Swartvast adviseert bij innovatieve inwinnings- en verwerkingsprocessen van geo-informatie, analyse van data en informatie en de vertaling daarvan naar welgeformuleerde publicaties
Remote sensing voor inspectie van waterkeringen
Inhoud
- Nieuws
- Inleiding en probleemstelling
- Doelstellingen
- Aanpak
- De klankbordgroep
- Stand van zaken 30 mei 2007
- Verslag workshop kennisdag 9 maart 2007
- Bestellen eindrapport
- Relevante documenten en projecten
- Contact
Een compact informatieblad en het uitgebreide projectplan zijn onderaan deze pagina op te halen, evenals andere relevante documenten.
Nieuws
januari 2008
Het rapport Remote sensing voor inspectie van waterkeringen, het eindrapport van het project dat Swartvast voor Rijkswaterstaat uitvoerde, is nu ook in druk verschenen, waardoor de hogeresolutiebeelden goed tot hun recht komen. Het rapport is breed verspreid onder waterkeringbeheerders, kennisinstituten en aanbieders. Het is te bestellen onderaan deze pagina. Het op 8 november 2007 verschenen rapport is onderaan deze pagina ook als pdf-document beschikbaar.
Inleiding en probleemstelling
— Rens Swart (Swartvast, namens Rijkswaterstaat)
Er zijn verschillende initiatieven genomen die moeten leiden tot verbetering van inspecties van waterkeringen. Deze initiatieven hebben tot doel de inrichting en uitvoering van visuele inspecties te stroomlijnen en het inspectieproces eenduidig, kwantificeerbaar en reproduceerbaar te maken. In aanvulling op visuele inspecties kunnen meettechnieken als remote sensing ondersteuning bieden aan het op deze wijze inspecteren van waterkeringen. In dit kader heeft Swartvast in opdracht van Rijkswaterstaat het project Verkenning toepassing remotesensingtechnieken voor inspectie van waterkeringen uitgevoerd.
Met remote sensing worden via elektromagnetische straling waarnemingen ('sensing') op afstand ('remote') gedaan, zonder contact met het waar te nemen object: teledetectie. Inzet van satellieten, vliegtuigen of helikopters maakt dat met remote sensing grote oppervlakken in korte tijd kunnen worden waargenomen, leidend tot grote hoeveelheden uniforme, vaak vlakdekkende data. Denk bijvoorbeeld aan laseraltimetrie, radarinterferometrie, fotogrammetrie, hogeresolutie(satelliet)beelden en multispectrale scanning. Met laseraltimetrie of fotogrammetrie is bijvoorbeeld het profiel van vele waterkeringen in kaart gebracht.
Inzet van remote sensing is echter in praktijk vanzelfsprekend noch recht-toe-recht-aan. Het is niet altijd duidelijk aan welke eisen het product moet voldoen of het product sluit niet aan op de processen van het waterkeringbeheer. Ook is er onvoldoende inzicht in welke nieuwe technieken werkelijk veelbelovend zijn voor toepassing in het waterkeringbeheer en op welke wijze deze in het inspectieproces zouden kunnen worden ingebed.
Doelstellingen
Het project Verkenning toepassing remotesensingtechnieken voor inspectie waterkeringen heeft tot doel de waterkeringbeheerder een handreiking te bieden voor de toepassing van remotesensingtechnieken in zijn processen. Dit gebeurt door
- het leggen van de relatie tussen inspectieprocessen, inspectieparameters, waarnemingstypen, zwakte-indicatoren en faalmechanismen;
- het in kaart brengen van de processen van het waterkeringbeheer waarbij remote sensing (mogelijk) een rol speelt;
- het opstellen van criteria waaraan remotesensingtechnieken moeten voldoen om voor een bepaald proces binnen het reguliere beheer van waterkeringen te kunnen worden toegepast;
- het opstellen van een overzicht van remotesensingtechnieken met hun eigenschappen;
- het beoordelen van de verscheidene remotesensingtechnieken gezien de criteria;
- het opstellen van een vooruitblik op kansrijke remotesensingtechnieken en aanbevelingen voor proefprojecten daarmee.
