3.
Remote sensing technologie in retrospectief
Techniekgeschiedenis van remote sensing De historische ontwikkeling van remote sensing is onderdeel van het bredere kader van de techniekgeschiedenis, zoals die ook in Nederland wordt beoefend. In termen van het eerste deel van de nieuwe serie Techniek in Nederland in de twintigste eeuw (1998) zou remote sensing kunnen worden beschouwd als een sleuteltechniek, zij het niet in economische zin dan zeker in wetenschappelijke zin. Met sleuteltechnieken worden volgens de auteurs technieken bedoeld, die "een brede doorwerking in een groot aantal sectoren en met diepgaande effecten op de algehele economie" hebben.172 Zoals de auteurs stellen in hun hoofdstuk over de opzet en methode van hun onderzoek, laat techniek als fenomeen zich lastig omschrijven en beschrijven, niet in de laatste plaats door haar sterke verwevenheid met maatschappelijke ontwikkelingen. Toch kunnen drie invalshoeken op het onderwerp helderheid brengen in de materie van techniekgeschiedenis van remote sensing. Er is een materiële kant, die de apparaten, producten, processen en infrastructuren laat zien. Dan is er een kennisaspect, dat de kennis behandelt die nodig is om techniek te ontwikkelen en toe te passen. En als derde is er de maatschappelijke kant van techniek, die zich richt op maatschappelijke en economische trends en op gedragsaspecten van degenen die met techniek in aanraking komen.173 Remote sensing heeft in belangrijke mate bijgedragen aan de verkenning, exploitatie en inrichting van het aardoppervlak met vergaande economische en wetenschappelijke gevolgen. Het vergt weinig inspanning om aan te tonen, dat remote sensing sinds de jaren twintig heeft geleid tot een snelle stijging van de arbeidsproductiviteit, zoals in het geval van de productie van topografische kaarten, het opsporen van delfstoffen en hulpbronnen, en het inventariseren en beheren van (stedelijk) grondgebruik. In de wetenschap kan het lokaliseren van archeologische artefacten en sites worden genoemd, evenals de toegenomen begripsvorming rond tal van geofysische (platentektoniek, vulkanisme, polaire ijsafzettingen, en dergelijke) en biologische processen (migratiestromen, vegetatiedekken, plantenziekten, enzovoort). Een sterke wisselwerking tussen wetenschap en technologie is aanwijsbaar in het verschijnen van talrijke artefacten (apparaten, instrumenten of infrastructuren) voor luchten ruimtewaarneming, variërend van navigatiemiddelen voor toestellen (platforms) tot optische en radiometrische instrumenten (camera's en sensoren), en apparaten die opnamen kunnen corrigeren, projecteren en analyseren. Deze artefacten zijn in onze tijd in toenemende mate onderdeel gaan uitmaken van grote technische systemen, zoals computernetwerken en gedistribueerde beeldarchivering- en informatiesystemen; communicatie- en stuursystemen voor satellietwaarneming; en geodetische systemen voor plaatsbepaling in relatie tot remote sensing. De geschiedenis van de technologie van het systematisch waarnemen en vastleggen vanuit de lucht, die feitelijk pas goed op gang komt tijdens de Eerste Wereldoorlog, is opgebouwd uit een onbepaald aantal separate geschiedenissen. Zo zijn er de geschiedenissen van de lucht- en ruimtevaart en van fotografische en radiometrische (elektromechanische; elektro-optische) systemen, maar ook die van de fotogrammetrie en de meer recente digitale beeldmanipulatie, en van de radiografie en signaalverwerking. De essentie van een technische ontwikkelingsgeschiedenis van remote sensing ligt in de integratie van deze technologieën. Het gaat erom, de koppelingen te beschrijven, die in de loop der jaren stap voor stap tot stand werden gebracht. Vrijwel iedere technologie is op zijn beurt eveneens het product van integratie van eerdere (deel)technologieën geweest. Over de technisch-historische oorsprong van remote sensing bestaan uiteenlopende lezingen, zoals die van Fischer (1975), Blachut en Burkhardt (1989) en Cracknell en
75
Hayes (1991), maar er ontbreekt overeenstemming over het periodiseren van de ontwikkeling van de remote sensing.174 Een bijkomend probleem is dat in de verschillende historische relazen de stedelijke ruimte als specifiek object van waarneming slechts marginale aandacht krijgt, terwijl argumenten kunnen worden aangevoerd om met het thema stad anders om te gaan..175 De fijnkorreligheid en fysische pluriformiteit van het stedelijk weefsel stelt in bepaalde gevallen bijzondere eisen aan de waarnemings- en registratietechniek. Hetzelfde geldt voor de dynamiek van steden als drager van maatschappelijke functies, als constructief bouwwerk en als onderdeel van een omvattend fysisch milieu. Afgezien hiervan zijn er geen principiële verschillen aan te merken met andere vormen van aardobservatie en hoort stedelijke remote sensing allereerst thuis in het domein van de gebruiksgeschiedenis (zie het vierde hoofdstuk). Het is zinvol om bij wijze van terrein ontginning enkele van de hoogtepunten van de stedelijke remote sensing hier op een rij te zetten als voorzet voor een meer diepgaand onderzoek. De techniekgeschiedenis van remote sensing van steden (urban remote sensing) is ingebed in een meer algemene geschiedenis van aardobservatie en wordt gekenmerkt door een sterk internationaal karakter, vanaf haar prilste begin tot heden. De aanvang van de periode van stedelijke remote sensing wordt gemarkeerd door de geboorte van de eerste luchtfoto boven een klein voorstadje onder de rook van Parijs vanuit een aangelijnde ballon, in 1858. Dit is het historische moment waarop de geschiedenissen van de luchtvaart en fotografie elkaar voor het eerst kruisen. In de achtergrond spelen zich tegelijkertijd de eerste fotogrammetrische experimenten af, waarbij camera’s aan vliegers werden opgelaten.176 Elk van deze drie geschiedenissen is dan nog zeer pril, maar zal zich binnen enkele decennia sterk verbreden. Zo kan uiteindelijk aan de luchtvaartgeschiedenis die van de ruimtevaart worden toegevoegd, die overigens pas serieus vorm krijgt wanneer Sovjet-Russische en Amerikaanse nationale programma's van de jaren vijftig ten uitvoer worden gebracht.177 De geschiedenis van de fotografie kan in de breedte worden opgerekt om de radiometrie (of stralingsmeting) te omvatten, terwijl de fotogrammetrie sinds de jaren zestig werd toegerust met geautomatiseerde beeldverwerkingsmethoden. Intensieve luchtverkenningscampagnes tijdens beide wereldoorlogen en de opkomst van systematische registratie van de aarde met satellieten stelde het management van beeldgegevens voor ernstige problemen. Door de groei van de gegevensproductie en voortgaande accumulatie van beelden ontstond een nijpend gebrek aan strategieën voor efficiënte opslag en ontsluiting van remote sensing beeldarchieven. Sinds medio jaren zestig geografische informatiesystemen haalbare kaart bleken voor integratie en analyse van beeld- en tekstgegevens, werd hun vermogen ontdekt om steeds grotere gegevensvoorraden te beheren. Elektronische opslag van satellietbeelden en orthofoto's gebeurde aanvankelijk centraal, maar kreeg later een meer gedistribueerd karakter. Zeer in het kort wordt in de nu volgende paragrafen weergegeven hoe sinds de tweede helft van de negentiende eeuw de drie genoemde technologische domeinen (lucht- en ruimtevaart; fotografie en radiometrie; fotogrammetrie en computerbeeldverwerking) zich hebben ontplooid. Er zal nader worden ingaan op de hypothese dat het in de eerste plaats militaire conflicten (als dreiging en als gebeurtenis) zijn geweest, die remote sensing op technologisch zowel als methodisch gebied telkens hebben aangewakkerd. In vreedzame perioden werd eerst voorhanden zijnde militaire technologie aangewend voordat wetenschap en maatschappij op grond van gespecificeerde behoeften zelf de ontwikkeling van technieken en methoden voor hun rekening namen. Het gaat hier om een terugkerend patroon rond conflicten vanaf de tweede helft van de negentiende eeuw: in de Amerikaanse burgeroorlog, de Frans-Pruisische oorlog, in beide wereldoorlogen, maar ook in recente conflicten als in de Golfoorlogen. Deze cycli van progressie van het remote sensing onderzoek in het krijgsbedrijf (militaire luchtverkenning), afgewisseld met die in civiel-wetenschappelijke milieus (diverse
76
specialisaties in aardobservatie) tekenen zich af in de nu volgende chronologische verhandeling.
Experimenten vooraf 1858 - 1913 Luchtfotografie is de oudste en meest uitgekristalliseerde vorm van remote sensing en heeft de basis gelegd voor latere vormen van remote sensing.178 Als gezegd is de luchtfotografie ontstaan door combinatie van twee zich zelfstandig ontwikkelende technologieën, die van de ballonvaart en de fotografie. De ballonvaart, de oudste van de twee, had al tegen het einde van de achttiende eeuw de belangstelling gewekt van militairen voor het verkennen van het terrein en de posities en getalsterkten van vijandelijke troepen; de fotografie had zich buiten de militaire veste ontwikkeld door de inspanningen van vele, onafhankelijk van elkaar werkende onderzoekers en uitvinders. Het huwelijk tussen ballonvaart en fotografie was een burgerlijk huwelijk, dat de luchtfotografie als kind zou voortbrengen; een kind dat vrijwel onmiddellijk terecht kwam in een militair internaat en zou meevechten in beide grote conflicten van deze periode, te weten de Amerikaanse burgeroorlog en de Frans-Pruisische oorlog van 1870. Aan het eind van de achttiende eeuw werd het eeuwenoude visioen van de mens om zich langdurig boven de aarde te kunnen verheffen en om zich door de lucht te kunnen voortbewegen plotsklaps bewaarheid toen in 1783 de jonge Franse geleerde J.F.P. de Rozier (1754-1785) gedurende vijf minuten in de lucht opsteeg met een heteluchtballon tot op 28 meter hoogte. De gebroeders J.M. Montgolfier en E.J. Montgolfier hadden kort tevoren met enkele succesvolle, publieke demonstraties -onder meer voor koning Lodewijk XVI en zijn hof- bewezen, dat hun (voor die tijd gewaagde) theorieën inzake ballonvaart inderdaad hout sneden. In datzelfde jaar nog werd de eerste vrije vlucht gemaakt boven Parijs in een heteluchtballon, die met stro werd gestookt. In ongeveer vijfentwintig minuten werd een afstand afgelegd van ongeveer tien kilometer. Omstreeks dezelfde tijd vonden opstijgingen plaats met gasballonnen en er werden vluchthoogten bereikt tot een duizelingwekkende drieduizend meter. De eerste ballonvaarten hadden grote publieke belangstelling, hoewel men niet overal op de hoogte was van de experimentele luchtvaart. Een onbemande gasballon die werd opgelaten op het Champs de Mars kwam vijfentwintig kilometer verderop in het dorp Gonesse terecht, waar hij door bijgelovige dorpelingen als een duivels demon werd gelyncht.179 In Groot-Brittannië vond de eerste opstijging plaats in 1784 en in het jaar daarop werd vanuit Engeland het Kanaal overgestoken door J.P. Blachard, die daarbij ook de lage landen aandeed.180 De ballonvaart had vroegtijdig de aandacht getrokken van militairen uit verschillende Europese landen, zoals van de Engelse generaal J. Money.181 In Frankrijk gaf kapitein Coutelle bij de slag van Fleurus (1794) vanuit een ballon met behulp van gekleurde vlaggen instructie aan troepen op de grond. Dit is voorzover bekend het vroegste voorbeeld van militaire coördinatie van land manoeuvres vanuit de lucht.182 Tevens was de mogelijkheid gedemonstreerd om in de planning van operaties de voordelen van een mobiele observatiepost hoog boven het aardoppervlak te betrekken. In de negentiende eeuw zou op diverse plaatsen in de wereld de ballonvaart verder ontwikkeld worden, als gevolg waarvan telkens duur- en hoogterecords sneuvelden. In 1836 zou de Engelsman Ch. Green (1785-1870) in gezelschap van het parlementslid R. Hollond in een tijdsbestek van zeventien en een half uur een afstand afleggen van bijna achthonderd kilometer op het traject Londen-Weilburg, waarbij het Kanaal bij nacht werd gepasseerd.183 In de periode van 1820 tot 1840 maakte de fotografie, het tweede technologische bestanddeel van remote sensing, een cruciale fase door in haar ontwikkeling.184 Volgens de Nederlandse historisch-socioloog W.G.L. de Haas heeft de fotografie haar wortels in de camera obscura enerzijds en vooral achttiende eeuwse proefnemingen met fotochemische reproductietechnieken anderzijds. De techniek kwam in een stroomversnelling terecht toen in 1822 J.N. Nièpce met succes een fotokopie
77
maakte van een transparante tekening. Hij verbeterde deze reproductietechniek op basis van lichtgevoelig Syrisch asfalt, en maakte heliogravures van uiteenlopende onderwerpen, zoals portretten van vooraanstaande personen. Vier jaar later, in 1826, slaagde Nièpce erin om vanuit zijn zolderraam met behulp van een camera obscura het uitzicht vast te leggen op een lichtgevoelig gemaakte tinnen plaat. Het resultaat was een houtskoolachtige tekening die vaag de contouren en muur- en dakvlakken van gebouwen liet zien, zonder al te veel detail of tekenen van vluchtig leven. Dat laatste wat begrijpelijk was bij een belichtingsduur van circa acht uren(!). In Groot-Brittannië wist W.H. Talbot in 1835 de belichtingstijd, een kritische factor in de praktische toepasbaarheid van de fotografie, te verkorten tot een half uur door gebruik te maken van zilverchloride papier als beelddrager. Vijf jaar later wist hij de uitvinding van een positief-negatief procédé op zijn naam te zetten, de talbottypie (later omgedoopt tot kalotypie). Dit procédé maakte het mogelijk om meerdere afdrukken van eenzelfde cliché te maken, hetgeen in 1844 de aanzet gaf tot de publicatie van het eerste met foto's geïllustreerde boek getiteld The Pencil of Nature.185 De talbottypie kon qua scherpte en realisme evenwel niet wedijveren met een procédé, dat L. Daguerre in 1837 uitvond en dat in januari 1839 door tussenkomst van D.F.J. Arago werd geïntroduceerd bij de Franse Académie des Sciences en de Chambre des Députées. Daar sprak Arago, astronoom en secretaris van de Académie, hoge verwachtingen uit van de fotografie voor de wetenschap, niet in de laatste plaats voor de registratie van zonsverduisteringen, zoals De Haas veronderstelt.186 Daguerre zelf speculeerde bij die gelegenheid al over de mogelijkheid om topografische informatie uit foto's af te leiden.187 Het vroegst bekende luchtfotobeeld zou inderdaad een daguerreotypie zijn, zij het dat door ontwikkelingen in de fototechniek al spoedig op glasplaten werd overgestapt en weer later op filmdragers. De jaren veertig en vijftig van de negentiende eeuw zouden naast fototechnische vooruitgang ook een uitbouw van de geometrische manipulatie van fotografische opnamen te zien geven in de vorm van fotogrammetrische experimenten in Frankrijk (Laussedat) en Duitsland (Meydenbauer). Het inzicht was ontstaan dat een foto niet alleen een afbeelding was van de werkelijkheid, maar dat deze tevens kon worden opgevat als een mathematisch model van die werkelijkheid. Vormen, afmetingen en situering van ruimtelijk objecten konden in foto's worden gemeten, omdat het fotografische beeld tot stand kwam volgens de regels van het centrale perspectief, die sinds de renaissance bekend waren. De pioniers van de fotogrammetrie streefden een optimaal effectieve simulering van de werkelijkheid na en hun werk richtte zich op twee fundamenteel verschillende doeleinden, te weten het zo nauwkeurig mogelijk reproduceren van de natuur, -dat wil zeggen de werkelijkheid- in bestendige beelden; en het extraheren van specifieke informatie uit foto's, waarbij fotografie niets meer is dan een medium om gegevens tijdelijk vast te leggen. In het eerste geval betrof het onder meer fotogrammen van het exterieur en interieur van monumenten; in het andere geval ging het om topografie, en wel het afleiden van kaartcoördinaten uit landschapsfoto's. De Haas (1975) heeft aangetoond, dat de fotografie de beide gebruiksvormen van de camera obscura al van het begin af aan had overgenomen, namelijk die van het opwekken van illusies, het fantasmatische, en die van het exact kopiëren van de werkelijkheid.188 Het is deze laatste functie die bij uitstek door de fotogrammetrie gestalte heeft gekregen en waardoor de wetenschap werd voorzien van een accuraat beschrijvings- en simulatiemodel, dat tot op de huidige dag wordt gewaardeerd in de ruimtelijke en ontwerpende disciplines. Met de fotogrammetrie was een alternatief ontstaan voor het rechtstreeks meten van de werkelijkheid, en kon informatie van zowel kwalitatieve als kwantitatieve aard aan foto's worden ontfutseld. In 1858 experimenteerde de Franse genie-officier A. Laussedat met een glasplaat-camera, die was opgehangen aan een reeks aan elkaar gebonden vliegers. Hiermee wist hij te bewijzen dat met fotografie topografische kaarten konden worden vervaardigd.189 Later gebruikte hij een aangelijnde ballon en in 1859 slaagde hij erin om
