De Gi(p)skaart
1827 gereconstrueerd met GIS
Bij de universiteit doen we vele dingen en hebben we vele expertises. Kennis is in die zin als de zon en elke vlam is een bijdrage aan het gelijk van deze zon. De verhalen zijn eindeloos en gestoeld op de theoretische of de toegepaste en beargumenteerde werkelijkheid. Achter al deze wetenschappers staan afdelingen die de wetenschappers ondersteunen in het doen van meer 'technische dingetjes'. Voorbeelden hiervan zijn het schrijven van scripts (ingewikkelde IT-sommetjes, zoals gedaan wordt door team Datascience ), het draaien van deze scripts op het eigen rekencentrum als ze te moeilijk zijn voor de eigen laptops ( HPC ) en het vatten van het hele verhaal in een oogopslag ( Visualisatie ).
De Geodienst is ook een van deze teams. Ons werk bestaat uit het ondersteunen bij inwinnen, automatisch analyseren en visualiseren van een van de boeiendste informatiesystemen, namelijk ruimtelijke datasystemen. in het kort wordt dit ook wel 'GIS' genoemd.
De afkorting GIS staat in eerste instantie voor Geografische Informatie Systemen. Het is dus vooral een dure naam voor de informatie achter een analoge of digitale kaart. Dit kan dus alles zijn op de kaart, van de prentjes van Ortelius, Homann of Kuyper aan de wand tot Google Maps +.
Originele gipsplaat (1827).
Alle data die gaat over tijdelijke en blijvende plaatsen is voor ons te gebruiken, analyseren of te visualiseren. Een boeiende zoektocht door verschillende databronnen, met verschillende analysestappen en uiteindelijk met als eindproduct een kaart waarin zo goed en zo kwaad mogelijk alle gewenste informatie in één oogopslag op de kaart beschikbaar is.
Vaak werken wij in opdracht van de onderzoekers of medewerkers van de RUG. Zo hoorden wij een paar weken geleden van het Universiteitsmuseum dat een geologische gi(p)skaart van de provincie Groningen uit het depot van het museum, afkomstig van het voormalig geologisch instituut zou worden tentoongesteld. Hierop is ons gevraagd of we hier 'iets mee konden doen'. Zeker!
We hebben de 'kaart' op de plaat 'gereconstrueerd' naar huidige digitale standaarden, gebruik makend van verschillende bronnen en aangevuld met gegevens die niet beschikbaar waren, om onze rol in de kaleidoscoop van wetenschap te laten zien. We nemen jullie graag mee in de zoektocht achter het maken van deze reconstructie in GIS.
Georefereren oorspronkelijke GIPS-kaart
We zijn begonnen door de kaart te georefereren. Dit betekent dat we het plaatje op 'de juiste plek' hebben gelegd op de digitale kaart op basis van gemeenschappelijke dingen op de 'analoge' en 'digitale' kaart.
Originele gipsplaat (1827), op basis van de bekende plaatsen op de juiste plek gelegd.
We zijn in eerste instantie uitgegaan van de middelpunten van de bekende plaatsen op de kaart (de rode puntjes). Door de kaart op de 'huidige kaart' te leggen wordt ook versimpeling en schaal die op de gipsplaat zijn gebruikt gelijk duidelijk.
Zouden we uitgaan alle plaatsen op de kaart op de middelpunten van de plaatsen in de huidige, specifiekere data leggen, dan komt de gipskaart er wel erg verfomfaaid uitzien.
Schaal
Waar je in eerste instantie niet bij stil staat is dat we in de afgelopen jaren heel gewend zijn geraakt aan een veel hogere 'schaal op de kaart' dan de grote gipsplaat.
Om je een beeld te geven:
- Als je de straten op de kaart in maps kunt zien en lezen is de schaal ongeveer 1:2000 (oftewel 1cm op de kaart is gelijk aan 20m in het echt).
- Een smartphone is ongeveer 7 cm breed en 14,5 cm hoog. Het oppervlak wat je op de kaart kunt zien beslaat dus ongeveer 14000 cm x 29000 cm, oftewel 9800 m 2 .
- De oppervlakte van Groningen is grofweg 2.323.940.000 m 2 .
- Conclusie: om heel Groningen in 1 keer te laten zien op deze schaal zijn grofweg 237.137 smartphones nodig. Probeer je eens voor te stellen hoeveel ruimte dit zou innemen.
Dus ja, een volledig realistisch beeld op dit smartphone-niveau past natuurlijk nooit op een klein kaartje in een bijlage van een artikel, in een keer op een beeldscherm of op een poster op de muur. En zelfs een gigantische plaat als de gipsplaat is maar een nietig ding als je het vergelijkt met de digitale kaart. Om een volledige digitale reconstructie te maken van de analoge kaart is dus een zoektocht nodig naar de data op de kaart, zodat er ingezoomd kan worden op een manier waar jullie aan gewend geraakt zijn. Hiervoor gaan we data uit verschillende bronnen gebruiken
Dataverzameling
Kijken naar wat er op de kaart staat
Om een vergelijkbaar en realistisch beeld te krijgen van de verschillende elementen op de kaart zijn datasets nodig waarin de verschillende dingen op de kaart zijn geregistreerd. En ondanks dat de afkorting anders impliceert, bestaat een geografisch informatiesysteem niet uit slechts een informatiesysteem.