Het projectresultaat is een rapport met daarin de genoemde handreiking. De hierboven genoemde subdoelstellingen kunnen worden gezien als hoofdstukken van dit rapport.
De op te stellen handreiking maakt het projectresultaat interessant voor zowel de gebruiker als de aanbieder van remotesensinggegevens.
Gerelateerde documenten, waaronder het uitgebreide projectplan en verslagen, zijn onderaan deze pagina te vinden.
Aanpak
De aanpak van het project laat zich illustreren met het volgende blokschema.
De drie aandachtsgebieden waarop het project zich concentreert staan centraal in dit schema: processen, criteria en remotesensingtechnieken.
1. Processen:
het stellen van criteria is het zuiverst en het eenvoudigst als dit wordt opgehangen aan de processen. Het gaat om de verschillende soorten inspectieprocessen van de beheerder, bijvoorbeeld instandhouding waterkeringen (beheer en onderhoud); uitvoeren veiligheidstoets; plannen, ontwerpen en realiseren van waterkeringen (WIA). Om de criteria helder te kunnen formuleren en het door elkaar lopen van bijvoorbeeld waarnemen en stellen van de diagnose te voorkomen, kan het inspectieproces opgevat worden als een hoofdproces met vier deelprocessen, zoals beschreven in het rapport Onderzoek verbetering inspectie waterkeringen. Stroomlijning van inrichting en uitvoering van inspecties (STOWA 2005 30, paragraaf 2.2.3): waarnemen, diagnosticeren, prognosticeren en operationaliseren (zie de figuur hieronder). Aan elke processtap kunnen criteria worden gesteld.
2. Criteria:
aan elke processtap kunnen criteria worden gesteld, bijvoorbeeld precisie, ruimtelijke spreiding, opnametijd, opnamefrequentie en doorlooptijd.
3. Remotesensingtechnieken:
een inventarisatie van remotesensingtechnieken is één van de drie poten van het project.
Deze drie poten worden opgezet aan de hand van invoer uit vier 'bronnen': de gebruikers (waterkeringbeheerders), gerelateerde literatuur en uitgevoerde projecten, kennisinstituten en commerciële aanbieders van technieken.
4. Gebruikers:
inzicht in (de aansluiting op) de processen, de te stellen criteria en, in mindere mate, in remotesensingtechnieken, ontstaat door waterkeringbeheerders die reeds ervaring met remote sensing hebben te ondervragen. Zonder de reikwijdte van het project te beperken, kiezen we laseraltimetrie als kapstok in de beginfase van het project. Verreweg de meeste ervaring met het gebruik van een remotesensingtechniek is met deze techniek opgedaan. Door dit als 'kapstok' te nemen ontstaat inzicht in het huidige proces en de gestelde of te stellen criteria én kunnen de flessenhalzen worden geïdentificeerd. Zowel parallel hieraan als in vervolg hierop wordt aandacht besteed aan andere inwintechnieken, zowel bij de waterkeringbeheerders als daarbuiten. De procesmatige inzet van andere technieken kan met die van laseraltimetrie vergeleken worden. Denk met name aan fotogrammetrie, hogeresolutiebeelden (satelliet, orthofoto's) en radarinterferometrie.
5. Literatuur en projecten:
een deel van de kennis wordt opgedaan uit onderzoek in de literatuur of bestaande projecten. Denk daarbij aan projectrapporten van o.a. RWS AGI, het Voorschrift Toetsen op Veiligheid, eerdere inventarisaties als bijvoorbeeld de informatiebehoeftebepaling waterkeringbeheer, de waterschapsinformatiearchitectuur, symposiumbijdragen en andere literatuur.
6. Kennisinstituten: theoretische onderbouwing voor de processen van het waterkeringbeheer, faalmechanismen en de ontwikkeling van remotesensingtechnieken is vooral bij kennisinstituten te vinden.
7. Aanbieders:
aanbieders van remotesensingtechnieken kennen de technische specificaties en hebben daardoor goed zicht op mogelijke toepassingen. Daarnaast hebben ze ervaring met de toepassing bij hun klanten en bezien dat vaak met een andere bril dan de gebruiker. Hierdoor hebben ze informatie die voor de analyse waardevol is.
