Geometrie in Geografische Informatie Systemen, door prof. dr. ir.
M. Molenaar;
Digitaliseren te velde, door ir. J. H. Loedeman;
Toepassingen van GPS in GIS, door ir. M. E. E. Haagmans.
De studiemiddag werd geopend door de voorzitter van de Stichting
Nederlands Genootschap voor Geodesie, ir. S. Stellingwerff Bein-
tema, en gesloten door ir. G. J. Nieuwenhuis, voorzitter van de Fede
ratie voor Aardobservatie en Geo Informatie.
Bij de opening van de studiemiddag werd door ir. S. Stellingwerff
Beintema onder andere naar voren gebracht dat men hier te maken
heeft met drie volwaardige onderwerpen. Ten eerste de Geogra
fische Informatie Systemen (GIS), die men nu als volwassen kan
beschouwen. Ten tweede de remote sensing die, hoewel het zich
nog gedeeltelijk in de research fase bevindt, zeer zeker toch een
eigen status heeft. En last but not least het Global Positioning
System (GPS), dat ten gevolge van een bijna volledige configuratie
als operationeel kan worden beschouwd en waardoor het in belang
rijke mate ondersteunend kan zijn aan GIS c.q. remote sensing. Voor
de verklaringen hiervan gaf hij echter graag het woord aan de andere
sprekers.
Als eerste gaf ir. P. G. Sluiter, geodetisch en hydrografisch advi
seur, een inleiding over ,,De status van GPS als meetsysteem". In
de presentatie werden de ontwikkeling van het GPS-systeem en de
huidige situatie van het systeem besproken. Hierbij werd ingegaan
op de configuratie van de satellieten en de soort satellieten, waarbij
een onderscheid werd aangebracht in de 10 block I satellieten die in
de testfase werden gebruikt en waarvan er nu nog vier in gebruik
zijn, en de huidige 18 block II satellieten die met nog zes lanceringen
in het vooruitzicht een bijna volledige configuratie vormen. In de
tussentijd zal nog gebruik worden gemaakt van de vier overgebleven
block I satellieten.
Tevens kwam het verschil tussen de militaire en de civiele ge
bruikers naar voren. Normale civiele gebruikers hebben alleen de
beschikking over de zogenaamde Standard Positioning Service
(SPS), waarbij de fout in de horizontale positie met een waarschijn
lijkheid van 95% binnen de 100 meter ligt. De militaire nauwkeurig
heid staat bekend onder de naam Precise Positioning Service (PPS).
Om een lagere nauwkeurigheid voor de civiele gebruiker te bewerk
stelligen, zijn er met opzet enkele beperkingen ingevoerd:
SPS heeft alleen de beschikking over de zogenaamde C/A-code;
doordat de C/A-code maar op één frequentie wordt uitgezonden,
wordt het corrigeren voor de signaalvertraging in de ionosfeer
bemoeilijkt;
er zijn opzettelijke fouten aangebracht in de satellietposities bij
de SPS;
variabele klokfouten worden geïntroduceerd in de vertrektijd van
de radiosignalen bij de SPS.
De twee laatste foutenbronnen staan bekend onder de naam Selec
tive Availability (SA). Om de ruimtelijke positie te bepalen, zouden in
principe de afstanden naar drie satellieten voldoende zijn, maar voor
het synchroniseren van de klok in de ontvanger is een vierde satelliet
noodzakelijk. Ook zijn de differentiële en relatieve GPS-meet-
methoden behandeld. Bij de differentiële GPS (DGPS) kunnen in het
algemeen de relatieve posities tussen stations op afstanden tot 500
km, binnen de nauwkeurigheid van vijf meter worden bepaald. Dit
gebeurt door het gelijktijdig inmeten van twee of meer stations, waar
van er één in coördinaten bekend is. Doordat de stations niet te ver
van elkaar zijn verwijderd, zullen de fouten op de stations geen grote
verschillen vertonen. Door nu de correcties, die berekend zijn op het
bekende station, via een radiolink door te geven aan het in coör
dinaten onbekende station, zal de gebruiker in bijna real-time de
gecorrigeerde positie kunnen berekenen. Bij deze correcties worden
de volgende effecten geëlimineerd:
fout in de satellietpositie ten gevolge van de SA;
fout ten gevolge van de refractie, zowel van de ionosfeer als van
de troposfeer;
klokfouten.
In plaats van het bepalen van de looptijd uit de aankomsttijd van de
pulsen, zoals in de bovenstaande meetmethoden wordt gedaan, kan
de looptijd ook worden bepaald uit de fase van de draaggolf van het
ontvangen signaal. Hierdoor wordt de resolutie sterk verbeterd,
namelijk van het meter-niveau voor de puls tot het millimeter-niveau
voor de fasemetingen. Bij de fasemetingen spreekt men in het alge
meen van relatieve GPS.