Detail gipsplaat (1827).
Achter een kaart zitten vele bronnen, die zullen moeten worden samengevoegd om de verschillende elementen waaruit de kaart bestaat te visualiseren. Stap 1 is dus goed kijken wat er allemaal op de kaart staat. Kun jij de verschillende elementen op de kaart vinden?
Wij hebben in ieder geval de volgende dingen herkend:
- een muur om de stad Groningen
- vlekken op de provincie Groningen
- gekleurde vlakjes rond de provincie Groningen
- rode en gele strepen
- rode en witte stippen met plakkertjes
- een reliëfpatroon met hoogtes in het landschap
- labels
Vervolgens zijn we op zoek gegaan naar de bijpassende bronnen voor de verschillende elementen op de kaart.
Een 'muur' om de stad Groningen
We beginnen bij de 'muur' rond de stad Groningen. Dit is natuurlijk de oude stadswal rond de stad in het begin van de 19 de eeuw.
Eigendommen begin 19 de eeuw rond Groningen van het Ministerie van Oorlog, HISGIS.
Voor dit element zijn we op zoek naar een bron waarin deze oude menselijke categorisering is gedigitaliseerd. Hiervoor is is de bron HISGIS gebruikt.
In deze bron zijn de oudst bekende kadasterkaarten (van 1812 tot 1832) gedigitaliseerd, in opdracht van de rijksdienst voor cultureel erfgoed. We hebben de percelen geselecteerd rond de stad die in eigendom waren van het toenmalige Ministerie van Oorlog.
Op deze manier wordt de oude stadswal van de stad Groningen en de Helperlinie zichtbaar, zoals deze ook voorkwam in ongeveer dezelfde tijd als de gipsplaat.
Vlekken op de provincie
Volgende stap is het vage vlekkenpatroon over Groningen. Wat zou dit zijn? De legenda ontbreekt.. Dus we gaan op zoek naar een bron waarop de vlekken zijn gebaseerd.
Een korte zoektocht leidt ons naar een artikel van professor Reijnders.
Kaart van de provincie Groningen met grondsoorten, samengesteld door Grimmius, 1826 (Groninger Archieven).
Dit artikel gaat (onder andere) over een ingekleurde kaart van de provincie Groningen met grondsoorten uit 1826 (ongeveer een jaar voor de gipsplaat is gemaakt) . Hierop is wel een legenda aanwezig en het vlekkenpatroon van grondsoorten lijkt vergelijkbaar met het vlekkenpatroon op de kaart.
Omdat er geen specifiekere bron van de grondsoorten beschikbaar is uit het begin van de 19de eeuw, maken we voor de reconstructie van de Gipsplaat gebruik van een actuelere grondsoortenkaart van de Wageningen Universiteit. Deze datakaart bestaat uit verschillende vlakken, bestaande uit honderden grenspuntjes (vertexen).
Omdat de Noordzee ontbreekt, is het vlakje van de zee 'vergroot' naar een beeldvullende digitale kaart. Dit resulteert en is de legenda zo goed mogelijk benaderd in de kleuring op de kaart. Op de volgende kaart is te zien hoe de data er voor en na de kleuring van de gipskaart volgens de legenda van Grimmius, eruit ziet.
Grondsoortenkaart (WUR) als data (links) en met legenda (rechts). Door heen en weer te schuiven kun je de data en dezelfde data met legenda vergelijken.
Gekleurde vlakken rond de provincie
Voor de gekleurde vlakken op de kaart (oftewel de provincies) zijn 2 datalagen samengevoegd.
Gebieden rond de provincie (CBS/LGLN).
Enerzijds zijn de provincies van Nederland (de bestuurlijke grenzen exclusief zee) van het CBS gebruikt voor de provincies van Nederland.
Voor de gebieden van Duitsland zijn de grenzen van de landkreise van het open geoportaal van het Landesamt für Geoinformation und Landesvermussung Niedersachsen gehaald. Vervolgens zijn ze samengevoegd in 1 dataset en gekleurd naar de kleurstelling op de kaart. Tenslotte zijn er labels toegevoegd aan de kaartlaag.
Rode en gele strepen
De volgende stap is het vinden van bronnen achter de rode en gele strepen op de kaart.
De wegen (NWB-wegen, gele strepen) en de oude gebiedsindeling (rode strepen).
De gele strepen op de kaart zijn waarschijnlijk de hoofdwegen in de provincie, gezien de schaal van de kaart. Voor deze reconstructie is gemakshalve uitgegaan de huidige situatie van hoofdwegen in de provincie (dus de A en de N wegen). Deze data is te vinden in het NWB-wegenbestand van Rijkswaterstaat.