78
met een camera waarvan hij de technische specificaties precies kende, bepaalde gedeelten van Parijs in kaart te brengen volgens een methode die hij metrophotogrammetie noemde. Laussedat ondervond echter problemen bij het luchtfotografisch bedekken van grotere terreineenheden en veel van zijn tijdgenoten ridiculiseerden aanvankelijk zijn experimenten. Uiteindelijk concipieerde hij echter een wiskundige methode waarmee overlappende perspectivische opnamen konden worden geïntegreerd tot orthofotografische projecties op willekeurige vlakken. In 1867 stelde de genist te Parijs de eerste fototheodoliet publiekelijk ten toon, samen met de eerste plattegrond van die stad op basis van luchtfoto-surveys.190 Ruim dertig jaar later werden de mathematische methoden en instrumenten voor de compilatie van topografische kaarten door Laussedat op schrift gesteld in Récherches sur les instruments, les méthodes et le dessin topographiques. Het werk dat verscheen in twee delen in respectievelijk 1898 en 1901, heeft een belangrijk fundament gelegd voor de fotogrammetrische discipline, samen met dat van de Oostenrijker Th. Scheimpflug uit 1897.191 De eerste luchtfoto wordt in de regel geschreven op het conto van de Fransman G.F. Tournachon, beter bekend als Nadar. In zijn dagen was Nadar een bekend journalist en karikaturist en had in 1853 een "salon de photographie" geopend in Parijs, die zou uitgroeien tot een populaire verzamelplaats van kunstenaars en intellectuelen, die zich op kunstzinnige wijze door de fotograaf lieten portretteren. Daarnaast raakte hij gefascineerd door de ballonvaart en besloot zelf deze modieuze sport te gaan beoefenen. Hij werd in de beginselen ingewijd door de gebroeders Godard, die later tot Frankrijks meest prominente ballonvaarders zouden worden gerekend. Nadar begreep onmiddellijk de commerciële potenties van de fotografie vanuit ballonnen en vroeg op dit idee in 1856, twee jaar voordat hij de eerste luchtfoto in de geschiedenis zou maken, patent aan.192 Hij zou in de tussentijd evenwel nog vele mislukkingen moeten trotseren en inkomsten derven voordat hij tot succes zou komen. Één van de problemen vormden de collodiumplaten die kort voor gebruik moesten worden voorzien van een coating, en die vervolgens moesten worden afgeschermd voor het waterstofgas dat uit de ballon weglekte en een ongewenste chemische reactie veroorzaakte. J.R. Quick (1964) beschrijft welke oplossing Nadar bedacht voor dit probleem en hoe hij vervolgens met de eerste luchtfoto geschiedenis maakte: "The problem was overcome by constructing, in the airship's basket, a darkroom of orange cloth reinforced by a black lining. Late one afternoon during the summer of 1858, after many repeated failures, Nadar ascended once more above Paris. The light proved unsuitable, and he had drifted out to the country. So, coming down near Le Petit Bicêtre, he "parked" his balloon under guard overnight. Next morning, still undaunted, he went up again, and, at 80 meters, made an exposure, the first recorded successful attempt at aerial photography. "They drew me down," Nadar related. "I leaped out and rushed to the inn, where, all excited, I developed my plate." Triumphant, Nadar emerged to show the results. Indisputably, though faintly, the negative showed the hamlet's three houses, a farm yard, the inn, even roof tiles, a gendarme, and a cart whose driver, in surprise, had drawn up right in front of his balloon. "I was right," he concluded. "Aerial photography is possible.""193 Deze historische gebeurtenis vond plaats op 28 juli 1858, driekwart eeuw nadat De Rozier samen met de markies d'Arlandes in hun montgolfier over de metropool waren gevlogen.194 De opnamen werden gemaakt met behulp van een zogenaamde Dallmeyercamera, die was voorzien van een door Nadar zelf gefabriceerde sluiter.195 In de jaren zestig vervolgde Nadar zijn luchtfotografische proefnemingen in een grote waterstofballon compleet met donkere kamer, Le Géant, met welke hij een spectaculair survey van het gehele Franse grondgebied wilde maken. Dat plan trachtte hij te verkopen aan de Franse regering, maar die ging daar niet op in.196 Nadat hij in 1861 en 1862 met behulp van booglampen de catacomben van Parijs had gefotografeerd, maakte Nadar in Le Géant op 14 september 1865 een korte vlucht boven Amsterdam, waarbij werd opgestegen vanaf het terrein van het Paleis voor Volksvlijt, maar korte tijd
79
later moest worden geland in de pas drooggelegde Haarlemmermeerpolder.197 Het is echter vrijwel zeker dat bij die gelegenheid geen foto's werden gemaakt.198 Laussedat voorzag dat de luchtfotografie zijn militaire betekenis vooral zou gaan ontlenen aan een snelle en accurate productie van topografische kaarten. Maar het inwinnen van gevechtsinlichtingen uit luchtfotografische opnamen ging aan die toepassing vooraf. Vrijwel onmiddellijk nadat de eerste luchtfoto een feit was geworden, kreeg de luchtfotografie deze operationele functie in de bloedige slag om Solferino, in 1859, tussen de Fransen, Sardiniërs en de Oostenrijkers.199 Ook in de Verenigde Staten zag het militair apparaat kans inlichtingen te vergaren over zowel vijandelijke als eigen stellingen en formaties. De eerste luchtfoto was daar op naam komen te staan van de fotograaf J.W. Black en S.A. King, die in 1860 een opname maakten van de haven van Boston en omgeving van een hoogte van 365 meter.200 Kort daarna, tijdens de Amerikaanse Burgeroorlog, in 1862, werden luchtverkenningen uitgevoerd en opnamen gemaakt bij de slag om Fair Oaks, Virginia, door Th.S. Lowe vanuit de gasballon Intrepid. Generaal McClellan schakelde de ballonvaarders La Montaine en Allon in voor fotografie van Confederale stellingen in Richmond, Virginia; opnamen die werden gemaakt van een hoogte van ca. 470 meter.201 Overigens werden ballonnen voor verkenning en fotografie ingezet, maar er werd eveneens gedacht aan de mogelijkheid van bombardementen. Het luchtbombardement wekte in militaire kringen belangstelling nadat een voormalige Engelse tandarts successen had geboekt met het naar beneden gooien van explosief materiaal vanuit zijn ballon op doelen op de grond.202 H.T. Coxwell (1819-1900) publiceerde over deze experimenten en werd tijdens de Frans-Pruisische oorlog van 1870 door de Duitsers uitgenodigd om te adviseren bij de oprichting van een afdeling ballonvaarders. Nadar gaf ondertussen het Franse leger aanwijzingen over het instellen van een vergelijkbare afdeling bij het Franse leger. In 1870 steeg hij op met L. Gambetta, de Franse minister van binnenlandse zaken, en later tevens minister van oorlog. Ondertussen werd zowel in de Verenigde Staten als in Europa met veel élan gezocht naar wegen om kaarten te kunnen maken vanaf luchtfoto's. M. Triboulet maakte in 1879 de eerste verticale luchtfoto's boven Parijs vanuit een vrije ballon op ruim 500 meter hoogte.203 Het daar opvolgende jaar werd Parijs van 1200 meter hoogte gefotografeerd door Desmarets, met zilverbromide-platen in gelatine, waardoor uitstekende negatieven beschikbaar kwamen. Ook elders in Europa werden dergelijke proefopnamen vanuit ballonnen gemaakt, zoals door Silberer in Wenen, in 1885; en door Shadbolt en Dale in Engeland in 1883, in navolging van hun landgenoot majoor Elsdale, die door Crawford en Keiller (1928) als de pionier van de luchtfotografie van het Britse leger wordt bestempeld.204 In 1886 schreef G. Tissandier een verhandeling over fotografie vanuit luchtballonnen, gevolgd door een bibliografie over luchtnavigatie in 1887.205 De eerste systematische luchtfoto opnamen voor topografische doeleinden werden vervaardigd in Rusland, in 1889 door ingenieur R. Thiele.206 Talrijke experimenten kenmerken de vroegste periode van de luchtfotografie, waarvan meest curieuze zijn het gebruik van vliegers (A. Burat, 1887; luitenant H. D. White, 1895-96; R. Thiele, 1899), kleine raketten (A. Denise, 1888; A. Maul, 1906) en postduiven (J. von Neubronner, 1909) om camera's boven het aardoppervlak uit te tillen en hun werk te laten doen. Het voorlopige culminatiepunt zou in 1909 worden bereikt door de eerste filmopname van een stad, het Italiaanse Centocelli, opgenomen door de Amerikaanse luchtvaartpionier W. Wright. Met de komst van bestuurbare luchtschepen (Zeppelin, 1901) en motorvliegtuigen (gebroeders Wright, 1903) konden grote, aaneengesloten gebieden systematisch worden gefotografeerd.207 Dit was van belang voor topografische kaartvervaardiging en voor exploratie van afgelegen gebieden, zoals de Noord- en Zuidpool.208 De meer constante opname parameters bij het maken van fotografische beelden schiep gunstige voorwaarden voor het ontstaan van een wetenschappelijke beeldinterpretatie methode.
80
Omstreeks 1900 werden er allerhande toestellen ontwikkeld voor het herleiden van coördinaten uit luchtfoto's voor topografische kaartproduktie. Baanbrekend fotogrammetrisch werk werd verricht door de Oostenrijkse kapitein Th. Scheimpflug (1865-1911), die daarover rond 1897 en in 1907 publiceerde.209 Zijn Bildmeßtheodoliet, die voorheen voor terrestrische fotogrammetrie in bergachtige gebieden werd gebruikt, liet weliswaar terreincoördinaten uit negatieven aflezen, maar de methode was omslachtig en weinig nauwkeurig. Als ander voorbeeld kan de stereocomparator van C. Pulfrich (Duitsland 1900) dienen, die door de Oostenrijkse luitenant E. von Orel werd doorontwikkeld tot de stereo-autograaf (1908), een apparaat waarmee naast horizontale coördinaten ook hoogten konden worden bepaald.210 Het eerste praktisch bruikbare instrument om langs luchtfotografische weg kaarten te vervaardigen werd geproduceerd in de werkplaatsen van de firma Carl Zeiss in 1911.211 In de techniekgeschiedenis van remote sensing wordt de periode van 1858 tot 1915 gekenmerkt door intensieve experimenten op het vlak van de luchtvaart, de luchtfotografie en de fotogrammetrie. Het merendeel van deze proefnemingen stond in het teken van het zo nauwkeurig mogelijk modelleren van de topografische werkelijkheid. Hoewel luchtfotokartering in de Eerste Wereldoorlog nog lang niet het stadium had bereikt van routinematige serieproductie van topografische kaarten, waren de theoretische, procedurele en instrumentele grondslagen hiervoor reeds gelegd. Een tijdelijk hoogtepunt in de natuurgetrouwe afspiegeling van de ruimtelijke werkelijkheid vormde de stereoscopie. Sinds het laatste kwart van de negentiende eeuw rouleerden stereoscopen decennialang in de vermaaksfeer. Populaire onderwerpen van series van op papier afgedrukte stereoparen waren onder andere exotische taferelen uit de koloniën, beelden van ontzagwekkende natuur gemaakt tijdens expedities, portretten van voorname gezelschappen en personen, en cabareteske drama’s in huiselijke kring. Maar er waren zeker ook serieuze toepassingen van stereoscopie, waarvan de ruimtelijke visualisatie van terreinen, waargenomen vanuit de lucht met name moet worden genoemd. Naturalistische, stereoscopische terreinmodellen werden volledig in het kielzog van de cartografie meegetrokken, omdat daarmee een meer eenduidige interpretatie werd behaald. Stereoscopische beelden gaven van de werkelijkheid niet alleen meer facetten weer, ook representeerden zijn de morfologische opbouw effectiever dan afbeeldingen in het platte vlak. Bepaalde beperkingen (voorwaarden aan opnamen en afdruk; gebruik van leesinstrumenten; niet iedereen “ziet” stereo) zorgden er echter voor dat het stereoscopisch model een tamelijk bescheiden plaats kon innemen temidden van traditionele analyse- en representatie modellen van de ruimte, zoals de plattegrond, vogelvluchttekening, topografische kaart, statistische tabel en maquette. Het inwinnen van gevechtsinlichtingen tijdens militaire conflicten maakte de luchtfotografie een gewild instrument bij de staven aan weerszijden van het front en was aanleiding tot veel experimenten. Ondanks het feit dat in diverse legers vanaf 1870 afdelingen ballonvaarders werden opgericht, die waren belast met luchtverkenning en fotografie, zou het nog tot aan het einde van de Eerste Wereldoorlog duren voordat remote sensing als procedure was ingebed in de continue planning van voorgenomen en in gang gezette operaties. De kwetsbaarheid van luchtwaarnemers en de onberekenbaarheid van het weer speelden de warlords sindsdien blijvend parten, ofschoon in de volgende decennia stapsgewijs antwoorden werden geformuleerd vanuit het technisch-wetenschappelijk onderzoek. Over de precieze invloed van militaire luchtwaarneming en planning op een meer procesmatige benadering van planning van steden en regio’s in de eerste helft van de twintigste eeuw is nog weinig bekend. Voor de periode van na de Tweede Wereldoorlog is een relatie tussen militaire en civiele modellen op basis van luchtfotografische simulatie duidelijk aantoonbaar. Aan de hand van enkele voorbeelden uit de Amerikaanse planningsliteratuur zal deze relatie in het volgende hoofdstuk uiteen worden gezet.