Bij het gebruik van fasemetingen zijn diverse (sub)meetmethoden
mogelijk, zoals onder andere de kinematische meetmethode. De ver
schillende aspecten van het GPS-meetsysteem kunnen als volgt in
een tabel worden samengevat.
gebruiker
code
95%
PPS
militair
P-code
15 m
SPS
civiel
C/A-code
100 m
DGPS
militair/civiel
P C/A-code
5 m
Rel. GPS
militair/civiel
fase
10-6 ppm
Na deze uiteenzetting ging Sluiter in op de GPS-metingen in de toe
komst, waarbij onder andere ook de toepassingen van de GPS-
metingen, bijvoorbeeld ten behoeve van een GIS, werden behan
deld. Hierbij kwam naar voren dat ook in Nederland de komende
jaren steeds meer gebruik zal worden gemaakt van GPS. Als voor
beeld werd genoemd dat de Rijksdriehoeksmeting haar werkzaam
heden vrijwel volledig met GPS uitvoert.
De voordelen van GPS werden door Sluiter gezien in de vele toe
passingen, waarbij het veldwerk eenvoudig kan worden aangeleerd.
Ten tweede dat GPS onder alle weersomstandigheden kan worden
gebruikt en ten derde dat een onderlinge zichtbaarheid tussen de
punten niet meer nodig is. Als nadeel werd genoemd dat het signaal
van de satelliet naar de ontvanger niet mag worden onderbroken.
Hierdoor zijn bijvoorbeeld metingen in tunnels onmogelijk, maar ook
het doen van GPS-metingen in steden en bossen levert grote pro
blemen op. Het betoog van ir. P. G. Sluiter werd afgesloten door een
opmerking over een voorgenomen huwelijk van de zoon „GPS" met
de dochter „GIS", waarbij hij als vader van de bruidegom graag het
woord gaf aan de vader van de bruid.
De tweede spreker, prof. dr. ir. M. Molenaar, hoogleraar in de
theorie van de Geografische Informatie Systemen en de Remote
Sensing aan de Landbouwuniversiteit Wageningen, opende zijn
verhaal Geometrie in Geografische Informatie Systemen" met de
opmerking dat GIS wel als bruid kon worden gezien, maar dat ze
meer interesses had dan alleen een GPS-partner. In zijn presentatie
kwam naar voren dat in de geografische informatiesystemen ge
gevens worden opgeslagen en verwerkt, die zowel thematische als
geometrische informatie bevatten. Bij het gebruik van deze gege
vens is vaak de thematische invalshoek primair. De analyse wordt
dan ook gestuurd door een thematische vraagstelling; de geo
metrische analyse is daarvan een afgeleide.
De keuze hoe geometrie in een GIS moet worden weergegeven,
hangt af van de aard van de thematische gegevens en van de wijze
waarop deze worden gebruikt. Voor de koppeling tussen thematiek
en geometrie zijn twee hoofdvormen mogelijk. Bij de eerste vorm
worden de terreinkenmerken in de vorm van attributen beschreven,
tevens worden aan de terreinposities attribuutwaarden (hoogte,
zwaartekracht, vervuiling, enz.) toegekend. Bij de tweede vorm
worden in het terrein objecten geïdentificeerd, waaraan thematische
en geometrische kenmerken worden vastgelegd.
positie
attribuutwaarden
Het gebruik van GPS en de gewenste geometrische nauwkeurigheid
binnen een GIS zijn afhankelijk van de gekozen hoofdvorm. Vandaar
dat Molenaar beide vormen uitgebreider behandelde. Allereerst de
attribuutwaarde als functie van de positie. Bij de „field approach" zal
de karteerder tijdens het veldwerk, op basis van de te bemonsteren
attributen en op basis van de aanwezige kennis van de samenhang
tussen de attribuutwaarden en terreinvormen, een onregelmatige
puntverdeling kiezen. Aangezien het bij de field approach vaak niet
mogelijk is een landmeetkundige grondslag te plannen en in te
meten, is het bepalen van de posities van de veldpunten op deze
manier geen reële optie. Hier kan GPS een uitkomst bieden. De ge
wenste nauwkeurigheid is bij bodemkundige of vegetatiekartering
één a twee meter, bij kartering van bodemvervuiling is de nauw
keurigheid echter hoger, namelijk in de orde van een decimeter.
Als de kartering met behulp van remote sensing-technieken of ge
scande luchtfoto's wordt uitgevoerd, ontstaat een regelmatig grid
van waarnemingsposities. GPS is nu bruikbaar voor de registratie
van de remote sensing-beelden. Dit kan gebeuren door de inpassing
van de beelden op paspunten, of door de positie van het projectie
centrum vast te leggen. De nauwkeurigheidseisen liggen nu tussen
de 0,5 en 5 meter voor de inpassing van luchtopnamen, en op de 10
meter of meer voor satelliet-opnamen.
NGT GEODESIA 93 - 4
183