De rode strepen lijken de gebiedsgrenzen binnen de provincie weer te geven. Aangezien dit onderscheid in verschillende gebieden niet meer bestaat, is gekozen om de geometrie van de provincie Groningen (uit de CBS kaart waar de andere Nederlandse provincies komen) op te splitsen naar de verschillende grenzen, zoals weergegeven op de oorspronkelijke gipskaart.
Rode en witte stippen met plakkertjes
Zo, nu vrijwel alle vlakken op de kaart zijn herkend en gekleurd, is het de beurt aan de punten op de kaart en de bijbehorende labels. Nu is hier wel iets geks mee aan de hand. Sommige plaatsen bestaan niet meer als plaats. Andere zijn erbij gekomen. Verder wordt er een onderscheid gemaakt tussen rode en witte plaatsen. Waarom dit onderscheid is gemaakt is ons nog niet helder. Zouden het terpdorpen kunnen zijn? Of plaatsen op zand vs klei?
Om te beginnen zijn het in ieder geval woonplaatsen. Dus hebben we de woonplaatsen en buurtschappen uit plaatsenlaag van de Basisregistratie Topografie van het Kadaster gehaald. Volgende stap is het centrale punt van deze woonplaatsen en buurtschappen berekenen. Hiervoor gebruiken we een programma waarmee we het centrale punt van de vlakken kunnen berekenen. Als laatste is de huidige kaart vergeleken met de punten die op de kaart staan aangegeven als 'woonplaats'. Hiervoor zijn we meerdere malen naar het depot afgereisd om te controleren of we echt alle plaatsen op de kaart hebben gezet die worden getoond. Tenslotte zijn de stippen die op de gipsplaat staan, voorzien van een label. De plaatsen die wel benoemd staan hebben een geel labeltje gekregen, de plaatsen die wel op de kaart staan maar geen duidelijk labeltje hebben zijn rood gekleurd.
De woonplaatsen die op de kaart te zien zijn (en op de uiteindelijke reconstructie zijn gezet) zijn te vinden op de linkerkaart. op de rechterkaart zijn de huidige woonplaatsen te vinden in de provincie Groningen.
Links de 'oude woonplaatsen' op de gipsplaat. Rechts de 'huidige woonplaatsen' afkomstig uit de Basis Registratie Topografie van het Kadaster. Door heen en weer te schuiven kun je de data en dezelfde data met legenda vergelijken.
Hoogterelief
De laatste stap in de kaart lijkt de makkelijkste maar is uiteindelijk de moeilijkste: het hoogte-reliëf goed proberen weer te geven. Normaal zouden we het Actueel Hoogtebestand Nederland enkelvoudig gebruiken. Dit bestand wordt elke drie tot zes gemaakt in opdracht van de Waterschappen, de Provincies en Rijkswaterstaat om de hoogteverschillen goed in beeld te hebben in ons laagliggende land. Dit bestand bestaat uit een hoogtemeting voor elk blokje van 50x50 cm (oftewel een grote stoeptegel).
Het nadeel van dit bestand is echter dat het uitgaat van het volledige reliëf in Nederland en sommige gebieden zijn iets heuvelachtiger als het Groninger Landschap.
De miljoenen datapunten dienen in 1 oogopslag het reliëf van Groningen te laten zien. Om het hoogteverschil in Groningen goed in beeld te brengen, hebben we ervoor gekozen om een berekening over de miljoenen metingen te doen en deze samen te voegen tot een eerste versie van een hoogtelijnenkaart in meters voor Groningen op basis van de laatste AHN levering. Dit is gedaan zodat op de hogere schaalniveaus de dijken beter geaccentueerd kunnen worden dan in enkel de rastervisualisaties.
AHN4 als rasterbestand (links) en als hoogtelijnenkaart (rechts)
Conclusie
Zo, na een veelheid aan bronnen bij elkaar te voegen en alle pixels van waarde te hebben voorzien, is de digitale reconstructie zo goed als klaargemaakt voor de datawensen op de telefoon. En is het geen plaatje.
We hopen met dit verhaal een beetje een beeld te hebben gegeven hoe een oude kaart volledig gedigitaliseerd kan worden, welk een hoeveelheid aan data we tot onze beschikking hebben en de verschillende stappen achter het maken van een simpel kaartje.
Het kartografenvak mag dan, door de oneindige hoeveelheid data en digitale mogelijkheden, ongelooflijk zijn gewijzigd in de afgelopen 500 jaar (van etsplaat naar GIS) maar, zoals jullie misschien na dit verhaal begrijpen, is de zoektocht naar de juiste data, berekenen en visualiseren met verschillende technieken en het op basis daarvan ondersteunen van de publicaties in de wetenschap, zodat het in een oogopslag duidelijk is waar de verschillen zitten op een ruimtelijk niveau, een boeiende materie, waarmee we maar wat blij zijn om de wetenschappers van de RUG te ondersteunen.
Reconstructie GIPS-plaat Geodienst.
TBG.
GEODIENST
Wij zijn altijd benieuwd naar uw feedback op onze producten. Wilt u feedback geven of heeft u opmerkingen klik dan hier