81
De Eerste Wereldoorlog 1914 - 1918 "Reconnaissance, or observation can never be superseded; knowledge comes before power; and the air is first of all a place to see from."212 W. Raleigh, 1922 Het luchtperspectief heeft in de periode 1914-1918 zowel door rechtstreekse observatie als via luchtfotografie een zwaarwegende rol gespeeld bij het voeren van landoorlog, alsmede bij maritieme operaties aan het westelijk en oostelijk front en diverse sideshows elders in de wereld, zoals het Nabije en Midden-Oosten en Duits oostelijk Afrika. Het bestuurbare motorvliegtuig kende enkele cruciale gebruiksmogelijkheden, die van invloed waren op zowel het strategisch denken over conflicten als op de operationele aspecten daarvan. Vliegtuigen konden gericht en flexibel worden ingezet voor operationele taken, zoals verkenning (vooral achter vijandelijke linies); offensieve taken als bombardementen en luchtgevechten met vijandelijke toestellen; communicatie (berichten); en in beperkte mate logistiek. Het toenemende belang van de luchtfotografie in de militaire planning kan worden teruggevoerd op schaalvergroting van de oorlog en, in samenhang daarmee, het streven naar beheersing van steeds meer complexe operationele processen middels voortdurende regulering van informatiestromen: informatie over het terrein en de gevechtsomstandigheden, over de vijandelijke bewapening en troepensterkte; over de aansluiting van stellingen op de infrastructuur van het achterland; en informatie over de verrichtingen van de bondgenoten. Militaire staven moesten zich verzekeren van een continue stroom van recente, precieze en betrouwbare informatie. Deze stroom moest alle relevante processen doeltreffend simuleren, opdat gegronde afwegingen konden worden gemaakt, de juiste tactische beslissingen konden worden genomen en strategische lijnen konden worden uitgezet. De luchtfotografie zou naarmate de oorlog voortduurde in steeds belangrijker mate gaan bijdragen aan de continu-simulatie van zich afspeelde op de slagvelden. De betekenis van het luchtfotografisch perspectief tekent zich pas goed af tegen de achtergrond van de loopgraven oorlog van het westelijke front van de Eerste Wereldoorlog. In zeer bloedige slagen en onder erbarmelijke logistieke en terreinomstandigheden werd gevochten op de slagvelden van onder meer NoordFrankrijk en België. De oorlogvoerende partijen hadden zich daar diep ingegraven in geëchelonneerde stelsels van loopgraven: de voorste linies, gescheiden door niemandsland, mijnenvelden en draadversperringen; de ondersteuningslinies daarachter; gevolgd door de reservelinies die werden aangesproken wanneer de vijandelijke troepen een doorbraak wisten te forceren. Deze linies van loopgraven werden onderling verbonden door loopgraven voor communicatie, die zowel lateraal als in de diepte van het terrein waren aangelegd. De loopgravenoorlog werd gekarakteriseerd door perioden van intense activiteit in alle geledingen van de militaire organisatie, afgewisseld met langdurige tijden van gelaten afwachten op instructies dan wel aanvalsacties van vijandelijke zijde in de lagere regionen. Maar vanuit een oogpunt van waarneming speelde de oorlog zich grotendeels af beneden het maaiveld, in zachte en vaak zompige bodems. Grootscheepse bewegingen van troepen en materieel waren eerder uitzondering dan regel zodra de legers zich eenmaal hadden ingegraven: wat er zich daarna in de loopgraven van de tegenstander afspeelde bleef veelal een raadsel, waarover soms door een incidentele waarneming vanaf een hoge observatiepost als de daken van hoge gebouwen of kerktorens iets meer duidelijkheid kon worden verkregen. Vijandelijke artillerie trachtte dan ook potentiële hoge uitkijkposten zoveel mogelijk te vernietigen om de tegenstander in dat opzicht blind te maken. De barrières die waren opgeworpen tussen de terreinvakken van de belligrenten waren niet te doorkruisen door cavalerie of infanterie en verkenningspatrouilles konden dan ook weinig uitrichten. Observatieposten te velde waren van geringe betekenis, omdat in het veld nauwelijks meer kon worden waargenomen dan de aarden wallen van de loopgraven, het prikkeldraad en de mijnenvelden, een uitzicht dat tijdens gevechtshandelingen bewust werd belemmerd
82
door gebruik van rookgranaten en gifgassen, door de militair-historicus P. Mead (1983) aangeduid als "the fog of war". Regen, hagel, sneeuw en mist deden daar van tijd tot tijd nog een schepje bovenop. Militaire staven aan weerszijden van het front kampten met het probleem dat er onvoldoende inlichtingen beschikbaar waren die voldeden aan de eisen van betrouwbaarheid, nauwkeurigheid en actualiteit. Inlichtingen golden (en gelden) als de brandstof voor militaire operaties, of deze nu offensief of defensief van aard zijn, en moesten uitsluitsel geven over de lokale terreingesteldheid, de opstelling en aantallen van vijandelijke en eigen troepen, de bewapening en niet te vergeten de logistieke kanalen die het front verbinden met het militair-industrieel productie-apparaat in het achterland. Door het ondergronds gaan van de militaire gevechtstrein werden de mogelijkheden van veldobservatie beknot en was luchtwaarneming een dwingende noodzakelijkheid geworden. Binnen de militaire organisatie kreeg luchtverkenning dan ook een hoge prioriteit, getuige het feit dat verschillende leger werden toegerust met luchtvaart afdelingen, die zich vervolgens zouden gaan ontwikkelen tot volwaardige krijgsmacht delen. De taken van de luchtverkenners waren tweeledig: er moest algemene tactische informatie worden ingewonnen ten behoeve van de hogere staven; en de luchtverkenners moesten optreden als de "ogen" van de artillerie en werkten in gecoördineerde acties samen om vijandelijke doelen uit te schakelen. Voor de communicatie tussen militairen in de lucht en commandanten te velde werden morseachtig gecodeerde berichten per seinsleutel verzonden door de piloot: een gebrekkig eenrichtingsverkeer dat pas in 1918 vervangen zou gaan worden door radiotelefonisch verzonden, gesproken berichten over en weer. De werkterreinen tussen de ballonvaarders en de vliegeniers waren zo ingedeeld, dat de ballonnen in één à twee linies op een afstand van vijf tot negen kilometer achter het front waren verankerd, opgehangen op een hoogte van circa 1500 meter. Weliswaar was het zicht vanuit deze "Drachenballons" en "Caquots"213 op vijandelijk gebied beperkt, maar met verrekijkers wisten waarnemers nuttige informatie door te geven naar de grond, met name de eerste tekenen van een op handen zijnd offensief.214 Vliegtuigen werden ingezet boven het front en vijandelijk gebied om het slagveld te bespieden en om de vorderingen van naburige geallieerde eenheden gade te slaan. De artilleriebatterijen werd aan het begin van de oorlog feedback gegeven over de inslagen van hun kanonnen en mortieren, alsmede over de exacte lokaties van vijandelijke batterijen. Dat gebeurde in de vorm van schriftelijke rapportage die in postzakken werd afgeworpen in de nabijheid van commandoposten. Vooroorlogse instructievoorschriften voor de artillerie en het R.F.C. beschrijven een systeem van observatie en rapportage ten aanzien van afgegeven artillerievuur.215 Fotografie vanuit vliegtuigen kon worden ingezet naar rato van behoefte. Dat gold niet alleen voor de staven ten aanzien van uitvaardiging van verkenningsmissies, maar evenzeer voor piloten voor wie allerhande voorzieningen werden aangebracht in de verkenningstoestellen. De Italiaanse kapitein-vlieger Fabbri had aan het begin van de oorlog een fotocamera in het staartstuk van een vliegtuig gemonteerd, dat eenvoudig vanuit de cockpit kon worden bediend.216 Bij het Britse Royal Flying Corps werden in 1914 de eerste luchtfotografische proeven genomen, waaronder een serie van vijf luchtfoto's bij de slag om Ieper die van groot belang bleken voor de artillerie.217 Werden deze foto's nog "overboord" genomen -en op goed geluk-, spoedig werden de camera's vast aan de vliegtoestellen gemonteerd, en weer later zouden zij door een gat in de vloer rechtstandig naar beneden kijken. In januari 1915 werd bij de Britten een specialistische afdeling voor luchtverkenning opgericht en tegen het einde van de oorlog, in oktober 1918, werden liefst 23.000 films belicht, waarvan 650.000 afdrukken werden gemaakt. Bij het Nederlandse leger werd in 1913 een Luchtvaartafdeling gevestigd te Soesterberg, die in 1916 werd toegerust met een eigen Foto-afdeling. Interpretatie- en analysemethoden werden in de tussenliggende jaren verder uitgediept en het nut van
83
luchtfotografie als inlichtingenbron en als simulatietechniek werd niet langer betwist, hoewel de afstemming van luchtwaarneming op de artillerie in 1918 nog verre van optimaal was. De slag om de Noordfranse plaats Loos in 1915 had de geallieerde strijdkrachten geleerd hoe kwetsbaar de toestellen in de lucht waren voor luchtdoelgeschut en vijandelijke jachtvliegtuigen. Bovendien was gebleken dat de tijdspanne die lag tussen het moment van de luchtwaarnemingen en dat van de acties die op grond daarvan werden genomen in een aantal gevallen onaanvaardbaar groot was. De snelheid en efficiency werd vergroot door het gebruik van luchtfoto's voor de identificatie van doelen en van kaarten met een coördinatenstelsel waarop de doelen werden aangetekend; de introductie van een wijzerplaat-procedure voor de rapportage van treffers van de eigen artillerie; en de ingebruikneming van lichtgewicht zendapparatuur. Met de wijzerplaatprocedure (in het Engels de "clock-code procedure") was voor luchtverkenners en batterijstaven een gemeenschappelijk grid- en zoneringsysteem beschikbaar gekomen voor het lokaliseren en plotten van tactische doelen. De grids en zoneringen waren aangebracht op een transparant vel celluloid, dat over de kaart of luchtfoto heen werd gelegd, uitgericht op een tevoren overeengekomen twaalf-uurlijn.218 Ook tijdens de slag om de Somme, in 1916, werd aangenomen dat het welslagen van een doorbraak aankwam op de kracht en precisie van het artillerie-optreden waarna infanterie en cavalerie hun taken konden uitvoeren. Zowel voor als tijdens de slag werd uitvoerig gefotografeerd vanuit de lucht en werden voor de interpretatie comparatieve methoden gebruikt, evenals technische hulpmiddelen als stereoscopen en vergrootglazen. In totaal werden bij de Somme 19.000 luchtfoto's gemaakt die talrijke bijzonderheden weergaven die niet waren terug te vinden in enige kaart. Het strategisch belang van de luchtverkenning heeft echter van beide oorlogvoerende zijden geleid tot tegenmaatregelen, namelijk door het neerhalen van ballonnen en verkenningstoestellen met luchtdoelgeschut en door luchtpatrouilles. Verkenningsvliegtuigen werden daarom uitgerust met automatische vuurwapens die werden bediend door de waarnemers en vluchten moesten worden beschermd door bewapende vliegtuigen. Het geallieerde succes in de slag om Messines in 1917 was volgens Mead (1983) gedeeltelijk terug te voeren op uitbreiding van de luchtwaarneming en een grondige planning. Dagelijks werden door de Britten de Duitse loopgraven en stellingen gefotografeerd; er werd geoefend op de uitvoering van operaties; en er was boven het achtergebied een dubbele linie van vliegerballonnen geïnstalleerd, die het artillerievuur van beide zijden konden observeren en soms zelfs een verband konden leggen tussen de lokatie van vijandelijk geschut en de doelen waarop werd gevuurd: belangrijke inlichtingen die ook 's nachts konden worden ingewonnen. Voor wat betreft camera-techniek, optica en beeldinterpretatie was Duitsland ver vooruit op zijn tegenstanders.219 Dit heeft er onder andere toe geleid dat aan het begin van de oorlog in Duitsland alle objectieven met een focale lengte van achttien centimeter of meer om redenen van staatsveiligheid uit de handel werden genomen; in Engeland werden zelfs alle lenzen en camera's geconfisqueerd en werden op de Duitsers buitgemaakte foto-apparatuur dankbaar ingezet voor eigen doeleinden.220 Aanvankelijk werd vanuit vliegtuigen uitsluitend "overboord" gefotografeerd, dit wegens de bouwwijze van het vliegtuig en de plaats die aan de waarnemer-fotograaf was toegewezen. Er bestond evenwel behoefte aan verticale opnamen, aangezien de gegevens van die foto's gemakkelijker op kaarten konden worden overgedragen, en voor dit doel werd een onthoekingsinstrument gebouwd. Al in de beginfase van de oorlog werd er een taakverdeling doorgevoerd tussen vliegende luchtverkenners en fotogrammetristen op de grond, maar de procedures om van waarneming tot melding te komen verschilden per legeronderdeel. In de zomer van 1915 werden de verkenningstoestellen gedwongen om hoger te gaan vliegen door vergroting van het bereik en nauwkeurigheid van het luchtafweergeschut. Langere brandpuntsafstanden waren het gevolg en door veranderingen in de vliegtuigbouw wisselden piloot en waarnemer van plaats en kon
84
voortaan door een gat in de vloer loodrecht naar beneden worden gefotografeerd. De opnames die zo tot stand kwamen werden aaneen gemonteerd tot mozaïeken, die op hun beurt werden gereproduceerd op broom-zilverplaten. Daarvan werden vervolgens "Luftbildkarten" van uitgestrekte gebieden vervaardigd. Terwijl de Duitse fotogrammetristen zich moesten beperken tot het construeren van een trigonometrische grondslag ter verbetering van het kaartmateriaal, verlangden de diverse legeronderdelen inlichtingen voor zeer uiteenlopende doeleinden. Niet de fotogrammetristen, maar de luchtverkenningstroepen maakten zelf zogenaamde loopgraafkaarten (Grabenkarten) door op de fotografische platen overbodige gegevens weg te etsen, zodat slechts het militair noodzakelijke overbleef. Aangezien de opnamehoogte en brandpuntsafstand van de objectieven bekend waren, kon de schaal worden afgeleid en konden afstandmetingen op de fotokaarten worden uitgevoerd. Een stap voorwaarts in de cameratechniek werd gerealiseerd met de komst van de Reihenbildner of strokencamera, die het terrein strook na strook fotografeerde en een capaciteit had om een terrein van 150 bij 5 kilometer te bedekken. De opnamen werden gemaakt op film, die automatisch werd getransporteerd. Vervolgens kreeg de Reihenbildner een soort forward motion control (een voorziening die tijdens de opname het snelheidsverschil tussen vliegtuig en aardoppervlak compenseert) in de vorm van elektromotorisch filmtransport.221 De organisatie van grotendeels onafhankelijk van elkaar opererende Duitse eenheden van vliegtuig- en ballonfotografen werd in oktober 1916 werd beter geregeld door de instelling van een Stabsbildabteilung binnen ieder leger. Daaronder ressorteerden Gruppenbildstellen die gezamenlijk inlichtingen inwonnen over vijandelijke vliegvelden, onderkomens, infanterie- en artilleriestellingen en infrastructuur. Tevens werd een archief ingesteld voor luchtfoto's, films en platen opdat de gevechtseenheden konden blijven beschikken over het materiaal wanneer de luchtstrijdkrachten elders werden ingezet. Verdere vernieuwingen op het vlak van cameratechniek en optica (lichtsterke lenzen met hoge resolutie), evenals op dat van de fotochemie lokten bij de opponenten tegenmaatregelen uit in de vorm van camouflage- en misleidingstechnieken. Deze waren op hun beurt aanleiding om het praktijkgerichte onderzoek naar interpretatie- en representatiemethoden te verfijnen. Bij grote slagen werd de voorbereiding van het inlichtingenwerk onderverdeeld in een planmatige opname van het totale gevechts- en marsgebied enerzijds, de zogenaamde "Lagenerkundung"; en het verwerven van informatie over tactische doelen die blijkens de "Lagenerkundung" van bijzondere betekenis waren, de zogenaamde "Zielerkundung". Tot de "Zielerkundung" behoorde ook het identificeren van ingenieus gecamoufleerde opstellingen, die bedekt waren met vrijwel niet-detecteerbare textiele materialen, zoals de fabriekmatig gefabriceerde "weide met boterbloemen" die Engelse batterijen overdekte.222 Bekende interpretatiehulpmiddelen als schaduwwerking boden door de voortschrijdende verbetering van camouflage technieken niet langer soelaas, zodat heil werd gezocht in een techniek die al in de tweede helft van de negentiende eeuw algemeen bekend was, te weten de stereoscopie. Ervaring met stereoscopische waarneming op grond van luchtfoto's bestond reeds bij de balloneenheden (Luftschiffertruppe), die het stereoscopische "Raumbild" gebruikten voor het inwinnen van informatie over de vorm en inrichting van het terrein ("Geländegestaltung"). Voor dit doel werden met reguliere camera's opnamen gemaakt vanuit twee verschillende posities, waartoe de ballon afhankelijk van de afstand tot het doel zijdelings werd verplaatst. De stereoscopische techniek werd ook in vliegtuigen toegepast en de resulterende stereofotoparen werden met stereoscopen en zelfs stereo microscopen tot op het kleinste detail onderzocht. Aan het stereoscopische representatiemodel werd zoveel waarde gehecht als informatiebron, dat het niet alleen in de beslotenheid van specialistische luchtverkennings- en interpretatie eenheden een functie vervulde, maar eveneens bij de instructie van de troepen. Het "Raumbild" van het terrein werd in de vorm van een anaglyfisch diapositief geprojecteerd op een groot scherm, het ene beeld rood, het andere groen, en kon met een bril met een rood en een groen filter worden
85
gedecodeerd tot een ruimtelijke, driedimensionale voorstelling met dezelfde of zelfs nog grotere plasticiteit dan de werkelijkheid.223 In de zomer van 1917 kreeg de topografische cartografie een flinke stimulans door de introductie van de "Meßkammer", een fotogrammetrische camera met centraalsluiter, die in gecombineerd gebruik met een Bildmeßtheodoliet het mogelijk maakte om kaarten te produceren met de voor de artillerie vereiste nauwkeurigheid. De coördinaatwaarden die volgens deze methode werden berekend konden bovendien worden voortgezet over de vijandelijke linies heen. Luchtverkenning bleef niet beperkt tot ondersteuning van de landstrijdkrachten maar drong tevens door tot de zeemacht. Voor de zeer dringende opsporingstaken en de uitschakeling van vijandelijk scheepvaartverkeer was luchtfotografie veel te traag gebleken en was men aangewezen op rechtstreekse observatie en radiografische melding van waarnemingen aan het vlootcommando. Het vernietigen van haveninstallaties en het bestoken van kusten (forten, linies en distributieplaatsen) was echter een taak, die zich wel goed leende voor een fotografische procedure. Evenals bij observatie meer landinwaarts werd vooral gelet op veranderingen die in het beeld optraden bij fotografische registratie over langere perioden. Verticale luchtfoto's van havens en infrastructuur werden tot grote mozaïeken aaneen geplakt en werden gebruikt als referentie voor opnamen van kleinere gebieden. De Übersichtskarten moesten klaarheid scheppen in de vraag wat de vijand op een gegeven moment uitrichtte, alsook op de vraag of er tekenen waren die voorspelden wat hij van plan was. De Duitse majoor buiten dienst G.P. Neumann schreef in zijn lijvige historische relaas over de ontwikkeling van de Duitse luchtstrijdkrachten in de oorlog (1920): "Aus dem Vergleich zwischen den alten und neuen Aufnahmen konnten alle Veränderungen erkannt werden, sowohl in den Baulichkeiten und Anlagen wie auch im Verkehr innerhalb des Hafengebietes. Ferner diente die Erkundung von Neuerscheinungen zur Klarlegung der Absichten des Gegners. Die genaue Lage, der Art und Umfang der Bauanlagen war festzustellen, um Unterlagen zu gewinnen für ihre Bekämpfung durch bombentragende Luftschiffe und Flugzeuge oder durch Seestreitkräfte".224 De verdedigingswerken langs de kusten en bij havens waren volgens Neumann in verband met voorgenomen aanvallen en landingen van cruciale betekenis en de luchtfoto's daarvan lagen aan de basis van de planning van operaties: "Für die Seestreitkräfte war es bei ihrem Vorstößen gegen die feindlichen Küsten von Wichtigkeit, ein klares Bild von der Lage, Stärke, Zahl der Batterien und Forts und der Art ihres Einbaues zu haben. Es wurde z.B. der Plan für die Eroberung der Insel Ösel auf den Ergebnissen der von der Seeflugstation Libau aufgenommenen Lichtbilder aufgebaut." Resumerend kan worden vastgesteld, dat gedurende de Eerste Wereldoorlog er een steeds hechter verband wordt gevormd tussen luchtfotografie en militair-operationele planning en beide uiteindelijk volledig geïntegreerd worden. Dit ondanks het voortbestaan van praktische problemen blijven ten aanzien van de afstemming tussen luchtverkenningstroepen en grondtroepen. Het doorslaande succes van de luchtfotografie in deze periode kan worden verklaard vanuit een aantal factoren. De eerste factor betreft het karakter van het conflict, namelijk dat van een loopgravenoorlog, dat werd gekenmerkt door specifieke visueel-ruimtelijke dimensies. Het was een oorlog waarin de partijen zich grotendeels onzichtbaar voor elkaar hadden ingegraven en men voornamelijk van elkaars handelen en intenties op de hoogte kon komen door een blik van bovenaf, dat wil zeggen door het terrein vanaf grote (en veilige) afstand te observeren en met voldoende detail vast te leggen. Vliegerballonnen registreerden de brede ruimtelijke context van het slagveld vanaf posities in het eigen achtergebied, terwijl vliegtuigen boven het front tot ver boven vijandelijk gebied doordrongen. Zonder informatie uit luchtverkenningen zou het oorlogvoeren vrijwel een blindemansspel zijn geweest. Een tweede factor die de luchtfotografie als inlichtingenmethode geschikt maakte was de notie van temporele analyse van gegevens. Met behulp van luchtfotografie kon in
86
zeer korte tijd -als het weer het toeliet- een groot gebied gedetailleerd worden opgenomen, veel sneller als met cartografische methoden die tot dan toe overheersten. De snelheid van de methode maakte dat staven en commandanten de beschikking kregen over een dynamisch model van terrein- en gevechtsomstandigheden, dat in theorie van moment tot moment continuïteit en verandering aan vijandelijke zijde kon weergeven. Juist gezien het statische karakter van een loopgravenoorlog, waar ontwikkelingen zich voor langere tijd afspeelden binnen eenzelfde gebied, kon luchtfotografische simulatie post vatten in het tactisch en strategisch denken en in de praktijk worden beproefd. Het ruimtelijke stramien waarbinnen zich de gevechtshandelingen afspeelden bleef tijdens de vele slagen immers hetzelfde. Het principe van planning op basis van een dynamisch simulatiemodel zou na de oorlog terecht komen in stedenbouw en planning, en zou na de Tweede Wereldoorlog, theoretisch geschraagd door nieuwe inzichten in de sturing van complexe systemen, de kerngedachte vormen van het planningsmodel van de Amerikaanse planningsdeskundige M.C. Branch (zie hoofdstuk vier). Als derde versterkende factor van de luchtfotografie moet het ontbreken van adequate topografische kaarten voor operatiegebieden worden genoemd, een probleem waarmee geallieerde strijdkrachten vooral buiten de oostelijke en westelijke fronten te maken kregen. Luchtfotografische verkenningen zorgden voor een snelle productie van fotokaarten, die in voldoende oplage verspreid konden worden. Vanaf medio 1915 zouden deze luchtfotokaarten zelfs de belangrijkste inlichtingenbron van de operaties in Gallipoli tegen de Turken vormen, en ook elders zoals in Saloniki (1916), Gaza (1917) en Mesopotamië (1917) vervangen luchtfoto's kaarten of vullen ze aan.225 Ten vierde moet de technologische vooruitgang worden genoemd op het vlak van vliegtuigbouw, navigatie en fototechniek. Deze heeft ertoe geleid dat de luchtfotografie meer accuraat overboord is gaan kijken, terwijl het naar beneden blikken uiteindelijk heeft geleid tot een alternatieve methode voor het verzamelen van topografische gegevens voor cartografie. Vergeleken met traditionele landmetingsmethoden kon deze fase van het karteringsproces onvergelijkbaar sneller kon worden uitgevoerd. Bovendien konden steeds grotere gebieden worden bedekt, kon met een hogere resolutie waargenomen, bleven observatieplatforms langer in de lucht operationeel (door grote cassettes met automatische plaatwissel mechanismen en rolfilm cassettes) en werden meer constante resultaten behaald. Tenslotte heeft de radiotechniek een verbetering teweeggebracht in de afstemming van observatie vanuit de lucht met die op de grond, waardoor militaire operaties konden worden ondersteund door een ruimere en meer synoptische waarneming dan voorheen. Ten vijfde is de systematische interpretatie van luchtfoto's belangrijk verbeterd door de inzet van bijzondere hulpmiddelen, zoals stereoscopen en stereomicroscopen, anaglyfische projectie van terreinen, maar ook door analytische methoden zoals de "clock-code" plaatsaanduiding en comparatieve methoden voor tijdreeksen. Toen de oorlog was afgelopen duurde het niet lang of het geheel van kennis en ervaring, de apparatuur, faciliteiten en gegevens die waren gebruikt voor militaire doeleinden, deed zijn invloed voelen op de waarnemingstechnieken in de civiele wetenschappen en beroepspraktijken, vooral daar waar een topografisch-ruimtelijke dimensie aanwezig was.
