aardschokken in Noord-Nederland gerelateerd zijn aan mijnbouwactiviteten (zout- en of aardgaswinning).
	trend	Wat is er veranderd sinds...? Wat is er de laatste 20 jaar gewijzigd, wat zal er over 20 jaar aanwezig zijn?	Door de beschikking te hebben over historische, huidige en geplande data (grenzen van bebouwde kommen van 1980, 2000 2020), kan getoond worden waar verschillen zich bevinden, in welke mate en in welke richting het fenomeen (in dit geval de stadsgrenzen) zich verplaatst. Via modellen is deze trend door te vertalen naar benodigde wegcapaciteit of mogelijke knelpunten.
	model	Wat als...? Wat gebeurt er als de weg hier wordt afgesloten?	Door de beschikking te hebben over een netwerk, kunnen alternatieve routes berekend worden. Of de hoeveelheid verkeer kan nu niet meer door de wijk, maar moet om de wijk, waardoor in de straat door de wijk het fijnstofgehalte onder het maximaal toelaatbare richtlijn komt, maar elders er ruim bovenkomt. Indien het GIS-model ook over aantallen inwoners beschikt, is te berekenen voor hoeveel mensen dit een vooruitgang is, en voor hoeveel mensen een achteruitgang is; misschien wonen de mensen bij de rondweg verder van de vervuilende weg vandaan dan in de wijk.

Met een aantal voorbeelden uit de gemeentelijke wereld wordt dit hieronder verder duidelijk gemaakt. Dit gebeurt zonder hierbij de indruk te willen wekken een volledige opsomming van alle mogelijkheden van een GIS te noemen. Wel zal de kracht en verscheidenheid van GIS in zijn volledige breedte duidelijk worden. Het voorbeeld komt uit de beheerstaken van de gemeente, die verantwoordelijk is voor het beheer van de openbare ruimte, zoals lantaarnpalen, de ondergrondse leidingen, en communicatie met de rechthebbenden van de percelen.

Hoe een kaart met één wijziging van de legenda kan wijzigen. De data-laag 'ondergrondse leidingen' is bij kaart A gevisualiseerd op soort, en bij kaart B gevisualiseerd op vervangingsjaar. Bij kaart C zijn de kaartlagen in de verkeerde volgorde gevisualiseerd. Vlakken dienen in het algemeen als eerste ('onderaan') getekend te worden.

Ad Visualisatie:

• In de figuur hierboven is te zien van hoe data-lagen in een GIS of GIS-model opgenomen zijn. Tezamen vormen ze een kaart. De informatie (lees: objecten) uit de datalagen wordt op het scherm getekend in een bepaalde volgorde; van onder naar boven.
• Bij kaart A kan de gemeente zien welke leidingsoort waar ligt en in welke straten lantaarns zijn.
• Bij kaart B is - dankzij een legendawijziging waarbij de data zelf niet wijzigt - te zien welke leidingen wanneer vervangen dienen te worden. De kleur staat plotseling niet meer voor een leidingsoort, maar voor een jaartal. De onderste kaartlaag - in dit voorbeeld bij kaart A en B: 'percelen' - wordt dus het eerst getekend. Datalagen met vlakken, zoals percelen, staan daarom vrijwel zonder uitzondering onderaan, lijnen daar boven en data-lagen met punten staan daar weer boven. Anders zouden de datalagen (vaak thema's of - foutief - kaartlagen genoemd) met vlakken de symbolen bedekken en onzichtbaar maken.
• Dit laatste is te zien in kaart C. Leuk detail: merk op dat in het GIS-model de ondergrondse leidingen 'boven' de percelen liggen... Zonder deze 'truc' - lees: zonder de werkelijkheid 'geweld aan te doen' - zouden ondergrondse leidingen nooit gevisualiseerd kunnen worden.

Vier toepassingsvoorbeelden van GIS. D = Welke percelen hebben last leidingen die in 2008 worden vervangen?; E = Welke leidingen liggen onder een bepaald perceel?; F = Bepaal de wijknummers voor alle percelen. G = Welke percelen liggen binnen 50 meter van een lantaarnpaal?

