Watersysteem: Connecting-The-Dots

In de voorgaande berichten is gekeken naar de topografische  water- en kunstwerk objecten die in de Basisregistratie Grootschalige Topografie (BGT) aanwezig zijn en iedere waterbeheerder dient te gebruiken in haar processen. De BGT geeft echter het verband  tussen deze objecten niet weer. Stel je gooit een emmer water in een ‘waterdeel’, dan kan de BGT niet aangeven waar het heen stroomt. Als waterbeheerder zal je dat wel willen weten.

Ten behoeve van waterbeheersingstaken worden al eeuwen kaarten en registers bijgehouden met waterlopen en kunstwerken. Enkele decennia geleden deed de computer zijn intrede en zijn deze registers letterlijk geautomatiseerd, dat wil zeggen inclusief methodieken, procedures en handigheidjes (zelfs kaartbladindelingen) die voor papieren registers destijds zeer relevant waren.

Vandaag de dag is het mogelijk bijna real-time inzicht te krijgen in het watersysteem en gaat de opzet van registers wat inhoud en functie betreft veranderen. Ook al omdat als basis de BGT gebruikt moet worden, zodat iedereen (overheid en maatschappij) telkens over dezelfde objecten spreekt.

Van een proefgebied met een oppervlak van 150.000 ha. zijn 100.000 waterdelen en kunstwerkdelen uit de BGT in een DEMO database geladen. Alle objecten kunnen in QGIS gevisualiseerd worden als punt en soms ook als vlak:

Een watersysteem is eigenlijk een netwerk van verbonden watervakken en -knooppunten.

Op de traditionele manier is het opzetten van zo’n register een project van vele manjaren. Substantieel onderdeel van ieder project is de zorgvuldige registratie van data in een GIS systeem. Bij de uitwerking wordt zoveel mogelijk informatie vastgelegd. In de praktijk blijkt veel informatie arbitrair te zijn of zoveel vragen op te roepen dat het eigenlijk desinformatie is.

Veel van deze ‘informatie’ in een GIS systeem is ook niet meer zo relevant als deze real-time uit andere systemen afgetapt kan worden.

In de DEMO omgeving wordt om deze reden getracht om lean-and-mean een watersysteem netwerk op te zetten op basis van demo.waterdeel en demo.kunstwerkdeel (zie eerdere berichten). Helaas niet volledig geautomatiseerd, maar het is wel eenvoudig connecting-the-dots geworden waarbij telkens een lijn getekend wordt over een aantal punten die bij elkaar horen. Voor het vastleggen van afstanden en een prettig kaartbeeld volgt de lijn zoveel mogelijk de waterdelen. Met wat hulp en  standaard instellingen van QGIS is het invoeren van een watersysteem simpel en supersnel te doen:




Er is in PostgreSQL een apart databaseschema gemaakt met daarin twee ‘netwerk’ objecten (specialisaties van demo.object, dus incl. metadata, historie, archivering, domeinen, etc..):

• waterknooppunt
• watervak

Zo maar even wat kenmerken die later een rol kunnen spelen in business rules (bijvoorbeeld voor bewaken datakwaliteit of geautomatiseerd afleiden van relaties):

De locatie van een waterknooppunt (punt) bevindt zich altijd:

• in een waterdeel (vlak), om en nabij het begin- of eind van dat waterdeel
• in een waterdeel (vlak), op een splitsing van water
• ins blaue hinein (niet BGT gerelateerd)

De tussenpunten van een watervak (lijn) liggen altijd:

• op locaties (punt) van waterdelen
• op locaties (punt) van kunstwerken
• globaal op waterdelen (vlak)
• ins blaue hinein (niet BGT gerelateerd)

Topologische restricties:

• watervakken overlappen elkaar niet
• waterknooppunten liggen niet op elkaar 
• watervakken beginnen en eindigen in waterknooppunten
• waterknooppunten liggen op begin- en eindpunten van watervakken

De restricties worden niet vooraf afgedwongen, maar real-time of achteraf gecontroleerd.
Als een ' fout'  wordt gemaakt of geconstateerd, blokkeert dat het productieproces niet. Uiteindelijk moeten alle fouten er wel uitgehaald worden.

That’s it. Meer afspraken zijn niet nodig.

De punten en lijnen vormen samen een netwerk zonder toegevoegde kennis, een lege kapstok. Aanvankelijk heeft het alleen waarde om te kunnen bepalen of 'iets' nu wel of niet deel uitmaakt van het watersysteem. Het netwerk krijgt pas meerwaarde als aan de punten en lijnen measures zoals afstand, stroomrichting, verhang gekoppeld worden. Hiermee kunnen complexe netwerkanalyses gedaan worden. Maar de measures worden pas toegevoegd op het moment dat er een informatievraag ligt waar het aan bij kan dragen.

De genoemde topologische restricties dragen bij aan de kwaliteit van het netwerk. Zij kunnen op meerdere manieren afgedwongen worden.

In PostgreSQL kunnen de objecten van meet af aan topologisch gemodelleerd worden (in nodes, edges en faces), maar dit wordt al snel erg complex. Het is veel handiger om simple-features (punten, lijnen, vlakken) te gebruiken, daarmee kan in QGIS immers ook topologie afgedwongen worden. De keuze staat vrij, de enige eis is dat de data in de database straks te interpreteren is als een wiskundige graaf.

De komende tijd wordt om wat ervaring op te doen in QGIS een denkbeeldig primair watersysteem netwerk gemaakt van het proefgebied. De bevindingen worden weer gedeeld.