Het centrale stuk is de analyse, waar de verzamelde informatie uit de drie poten bij elkaar komt en wordt verwerkt om te komen tot het resultaat.
8. Analyse:
het centrale blok in het de aanpak is de analyse van alle verzamelde informatie, afkomstig van de blokken 4–7 en gerubriceerd naar de aspecten 1–3.
De analyse mondt uit in het resultaat van het project, dat zich in twee blokken laat formuleren:
9. Remotesensingtechnieken voor waterkeringbeheer:
de analyse leidt tot een handreiking voor de toepassing van remotesensingtechnieken in de processen van het waterkeringbeheer. Dit is het primaire projectresultaat.
10. Kansrijke ontwikkelingen in de remote sensing:
de analyse leidt tevens tot een beknopte vooruitblik op kansrijke ontwikkelingen in de remote sensing en aanbevelingen voor proefprojecten.
De klankbordgroep
De klankbordgroep is samengesteld uit vertegenwoordigers van waterschappen en Rijkswaterstaat, die ervaring hebben met of ideeën hebben over het inspectieproces en hoe (remotesensing)technieken daarin in op te nemen. Daarnaast hebben deskundigen van buiten waterschappen en Rijkswaterstaat zitting in de klankbordgroep. Het team is als volgt samengesteld:
- Rens Swart (Swartvast, namens Rijkswaterstaat, projectleider)
- Stefan Flos (SJF Projects and Support);
- Stefan van Baars (Ad Geo/TU Delft, universitair docent grondmechanica, sectie geo-engineering);
- Thijs Trompetter (Waterschap Rivierenland, coördinator beheer waterkeringen);
- Erno Bammens (Waternet, hoofd informatiebeheer sector watersysteem);
- Heeri Bloem (RWS IJsselmeergebied, assistent-districtshoofd dienstkring Afsluitdijk).
Stand van zaken 30 mei 2007
Het projectplan Verkenning Toepassing Remotesensingtechnieken is 22 maart 2007 door de Programmagroep (de overkoepelende vertegenwoordiging die de consistentie bewaakt) goedgekeurd en door de Projectbegeleidingsgroep (de opdrachtgevers STOWA en RWS DWW) vastgesteld.
Het projectteam, bestaande uit een aantal waterkeringbeheerders en deskundigen, heeft inmiddels drie maal enthousiast en betrokken gesproken over de aanpak en uitvoering van de verkenning naar de toepassing van remote sensing voor inspectie van waterkeringen. Onder andere werd geconstateerd dat het uitgaan van het gebruik van remote sensing in de processen van de waterkeringbeheerder betekent dat het project zich niet tot inspectie beperkt: eenmaal voorhanden remotesensinginformatie wordt immers breder gebruikt. Dit sluit aan bij de vaststelling dat in praktijk blijkt dat inspectie slechts een klein deel is van het beheer van waterkeringen, ook al is het beheer er uiteindelijk (mede) op gericht de waterkerende functie van de kering te waarborgen.
Daarnaast werd vastgesteld dat er weliswaar veel ervaring is met het gebruik van laseraltimetrie – reden waarom deze techniek als voorbeeld bij de projectuitvoering wordt gebruikt – maar dat deze techniek nu net niet voor inspectie (in enge zin) wordt gebruikt. Met remote sensing buiten laseraltimetrie blijkt nog vrijwel geen ervaring te zijn, het staat volledig in de kinderschoenen.
Inmiddels is een model ontwikkeld om alle invalshoeken die bijdragen aan een effectieve toepassing van remote sensing in kaart te brengen. Dit model gaat uit van de techniek, de processen van de waterkeringbeheerder, de informatiebehoefte en inspectieparameters en de faalmechanismen. Sommige aspecten van de processen leveren criteria, met name op het gebied van de tijd (tijdstip, tijdigheid, doorlooptijd) en inpassing in organisatie (datahoeveelheid en -formaat). Faalmechanismen spelen voor de inspecteur niet de hoofdrol, maar vormen wel het geotechnische fundament voor inspectie. De vastgestelde informatiebehoefte kan ermee worden getoetst op compleetheid en ermee worden onderbouwd. Deze invalshoek levert vooral criteria op het gebied van precisie, ruimtelijke dichtheid en frequentie. Beide bronnen van criteria (het proces en faalmechanismen) worden uiteindelijk naast een inventarisatie van remotesensingtechnieken gelegd en dit moet onder meer leiden tot een reeks aanbevelingen.