Ad Analyses:

• Kaart D: Wanneer een leiding vervangen moet worden, is het handig - voor het op de hoogte stellen van de betrokken bewoners - om te weten welke percelen hiermee gemoeid zijn. De betrokken percelen kunnen (per jaar of per leidingsoort) berekend worden. Met een GIS (lees: door het weten van de locaties van zowel de percelen als de leidingen) kunnen dergelijke zaken vrijwel met één druk op de knop gevisualiseerd en berekend worden. Zonder een GIS had de gemeente alle percelen aan alle leidingen moeten koppelen, bijvoorbeeld in een relationele database. Dat was veel kostbaarder en lastiger te beheren geweest.
• Kaart E: van één perceel kan automatisch berekend worden welke soort objecten (hier: leidingen) er onder liggen. Dat kunnen er meerdere zijn, één, of géén. Ook dat laatste is een antwoord!

Ad Berekeningen:

• Kaart F: Wanneer de gemaakte analyses worden weggeschreven in de database (bij de geo-informatie wordt opgeslagen) is sprake van verrijking van data. Bij kaart F is de datalaag 'wijken' over de eerder getoonde kaart 'heen gelegd'. Met één 'druk op de knop' zijn alle percelen uit de database aangevuld met het 'attribuut' (kenmerk) "wijknummer". De GIS bespaart op deze wijze veel invoertijd bij de beheerders en de kans op fouten neemt af.
• Kaart G: Hier is te zien hoe percelen worden geselecteerd die binnen 50 meter van lantaarnpalen liggen. Wanneer hier bijvoorbeeld onderhoud bij moet worden gepleegd, of de kleur verandert van wit naar neon, dan zijn die omwonenden 'met een druk op de knop' bekend, zonder handmatige berekeningen.

Ad beheer:

• Met beheer wordt bedoeld, inwinning, controle, invoer, aanpassingen en verwerking van verkregen data tot dat deze maximaal geschikt is voor geautomatiseerde verwerking. In de paragrafen 'Objectsoorten en opslag van geo-informatie' en 'Het bijzondere van GIS-data: de attributen' wordt verder toegelicht hoe dit in zijn werk gaat. In de paragraaf hiervoor zagen we al een reden waarom beheer van data soms makkelijker in de GIS kan gebeuren dan met andere (teken- of database) systemen; door bepaalde berekeningen kunnen gegevens eenvoudiger en/of met minder fouten ingevoerd worden.

Ad planning en voorspelling:

• Eerder in dit hoofdstuk is het voorbeeld aan bod gekomen hoe bepaald kan worden hoe varianten van een nieuwe weg om en dorp berekend kunnen worden. De GIS-specialisten (vaak van ingenieursbureaus) gebruiken daartoe hellingkaarten, kaarten met juridische beperkingen, en natuurwaardekaarten om te bepalen welke wegen en varianten mogelijk zijn, en wat de varianten kosten qua natuuropoffering en qua geld. Milieueffectrapportages zijn hier een mooi voorbeeld van. Als het gaat om voorspelling: hoe snel en waar een polder het eerst onderloopt is te bepalen met een GIS, waardoor een evacuatieplan beter kan worden geoptimaliseerd. Ook erosie in Limburg kan zo goed worden voorspeld.

Wat kan niet met GIS?

Voor veel typische cartografische toepassingen, voor analysedoeleinden, voor illustraties in kranten, op het web, in het bedrijfsleven, en of de toepassing nu statisch of zeer dynamisch is, in veel gevallen kan een GIS hier prima bij gebruikt worden.

GIS is echter niet een oplossing voor alles. Er zijn cartografische wensen die beslist niet of maar ten dele met GIS-pakketen kunnen worden beantwoord. Zo zijn de visualisatiemogelijkheden van een pakket als Illustrator of specialistische kaart-software veel groter, terwijl Bouw Informatie Management Systemen (BIM) geschikter zijn voor het integraal beheer van (3D) gebouwgegevens.

Dit kan wel met een GIS:

Gemaakt met GIS. Tegenwoordig worden (stads)plattegronden met GIS gemaakt. 10 jaar geleden geloofden cartografen niet dat dit goed mogelijk zou zijn. Er zijn zelfs GIS-pakketten die zowel geografische als cartografische ligging bijhouden. Ook de symbologie is cartografisch sterk verbeterd. Wel zijn nog steeds handmatige nabewerkingen nodig om wat ingewikkeldere (topografische) kaarten te perfectioneren.