Wetenschappelijke specialisatie 1919 - 1939 "Air photography is only an added means of obtaining information, although it promises to become a very important means" W.T. Lee (1922) Toen de wapens waren neergelegd waren de luchtvaart, de cartografie, de luchtfotografie en de luchtfoto-interpretatie op een hoger technologisch en
87
methodologisch plan terecht gekomen, en werden de civiele wetenschappen en commercie de motor achter een verdere uitbouw van luchtfotografie (opnametechnieken, methoden en toepassingen).226 Aanvankelijk werd dankbaar gebruik gemaakt van de faciliteiten en know-how van militaire fotoverkenningseenheden door wetenschappers in onder meer de geografie, geologie, archeologie en stedenbouwkundige planning, alsook door overheden en tal van maatschappelijke instellingen. Reeds tijdens de oorlog kwam een deel van het militaire luchtwaarnemingsonderzoek naar buiten en werd in Amerikaanse geografische tijdschriften uitvoerig besproken.227 J.B. Jackson deed daar zijn eerste landschapshistorische noties en belangstelling op. Na de oorlog verschenen overzichtswerken zoals die van H.E. Ives (1920) en W.T. Lee (1922), waarin naast fysisch-geografische aspecten ook aandacht wordt geschonken aan cartografie, landschapsarchitectuur, stedenbouw en architectuur. Lee's The Face of the Earth as Seen from the Air (1922) is het resultaat van talrijke vluchten boven het Amerikaanse continent, gemaakt in 1920 in combinatie met informatie uit diverse bronnen. Het boek tracht de informatieve waarde van de luchtfotografie uiteen te zetten aan een lezerspubliek van jonge geografen en geologen. Luchtfoto's verschaften een nieuwe blik op actuele onderwerpen, waren hulpmiddel bij geomorfologische studies (land form studies) en bij kaartering, dat wil zeggen als aanvullend gereedschap voor landmeetkundigen en niet ter vervanging van grondmeting, zoals velen in die tijd al te optimistisch meenden. Het boek van Lee is exemplarisch voor de hechte verbondenheid van de ruimtelijke en aardwetenschappen met militaire technologie en methodieken van de naoorlogse periode.228 Wat het boek bovendien interessant maakt, is dat het vroegtijdig aandacht schenkt aan de gebouwde omgeving (de architectuur, landschapsinrichting en civiele techniek) en aan de studie van fysionomisch instabiele landschappen, zoals het getijdenlandschap dat toentertijd in Nederland -voordat de Zuiderzee werd afgesloten en de Deltawerken waren uitgevoerd- nog prominent aanwezig was. Om met het laatste te beginnen, de Amerikaanse mud flats aan de kust behoorden tot de minst grijpbare en minst begrepen landschapstypen, aangezien hun morfologie voortdurend veranderde onder invloed van het getij en van weersinvloeden, en omdat de waterstanden een telkens nieuw beeld van het landschap gaven. Bovendien bestonden geen effectieve modellen om kustvlakten en kwelders te bestuderen: accurate kaarten konden niet worden gemaakt, want het landschap was uitermate complex van samenstelling en de bodem te onvast voor metingen. Luchtfotografie bracht daar in één klap verandering in teweeg: "The origin of these submarine and tidal features is not well understood, but the photographs of them show their form and furnish some basis for a study for them"229. Indien de omstandigheden gunstig waren (geen of een egale bewolking, helder water) konden tevens de submarine geografie met luchtfoto's in beeld worden gebracht. De waarneming en het begrip van het fysisch milieu werd door toedoen van remote sensing uitgebreid tot relatief onbekende gebieden, mede geholpen door de ontdekking van speciale filters en emulsies om door nevel en water heen te kijken in situaties waar het menselijk oog het reeds liet afweten: "It is a demonstrated fact that, with an emulsion sensitive to red light, objects in the air invisible to the eye because of intervening haze can be photographed through a red filter. It is possible that water can be penetrated in the same way and that filters of other colors will prove advantageous".230 Het kwam erop neer dat met luchtfotografie er een simulatiemodel beschikbaar kwam voor het eerst en met een "definiteness heretofore quite unthought of" een diepgaande studie mogelijk werd van snel transformerende gebieden. Zelfs wanneer deze transformatie processen zich gedeeltelijk onttrokken aan de waarneming met het blote oog. Lee's aandacht voor de dynamiek en temporaliteit van het getijdenlandschap is tevens aanwijsbaar in zijn analyse van stedelijke artefacten, grondgebruik en lokaties in luchtfoto's. Hier kwam mogelijk voor het eerst bij (steden)bouwkundige vraagstukken de monitoring functie van remote sensing om de hoek kijken. "Pictorial records of progress" vanuit de lucht van bouwprojecten (gebouwen, bruggen, kanalen, bekkens en dergelijke)
88
en van verstedelijking in het algemeen gaven zicht op de voortgang van planmatig ingrijpen in de stedelijke ruimte. Tijdreeksen van projecten dienden vooral praktische, maar nog geen wetenschappelijke doelen. Ook in het vooronderzoek van planning en ontwerp bracht de luchtfoto verandering. Tot op dat moment was bijvoorbeeld de landschapsarchitect voor de uitvoering van opdrachten steeds aangewezen geweest op kaarten, schetsen en laterale foto's van lokaties, maar halverwege de jaren twintig kon hij dan eindelijk beschikken over studiemateriaal dat objecten en terreinkenmerken in juiste proporties en in relatie tot elkaar weergaf. Uit een collectie van luchtfoto's van voltooide projecten van over de hele wereld kon de ontwerper kiezen voor bestaande oplossingen die van toepassing waren op zijn specifieke opdracht. Lee dacht hier aan een soort expertisebank voor eclectisch ontwerp, vergelijkbaar met catalogi van industrieel vervaardigde bouw- en inrichtingselementen in de negentiende-eeuwse stedenbouw. "By means of similar photographs of completed projects he can choose and combine until he has developed the plan best suited for his purpose. He can bring to his aid first-hand studies of gardens and grounds the world over whose beauties have made them famous".231 Overigens werden rond dit tijdstip op verschillende plaatsen fototheken worden opgericht (onder andere) voor luchtfoto's, zoals de Photothèque aan het Institut Géographique National te Parijs, de Air Photo Library te Ottawa (1925), en het luchtfoto archief van het U.S. Geological Survey te Washington DC.
Nederland Nederland was gedurende het interbellum een volwaardige speler in het internationale avontuur van de gemotoriseerde luchtvaart met een eigen vliegtuigindustrie, militaire luchtvaartafdeling, vliegvelden, vliegverenigingen en luchtvaartmaatschappijen.232 De opkomst van de burgerluchtvaart kreeg na de Eerste Wereldoorlog een krachtige impuls door twee initiatieven van de jonge officier-vlieger A. Plesman (1889-1953). Het eerste initiatief betrof een reeks van activiteiten die in oktober 1919 zouden resulteren in de oprichting van de Koninklijke Luchtvaart Maatschappij (KLM). De KLM is de op een na oudste nationale luchtvaartmaatschappij ter wereld zijn (na de Deense Det Danske Luftfartsselskab) en groeide uit tot een wereldomspannende organisatie, die tot na de Tweede Wereldoorlog door Plesman zou worden geleid. De KLM was aanvankelijk gevestigd op het burgervliegveld Waalhaven te Rotterdam en bouwde kantoren in Den Haag (hoofdkantoor, omgeving Wittebrug), Amsterdam, Rotterdam, en later in Londen en andere buitenlandse steden. In 1928 kreeg de KLM een zusterorganisatie in de Oost, de Koninklijk Nederlandsch-Indische Luchtvaart Maatschappij.233 Het tweede initiatief van Plesman hangt samen met de promotie van de burgerluchtvaart, namelijk de organisatie van de Eerste Luchtverkeer Tentoonstelling te Amsterdam (ELTA). Deze internationale manifestatie opende in 1919 -tevens het jaar waarin de International Air Traffic Association (IATA) werd gesticht- onder grote publieke belangstelling haar deuren op de noordelijke IJ-oever. Het succes van de ELTA was van doorslaggevend belang voor de oprichting van Schiphol in de Haarlemmermeerpolder.234 Terzijde, de gebouwen voor de ELTA werden ontworpen door architectenbureau TABROS, waarvan de compagnons L.S.P. Scheffer en D. Roosenburg eveneens het Bosplan van Amsterdam zouden ontwerpen, dat was gebaseerd op een luchtfotografisch survey.235 Door de ELTA kwamen duizenden particulieren en bedrijven in aanraking met het vervoer door de lucht, op een moment dat een nationale infrastructuur van snelwegen voor automobielverkeer nog ontbrak en contact met de overzeese gebiedsdelen vrijwel uitsluitend "over zee" verliep. In de eerste tien naoorlogse jaren werden over de gehele wereld luchtverbindingen in het leven geroepen na gewaagde en avontuurlijke pogingen om de langste afstanden te vliegen in de kortst mogelijke tijd, waarbij het nationale prestige telkens opvlamde.236 Aan deze wedloop werd ook vanuit Nederland deelgenomen. Zo werd bijvoorbeeld in 1923 onder leiding van de generaal C.J. Snijders het Comité Vliegtocht Nederland-Indië opgericht. In 1924 werd een heroïsche proefvlucht uitgevoerd onder leiding van Van der Hoop, waarna een
89
passagiers- en postdienst op dit rijksdeel kon worden geopend.237 Legendarisch werd de luchtwedloop van Londen naar Melbourne in oktober 1934 welke met de DC-2 Uiver met gezagvoerder Parmentier door Nederland werd gewonnen en uitvoerig werd geboekstaafd, en onder andere een plaats kreeg in het omvangrijke oeuvre van KLM-vlieger en publicist A. Viruly (1905-1986).238 Dergelijke avontuurlijke vluchten waren een voedingsbodem voor publicaties waarin de heldenmoed en het doorzettingsvermogen, de inventiviteit en vaderlandslievendheid van de vliegers van het eerste uur breed werd uitgemeten, maar ook werd de exotische geografie en etnografie van verre landen beschreven en geïllustreerd aan de hand van luchtfoto's.239 Steden en landschappen, gefotografeerd vanuit de lucht, voegden niet alleen een dimensie toe aan de waarneming en het begrip van vreemde gebieden en culturen, maar vervulden tevens een functie als propagandamiddel voor de burgerluchtvaart. Zo toonde Plesman zich een vurig pleitbezorger van het luchtfotografisch bedrijf binnen zijn KLM, omdat hij het directe commerciële belang van luchtfotografie inzag, en veronderstelde dat het verspreiden van luchtfoto's een aanzuigende werking zou hebben op het personenvervoer door de lucht.240 Het Fototechnisch Bedrijf van de KLM werd opgericht in 1921 en zou uitgroeien tot het latere KLM Aerocarto, een onderneming die het volledige procédé beheerste om langs fotogrammetrische weg kaarten te produceren van luchtfoto's. Het bedrijf rendeerde door de productie van ansichtkaarten en luchtfoto's van en voor bedrijven ten behoeve van reclamedoeleinden. Naast geïllustreerde beschrijvingen van reizen naar verre, tot de verbeelding sprekende landen werd ook de schoonheid van het eigen land, als gezien vanuit de lucht, onderwerp van plaatwerken. Een goed voorbeeld vormt Op vleugels boven eigen land uit 1933, een bloemlezing uit de archieven van de Fototechnische Dienst van de KLM te Rotterdam van circa honderd luchtfoto's, afgewisseld met grondfoto's, waarvan de meeste werden gemaakt door de bekende fotograaf en vormgever P. Marée. Het is het eerste Nederlandse boek dat het cultuurlandschap, de steden en de dorpen vanuit de lucht beschrijft als een esthetische ervaring. Volgens de inleider, de vliegenier F.I.R. van den Eeckhout, openbaart zich in de afgebeelde luchtopnamen de "onvermoede en dikwijls verborgen schoonheid" van ons land. Een schoonheid overigens die volgens de auteur die van de ons omringende landen verre overtreft: "En vlieg dan maar niet meer over Frankrijk, en niet meer over België, en niet meer over Duitschland. Er is niets zoo mooi denkbaar als ons eigen land! (...) Bergen en hoogten uit de verhevenheid van de luchten gezien, zijn impressies, geen ontroeringen. Maar watervelden en glinsterende kanalen, netwerken van sloten bij breede, breedere en zeer breede stroomen, en dit alles afgedamd door wallen, en bezet met bosschen en boschjes, die zich, hoog uit de lucht gezien, voordoen als groen negerkroeshaar - waartegen talrijke rooddakige dorpen zich aanvleien, - dan weer spoorlijnen, waaraan wriemelige stadjes geklit zitten als bijenzwermen aan een tak, - al die kleur en die wisselvalligheid van toon en tint, al die schijnbaar drijvende groene turfakkers, al die kleine, met vee bevolkte eilanden als oasen in waterwoestijnen, dit alles van een veelheid en verscheidenheid tegelijk, een wildheid en cultureele beheersching, dat ge voelt: Holland is een sprookjesland!"241 In het buitenland werden soortgelijke, literaire essays geschreven als lofzang op de schoonheid van een herontdekte wereld die het midden houden tussen analytische landschapsbeschrijvingen, bespiegelingen over de menselijke aanwezigheid op aarde en de zichtbare effecten daarvan op de natuurlijke omgeving, terwijl menigmaal wordt uitgeweid over de diversiteit van culturen en over vliegen als wat we tegenwoordig met een verkeerd woord zouden noemen een totaalervaring van zintuiglijke prikkels, van zien, horen, voelen. Exemplarisch voor het genre van literaire landschapsbeschrijvingen vanuit de lucht zijn de publicaties van de Zwitserse piloot en auteur W. Mittelholzer: overvloedig geïllustreerde en aangrijpend geschreven reisverslagen van vluchten boven de Noordpool (1925), Zwitserland (1926) en de Alpen (1927, 1928), Afrika (1928) de Kilimanjaro (1928) Tschaad (1932) en Abessinië (Ethiopië) (1934). De Duitse schrijver en publicist P. Supf (1932) schreef een boek over luchtreizen, dat misschien wel het best kan worden getypeerd als een proeve van verwondering, en dat in 1933 en 1940 in
90