Eind september wordt bij Waternet een workshop georganiseerd met waterkeringbeheerders en aanbieders van remotesensingtechnieken. Er zal geen ruimte zijn voor verhalen over mooie technieken: het gaat er expliciet om gezamenlijk te bouwen aan de brug tussen vraag en aanbod en aan de obstakels die men daarbij ervaart. De toetsing van het projectresultaat bij betrokkenen behoort ook tot de doelstellingen van de workshop. De workshop zal actief en participatief worden ingericht.
Het project is enigszins vertraagd. De inventarisatie van processen en faalmechanismen zal half juni gereed zijn; de analyse tot criteria eind juni. De inventarisatie van remotesensingtechnieken duurt tot eind juli. Eind augustus moet er dan een conceptrapport liggen, dat mede op de workshop wordt gepresenteerd en 20 september aan de programmagroep kan worden voorgelegd.
Dit voortgangsbericht kunt u onderaan deze pagina ophalen.
Verslag workshop 'Toepassing remote sensing voor inspecties' Kennisdag 9 maart 2007
Tijdens de Kennisdag inspectie waterkeringen op 9 maart 2007 in het Spant te Bussum werd het project 'Verkenning toepassing remotesensingtechnieken voor inspectie waterkeringen' toegelicht, maar werd vooral om inbreng van betrokkenen gevraagd. De workshop werd geleid door ir. L.M.Th. Swart (Swartvast). Hieronder vindt u het verslag. Dit is ook als pdf-bestand op te halen: zie onderaan deze paragraaf.
Tijdens de workshop werd gediscussieerd over zeven stellingen. Het doel was terugkoppeling te krijgen van waterkeringbeheerders en andere betrokkenen over de koers van het project. Om tijdverlies te voorkomen werden er geen plaknotities op posters geplakt, maar werd de aanwezigen verzocht op de rondgedeelde vellen met de stellingen hun mening te noteren. Aan de hand hiervan werd de discussie gevoerd; na inlevering kon de workshopleider dit tevens voor zijn project gebruiken.
Ondanks dat er ruim 200 deelnemers op de kennisdag waren, werd de workshop slechts door 16 mensen bezocht. De laatste workshops op deze vrijdagmiddag werden hoe dan ook niet druk bezocht. Vóór de discussie werd geïnventariseerd in welke rol men er zat:
- 5 waterkeringbeheerders (waterschappen of Rijkswaterstaat);
- 2 aanbieders van een techniek of proces (VolkerWessels Telecom, geen remotesensingaanbieders!);
- 2 kennisinstituten (TU Delft en Alterra WUR);
- 6 adviseurs (!);
- 1 overig: provincie Zuid-Holland.
De discussie liep natuurlijk niet exact langs de lijnen van de stellingen. Soms kwamen we vanzelf bij een volgende stelling terecht. Hieronder volgt een weerslag van de discussie. Tevens zijn de resultaten van het deel van de enquête dat betrekking had op deze workshop hierin verwerkt.
Stelling 1: Remote sensing zal eeuwig in het stadium 'veelbelovend' blijven hangen
De meeste aanwezigen waren het hiermee niet zonder meer eens of oneens. Er zijn technieken die maar niet tot praktische toepassingen komen, maar er zijn veel voorbeelden van remotesensingtechnieken die zich in praktijk hebben bewezen.
In de enquête werd aangegeven dat de toepassing van remote sensing wordt belemmerd door een gebrek aan kennis bij gebruikers en hoge kosten (andere punten komen aan bod bij onderstaande stellingen). Niettemin ziet men grote kansen, vooral vanwege het continue gebiedsdekkende karakter, het snel kunnen inwinnen van grote oppervlakken met een hoge puntdichtheid, het reproduceerbare karakter, het gebruik als monitoringsinstrument (bijvoorbeeld om gebieden te detecteren die intensiever geïnspecteerd zouden moeten worden), ter verbetering van huidige producten en kostenreductie van het huidige proces.
