5. Innovatieve handwerktuigen

5.

Innovatieve handwerktuigen

De historicus en de luchtfoto "The use of contemporary aerial photographs as historical sources is an almost unexplored theme." H. Southall (1992), p. 211

Fysische aftasting en historische analyse Het vorige hoofdstuk liet zien hoe wetenschapsgebieden als de archeologie, geografie, sociologie, planning en stedenbouw sinds lange tijd gebruik maken van remote sensing bij de bestudering van het veranderende cultuurlandschap, en van steden als bijzondere onderdelen daarvan. Daarbij is naar voren gekomen dat remote sensing wordt beschouwd als een zinvolle aanvulling op gevestigde onderzoeksmethoden -in bepaalde situaties de enige methode- is om de gewenste informatie te verzamelen. In de archeologie en ruimtelijke planning heeft een beredeneerd gebruik van remote sensing technieken geleid tot goedkope en efficiënte oplossingen voor zowel wetenschappelijke als praktische problemen. In dit hoofdstuk zal een aantal werkwijzen en hulpmiddelen worden beschreven, die de historicus van vandaag ter beschikking staan om remote sensing in te passen in ruimtelijk-historisch onderzoek. Het begrip "ruimtelijk-historisch" wordt hier ruim geïnterpreteerd en de voorbeelden zijn ontleend aan de historische geografie, archeologie en planning. Het streven is om met deze benadering bij te dragen tot een meer vanzelfsprekende plaats van remote sensing en ruimtelijk gegevensmanagement in het ruimtelijk-historisch onderzoek. Buiten de archeologie valt in Nederland weinig te bespeuren van een systematische interpretatie van ruimtelijkhistorische veranderingsprocessen met behulp van remote sensing beelden. Of het moet al gaan om de natuurlijke component van het cultuurlandschap, zoals in de vegetatiestudie van K. Appelman (1989).604 In de loop van dit hoofdstuk worden er twee parallelle sporen gevolgd in het ruimtelijk-historisch remote sensing onderzoek. Het eerste spoor voert langs de Britse, nog springlevende traditie in het gebruik van luchtfoto's bij de beschrijving van historische landschappen, een traditie die tenminste teruggaat tot de economischhistorische studies van E. C. Curwen uit de jaren dertig.605 In de onderzoeken die aan de orde komen wordt het belang centraal gesteld van een goed ontsloten en kwalitatief internationaal vermaarde collectie van (voornamelijk naoorlogse) luchtfoto's, namelijk die van de universiteit van Cambridge. Opnamen uit deze collectie worden gebruikt in vele publicaties, waarvan de landschapsmonografieën uit de reeks Cambridge Air Surveys de meest prominente is. In deze serie wordt door historisch geografen, archeologen en historici aangetoond op welke wijze luchtfotografie als observatiemethode en visueel documentatiemedium een zinvolle combinatie vormt met archiefbronnen en literatuur in conventioneel (lees: niet door computers ondersteund) uitgevoerd onderzoek. Het tweede spoor handelt over de inzet van moderne informatie- en communicatietechnologie bij de studie van het fysieke cultuurlandschap in de meest brede zin van het woord: van het landschap van de pre- en protohistorie tot en met dat van het moderne industrielandschap. Waarnemingstechnologie vanuit de ruimte en lucht speelt daarin een rol, maar ook geodetische technieken, geografische informatiesystemen en digitale visualisatie technieken. Dit pad voert onvermijdelijk langs het Internet, dat voor de verzending van ruimtelijke gegevens en het aan elkaar koppelen van informatiesystemen van betekenis is. Het World Wide Web (WWW), een concept voor informatie uitwisseling via Internet, waarvan de technische implementatie nog volop in ontwikkeling, geniet momenteel grote belangstelling. De snelle acceptatie van WWW zal op termijn ingrijpende veranderingen op de werkvloer van de ruimtelijke geschiedenis teweeg brengen. De eerste aanzet daartoe kan nu al worden waargenomen op de talrijke sites rond ruimtelijk-historische thema's, die internationaal werden opgezet.

166

Onder de paraplu van WWW ontstaan tal van faciliteiten om de verstrekking van en omgang met ruimtelijke gegevens te vergemakkelijken. Een goed voorbeeld vormen de digitale bibliotheken voor ruimtelijke informatie, die zijn ingericht om historische (meta)documenten ter beschikking te stellen van diverse gebruikersgroepen. De Alexandria Digital Library, die kan worden beschouwd als een exponent van de vele, voornamelijk buitenlandse experimenten op dit gebied, biedt daarenboven innovatieve zoekmogelijkheden. Ruimtelijke analyses zullen naar verwachting ook in de nabije toekomst vooral op lokale systemen worden uitgevoerd met geo-informatiesystemen en beeldverwerkingssystemen als meest aangewezen gereedschappen. Spatio-temporele databases voor verstedelijkingsvraagstukken in de Verenigde Staten kunnen hier als voorbeeld dienen. Met nieuwe Web-concepten voor data sharing zoals OpenGIS, komen alternatieven in het zicht om analyse uit te voeren op gegevens die gebruikers niet in eigen beheer hebben, maar die in beheer zijn van derden. Zo zijn gebruikers verzekerd van geactualiseerde sets van gegevens, die volledig integreerbaar zijn met eigen gegevens. Tenslotte wordt bij wijze van suggestie een to-do-list opgesteld van zaken die voor de toekomst op het gebied van onderzoek, onderwijs en faciliteiten aandacht vragen voor beleidsontwikkeling, om remote sensing een stevige inbedding te geven in het ruimtelijk-historisch onderzoek.

De Cambridge University Collection of Aerial Photographs Er zullen in de academische wereld weinig plaatsen zijn aan te wijzen die over zulke voorbeeldige faciliteiten en visuele waarnemingsgegevens beschikken ten dienste van de historische studie van het cultuurlandschap als de universiteit van Cambridge. Voor een groot deel is dit te danken aan J.K.S. St. Joseph, een geoloog en oorlogsvlieger die sinds 1945 een groot aantal oblique luchtfoto's maakte van de Britse eilanden, de Ierse Republiek en van gebieden aan gene zijde van de Noordzee (waaronder Nederland in de periode 1970-1973). Kort na de oorlog stelde het Britse ministerie van Luchtvaart (Air Ministry) een toestel met piloot beschikbaar voor het uitvoeren van luchtfotosurveys onder leiding van St. Joseph, die vooral oog had voor de oudheidkundige facetten van het stedelijke en rurale landschap. Vanaf 1962 kreeg de universiteit haar eigen vliegtuig, opname-apparatuur en ontwikkelfaciliteiten. In de loop der tijd bouwde St. Joseph een indrukwekkend archief op van vele duizenden opnamen van hoge compositorische en technische kwaliteit. In 1948 werd hij aangesteld als curator van de collectie en werd geruggensteund door de Committee for Aerial Photography. In 1973 kreeg St. Joseph erkenning voor zijn activiteiten op het gebied van luchtfotografie en landschapsstudies toen hem een leerstoel in "Aerial Photographic Studies" werd aangeboden, die hij bekleedde tot zijn emeritaat in 1980. Bij zijn vertrek als curator had hij een bestand aangelegd van ruim 300.000 opnamen en had hij de ontdekking van honderden archeologische sites op zijn naam staan.606 Momenteel bevat de Cambridge University Collection of Aerial Photographs meer dan 430.000 verticale en oblique luchtfoto's, die zowel klein- als grootschalige gebieden beslaan en waarvan het zwaartepunt ligt op archeologische en ecologische onderwerpen. Onderwerpen variëren van oerbossen en verlaten dorpen tot kwetsbare natuurgebieden. De luchtfoto's uit de collectie van Cambridge vonden hun weg in vele publicaties sinds de jaren vijftig en vormden de basis van een wetenschappelijke boekenreeks, genaamd de Cambridge Air Surveys, waarvan het eerste deel Monastic Sites from the Air van D. Knowles en St. Joseph verscheen in 1952. Het was de bedoeling van de redactie om met deze reeks toepassingen van luchtfotografie in de archeologie, sociale geschiedenis, geografie, ecologie en andere velden te illustreren.607 In Monastic Sites from the Air wordt in de introductie de waarde van de luchtfotografie voor het onderzoek naar middeleeuwse kloosterterreinen uit de doeken gedaan. Met wat wordt beschouwd als een representatieve selectie van opnamen, gemaakt van 1948 tot 1951, wordt een overzicht gegeven van thema´s als de typologische verschillen van kloostercomplexen, behorende tot een bepaalde historische periode of religieuze orde; hun grote "natuurlijke