Nederland verscheen onder de titel De wereld uit de lucht. Daarin worden thema's aangesneden als beweging door het luchtruim, het gelaat van de aarde, de dierenwereld en het cultuurlandschap, met zijn steden en dorpen. Supf omschrijft de waarde van het synoptisch waarnemen van het cultuurlandschap aldus: "Doch niet alleen het beeld van grote landstreken neemt het vliegeroog in zich op, de steden en dorpen der aarde met hun eigenaardigheden van bouwwijze en ligging in het landschap griffen zich in zijn geheugen. En ook hiervan is de bijzondere bekoring, dat een gecompliceerde veelheid met één enkele blik tot een nieuwe optische eenheid wordt samengevat. Luchtfoto's kunnen, indien uit voldoende hoogte genomen, een grote stad geheel laten zien in het midden van het haar omringende landschap. Dan maakt de stad de indruk van een zegel, dat in de aardoppervlakte gedrukt is. Het vliegeroog bewaart de zegelcontouren van vele steden en herkent ze reeds van verre aan de karakteristieke punten en lijnen, die als het ware haar handtekening zijn."242 Ondertussen volgden ontwikkelingen in de fotogrammetrie elkaar in hoog tempo op, voortgedreven door een stijgende behoefte aan hoogwaardige topografische kaarten, die althans in Nederland voornamelijk voor militaire doeleinden en grondadministratie (belasting, taxatie) werden gebruikt.243 De Delftse hoogleraar in de fotogrammetrie W. Schermerhorn (1954) heeft erop gewezen, dat in de jaren twintig van zeker tachtig procent van het aardoppervlak nog geen betrouwbare kaarten bestonden, en zelfs voor een technologisch vooruitstrevend land als de Verenigde Staten gold een percentage van vijf-en-zeventig procent.244 Maar sinds de eeuwwisseling was het aantal toepassingsgebieden voor topografische kaarten drastisch uitgebreid met onder meer de planning van infrastrucurele werken (kanaalaanleg, spoorwegbouw) en de exploitatie van (grotere) ondernemingen.245 Om de productie van topografische kaarten te stimuleren en om tegemoet te komen aan de gestegen binnenlandse vraag naar topografische gegevens gaf de Nederlandse regering in 1920 aan een drietal buitenlandse firma's opdracht om een gedeelte van de kustlijn en een aantal eilanden (of het gaat om de Zeeuwse eilanden of de Wadden is niet duidelijk) te kaarteren volgens verschillende fotogrammetrische methoden.246 Hoewel de resultaten van deze eerste proefnemingen teleurstellend waren, kwam het onderzoek daardoor allerminst stil te liggen. Nadere initiatieven op het gebied van topografische kaartvervaardiging vanaf luchtfoto's werden genomen in een samenwerkingsverband van de dienst Militaire Verkenningen en de Topografische Inrigting, dat in 1918 tot stand was gekomen. De eerste systematische onderzoekingen dateren van 1926, een gezamenlijke onderneming van de Luchtvaartafdeling te Soesterberg en het Geodetisch Instituut van de Landbouwhogeschool te Wageningen.247 Twee jaar later, in 1928, werd de zogeheten Triangulatiecommissie ingesteld, die de cartografische toepasbaarheid van de luchtfotogrammetrische methode moest onderzoeken.248 De militaire Luchtvaartafdeling uit Soesterberg voerde de proef "Hilvarenbeek" uit en in de twee daarop volgende jaren werd nog een tweetal andere proefnemingen gedaan ter hoogte van Den Hout en Oosterhout.249 De resultaten van alle drie de proeven, waarbij steeds andere ontschrankingsapparatuur werd gebruikt, waren ditmaal positief.250 Rijkswaterstaat riep in 1929 op advies van Schermerhorn de Meetkundige Dienst in het leven, die in nauwe samenwerking met het Geodetische Bureau van de Technische Hoogeschool te Delft, zich ging bezighouden met de vervaardiging van waterstaatkundige kaarten op basis van verticale luchtfoto's. Deze werden door de Foto-afdeling van de KLM geproduceerd.251 Inmiddels was de outillage van de Foto-afdeling drastisch uitgebreid en gemoderniseerd opdat ook luchtfotogrammetrie in het takenpakket kon worden opgenomen. In 1931 werd ca. 32.000 ha grond langs fotografische weg gekarteerd, een oppervlakte die een jaar later zou oplopen tot 40.000 ha. Tot de opdrachten behoorde een waterstaatkundig survey van de Oosterschelde, een gebied van ongeveer 15.000 ha, gevolgd door een nieuwe opdracht voor het Waddengebied. Proefnemingen werden in de periode tot 1932 mede gefinancierd door de KLM. Er volgde nog een reeks van opdrachten voor kust- en rivierengebieden, zoals de aanslibbingen van kust- en zee-
91
armen van Oosterschelde, Westerschelde en Haringvliet; opnamen ten behoeve van de jaarlijks herziening van de Rivierenkaart; de veranderingen rond de Lauwerszee, de Makkumerwaard bij de Friese kust en de duingebieden, kortom van gebieden die door hun wisselvallige en onbestendige karakter lastig in een kaartbeeld waren te vatten, zoals W.T. Lee (1922) al uiteen had gezet. Daarnaast werden de tracé's van het Rijkswegenplan van 1927, en die van 1932 en 1938, in beeld gebracht, alsook gemeentelijke grondgebieden wegens inventarisatie en stadsuitbreidingen.252 Overigens werd aan het einde van de jaren twintig ook gefilmd vanuit vliegtuigen, bijvoorbeeld door de cineast W. Mullens, die in 1928 en 1929 een film schoot over de Zuiderzeewerken in opdracht van de Maatschappij tot Uitvoering der Zuiderzeewerken.253 De ontwikkeling van de stereofotogrammetrie, waarbij gebruik werd gemaakt van elkaar goeddeels overlappende luchtfoto's, leverde een belangrijk aandeel in het opmeten en modeleren van de geografische ruimte: niet alleen horizontale, maar ook verticale waarden zoals terrein- en bouwhoogten konden uit luchtfoto's worden afgeleid. Het plotten van stereofotoparen -zowel aërische als terrestrische opnamen- tot kaarten was mogelijk geworden met de stereoplanigraaf van Bauersfeld (Zeiss, Duitsland 1923), maar pas in 1932 werd de stereofotogrammetrie voor het eerst in Nederland bij de KLM geïntroduceerd. In 1934 wordt de opnametaak definitief overgenomen door de KLM. Zoals de naam van Plesman stevig is vastgeknoopt aan de opkomst van de burgerluchtvaart in Nederland, met een sterke oriëntatie op het buitenland, zo is die van Schermerhorn verbonden met de vervolmaking van de luchtfotogrammetrie, eveneens binnen een internationaal, zij het wetenschappelijk veld. Schermerhorn vervulde vanuit Nederland een pioniersrol in de fotogrammetrie, meer in het bijzonder door de naar hem vernoemde methode van ontschranking van luchtfoto's.254 Hij was rond het midden van de jaren dertig belast met het in kaart brengen van Nieuw-Guinea, hoewel hij in zijn oratie uit 1926 nog de bedenking had geuit of luchtfotogrammetrie wel een geschikte methode zou zijn voor een dergelijke taak.255 In 1934 werd evenwel begonnen aan de luchtkartering van dit bijzonder ontoegankelijke gebied van meer dan 100.000 vierkante kilometer in opdracht van de Bataafsche Petroleum Maatschappij, die later zou opgaan in de multinational Koninklijke Shell. De uitvoering kwam in handen van de KNILM, volledig ondersteund door de KLM-zusterorganisatie, en proefopnamen van ZuidSumatra leverden bevredigende resultaten. Zowel de BPM-geologen Schürmann en Taverne als Plesman, die zakelijk en persoonlijk geïnvolveerd was, meenden dat uitsluitend de luchtfotografie een volledige exploratie en exploitatie van hulpbronnen mogelijk maakte, terwijl in de idealistische visie van Plesman de verdeling van deze hulpbronnen het levenspeil der mensheid op vreedzame wijze zou kunnen verhogen.256
De Tweede Wereldoorlog De Tweede Wereldoorlog heeft een aantal technische ontwikkelingen geïntensiveerd op het vlak van remote sensing. Verder was sprake van een voortgaande specialisatie in luchtfoto-interpretatie binnen de militaire organisatie, en het ontstaan van standaardprocedures voor de verwerking en verspreiding van gevechtsinlichtingen.257 Het grote verschil met de Eerste Wereldoorlog is, dat binnen oorlogvoerende krijgsmachten niet langer twijfel bestond over de betekenis van het luchtruim als strijdperk en als logistieke ruimte.258 Er was geen discussie meer over het nut of zelfs de noodzaak van luchtfotografische inlichtingen, integendeel, landmacht, zeemacht en luchtmacht zien luchtverkenning en luchtfotografie als kritische factor in oorlogvoering. Illustratief is de uitlating van de Duitse generaal Von Fritsch aan de vooravond van de Tweede Wereldoorlog, dat de natie die over de beste fotografische middelen voor luchtverkenning beschikt, de oorlog zal winnen.259 En de Britse vice-maarschalk van de luchtmacht E.C. Huddleston concludeerde na afloop van die oorlog (1946) eensluidend: "... it is doubtful if any single factor contributed more to our success in the field than air reconnaissance".260
92
Ten opzichte van de Eerste Wereldoorlog was de techniek van het waarnemen, fotograferen en karteren geavanceerder en de kwaliteit van de informatie sterk verbeterd. De clockcode-methode van plaatsaanduiding, bijvoorbeeld, was verdwenen en de posities van tactische doelen werden voortaan bepaald met onder andere Mertonfoto's. Dit waren oblique luchtfoto's voorzien van een grid, waarmee de positie van objecten kon worden doorgegeven. Zij werden tevens werden gebruikt voor "technische verkenning" van het terrein door genisten en infanteristen.261 Al tijdens het interbellum werden scholen opgericht waar militairen werden opgeleid in het lezen en becommentariëren van luchtfoto's, zoals de Britse School of Photography op de vliegbasis Farnborough, waardoor de deskundigheid in het traceren van relevante informatie werd vergroot. Bovendien brak de remote sensing natuurkundig gesproken voor het eerst overtuigend door de beperkingen van het visuele spectrum heen, om zich vervolgens te verzelfstandigen. In dit verband werden verschillende belangwekkende vindingen gedaan. De camouflage detection film werd ontwikkeld, een infraroodgevoelige film die hielp om vijandelijk materieel te lokaliseren. Volgens J.L. Arense (1992) werd reeds vóór de oorlog ook in Nederland infraroodfilm beproefd.262 Waar het fotografisch zien ten tijde van Lee (1922) nog moeizaam enigszins kon worden opgerekt door chemische manipulatie van bestaande lichtgevoelige emulsies en filtertechnieken, zo werd met de nieuwe infraroodfilm, de kleurenfilm en de kleuren infraroodfilm een geweldige en haast magische sprong voorwaarts gemaakt in de visualisatie van voorheen onzichtbare zaken aan het aardoppervlak. Eind jaren veertig werd in de luchtfotokartering gewerkt met infrarode emulsies om de invloed van nevel en lichtverstrooiing te elimineren.263 Vooral het naoorlogse vegetatie- en landbouwkundige onderzoek (R.N. Colwell 1956) zou van de nieuwe technologie gaan profiteren, pas veel later gevolgd door de stedelijke en regionale planning. Andere uit de oorlog daterende technieken op het gebied van waarneming buiten het zichtbare lichtbereik werden operationeel gemaakt, zoals radar in combinatie met kathode straalbuizen (plan-positionindicator); en de magnetometer,264 hoewel deze aanvankelijk nog niet in staat waren om de aardse topografie gedetailleerd af te beelden. Speciale vliegtuigen werden uitgerust met de nieuwe technologie voor het uitvoeren van luchtverkenningen. Panchromatische zwart-wit fotografie bleef echter regel waar de innovatieve technieken uitzonderingen waren in de praktijk van de luchtverkenning. De intensiteit waarmee de slagvelden en aanpalende gebieden werden geregistreerd had vergeleken met de Eerste Wereldoorlog onvoorstelbare proporties aangenomen. Hetzelfde gold voor de omvang van de geproduceerde gegevensvoorraad en problemen ten aanzien van de verwerking konden niet uitblijven. Het onttrekken van informatie aan de onafzienbare stroom van oblique, verticale en stereoscopische opnamen stelde bijzonder hoge eisen aan de strijdkrachten aangaande organisatie (structuur, deskundigheid, communicatie en geheimhouding), planning (prioriteitstelling, besluitvorming) en uitvoering (operaties) . Met het oog op de gerezen problemen werd in de tweede helft van de oorlog het militaire inlichtingenapparaat gereorganiseerd, waardoor de verspreide inlichtingenstromen op een centrale staf bijeen werden gebracht en de coördinatie van inlichtingenverstrekking naar de eenheden toe kon worden verbeterd. Door meer efficiënte procedures kon het fotografische inlichtingenproces verder worden versneld, zodat in 1945 binnen vierentwintig uur na een luchtverkenningsmissie de uit de foto's gewonnen inlichtingen konden worden omgezet in gevechtsinstructies, zoals de uitvoering van luchtbombardementen: "At first light (...) photographs were taken of that portion of the battle area which was of particular interest to the airborne troops. These were printed, interpreted and, with reports, flown to England for the briefing of airborne troops that same evening - at which each platoon commander was thus provided with an air photograph of each objective, only twenty-four hours stale."265 De verkenningen ten behoeve van de invasie van Normandië begonnen in 1942 toen met vliegtuigen van het type Spitfire van grote hoogte een lange, vijftig kilometer brede kuststrook van Nederland tot aan de Spaanse grens aanhoudend werd gefotografeerd. Deze verkenningen werden aangevuld met missies die ver boven bezet
93
gebied doordrongen. Wanneer wolken de grond aan het zicht onttrokken werden Mustangs ingezet, laagvliegende machines voor tactisch verkenningswerk. Zo kon continu worden geobserveerd welke defensieve en offensieve activiteiten de Duitse troepen in het grensgebied ondernamen en werden bijvoorbeeld de posities van de V1lanceerinstallaties voor de aanval op Londen, gepland voor de zomer van 1944, ontdekt. Naarmate de operaties voor D-day naderbij kwamen werden grote hoeveelheden laagoblique foto's van zowel de kust als het achtergebied gemaakt om de configuratie van het terrein te bestuderen, de obstakels en verdediging op de stranden, de aanvoerroutes van landingsvaartuigen te plannen, evenals de doorschrijdingsroutes landinwaarts; en om de geschiktheid van velden voor zweefvliegtuigen te kunnen vaststellen (geschikte velden werden door de Nazi's beplant met palen om veilige landingen onmogelijk te maken). De planning van de invasie werd in het diepste geheim voorbereid en de plaats van de aanval werd afgeschermd door een misleidingsplan waaraan gelijktijd werd gewerkt. Het moest de aandacht afleiden van de enorme concentratie van troepen en materieel, die in het zuiden van Engeland plaatsvond. Alle visuele en fotografische inlichtingen werden gecoördineerd door het Combined Reconnaissance Centre, het centrale inlichtingencentrum van de geallieerde strijdkrachten. In de periode van 6 juni tot 30 september 1944 werden maar liefst veertienduizend tactische verkenningsmissies uitgevoerd en vijfduizend fotomissies, waarbij visual control posts te velde intensief communiceerden met de piloten van de verkenningstoestellen over vijandelijke troepenbewegingen. Voor bepaalde operaties, zoals die te Falaise, werden terreinmodellen vervaardigd op basis van mozaïeken van duizenden verticale foto's, voordat tot verdere gevechtshandelingen werd besloten. Ook T. Abrams (1991) beschrijft de tendens op hogere militaire staven om de besluitvorming rond operationele processen te baseren op analyse van fotorealistische informatie, meer dan op cartografische uittreksels, voordat werd overgegaan tot operationeel handelen.266 Een strikte taakstelling, een grote expertise in beeldinterpretatie, communicatieprotocollen (briefing, debriefing) en gerichte verspreiding van informatie vanuit een centraal punt in de militaire organisatie waren factoren, die in grote mate het succes van campagnes bepaalden en die althans in het Amerikaanse stedelijke planningsdenken van na de oorlog aanwijsbaar navolging hebben gekregen. Cybernetische denkwijzen en dynamische modellen voor continu-planning, die kort na de oorlog ook werden geïntroduceerd in de stedelijke planning (onder meer door M.C. Branch), stammen voor hoogst waarschijnlijk af van militaire prototypes van conflictbeheersing, alsmede van pogingen om het militair-industrieel complex aan te sturen en te controleren.
De naoorlogse jaren 1946 - 1959 In 1996 werd in de Verenigde Staten met uitgebreide feestelijkheden de vijftigste verjaardag herdacht van de eerste programmeerbare, elektronische computer, de ENIAC, die door twee ingenieurs van de universiteit van Pennsylvania, Eckert en Mauchly, in 1946 was gebouwd. De Amerikaanse vice-president A. Gore memoreerde bij die gelegenheid de fysieke dimensies van deze computer, die met een breedte van vijftig meter de afmetingen had van een middelgroot kantoorgebouw, circa dertig ton woog en 17.000 buizen telde. Onlangs werd, bij wijze van eerbetoon en als blijk van hedendaags technisch kunnen, aan dezelfde universiteit onder supervisie van de fysicus J. van der Spiegel de ENIAC in functionele zin nagebouwd op een chip met de afmetingen van 7,44 bij 5,29 millimeter.267 De ENIAC was oorspronkelijk ontwikkeld voor het US Army Ordnance Corps om de banen van ballistische wapens te berekenen aan de hand van ingewikkelde differentiaalvergelijkingen, maar werd later gebruikt voor berekeningen van thermonucleaire kettingreacties in waterstofbommen.268 Beide ENIACs, zowel de oude als de nieuwe, illustreren samen de onvoorstelbaar snelle ontwikkeling van de
94
elektronische technologie gedurende de afgelopen vijftig jaar, van de complexiteit van die ontwikkeling, als technisch-industrieel verschijnsel, maar ook als sociologisch fenomeen, nu geïntegreerde circuits onderdeel uitmaken van het dagelijks leven van miljoenen consumenten. Hoewel naar tegenwoordige maatstaven de rekencapaciteit van de historische ENIAC verwaarloosbaar klein is, staat deze computer aan de wieg van de ontwikkeling van elektromechanische en later elektronische gegevensverwerking, die zeker sinds het begin van de jaren zeventig essentieel was voor de voortgang van het remote sensing onderzoek. Voorts heeft de computer de weg vrijgemaakt voor meer geavanceerde, statistische onderzoeksmethoden in bijvoorbeeld de natuurwetenschappen, de economie, de aardwetenschappen en niet te vergeten in de geschiedenis.269 Ook werden statistische methoden experimenteel toegepast op elektronische remote sensing gegevens. De opmars van kwantitatieve benaderingen werd bekend onder de naam kwantitatieve revolutie en werd door de aanhangers en beoefenaren geoormerkt als de meest vernieuwende vorm van wetenschappelijk denken. Via de planologie ontkwamen ook ruimtelijke vraagstukken niet langer aan statistische en systeemtheoretische benaderingen. James en Martin (1981) merken op dat de introductie van kwantitatieve methoden in de geografie heeft geleid tot een vrijwel onoverbrugbare kloof tussen de "harde", wiskundig onderlegde onderzoekers en de "zachte" onderzoekers die in een reactie meer belang stelden in menselijke relaties, de kwaliteit van de gebouwde omgeving en de achtergronden van (vooral visuele) waarneming van die omgeving.270 In zijn historiografie bevestigt Norton (1984) het bestaan van twee kampen, wanneer hij de nederzettingstudies sinds de jaren zestig overziet, maar tegelijkertijd relativeert hij het vermeende conflict tot "a necessary and healthy diversity of concerns".271 Over remote sensing werd vanaf het einde van de jaren vijftig gesproken als een overkoepelende discipline, die de luchtfotografie, fotogrammetrie en luchtfoto interpretatie inbegrijpt en waarvan het zwaartepunt lag in de Verenigde Staten.272 De luchtfoto interpretatie groeide uit tot een zelfstandige discipline met vele specialisaties. Naast de fotografie werden andere opname- en verwerkingssytemen belangrijk, met name elektro-optische aftastsystemen (scanners) en radarsystemen waarmee een verdere exploitatie van de niet zichtbare delen van het spectrum ter hand werd genomen. De grenzen tussen fotogrammetrie en remote sensing vervaagden meer en meer, wat onder andere tot uitdrukking kwam in de naamsverandering van de International Society for Photogrammetry, die werd omgedoopt tot International Society for Photogrammetry and Remote Sensing. De luchtfototechniek is geenszins obsoleet geworden, maar bleef zich temidden van deze nieuwe systemen ontwikkelen, en geldt tot op de huidige dag als uiterst hoogwaardige technologie. Voorts namen experimenten met onbemande lucht- en ruimtevaartuigen voor verkenning een aanvang. Met de komst van de Koude oorlog ontstond een langdurige periode van argwaan en onrust (in perifere gebieden van beide machtsblokken), die niet alleen een bewapeningsspiraal in gang zette, maar die tevens aanleiding vormde voor de machtsblokken om elkaars territorium en invloedssferen systematisch observeren vanuit de lucht en ruimte. Het opsporen van militaire bases, van wapenfabrieken en infrastructuur vergde een grote inspanning. Het vroegtijdig onderkennen van de intenties en verwezenlijking van bewapeningsprogramma's stelde zeer hoge eisen aan de kwaliteit van de visuele inlichtingen, de instrumenten en de command-and-controlmechanismen van de militaire staven van NAVO en Warschau-Pact. Tactische en strategische fotoverkenningsvluchten werden uitgevoerd met daarvoor speciaal ontwikkelde toestellen, die in uiterst geheime missies met geavanceerde instrumenten elkaars domein aftastten. De militaire luchtverkenning gebeurde vanuit steeds hogere luchtlagen en straalvliegtuigen verruilden -in navolging van ballonnen- de troposfeer voor de stratosfeer, maar nu om opnamen te maken voor spionagedoeleinden. Dichter boven de grond bleef een ander type vliegtuig, dat in de tactische
95
luchtverkenning en allerlei civiel-wetenschappelijke remote sensing activiteiten hoge ogen gooide, namelijk de helikopter. Na een aarzelend begin in de jaren dertig werd dit vliegtuigtype seriematig geproduceerd vanwege zijn bijzondere vliegeigenschappen.273 Nederland heeft een voorname rol gespeeld in de ontwikkeling van helikopters zowel voor als na de oorlog, en er werden in ons land gedurende korte tijd heli's gebouwd. In 1946 werd de Stichting Hefschroefvliegtuigen in het leven geroepen die de bruikbaarheid van de heli moest onderzoeken. Daarin participeerden vier ministeries, de PTT, Spoorwegen, Frits Diepen Vliegtuigen N.V. en de KLM, maar de stichting werd in 1951 alweer opgeheven. Toch zou Nederland in 1954 gaan beschikken over een eigen productiecentrum, de Nederlandse Helikopter Industrie (NHI), gefinancierd uit kapitaal van de Aviolanda vliegtuigfabriek en de motorenfabriek Kromhout. De NHI produceerde de "Kolibrie", een toestel dat gebruik maakte van de uitvindingen van G. Verhagen (een rotor met zelfinstellende bladen) en J. Meyer Drees (bladtip-aandrijving met mini-jets).274 De "Kolibrie" bleek geen commercieel succes, onder andere door zijn hoge brandstofverbruik en de productie werd stilgelegd, hetgeen zoveel betekende als het einde van de helikopterbouw in ons land. Overigens ging het de Nederlandse vliegtuigbouw van na de oorlog veel minder voor de wind dan de jaren daarvoor, toen bijvoorbeeld Fokker met twee binnenlandse vestigingen (in Amsterdam en Veere), en drie in de Verenigde Staten, enige tijd 's wereld grootste vliegtuigproducent was en zeventig procent van de wereldmarkt in handen had. Van de talrijke kleine vliegtuigbouwbedrijven die sinds de jaren dertig opereerden, waren in 1946 slechts nog Fokker, Aviolanda en De Schelde overgebleven. In juli van datzelfde jaar werd het Nederlands Instituut voor Vliegtuigontwikkeling opgericht, dat onder voorzitterschap van de Delftse hoogleraar Van der Maas bedoeld was als kennisinstituut ten behoeve van een gefuseerde Nederlandse vliegtuigindustrie. Deze fusie bleef echter uit. Ondanks de terugloop in de binnenlandse productie van vliegtuigen steeg de belangstelling voor de luchtvaart bij het grote publiek, getuige bijvoorbeeld de vele duizenden mensen die in de periode van 1949 tot 1957 de zes Internationale Luchtvaart Shows op Ypenburg (ILSY) bijwoonden. Naderhand werden de luchtvaartshows vanwege het geweld van vooral supersonische straaljagers -gesproken wordt van stapels rekeningen voor gebroken ruiten in Westlandse kassen- verplaatst naar meer vliegvelden in minder kwetsbare gebieden als Soesterberg en Gilze-Rijen.275 De komst van nieuwe wapensystemen in de allianties van communistische en kapitalistische landen, zoals ballistische raketten leidde tot drastische verkorting van aanvals- en reactietijden. Het tijdig signaleren van voorbereidende acties werd van levensbelang, mede gezien het feit dat de destructieve kracht van de nieuwe generatie van wapens enorm was toegenomen. De technologie van raketten heeft een lange Europese voorgeschiedenis die begint met Albertus Magnus (1193-1290) en doorloopt tot Von Braun en zijn opvolgers.276 De Duitse fysicus W. von Braun werkte tijdens de oorlog aan Duitse zijde aan de ontwikkeling van de V1 en V2 raketten te Peenemünde aan de Baltische kust. De Duitse V2-technologie die de eerste ballistische raket voor de middellange afstand had voortgebracht en die een snelheid bereikte van meer dan 5600 kilometer per uur, kwam in Amerikaanse handen toen Von Braun met een groep van circa honderd medewerkers uitweek naar de Verenigde Staten. Daar werd in 1947 het Upper Atmosphere Research Panel opgericht, een defensie-organisatie en tevens voorloper van de National Aeronautics and Space Administration (NASA, 1958), die het ruimtevaartonderzoek coördineerde. Het Naval Research Laboratory lanceerde in de periode 1949 tot 1955 in het kader van het Viking-programma een twaalftal raketten met waarnemingsapparatuur aan boord. Het programma bracht niet alleen een beter inzicht teweeg over de samenstelling van de hogere luchtlagen, maar leverde tevens een reeks van indrukwekkende foto's van de aarde, genomen vanaf extreem grote hoogte.277 Von Braun en zijn team werkten in de jaren vijftig aan een tweetrapsraket (de Redstone ballistische raket) die model heeft gestaan voor de Jupiter C-raket. Deze laatste was eveneens een ballistische raket voor de middellange afstand en heeft tot 1963 dienst
96
gedaan als nucleair afschrikkingswapen bij de in Duitsland gestationeerde Amerikaanse NAVO-troepen. Eind jaren vijftig was de ruimtevaarttechnologie zowel in de Verenigde Staten als in de Sovjet-Unie zo ver gevorderd, dat kunstmanen in een baan rond de aarde konden worden gebracht die vanuit hun afgelegen posities de aarde met een scherp oog en met een grote frequentie in de gaten hielden. Op 1 oktober 1957 werd door de Sovjet-Unie de Spoetnik kunstmaan in een baan om de aarde gebracht, enkele weken later gevolgd door de Amerikaanse Explorer 1. De wetenschappelijke betekenis van deze missies was in kringen van remote sensing specialisten vrijwel direct onderwerp van gesprek.278 De kromming van de aarde, die sinds lang was bewezen maar nog niet in een enkele opname fotografisch was afgebeeld, kon in de jaren veertig reeds in beeldmozaïeken worden gevisualiseerd met grote aantallen foto’s die met veel geduld en kunde aan elkaar werden geplakt. De montages baarden opzien, omdat zij aan de aardwetenschappen een nieuw kijkvenster verschaften op globale fysische processen, zoals het weer, de oceaanstromen, de desertificatie van de tropen, en het afsmelten van de poolkappen. Het jaar 1959 vormde in dit opzicht een haarscherpe cesuur tussen de lucht- en ruimtewaarneming, namelijk door het verschijnen van de eerste, integrale opnamen van de aarde vanaf de Amerikaanse Explorer-6 satelliet.279 De voorspelling van de Franse socioloog Chombart de Lauwe (1948), dat binnen afzienbare tijd de aarde in haar geheel op één negatief zou worden gevangen, werd daarmee bewaarheid.280
De Space Age 1960 - 1980 De lancering van de Sovjetrussische kunstmanen Spoetnik-I en Spoetnik-II in oktober en november 1957 (de laatste met aan boord het ruimte-hondje Laika) betekende niet alleen een wetenschappelijke doorbraak die internationaal bewondering oogstte, maar bracht tegelijkertijd een gevoelige slag toe aan het Amerikaanse politieke prestige in de wereld. Het vertrouwen dat de Westerse wereld koesterde in de Amerikaanse technologische suprematie over het Oostblok begon te wankelen. De Spoetnik-I droeg aan boord een krachtig radiobaken dat signalen uitzond waarmee via telemetrische methoden exacte plaatsbepaling aan het aardoppervlak konden plaatsvinden. Amerikaanse militairen en politici voerden aan dat dit systeem van plaatsbepaling kon worden gebruikt als middel van doelbepaling voor ballistische raketten en vroegen om een militaire tegenzet. De regering Eisenhower, die al in 1952 de basis had gelegd voor een nationaal ruimtevaartprogramma en er bijzonder veel aan was gelegen om het vrije gebruik van de ruimte veilig te stellen voordat de Sovjets daar enige claim op zouden leggen, moest tot haar grote verbazing constateren dat hun tegenspelers op dit vlak geen ambities koesterden. Vrijwel gelijktijdig werd zowel een civiel-wetenschappelijk als een militair-strategisch ruimtevaartprogramma ten uitvoer gebracht met als resultaat dat op 31 januari 1958 de Explorer-I satelliet werd gelanceerd.281 De Explorer-missie, die om politieke redenen eerder werd geëffectueerd dan de (uiterst geheime) militaire spionagemissie, is een uitvloeisel van het Vanguardprogramma dat de Amerikanen naar voren hadden geschoven als hun bijdrage aan het International Geophysical Year, dat duurde van 1 juli 1957 tot 31 december 1958. In dit anderhalve jaar werden simultaan over de gehele wereld volgens gestandaardiseerde methoden observaties verricht met als doel om antwoorden te vinden op prangende geofysische kwesties met betrekking tot aardmagnetisme, seismologie, zwaartekracht, meteorologie, oceanografie, glaciologie, geodesie, de atmosfeer en ionosfeer. De resultaten brachten een spectaculaire groei van wetenschappelijke kennis teweeg.282 Ter voorbereiding was in 1954 het plan gerezen om het aardoppervlak nauwkeuriger dan ooit te karteren met behulp van satellieten, een plan dat de instemming genoot van zowel de Sovjet-Unie als van de Verenigde Staten. Daarmee was het terrestrische en extra-terrestrische ruimte-onderzoek in gang gezet dat in de jaren zestig en volgende met veel elan en politieke steun zou worden aangevat. Dit mondde onder meer uit in het in een baan om de aarde brengen van zogenaamde "orbiting astronomical
97
observatories" (oao's) en een zestal "orbiting geophysical observatories (ogo's), die nieuwe wetenschappelijke informatie opleverden over de aanwezigheid van ultraviolette, gamma-, röntgen- en infrarode straling in de ruimte, de structuur van sterren en over de verspreiding en dichtheid van materie in de ruimte. Na de eerste vijf Explorer-satellieten werden er voor het einde van 1961 nog eens elf gelanceerd (waarvan acht operationeel), die samen een verdere verdieping van wetenschappelijke inzichten teweegbrachten.
Fotografische en radiometrische aardobservatie Het aardonderzoek met behulp van satellieten heeft in de jaren zestig een hoge vlucht genomen en heeft in uiteenlopende wetenschappelijke disciplines vruchtbaar toepassing gevonden. In de geodesie vond een doorbraak plaats voor wat betreft de precieze opmeting van het aardoppervlak en de zwaartekrachtvelden. In 1970 werd een wereldwijd netwerk gerealiseerd van meetpunten aan de hand waarvan met een nauwkeurigheid van vijftien meter iedere plaats op aarde kon worden vastgesteld.283 Geologen gebruikten remote sensing-waarnemingen bij het staven van de theorie van de platentektoniek, die de evolutie van gebergten en de seismische en vulkanische activiteit in de lithosfeer hielp verklaren. Kort voor 1970 werd voor het eerst vanuit vliegtuigen SLAR-technologie (sideward looking airborne radar) beproefd, waarmee niet alleen waardevolle gegevens over mineralen werden vergaard, maar tevens het micro-relïef van het aardoppervlak nauwkeurig werd vastgelegd. Tegen het einde van de zeventiger jaren waren vrijwel alle wetenschappelijke problemen met betrekking tot de samenstelling van de atmosfeer en de ionosfeer verklaard en gestaafd met waarnemingsgegevens. De meteorologie had met de TIROS-I satelliet een voorschot genomen op later atmosferisch onderzoek en zond sinds april 1960 beelden naar de aarde, die de diverse facetten van het weer (fronten, stormen, depressies, luchtmassa's, verplaatsingspatronen en dergelijke) in hun onderlinge samenhang toonden. In datzelfde jaar werden vanuit de Amerikaanse Mercury-satelliet de eerste kleurenfoto's van de aarde genomen. Naast het TIROS-programma werden de programma's Nimbus (vanaf 1964), ESSA (vanaf 1966), COSMOS (Sovjet-Unie, 1966), Meteor (Sovjet-Unie, 1969), NOAA (vanaf 1970) en ITOS (1970) ten uitvoer gebracht. Op het militaire vlak waren de prestaties in de aardobservatie niet minder indrukwekkend, zij het dat de technologie soms jarenlang en de waarnemingsgegevens vaak tientallen jaren lang onbereikbaar bleven voor de civiele wetenschap. Het Coronaprogramma van fotografische observatie per satelliet illustreert deze omstandigheid, maar nu de (voorheen afgeschermde) gegevens zijn vrijgegeven wordt tegelijkertijd een helder licht geworpen op de toenmalige stand van de aardobservatie vanuit de ruimte waar het gaat om het herkennen en lokaliseren van relatief kleine objecten.284 Corona is de naam van de eerste operationele spionageprogramma, dat vanaf 1960 het grondgebied van de Warschaupactlanden, China, het Midden-Oosten en andere spanningshaarden tijdens 145 missies heeft gefotografeerd. B.A. Day et al. (1998) hebben aangetoond dat de militair-tactische informatie uit het Corona-programma directe invloed had op de politieke besluitvorming in de Verenigde Staten en zo het verloop van de Koude Oorlog doorslaggevend heeft beïnvloed. De capsules van de satallieten waren uitgerust met meerdere camera's waarmee voor het eerst vanuit de ruimte stereoscopische opnamen van het aardoppervlak werden gemaakt. De veranderende militaire specificaties voor het systeem hebben geleid tot aanpassingen in camerasystemen, filmgevoeligheid en scherpte, filmtransport en -opslagmechanieken, alsook het gebruik van bijzondere objectieven. In tegenstelling tot de weersatelliet TIROS die elektronische beelden naar de aarde zond, nam Corona opnamen op fotografische films die na belichting op aarde moesten worden ontwikkeld. De belichte films werden geladen in opvangvaartuigen die uit hun baan werden gehaald en aan parachutes naar de aarde terugkeerden, waar zij op grote hoogte door een speciaal geëquipeerd vliegtuig werden onderschept en in veiligheid werden gebracht. Het Corona-programma was actief tot mei 1972 en telde liefst honderd missies.285 De
98
individuele panoramische opnamen besloegen een telkens gebied van 16 bij 192 kilometer en bereikten aanvankelijk een resolutie van acht meter, hetgeen later werd verhoogd tot maar liefst twee meter(!). In het kielzog van Corona werden de satellieten Argon en Lanyard afgeschoten, maar deze waren in de eerste helft van de jaren zestig voor relatief korte tijd operationeel.286 Gelijktijdig met het militaire Corona-programma kwam het maanonderzoek op gang met de Gemini- en Apollo-programma's, niet in de laatste plaats om het beschadigde imago van de Amerikaanse ruimtewetenschap te herstellen. Ook voor aardobservatie zijn de missies in het kader van het maanonderzoek in meerdere opzichten van belang geweest. Tijdens de Gemini-missie van 1965 werden verticale stereoscopische opnamen en oblique opnamen van de aarde gemaakt die het potentieel van remote sensing voor wat betreft het opsporen van natuurlijke hulpbronnen demonstreerden. Dit thema zou nog geen decennium later een sleutelrol vervullen in het civiele remote sensing onderzoek met satellieten. Tijdens de aansluitende Apollo-missies werden naast verticale stereofoto's ook multispectrale
opnamen gemaakt. De aardobservatie die plaatsvond in de marge van het maanonderzoek heeft zo geholpen het pad te effenen voor permanente, onbemande remote sensing-satellieten.287 Betekende de ruimtevaart voor de wetenschappelijke observatie van de kosmos en de aarde een nieuw stadium, ook voor de mondiale telecommunicatie was dat het geval. De futuroloog en publicist A.C. Clarke bracht al in 1945 het idee naar voren, dat een constellatie van drie satellieten in een geosynchrone baan boven de evenaar kon worden gebruikt om radiogolven rond de gehele aarde te kaatsen. Dit intrigerende idee is door andere wetenschappers nader uitgewerkt en werd in augustus 1960 voor het eerst getest.288 De eerste generatie communicatiesatellieten liet niet lang op zich wachten en vanaf 1962 (Echo-1, de eerste oost-west telefoonverbinding per satelliet in de USA;
99
Telstar-project, Bell Telephone Laboratories) werd het mogelijk om real-time te communiceren over zeer grote afstanden. In 1965 werd een volgende mijlpaal bereikt toen een consortium van negentien landen ging samenwerken in het project INTELSAT, het eerste globale communicatienetwerk. INTELSAT betekende een krachtige stimulans voor het internationale telefoonverkeer en maakte tevens wereldwijd "life"-televisie mogelijk.289 Het principe om beelden via radiografische telecommunicatietechniek in luttele seconden de aarde rond te kunnen zenden, vormt vandaag de dag nog altijd een hoeksteen van satelliet remote sensing en de distributie van digitale remote sensing beelden.
Landsat-programma, vanaf 1972 Als gevolg van een in 1967 door de NASA opgezet programma werd in 1972 de eerste van een serie van satellieten voor landobservatie het luchtruim ingeschoten, de Earth Resources Technology Satellite (ERTS-1). Deze satelliet, die later LANDSAT-1 zou gaan heten, had als bestemming om nieuwe gegevens over de aanwezigheid en spreiding van natuurlijke hulpbronnen te verzamelen. De LANDSAT-1 was daartoe uitgerust met een "return beam vidicon"-camera (RBV) en een multispectrale scanner (MSS), die de landmassa's in respectievelijk drie en vier afzonderlijke banden aftastten en hun gegevens doorzonden naar de aarde.290 LANDSAT-1 zou de eerste permanente, onbemande waarnemingssatelliet zijn die systematisch gegevens naar de aarde zond met regelmatige tussenpozen, eerst achttien dagen, later negen. Het LANDSATprogramma werd voor de aardwetenschappen een van de meest toonaangevende ontwikkelingen op remote sensing gebied door een aantal factoren. De resolutie van de gegevens was geschikt voor studies naar continenten en voldoende voor regionale onderzoeken. Bovendien waren de gegevens in kleur en ruwweg panchromatisch, dat wil zeggen nagenoeg in overeenstemming met wat het menselijk oog ziet. De LANDSATgegevens waren fotorealistisch maar niet fotografisch, dus niet gebonden aan de beperkingen van ruimtefotografie, doch elektronisch en werden in een continue stroom naar de aarde gezonden om daar door grondstations te worden opgevangen, gecorrigeerd, geformatteerd en vervolgens te worden verspreid. Het elektronische formaat van de gegevens stelde wetenschappers in staat om met beeldverwerkende computers tal van analyses uit te voeren, die voorheen niet mogelijk waren of handmatig moesten gebeuren. De gegevens werden aangeleverd in separate spectrale banden en dat maakte het mogelijk om optimale combinaties te maken teneinde visueel of automatisch informatie aan de beelden te onttrekken. Met behulp van beeldmanipulatie kon men beter dan tevoren facetten, objecten en patronen uitlichten, die in het kader van de onderzoeksopgave relevant waren. De frequentie en regelmaat waarmee de waarnemingsgegevens beschikbaar kwamen, hun onderlinge vergelijkbaarheid en ook de duur van de waarnemingsperiode werd van grote betekenis voor het begrijpen van groeiprocessen aan het aardoppervlak, en betekende een stap vooruit ten opzichte van de meer incidentele ruimtefotografie. De eerste drie satellieten uit het LANDSAT-programma worden op grond van verschillen ten aanzien van hun banen, de instrumenten waarmee zij zijn uitgerust en de specificaties van de waarnemingsgegevens tot een andere generatie gerekend dan de LANDSAT-4 (1982 en LANDSAT-5 (1984). Beide laatste satellieten cirkelden ook nog eens in een lagere baan (circa 705 km) om de aarde en hadden bijgevolg een kortere omlooptijd (16 dagen).291 Door de bewegingen van de nummers vier en vijf op elkaar af te stemmen werd een bedekking bereikt van eens per acht dagen. Het platform was ingrijpend vernieuwd, maar belangrijker nog was het vernieuwde sensorsysteem met naam Thematic Mapper, een hoge resolutie radiometer die in zeven banden de opgevangen elektromagnetische straling doorgaf. Ciolkosz en Kesik (1994) onderstrepen nogmaals het wetenschappelijk belang van het LANDSAT-programma met hun conclusie, dat "Landsat data as a tool for geoscience research have been accepted and adopted by many disciplines dealing with components of the geosphere. Applications of
100
Landsat data range from studies of bedrock and superficial geology, to geomorphology, hydrography, land use/land cover studies, crop investigation, forest classification and urban change detection".292 Op die laatste toepassing, het lokaliseren en identificeren van vernaderingen in verstedelijkingsgebieden, zal in de volgende hoofdstukken nader worden ingegaan. Campbell (1987) noemt als voornaamste verdienste van LANDSAT het volgens een vaste routine beschikbaar komen van multispectrale gegevens uit vier afzonderlijke golflengten voor wetenschappelijke en overheidsinstellingen, alsook voor commerciële ondernemingen.
Naschrift: van SPOT tot Orbview Ondertussen liet ook in Europa het aardobservatie-onderzoek zich niet onbetuigd en onder auspiciën van het Franse Centre National d'Études Spatiales (CNES) werd in mei 1986 de eerste Satellite Probatoire d'Observation de la Terre (SPOT) operationeel, die naast de opsporing en het beheer van natuurlijke hulpbronnen ook gegevens voor cartografische toepassingen moest gaan leveren. De SPOT-satellieten namen loodrecht naar beneden waar en konden bovendien door middel van een vanaf de aarde bestuurbare spiegel zijwaarts kijken in een strook van 950 kilometer breed, zodat indien gewenst bepaalde lokaties intensiever konden worden afgetast. De waarnemingsinstrumenten op het platform bestonden uit twee identieke sensoren, die ofwel in een panchromatische modus werkten (resolutie van 10 meter) ofwel in een multispectrale modus (resolutie van 20 meter). Ciolkosz en Kesik (1994) noemen als voordelen van de SPOT-data boven die van de LANDSATs het brede scala aan weergave mogelijkheden; de stereoscopische capaciteit die werd bereikt door eenzelfde zone gelijktijdig vanuit verschillende banen en opnamehoeken te bestrijken; en de hoge resolutie die vooral voordelig is bij de kartering van complexe gebieden (dat wil zeggen gebieden die worden gekenmerkt door een sterke onderverdeling van het terrein en een grote mate van diversificatie met betrekking tot grondgebruik en grondbedekking).293 Evenals LANDSAT-beelden werden SPOT-beelden commercieel geëxploiteerd en behalve in wetenschappelijke producten worden zij aangetroffen in onder andere atlassen, ansichtkaarten en posters.294 Hun hoge esthetische gehalte ontlenen zij niet in de laatste plaats aan computer beeldmanipulatie, waarmee stralingswaarden uit zowel het zichtbare als niet zichtbare deel van het spectrum werden vertaald in aantrekkelijke kleurstellingen. De sublieme beelden van karakteristieke landschappen en biotopen, zoals woestijnen, rivierdelta's, eilandengroepen en polaire landschappen, maar ook van steden en dorpen, bevatten in vergelijking tot cartografische materialen van dezelfde schaal een overweldigende rijkdom aan details, terwijl zij tegelijkertijd de ruimtelijke samenhang daartussen weergeven. Ook in wetenschappelijke publicaties over architectuur en stedenbouw worden nog regelmatig SPOT-beelden ter illustratie opgenomen. Eveneens in de jaren tachtig werd door herbruikbare ruimteveren of space shuttles een groot aantal kortstondige missies volbracht, waarin innovatieve instrumenten als de metrische camera (Metric Camera), de groot formaat camera (Large Format Camera), de elektronische Modular Optoelectronic Multispectral Scanner (MOMS) en radar (Shuttle Imaging Radar of SIR) werden beproefd. De MOMS-1 was de eerste, geheel elektronische scanner, een Duits product dat werd gemonteerd in de Franse SPOT, de Indiase IRS-IA en de Japanse MOS-1.295 Uit deze kleine opsomming blijkt, dat veel landen in deze periode een eigen nationaal aardobservatieprogramma hadden of deelnamen in internationale programma's. Nederland is sinds 1974 met de lancering van de Astronomical Netherlands Satellite (ANS) vooral op astronomisch gebied actief geweest. Tevens blijkt dat de rol van de fotografie in de remote sensing van grote afstand nog steeds een prominente rol speelt en de technologie verder wordt ontwikkeld. Met name Russische fotografische systemen, zoals die van het Resursprogramma (vanaf 1989), werden bekend om hun uitstekende prestaties.296 De eerste satelliet die voortkwam uit Europese samenwerking was de ERS-1
101
(European Remote Sensing Satellite-1), niet te verwarren met de Amerikaanse ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite-1), die het luchtruim koos in 1991. De ERS-1 van de European Space Agency (ESA) is speciaal geschikt voor klimatologisch en oceanografisch onderzoek en is uitgerust met actieve microgolf-instrumenten (gelijk aan die van SEASAT, de maritieme tegenhanger van LANDSAT) en een infraroodsensor voor het meten van oppervlaktetemperaturen van zeewater. Ook de weervoorspelling op middellange en lange termijn en ontwikkeling van de marine biotoop van kustgebieden maken deel uit van het ERS-1 onderzoeksprogramma. De landopnamen, die zijn gemaakt met behulp van actieve radar, hebben toepassing gevonden in landbouwkunde (land cover and crop monitoring) en worden gebruikt bij de problematiek rond waterbeheersing (flood monitoring).297 De Nederlandse Flevopolders fungeren als proefgebied voor landbouwkundig onderzoek (crop monitoring) met multitemporele SARdata. De regelmaat van de verkaveling en de homogeniteit van het jonge polderlandschap scheppen de juiste voorwaarden voor verbetering van SARwaarnemingstechnologie.298 Op 20 april 1995 werd ERS-2 het luchtruim ingeschoten vanaf de ESA-basis te Kourou, Frans-Guyana, en is de meest geavanceerde satelliet voor landobservatie van Europese makelij. ERS-2 zou minimaal tot 1998 dienst moeten gaan doen, een gedeelte van de tijd zelfs in tandem-verband met ERS-1 om een precieze, driedimensionale kartering van het aardoppervlak te bereiken. Meer nog dan bij ERS-1 het geval was, heeft ERS-2 een aardwetenschappelijk en ecologisch ingevuld onderzoeksprogramma, dat naast klimatologische, tektonische en geomorfologische (de oceaanbodem onder de ijskap van de Noordpool) waarnemingen vooral de globale vegetatie en de ozonlaag in de atmosfeer moest bewaken. Behalve op ESA's ERS-1 en ERS-2 wordt radar op een aantal andere satellietplatforms aangetroffen, bijvoorbeeld op de Japanse J-ERS 1 en de Canadese RADARSAT. Daarenboven heeft de NASA een aantal incidentele SARexperimenten uitgevoerd op shuttle-missies (XSAR). SAR-waarneming vindt ook plaats vanuit vliegtuigen, zoals in het TOPSARproject van het Jet Propulsion Laboratory, bedoeld voor experimentele topografische cartografie.299 Radarwaarneming speelt een steeds grotere rol in de stedelijke waarneming, onder andere bij het automatisch genereren van driedimensionale volumemodellen voor massastudies. Het Amerikaanse Sandia National Laboratories heeft proefnemingen uitgevoerd met interferometrische SAR (IFSAR) op de stad Albuquerque, New Mexico.300 Daaruit blijkt dat volumetrische modellen ter grootte van een stadswijk in een tijdsbestek van enkele minuten kunnen worden gerealiseerd zonder daarbij gebruik te maken van (cartografische of geodetische) referentie gegevens. Resultaten die worden behaald met CAD-modellen op grond van landmeting zijn weliswaar nauwkeuriger, maar vergen aanmerkelijk meer tijd. Dezelfde radar technologie vindt toepassing in allerlei change detection studies naar onderwerpen in de natuur, het cultuurlandschap en naar een combinatie van beide. Zo werden met behulp van IFSAR de seismische golfpatronen van de zware aardbeving, die de Japanse stad Kobe in januari 1995 heeft getroffen, in multitemporele opnamen vastgelegd. De concentrische cirkels rond het epicentrum konden worden gevisualiseerd door de verschuiving te meten van losse oppervlakte materie vóór en na de beving. In Nederland is aan de Landbouwuniversiteit te Wageningen een internationale werkgroep in het leven geroepen, die studeert op toepassingen van SAR-data.301 Op het onderwerp van change detection komen we gezien het belang voor stadsmorfologisch onderzoek later meer uitvoerig te spreken. Van direct belang voor regionale en stedelijke waarneming is het Small Spacecraft Technology Initiative (SSTI) van NASA's Office of Space Access and Technology, dat sinds het midden van de jaren negentig een nieuwe episode in de evolutie van remote sensing technologie inluidt onder het motto van "better, cheaper, faster".302 SSTI is dus niet alleen opgezet om een kwalitatieve uitbouw van de aardobservatietechnieken te bewerkstelligen, maar ook om de kosten van ontwerp, gebruik en lancering van satellieten te reduceren. De lancering van het tweetal kleine,
102
lichtgewicht, maar uiterst geavanceerde satellieten Lewis en Clark stond gepland voor het begin van 1997, maar de eerste kreeg men na de lancering niet onder controle en ging verloren in september van datzelfde jaar.303 Ter flankering van het SSTI-project wordt momenteel aan het EROS Data Center van de USGS te Sioux Falls, SouthDakota, USA, een permanent depot voor de betreffende satellietbeelden ingericht.304 Het streven is om gegevens veel sneller dan voorheen beschikbaar te stellen aan afnemers. Gesproken wordt van enkele dagen, terwijl weken en zelfs maanden gebruikelijk waren. Als potentiële toepassingen van het programma in de sfeer van stedelijk planning worden genoemd: het opsporen en vaststellen van groeipatronen, populatie, en stedelijke expansie; het bepalen van optimale lokaties voor openbare functies en faciliteiten (zoals luchthavens, congrescentra, energiecentrales en dergelijke); het in kaart brengen van toekomstige benodigdheden voor de regionale verkeersinfrastructuur, waartoe behoren de netten van auto-, spoor- en waterwegen, massatransport en grotere en kleinere vliegvelden; het bewaken van de toestand waarin infrastructurele netwerken verkeren, alsook het ondersteunen van de planning daarvan bij uitbreiding. Andere toepassingen liggen op het vlak van calamiteitenbestrijding, het milieu (luchtvervuiling), het verzekeringswezen en in het vastgoedbeheer. Wat de ontwikkeling van de jongste generatie van aardobservatie satellieten toevoegt aan het bestaande palet van remote sensing het voordeel dat naast grotere gebiedseenheden nu ook kleinere voldoende gedetailleerd in het vizier verschijnen. Beperkte de ruimtelijke resolutie van satelliet instrumenten waarneming en analyse van objecten tot een middenschaal (integrale steden of regio’s), nu worden door verbeterde technologie tevens grootschalige eenheden als de wijk, het bouwblok, en het perceel meegenomen, die totnogtoe (in de civiele sector) hoofdzakelijk door vliegtuigen werden bestreken. De transformaties van deze kleinere onderdelen van het stedelijke weefsel worden voortaan met een grote regelmaat en over brede segmenten van het spectrum geregistreerd. Dit heeft voor de toekomst tot gevolg dat analyses van morfologische transformaties binnen kleinere gebiedseenheden systematischer dan voorheen kunnen gaan plaatsvinden. Orbital Imaging Corporation heeft een serie van drie satellieten van vergelijkbare afmetingen in omloop gebracht, waarvan de eerste werd gelanceerd in 1995 ten behoeve van meteorologisch onderzoek, en de daarop volgende Orbview-2 en -3 voor aardobservatie zijn toegerust.305 Orbview-3 zendt gegevens naar de aarde met (naar civiele maatstaven gemeten) spectaculaire specificaties, namelijk panchromatisch bij een resolutie van 1-2 meter (waar bijvoorbeeld SPOT een scheidend vermogen heeft van 10 meter), multispectraal met een resolutie van 4 meter en hyperspectraal bij 8 meter. Ook de opnamefrequentie is hoog, want iedere drie dagen neemt hij hetzelfde geografische gebied op. De gegevens van Orbview-2 en -3 kunnen met een minimale vertraging vanaf het moment van opname via een WWW-ingang (Orbnet) worden besteld.306 Buiten de miljoenenprojecten van gecombineerde commerciële en overheidsconsortia bestaan andere opties om aan de better, cheaper, faster-gedachte inhoud te geven. Radiografisch bestuurbare modelhelikopters en modelvliegtuigen maken een relatief eenvoudige en economische manier van remote sensing mogelijk, die in het stedelijke onderzoek goed van pas kan komen. De modelvliegerij verschaft een uiterst flexibel inzetbaar platform dat foto- en videocamera's met zich mee kan torsen en vanaf geringe hoogte (van enkele meters tot tientallen meters) opnamen kan maken. Deze geminiaturiseerde vorm van remote sensing wordt speciaal aanbevolen voor het controleren van de voortgang van bouwprojecten, in situaties waarin andere vormen van remote sensing te duur zijn of te veel tijd in beslag zouden nemen.307 Het Amerikaanse Office of Technology Development (OTD) van het Department of Energy onderzoekt de voordelen van dit type van remote sensing ten opzichte van conventionele methoden en subsidieert proefnemingen, zoals die van het Oak Ridge National Laboratory dat een modelvliegtuig een natuurreservaat vanuit de lucht fotografeerde om daarmee aan te tonen dat deze oplossing een snel en goedkoop alternatief biedt voor fotografie vanuit
103
gewone vliegtuigen of heli's. Het OTD verricht tevens onderzoek naar lichtgewicht sensoren die speciaal geschikt zijn voor radiografisch bestuurbare vliegtoestellen. Het principe van remote sensing vanuit radiografisch bestuurbare miniatuurtoestellen bestaat al bijna een halve eeuw als militaire oplossing voor specifieke luchtverkenningstaken, zoals zo dadelijk aan de orde zal komen, maar de technologie is door kostenverlaging thans bereikbaar geworden voor kleinere onderzoeksinstellingen en commerciële firma's, en zelfs voor particulieren.308
Gegevensmanagement met GIS In het tijdperk sinds 1960 werd behalve in de ruimtevaart en observatie technologie nog een andere pijler voor moderne remote sensing neergezet, ditmaal voor de verwerking van ruimtelijke gegevens, waaronder remote sensing data. Medio jaren zestig kwamen een aantal ontwikkelingen samen op het vlak van elektronische beeldverwerking, alfanumerieke en statistische gegevensverwerking, die uitmondden in operationele systemen voor geïntegreerde gegevensverwerking, die bekend werden onder de noemer geografische informatiesystemen (GIS).309. In de wetenschappelijke wereld bestaat nauwelijks een consensus over de historische ontwikkeling van geografische informatiesystemen als technologisch fenomeen. Coppock en Rhind (1992) menen dat een gedegen geschiedschrijving wordt bemoeilijkt door het naast elkaar bestaan van een groot aantal definities, die wezenlijk van elkaar verschillen. Deze opvatting wordt gedeeld door Maguire (1992), die er een aantal heeft opgesomd.310 Vanuit een oogpunt van techniekgeschiedenis zouden geografische informatiesystemen kunnen worden ingedeeld in handmatige en automatische systemen, de laatsten in mechanische en elektronische, waarna de elektronische systemen nog eens kunnen worden uitgesplitst in analoge en digitale systemen, terwijl iedere soort een eigen chronologie, geografie en thematiek kan worden aangemeten. Helaas ontbreekt voor GIS een dergelijke historische systematiek, mogelijk mede als gevolg van het feit dat de diverse aanzetten die zijn gepubliceerd -als artikelen of als inleidende paragrafen bij GIS-handboekenwerden geschreven door geografen, informatici en andere beroepsbeoefenaren, dat wil zeggen door gebruikers en ontwikkelaars maar niet door historici. Een serieuze poging tot het schrijven van een theoretisch gefundeerde geschiedenis van GIS is tot op heden uitgebleven.311 Andere belemmeringen voor onderzoek naar de historische grondslagen van GIS zijn, dat noch de archieven van overheidsinstellingen noch die van commerciële bedrijven altijd even goed toegankelijk zijn voor externe onderzoekers. Bovendien hebben onderzoekers uit de academische wereld, die vroegtijdig -dat wil zeggen vóór het midden van de jaren tachtig- met geautomatiseerde verwerking van geografische gegevens in aanraking waren gekomen, nagelaten om hun experimenten grondig te documenteren.312 Het gevolg daarvan is, dat het beeld van de historische ontwikkeling van GIS nog verre van compleet is en bovendien weinig samenhang vertoont. Digitale geografische informatiesystemen hebben zich in de tweede helft van onze eeuw ontwikkeld uit verschillende andere informatiesystemen, zoals ontwerpsystemen (CAD), computercartografie en gegevensbeheersystemen (DBMS), zo stellen Coppock en Rhind (1992) in hun overwegend Anglo-Amerikaanse historisch relaas.313 De oorsprongen van GIS moeten volgens hen juist daar worden gezocht.314 De chronologie die de auteurs voorstellen is onderverdeeld in vier overlappende fasen.315 De eerste fase, die begint in de jaren vijftig en duurt tot het midden van de jaren zeventig, wordt aangeduid als de pioniersfase en wordt gekenmerkt door veelvuldig vrij experimenteren; de fase daarna duurde van 1973 tot de vroege jaren tachtig en liet een reeks van formele experimenten zien die van overheidswege werden gefinancierd. In de beide daarop volgende fasen braken systemen als het ware uit hun isolement door de opkomst van computer netwerken en ruimden lokaal geïsoleerd opgestelde datasets het veld voor gedistribueerde databases, die de gehele instelling of conglomeraten van instellingen bedienen. Niet-ruimtelijke gegevens werden meer en meer geïntegreerd met
104
ruimtelijke gegevens. De derde fase, van 1982 tot ongeveer 1990, werd bepaald door het gevecht om de markt door commerciële instellingen (softwarehuizen en consultancy bureaus), die de verwachtingen omtrent GIS hoog wisten op te kloppen om de gunst van de klant te verwerven. Daarna, vanaf 1990, kwam GIS verder tot wasdom als universeel inzetbaar systeem voor informatieverwerking door groei van toepassingsmogelijkheden en kwam de (specialistische) gebruiker meer dan voorheen centraal te staan. Binnen de GIS-historiografie bestaan ook optieken die voeren langs veel oudere analoge systemen, zoals die van Parent en Church (1988) en van Star en Estes (1990), die de ontwikkeling van GIS in de tijd laten samenvallen met de opkomst van de cartografie in Egypte en Mesopotamië, circa 4500 jaar geleden. Andere auteurs daarentegen laten de vroege cartografie liever buiten beschouwing en laten GIS ontstaan rond het midden van de achttiende eeuw, wanneer de eerste accurate topografische kaarten verschijnen als gevolg van gestandaardiseerde cartografische productiemethoden.316 Uit de literatuur spreekt duidelijk, dat een groot aantal separate onderzoeksinitiatieven in diverse takken van wetenschap hebben geleid tot een reeks concepten, ideeën, praktijken en terminologieën die vandaag de dag vallen onder het verzamelbegrip "GIS" en dat een zekere mate van serendipiteit daarbij niet wordt uitgesloten.317 Het gebruik van transparanten (overlays) met geografische gegevens over kaarten, tegen het einde van de achttiende eeuw, markeert een nieuwe fase in de ontwikkeling van GIS.318 Rice en Brown (1972) hebben bijvoorbeeld beschreven hoe de militaire cartograaf L.A. Berthier (1753-1815) bij het beleg van Yorktown in 1781 transparanten gebruikte waarop de manoeuvres van troepen stonden afgebeeld.319 De vooruitgang die de sociale en natuurwetenschappen boekten aan het begin van de negentiende eeuw op het gebied van ruimtelijke gegevensanalyse, en de bloei van statistische analyse en geavanceerde wiskunde worden door Star en Estes genoemd als factoren die hebben bijgedragen tot de ontwikkeling van GIS.320 Gewezen wordt op het verschijnen van geologische kaarten van Parijs en Londen, het werk van de Duitse geograaf A. von Humboldt (1769-1859), de Britse volkstelling van 1825 en het ontstaan van de demografie als sociaal-wetenschappelijke specialisatie. De jaren dertig van de negentiende eeuw gaven nieuwe impulsen aan de thematische cartografie en in 1838 verscheen de Atlas to Accompany the Second Report of the Irish Railway, een opvallend complete en coherente studie voor een spoorweg tracé, bestaande uit een uniforme basiskaart en een set transparanten met demografische, verkeerstechnische, geologische en topografische gegevens. Dergelijke multithematische studies hebben sindsdien conceptueel weinig verandering ondergaan. Aan het einde van de negentiende eeuw werd een forse stap gezet in de geautomatiseerde verwerking van statistische gegevens door een bijzondere uitvinding. De Amerikaanse statisticus H. Hollerith (1860-1929) bedacht een methode voor het inlezen van gegevens in calculatiemachines met behulp van ponskaarten.321 In 1896 stichtte hij de Tabulating Machine Company, een onderneming in 1924 opging in IBM. Volgens de door Hollerith gepatenteerde methode werden de gegevens van de Amerikaanse census van 1890 verwerkt en ook die van het Verenigd Koninkrijk van 1911.322 In 1936, tenslotte, heeft de Amerikaanse geograaf C. Colby, voorzitter van de Association of American Geographers, gepleit voor intensivering van het onderzoek naar kwantitatieve benaderingen van ruimtelijke c.q cartografische problemen.323 Vrij algemeen wordt aangenomen dat de eerste elektronische GIS-en die ruimtelijke (grafische) en alfanumerieke gegevens geïntegreerd konden verwerken zijn gebouwd rond het midden van de jaren zestig.324 Het belangrijkste markeringspunt wordt gevormd door het Canada Geographic Information System (CGIS), dat in 1964 door R. Tomlinson werd geconstrueerd, gesubsidieerd door de Canadese overheid op grond van de Agricultural Rehabilitation and Development Act.325 Dat gebeurde op een moment waarop in Noord-Amerika de systeembenadering in het stedelijk onderzoek zijn intrede deed en reeds volop werd gewerkt aan computertoepassingen in de planning van regio (Tomlinson, 1968) en stad (Banz, 1970).326 In de jaren tachtig zouden hybride rastervectorsystemen verschijnen, die een integratie van historische en actuele gegevens, van
105
topografische kaarten en luchtfoto's, van groot- en kleinschalige gegevens en van alfanumerieke gegevens mogelijk maakten. Map Algebra (een set functies en commando's voor analyse en manipulatie van geografische informatie) en Cartographic Modeling (combinatie van operaties die complexe analyses mogelijk maakte) werden toegevoegd aan het GIS-instrumentarium,327 terwijl weer later tevens kunstmatige intelligentie, fuzzy logic, simulatie van dynamische processen en neurale netwerken daar deel van gingen uitmaken.328 GIS kwam door een snelle verspreiding van personal computers en grafische werkstations beschikbaar voor steeds meer gebruikers binnen de wetenschappelijke wereld en daarbuiten. Één en ander werd mede in de hand gewerkt door het verstrekken van stimuleringsgelden door nationale overheden voor innovatief computergebruik, alsmede door prijsdalingen van hardware en softwarelicenties, terwijl GIS ook als shareware of freeware werd aangeboden (GRASS, ILWIS, enz.). Coppock en Rhind (1992) onderscheiden in de toepassing van GIS een drietal oriëntaties, namelijk die van analoge en digitale kaartproductie; die van database voor aan ruimte gerelateerde transacties met beperkte analytische vermogens; en die van GIS als instrument voor ruimtelijke analyse, meer in de zin van het stellen en oplossen van intellectuele kwesties ("science") dan van het automatiseren van bedrijfsmatige processen ("technology"). En op dit laatste terrein werd de belangrijkste vooruitgang geboekt. Iets daarvan is ook afgestraald op ruimtelijk-historische onderzoeksprojecten, hetgeen in het laatste hoofdstuk ter sprake zal worden gebracht.
Concluderende opmerkingen De satellietwaarneming, die voor de bestudering van morfologische processen van bijzondere betekenis is door de duur en de frequentie van de observatie, heeft de grondslag gelegd voor het ontstaan van een permanent beeldjournaal van cultuurlandschappelijke transformatieprocessen zoals nog niet eerder bestond. Methodieken voor geautomatiseerde verwerking van gegevens hebben sinds hun introductie geholpen om de semantische dimensie van deze gegevens te ontdekken. Panchromatische, hyperspectrale en multispectrale gegevens werden onderworpen aan steeds diepgaander ruimtelijke structuur-en patroonanalyse om kwantitatieve en kwalitatieve informatie in te winnen over land-, water- en luchtmassa's. Naarmate de observatietermijn zich uitbreidde en over geobserveerde verschijnselen grote sets van homogene beeldgegevens beschikbaar kwamen, lag een temporele gegevensanalyse voor de hand. De gedachte om remote sensing te gebruiken als hardwaremodel voor analyse van spatio-temporele processen werd al tijdens de militaire campagnes van de Eerste Wereldoorlog in praktijk gebracht, en korte tijd later bij onder meer de bestudering van getijdenlandschappen in de Verenigde Staten (Lee 1922). Mondiale urbanisatie behoort naast aardwetenschappelijke en milieukundige vraagstukken tot de vroegste thema's van het civiele aardobservatie onderzoek (Landsat-programma 1972 ev.). Pas toen satellieten scherper gingen waarnemen en er nieuwe instrumenten in omloop kwamen, die minder afhankelijk waren van de toestand van de atmosfeer, lag dynamische stadsmorfologische analyse in het verschiet. Tot 1980 echter was stadsmorfologie vooral een luchtfotografische aangelegenheid, die pas in de jaren negentig zou leiden tot change detection-studies met satellieten, namelijk van verstedelijkingsprocessen over een reeks van jaren. Wanneer we de technologische geschiedenis van de afgelopen anderhalve eeuw overzien -hoe selectief en incompleet het gepresenteerde beeld noodzakelijkerwijs ook is- dan valt te constateren, dat na de moeizame vereniging van de fotografie met de ballonvaart in 1858 er omstreeks 1980 een flink arsenaal aan waarnemingsinstrumenten, platforms en methoden voor gegevensverwerking ter beschikking stond voor morfologisch onderzoek. Voor iedere luchtlaag bestonden een of meerdere waarnemingstoestellen, die soms bemand soms onbemand waren, en nu eens handmatig werden bestuurd dan weer voorgeprogrammeerd hun weg vonden.
106
Ondertussen wisten ver buiten de atmosfeer kunstmanen en ruimtevaartuigen het leven op aarde in documentaire beelden te vangen en door te zenden naar grondstations. Daar werden de signalen verwerkt tot leesbare beelden, die werden geformatteerd en gedistribueerd naar (betalende) afnemers in wetenschap en maatschappij. Voor de eerste driekwart van de twintigste eeuw was het bestuurbare motorvliegtuig de belangrijkste registrator van stedelijke processen, als opvolger van de vrijwel onbestuurbare ballons uit de eeuw daarvoor en de in ongenade gevallen rigide luchtschepen. Zoals elk platform technisch sterk bepalend was voor de invulling van de observatiemissie (vlieghoogte, vluchtplan, duur, aantal opnamen), zo veroorzaakte ook ieder waarnemingsinstrument zijn specifieke vervorming van beelden. Deze vervorming was rechtstreeks van invloed op de beeldinterpretatie. Luchtfotografische interpretatie en analyse werd ondersteund door fotogrammetrische technieken en methoden, die vormafwijkingen in de oorspronkelijke opnamen reduceerden tot een minimum. Van de omslachtige mechanisch-optische apparaten van rond 1900 werd in de jaren zeventig overgestapt naar elektronische beeldverwerking. Deze zou zich niet beperken tot geometrische restitutie van remote sensing opnamen, maar zich uiteindelijk gaan ontwikkelen tot een interpretatie-ondersteunend instrumentarium. Naarmate remote sensing meer routinematig deel ging uitmaken van wetenschappelijk en toegepast onderzoek, groeiden de gegevensvoorraden tot onhandelbare proporties en daarmee de noodzaak om strategieën te ontwikkelen voor gegevensmanagement. Geografische informatiesystemen waren sinds hun opkomst, medio jaren zestig, vooral bedoeld voor geïntegreerde verwerking van heterogene gegevensbronnen, maar werden tevens beschouwd als technologie om remote sensing gegevens coherent en systematisch te beheren en te ontsluiten. Voor temporele analyse van ruimtelijke ontwikkelingen mag hun betekenis niet worden overschat, omdat juist de verwerking van complexe ruimtelijke transformatieprocessen een knelpunt vormde, dat overigens nog altijd niet bevredigend is opgelost. Vandaag de dag gelden militaire conflicten door de spilfunctie van operationele informatie nog altijd als aanjager van waarnemingstechnologie. Ontwikkelingen op het vlak van militaire inlichtingen en terreinobservatie bij recente internationale conflicten in beschouwing genomen, lijkt er zich een trend af te tekenen naar meer situationeel gerichte waarneming. Meer dan voorheen gaat remote sensing voorzien in taakspecifieke informatiebehoeften van militairen werkzaam in diverse sectoren en geledingen van de organisatie, zoals coördinatie, planning, logistiek, vuurgeleiding en terreinoriëntatie. Grotere terreineenheden worden beslagen door supersonische verkenningsvliegtuigen en satellieten. Gedetailleerde informatie over situaties te velde zijn afkomstig van flexibel inzetbare, onbemande modelvliegtuigjes, die zonder personele risico's op afstand worden bestuurd.329 Hun functie is in hoge mate aanvullend op bestaande systemen, bijvoorbeeld om waar te nemen in de dode hoeken van systemen die tientallen kilometers achter het front opereren (vergelijk JSTARS).330 Miniatuur verkenningsrobots op basis van nano technologie zijn nog in hoge mate experimenteel en vormen een logische volgende stap in situationele waarneming. De hoeveelheid data die door de vele samenwerkende systemen voortdurend wordt gegenereerd schept nog altijd problemen voor wat betreft informatie management. De Chef-Staf van de US Air Force, generaal R. Fogleman, betitelde informatie als de "fifth dimension of warfare" en onderkent de problemen inzake informatie management: "It is precisely this huge quantity of data and the ability to control it that is driving the so-called revolution in military affairs. Data is generated by a large number of navigational, reconnaissance, and surveillance systems. It is transmitted by space-based and terrestrial communications systems. Data is central to automated planning systems and virtual reality simulations. Precise positional data is critical to accurate navigation and successful employment of precision weapons".331 Het recente concept voor commandovoering en inlichtingenverwerking van de Amerikaanse luchtmacht toont aan
107
hoe oude systemen voor waarneming en communicatie momenteel worden geïntegreerd tot een system of systems, een samenstel van systemen voor operationele simulatie op ieder niveau van de organisatie. Één van de speerpunten hierbij is het Joint Forces Air Component Commander Situational Awareness System (JSAS), dat uit de vele sensoren die het beweeglijke slagveld in kaart brengen, een accuraat driedimensionaal beeld samenstelt, dat van moment tot moment wordt geactualiseerd en kan worden aangevuld met andere inlichtingenbronnen en informatiesystemen. JSAS wordt sinds begin 1996 met succes toegepast in de oorlog in Bosnië. Of deze militaire ontwikkelingen zullen doorsijpelen tot stadsmorfologische vraagstukken en onderzoekspraktijken valt te bezien. Nu reeds zijn de technische mogelijkheden om vanuit de lucht en de ruimte waar te nemen zeer groot. Bottlenecks liggen op het vlak van diffusie van kennis met betrekking tot waarnemingstechnologie en kennismanagement, terwijl temporele analyses van remote sensing gegevens belemmerd worden door beperkingen van gegevensverwerkende systemen.
108