Stelling 2: Om bruikbaar te zijn vergen remotesensingproducten een zware bewerkingsoperatie
Stelling 3: Remotesensingproducten sluiten slecht aan op het inspectieproces
De workshopleider schetste het beeld van een door de postbode afgeleverd pakketje met daarin een harde schijf met 2 terabyte aan data: "alstublieft!" Met name de waterkeringbeheerders waren het zeer met stelling 2 eens, vooral door hun ervaring met laseraltimetrie. Ook stelling 3 kon op instemming rekenen. Het is daarmee niet gezegd dat de aanbieders hun werk niet goed doen. Beide kanten lijken zich hierop te verkijken. Een adviseur merkte op dat hij heeft ervaren dat waterkeringbeheerders niet altijd goed hebben nagedacht over de specificaties waaraan een product moet voldoen en evenmin over de manier waarop zij het product willen gebruiken. In de tweede plaats lijken niet alle waterkeringbeheerders hun werkprocessen en hun basisdata voldoende op orde te hebben om remotesensingdata daarin zonder veel moeite te kunnen toepassen. Anderzijds hebben aanbieders vaak een slecht zicht op welke eisen de gebruiker stelt en hoe hij het product wil gebruiken.
Een enkele keer stapt een beheerder wel eens in een nieuwe techniek uit opportunisme, bijvoorbeeld als een bestuurder meldt dat men zonder laseraltimetrie tot de achterblijvers dreigt te gaan behoren.
De wat mij betreft belangrijkste en eensgezinde conclusie van de workshop was dat aanbieders en waterkeringbeheerders veel energie moeten steken in overleg om het geboden product zo goed mogelijk te kunnen afstemmen op de wensen van en het gebruik bij de beheerder. Een aanbestedingsmodel waarin de gebruiker een perfect bestek aan de aanbieder voorlegt vindt men dan ook niet te verkiezen boven een manier van aanbesteden waarbij tijdens het proces in nauw overleg bijstelling mogelijk blijft. Een deelnemer suggereerde "samen te werken in een soort bouwteam".
Stelling 6: Waterschappen kunnen moeilijk de kansrijkheid van nieuwe technieken beoordelen, bijvoorbeeld: deformatie met radarinterferometrie; mutatiedetectie met satellietbeelden; vocht met microgolfradiometrie; inzet onbemande luchtvaartuigen
Deze stelling werd in het algemeen onderschreven. Opmerkelijk was dat verscheidene deelnemers spijtig constateerden dat hierin Rijkswaterstaat agi nauwelijks meer een deskundige en voortrekkende rol speelt. Men memoreerde dat het aan het grensverleggende werk en het uithoudingsvermogen van de Meetkundige Dienst is te danken dat verscheidene technieken uiteindelijk in praktijk toepasbaar zijn geworden (denk aan het ahn). De koerswijziging van Rijkswaterstaat van kennisontwikkelaar naar kennisinkoper zet de toepasbaarheid van remote sensing in Nederland op een achterstand.
Stelling 7: Gezamenlijke aanbesteding is voor het waterschap te stroperig, we doen het liever alleen
Hier deed zich het merkwaardige feit voor dat de deelnemers enerzijds in meerderheid krachtenbundeling door gezamenlijke aanbesteding zeer belangrijk vonden, terwijl men tegelijkertijd in meerderheid onderschreef dat dat een stroperigheid met zich meebrengt die het bijna onvermijdelijk maakt dat er toch individueel wordt aanbesteed. Ook hier worden initiatieven ter verbetering aangemoedigd.
Stelling 4: Het is verstandig inwinning van laserhoogtedata te combineren met die van georthorectificeerde hogeresolutiefoto's
Hebben we niet behandeld.
Stelling 5: Hoogtedata moet worden ingewonnen: met zo hoog mogelijke precisie; met zoveel mogelijk punten per vierkante meter; jaarlijks
In principe huldigt men het uitgangspunt dat men moet inwinnen wat voor het doel nodig is en meer niet. In het algemeen is het wel verstandig tevoren zo goed over het meervoudige gebruik van ingewonnen data na te denken dat men in één keer kan laten inwinnen wat voor verscheidene gebruiksdoelstellingen noodzakelijk is. Een voorbeeld daarvan is het vaststellen van lijnelementen als de teenlijn en kruinlijn. Daarvoor is een hoge precisie in het vlak nodig. Een ander voorbeeld is het tegelijk inwinnen van foto's: die kunnen niet alleen voor de interpretatie van laserdata dienen, maar ook voor kartering en handhaving worden gebruikt.