Gemaakt met GIS. 3D-visualisatie van de hoogte van gebouwen. De hoogte van gebouwen - en in mindere mate ook de hoogte van de ondergrond - is overdreven weergegeven omwille van de duidelijkheid. Behalve gebouwen zou ook de mate van vervuiling of de bevolkingsdichtheid op deze wijze weergegeven kunnen worden.

Dit kan slechts gedeeltelijk of niet met een GIS:

Dit had gemaakt kunnen worden met een GIS (zie ook afbeelding hiervoor), echter het is gemaakt met een CAD/CAM (architectonische / ontwerp-) softwarepakket. Dat is te zien aan de zijkanten / raampjes op de gebouwen.

Dit soort situatie-kaarten (festivalterreinen, attractieparken) zijn zo specifiek, dat ze beter gemaakt kunnen worden met een grafisch tekenpakket. Wellicht zijn delen er van met een GIS gemaakt (de 3D-kaart op de achtergrond bijvoorbeeld).

Een draadmodel waarvan de vlakken gedeeltelijk gevuld zijn. Gemaakt met CAD/CAM (architectonische / ontwerp-) softwarepakketten. Door deze pakketten zijn vaak ook direct de beschikbare hoeveelheden glas, kozijn, beton en isolatiemateriaal te berekenen. Ook direct na een kleine wijziging!

Voorbeeldcasus: een tracéplanningsprobleem in Oostenrijk

We besluiten dit hoofdstuk met een voorbeeld hoe GIS gebruikt kan worden bij een concreet tracéplanningsprobleem. In dit geval gaat het om het tracé van een nieuwe randweg om een dorp, gelegen in een Oostenrijks dal.

Kartering van een smal Oostenrijks dal met te veel wegverkeer door het dorp.

Kijk eens naar het figuur met de foto van een Oostenrijks dal. Hier is de plaats van een GIS-model te zien bij de totstandkoming van een GIS-opdracht. De GIS-opdracht was simpel; laat zien waar de mogelijkheden zijn om een weg aan te leggen om het dorp heen, gezien alle daar geldende beperkingen. Met de nodige vakkennis (het brein rechtsboven) van een planoloog of fysisch geograaf worden de benodigde informatielagen in stelling gebracht. Zoals maximaal mogelijke hellingshoeken, belemmerende regelgeving, bebouwing, enzovoort. Merk op dat al deze input (informatielagen) een ruimtelijke component hebben. Zelfs regelgeving is in een informatielaag weer te geven.

Tezamen vormen deze informatielagen het belangrijkste deel van het GIS-model. Het GIS-model wordt gebruikt als een modelmatige representatie van de werkelijkheid, op basis van hoe tegen de werkelijkheid aan wordt gekeken. Dat is dus een model met een bepaald (en beperkt) doel. De output / de kaarten die ermee gemaakt kunnen worden zijn dus ook per definitie beperkt. Merk op dat het GIS-model in de figuur niet alleen uit kaarten bestaat, maar ook uit (de mogelijkheid tot) berekeningen. In de output is namelijk ook het begrip steilheid nodig; deze wordt in het model berekend. De steilheid is door een GIS vanuit de informatielaag 'hoogte' op elk punt berekend. Dit was nodig om te kijken waar de steilheid niet te groot zou zijn.

Soms lees je dat het ontwerpen van een GIS-model (of de fysieke database ervan, of het verzamelen van een set data nodig voor een kaart) hetzelfde is als het zoeken naar de beste representatie van de werkelijkheid buiten. Eigenlijk is dat zéér fout. Omwille van kostenefficiency én om moeite te besparen ga je namelijk vooral niet 'alles wat je buiten ziet' in kaart brengen. Je zult nét zo nauwkeurig data willen inwinnen, of die data aanschaffen, die nét nog voldoende is voor het beantwoorden van je vraag. Wat wél bedoeld wordt, is dat de werkelijkheid buiten - voor zover die nodig is voor het beantwoorden van vragen - zo goed mogelijk beschreven moet worden.

Analysemogelijkheden met een GIS

In de bovenstaande casus is kort beschreven hoe een GIS kan worden gebuikt in een tracéplanningsprobleem. Om de volledige potentie te kunnen gebruiken, is echter meer kennis gewenst van de ruimtelijke analysemogelijkheden van GIS en de achterliggende topologische structuur die dat mogelijk maakt. Het derde en laatste verdiepingshoofdstuk, Topologische structuur en ruimtelijke analyse, gaat nader hierop in.

---

Voetnoten: