De toekomst in kaart
Cartografie vandaag en in de toekomst.
Niets spreekt zoveel tot de verbeelding van mensen als een kaart. Kaarten houden beloftes in zich, van verre landen, van zeeroverschatten op eilanden, van een veilige weg naar huis. Kaarten roepen emoties op en nodigen uit tot actie: verken, wandel, ga op stap.
Maar is kartering vandaag nog wel actueel? In deze tijd van GPS en satellietbeeld hebben we die kaarten toch niet meer nodig?
Deze bijdrage zal de toekomst van de topografische kaart in kaart brengen. We illustreren de stand van zaken van vandaag en geven aan welke evoluties ons in de komende jaren nog te wachten staan.
Wat is een kaart eigenlijk?
Een kaart is een gestructureerde en geëxpliciteerde voorstelling van de werkelijkheid. Het impliciete wordt expliciet, dat is de essentie van de topografische cartografie. De luchtfoto die als vertrekpunt fungeert, bevat potentieel een schat aan informatie. Het is een impliciet beeld van de werkelijkheid.
De topografische kaart is daarentegen een expliciete voorstelling van de werkelijkheid. De geometrie is nauwkeurig gekend. Topografische kaarten
onderscheiden zich van andere kaarten (zoals stadsplannen of wegenkaarten) door hun rijke inhoud, een grote nauwkeurigheid, en de aanwezigheid van hoogtelijnen. Onze topografische kaarten zijn ook altijd gesitueerd in het Belgische coördinatenstelsel van Lambert en in het geografisch coördinatenstelsel.
De opmaak van de kaart vandaag
De opmaak van de topogeografische kaarten vandaag gebeurt volledig digitaal. En toch is de aanpak ten gronde dezelfde gebleven als voorheen. Het productieproces werd aangepast aan de technologische evolutie maar de basislijnen erin bleven
dezelfde: de kaart als doel, als eindproduct van de hele keten.
Een referentiesysteem voor plaatsbepaling
Om een goede kaart te maken is een betrouwbare geometrie noodzakelijk. De uitdaging bestaat erin om op een betrouwbare manier de realiteit op te meten en deze realiteit dan op een plat vlak betrouwbaar weer te geven.
Om de driedimensionale realiteit van onze aardbol zo goed mogelijk te benaderen wordt uitgegaan van een fysisch model van de aarde, de geoïde. Dit is een oppervlak van gelijke zwaartekracht dat in elk punt loodrecht staat op de richting van de lokale verticaal (de richting van het schietlood), en dat zo goed mogelijk samenvalt met het gemiddeld zeeniveau. De wiskundige formulering van dit oppervlak is echter veel te ingewikkeld om gemakkelijk posities, afstanden of richtingen te berekenen.
Daarom wordt in plaats van de geoïde zelf een omwentelingsellipsoïde gebruikt, die een vrij eenvoudige wiskundige formulering heeft. De afmetingen worden zodanig gekozen dat de verschillen tussen de geoïde en de ellipsoïde zo klein mogelijk zijn.
Voor verschillende delen van de aarde worden andere ellipsoïden gebruikt. De positie wordt gekenmerkt door de goed gekende begrippen van geografische breedte φ en geografische lengte λ .
In de toegepaste geodesie, waar het NGI erg actief is, komt het er op aan een referentiesysteem te bepalen, te materialiseren en te onderhouden, nuttig voor alle problemen inzake geografische plaatsbepaling.
Vandaag stappen we meer en meer over naar satelliet-gebaseerde geodesie. Door gebruik te maken van verschillende ontvangers, waarvan er 1 in een bekend punt wordt geplaatst, kunnen we een relatieve nauwkeurigheid van enkele centimeters tussen beide punten bekomen. Het NGI gebruikt deze techniek sedert 1988 voor de verdichting van het klassieke geodetisch net. Het NGI heeft een set van
transformatieparameters berekend om de GPS-positie om te rekenen naar het nationaal referentiesysteem Lambert 72. Momenteel bevat het net van het NGI ongeveer 4000 stationeerbare punten met een gemiddelde dichtheid van 1 punt per km² en een nauwkeurigheid in het systeem ETRS van 2 à 3 cm.
Door waterpassing met hoge nauwkeurigheid kan met het verschil in hoogte opmeten tussen 2 punten. De waterpassing is een zeer eenvoudige techniek, met eenvoudige operaties en eenvoudige berekeningen. Het referentievlak voor hoogte is een equipotentiaaloppervlak van het zwaartekrachtveld. Ieder punt gelegen op dit
equipotentiaaloppervlak heeft exact dezelfde hoogte en het vlak staat overal loodrecht op de richting van een schietlood (de lokale verticaal). Het equipotentiaaloppervlak dat zo goed mogelijk samenvalt met het gemiddeld niveau van alle oceanen noemt men de Globale Geoïde . Voor België wordt de lokale geoïde bepaald door de “Nul D” van Oostende.
Met een GPS-toestel kan je ook een hoogte bepalen. Die geeft de afstand aan tussen een punt op het aardoppervlak en de ellipsoïde gekozen voor de GPS-waarneming. In tegenstelling tot de horizontale waterpassing is de hoogte bepaald door GPS
onafhankelijk van het zwaartekrachtveld, en is dus een zuiver wiskundige hoogte die niet overeenkomt met ons begrip van hoogte. Het verschil tussen de beide
hoogtebegrippen (orthometrische en ellipsoïdale) noemt met de geoïdale hoogte N (de afwijking tussen ellipsoïde en geoïde).
Vandaag wordt er meer en meer gewerkt met permanente GPS netwerken. De gebruiker van dergelijk netwerk kan correctieparameters benutten die hem in staat stellen een centimeternauwkeurigheid in planimetrie te bekomen in enkele seconden. In samenwerking met het NGI leveren de gewesten nu deze GPS-RTKdienst
(FLEPOS en WALCORS).
Topogeografische gegevens
De gegevens op een topogeografische kaart hebben betrekking op de realiteit die zichtbaar is op het terrein. Deze gegevens worden aangevuld met bijkomende
attribuutinformatie. Daarnaast bevatten de topogeografische kaarten van het NGI ook administratieve grenzen en toponiemen.
De basis van de topografische gegevens zijn luchtfoto’s op schaal 1:21 000. Deze foto’s worden op het terrein geïnterpreteerd en aangevuld. De legende van de NGI-basiskaart op 1/10000 bevat meer dan 260 verschillende topo-geografische objecten. Dit zijn zowel gegevens over infrastructuur (wegen en bebouwing) als over de natuurlijke elementen in het landschap (rivieren, bossen, …) en het bodemgebruik. De geselecteerde gegevens worden vervolgens digitaal en fotogrammetrisch verwerkt en omgevormd tot gestructureerde geografische gegevens in een database. Vanuit deze database wordt het kaartbeeld quasi automatisch geconstrueerd. Zo is de kaart,
als topo-geografische voorstelling van het grondgebied, het eindpunt van een lang proces waarbij het impliciete expliciet wordt.
Nieuwe technieken
Nieuwe technieken doen snel hun opmars. Zij zijn veelbelovend, maar vandaag zijn die technieken nog niet in onze productieketen opgenomen omdat ze ofwel nog niet voldoende betrouwbaar zijn (vooral inzake geometrische nauwkeurigheid) ofwel omdat ze nog veel te duur zijn. Dat neemt niet weg dat het NGI deze evoluties van nabij opvolgt en samen met wetenschappelijke partners de toekomst voorbereidt. Op dit moment organiseert het NGI ook de volgende fase in haar gegevensbeheer. Zodra de volledige bedekking van het grondgebied met de gedetailleerde digitale gegevens is voleindigd (in de loop van 2006) zullen de gegevens omgezet worden in een objectgeoriënteerde databank. De manier van actualisering zal mede door de behoefte van de klanten bepaald worden, met prioriteit voor de gegevens waar actualiteit een zeer belangrijk kwaliteitscriterium is.
Belang van het kaartbeeld
De overstap van kaart naar databank zou ons doen denken dat de voorstellingswijze totaal onbelangrijk is geworden.
Een goede kaart bevat die elementen die de kaartlezer nodig heeft, en de afstanden en verhoudingen op de kaart moeten overeenstemmen met de verhoudingen in de
realiteit. Maar ook de lay-out van de kaart, de keuze van kleuren, symbolen, enz. kan de kaartlezer ondersteunen of belemmeren. De manier van voorstellen van gegevens op een kaart is ook niet neutraal. Je kan door met de voorstellingswijze te spelen de beslissing beïnvloeden in een bepaalde zin. De kaartenmaker moet zich daarvan bewust zijn, de kaartlezer evenzeer.
Geografische informatie wint aan belang
Zowat 80% van alle informatie bevat een geografische component die toelaat deze informatie op een gestructureerde manier te verwerken. De problematiek van de schaal en projectie blijft ook binnen een digitale context van belang; De gebruiker ontbreekt vaak de basiskennis die nodig is om de effecten van schaal en projectie goed in te schatten. Nieuwe diensten stellen wel andere eisen aan de geografische informatie dan de klassieke kwaliteitseisen die aan de topografische kaart werden gesteld.
Het goed gebruik van geografische informatie wordt sterk verbeterd door gebruik te maken van gemeenschappelijke referentiegegevens. De samenvoeging van gegevens wordt sterk vereenvoudigd indien de basis waarop de verschillende informatie wordt verzameld gemeenschappelijk is. Op europees vlak bereidt de Europese Commissie een richtlijn (INSPIRE) voor in verband met geografische referentiegegevens. Het NGI zal in grote mate de voorziene basisgegevens kunnen verzekeren voor wat België betreft. Voor perceelsinformatie zal het kadaster moeten zorgen, de thematische gegevens zijn vooral een gewestelijke bevoegdheid.
Examenvragen
1. Hoe kan ik met een GPS-toestel de hoogte van een plaats bepalen (hoogte in meter, tweede algemene waterpassing)?
2. Schets de verschillende fasen in de opbouw van topogeografische kaarten. 3. ‘De overstap van kaart naar geo-informatie is een revolutie voor de
cartograaf.’ Onderbouw deze stelling met concrete elementen.
Professor I. Vanden Berghe