De workshopleider merkte op dat het karteren van teen en kruin niet goed past bij het karakter van laserdata, maar dat men daaraan vasthoudt omdat deze lijnen voor de sterkteberekeningen nu eenmaal nodig zijn. Dit laat onverlet dat met de precise ligging van de kruinlijn grote (juridische) belangen gemoeid zijn, omdat de hele legger/keur eraan opgehangen is.
Een adviseur merkte op dat bij sterkteberekeningen en in de legger het profiel van de waterkering wordt teruggebracht tot een aantal rechte lijnen tussen een aantal knikpunten (bijvoorbeeld genoemde teen- en kruinlijnen). Het is denkbaar dat in de toekomst de werkelijke driedimensionale vorm van de waterkering, zoals hij bijvoorbeeld met laseraltimetrie kan worden ingewonnen, kan worden gebruikt in plaats van de hoekige geabstraheerde vorm.
Bestellen eindrapport
Het rapport Remote sensing voor inspectie van waterkeringen, het eindrapport van het project dat Swartvast voor Rijkswaterstaat uitvoerde, is in januari 2008 ook in druk verschenen. Het fraai vormgegeven rapport telt 136 pagina's en is goed geïllustreerd, met onder andere enkele hogeresolutiebeelden die tonen wat specificaties van lucht- en satellietfoto's nu werkelijk betekenen.
Het rapport is te bestellen door € 25 over te maken op girorekening 511 43 23 van Swartvast te Nieuw-Vennep, onder vermelding van 'rapport remote sensing'.
Het op 8 november 2007 verschenen rapport is hieronder ook als pdf-document beschikbaar.
Relevante documenten en projecten
Op 8 november 2007 verscheen het eindrapport Remote sensing voor inspectie van waterkeringen. Het is hieronder beschikbaar als pdf-document. Hierboven kunt u het als boek bestellen.
Hieronder is tevens het projectplan op te halen, dat uitgebreider is dan de inleiding in het eindrapport. Het stuk in de inleiding hierboven is daar min of meer een samenvatting van. Het projectplan is door de programmagroep en het projectteam definitief gemaakt. Ook is een compact informatieblad over het project beschikbaar.
Op de Kennisdag inspectie waterkeringen op 9 maart 2007 in het Spant te Bussum werd het project 'Verkenning toepassing remotesensingtechnieken voor inspectie waterkeringen' toegelicht, maar werd vooral om inbreng van betrokkenen gevraagd. Het verslag van deze workshop is hieronder als pdf-bestand op te halen.
Het project bouwt voort op de inventarisatie van meettechnieken die in het voorstadium van het programma Verbetering Inspectie Waterkeringen reeds is gedaan en in uitgewerkte vorm is opgenomen in het rapport Inspectie van waterkeringen. Een overzicht van meettechnieken. Dit rapport is hieronder op te halen.
Voor het proceskader van het project is het rapport Onderzoek verbetering inspectie waterkeringen. Stroomlijning van inrichting en uitvoering van inspecties interessant.
Een fundament voor het project is de informatiebehoefte van waterkeringbeheerders. Hiernaar is door de toenmalige Meetkundige Dienst van Rijkswaterstaat in 2002 onderzoek gedaan. Zie de pagina daarover. In het rapport Informatiebehoefteninventarisatie waterkeringbeheer/dijkdeformatie is deze informatiebehoefte vertaald in inspectieparameters die gerangschikt zijn naar mate waarin deze gekwantificeerd konden worden en door waterkeringbeheerders van belang werden geacht. Dit rapport is hieronder op te halen, evenals een samenvatting ervan.
Contact
Voor vragen en opmerkingen wordt u van harte uitgenodigd contact op te nemen. Ik sta u graag te woord!
Met vriendelijke groeten,
Rens Swart