167

schoonheid" en betekenis voor het landschap; en de aanvullende feiten die kunnen worden afgelezen en archivalisch verkregen kennis completeren. Ook bieden luchtfoto's als gedetailleerde plattegrond ruimere interpretatiemogelijkheden dan andere documenten, vooral wanneer er opstaande restanten aanwezig zijn. Voor historici brengen luchtfoto's een nieuwe precisie aan in het begrip van de materiële kaders van middeleeuws godsdienstig leven, zoals ten aanzien van de verschillen tussen de behuizingen van de diverse orden.608 Anders dan in overgeleverde plattegronden of schetsen beeldt de luchtfoto details af die anders omwille van de duidelijkheid zouden worden weggelaten. Fundamenten van oudere bebouwing waarvan onder gunstige omstandigheden de sporen vanuit de lucht nog kunnen worden waargenomen, slaan een brug tussen generaties van sacrale gebouwen; topografische objecten die met kloosters worden geassocieerd, maar waarvan men uit andere bronnen noch de ligging noch de omvang wist komen in de luchtfoto plotseling naar voren: gedempte grachten, weermuren, afwateringskanalen, visvijvers, enzovoort. Een collectie luchtfoto's van een bepaalde categorie objecten, zoals kloosters of verlaten dorpen, roept bij de historicus vragen op over de factoren die de val of het voortbestaan kunnen verklaren, het huidige uiterlijk, de constructieve kwaliteit, omvang, bouwstijl of functieverandering. Vragen dus die voortkomen uit een confrontatie met nieuwe beelden over een materie waarvan bij de beschouwer reeds kennis aanwezig is, en die hem dwingen om zijn kennisschema's opnieuw te toetsen en bij te stellen. Dat moet zeker zijn gebeurd toen het tweede deel in de Cambridge Air Surveys, getiteld Medieval England - An Aerial Survey (1958) verscheen, waarin het Engelse landschap op systematische wijze werd geanalyseerd vanuit de lucht, en een genuanceerde beschrijving werd geleverd van een overgangsperiode in de Middeleeuwen van grote sociale en ruimtelijke veranderingen. St. Joseph schreef het werk met M. Beresford, destijds lector en later hoogleraar economische geschiedenis aan de universiteit van Leeds. De lezer wordt meegevoerd op een vlucht langs velden en akkers (furlongs, strips, ridge-and-furrow-ploegwijze); dorpen met hun typische plattegronden en structuren met daarbinnen kerken, landhuizen, woningen, molens, vijvers en konijnenfokkerijen; en steden met markten, muren, kastelen, kathedralen, en havens. Deserted villages van uiteenlopende oorsprong gingen, mede door de publicaties van Beresford en de in 1952 opgerichte Deserted Medieval Village Research Group waarvan hij mede-oprichter was, behoren tot het standaard repertoire van het luchtarcheologische onderzoek.609 De eerste opname van een verlaten dorp was echter al in 1925 gemaakt door O.G.S. Crawford.610 Ook minder voor de hand liggende onderwerpen komen aan bod, zoals wegennetten en bruggen en industriële overblijfselen van mijnbouw, zoutwinning, textiel fabricage en turfstekerijen. Plattegronden van steden en dorpen uit de zestiende eeuw en later, kadastrale kaarten, manuscripten en schetsen gemaakt naar sommige foto's leveren stof voor interpretatie en vergelijking, een element dat Beresford noodzakelijk acht binnen dit type van onderzoek. De historicus "pendelt" in zijn onderzoekswerk voortdurend tussen de punten van de denkbeeldige driehoek van observatie, archief en literatuur.611 Het voert te ver om in het bestek van dit boek de Cambridge Air Surveys in extenso te behandelen, en daarom zij verwezen naar de werken zelf.612 Hier wordt slechts gewezen op het bestaan van een historische onderzoekslijn naar het cultuurlandschap, die een volwaardige plaats inruimt voor de luchtfoto als descriptief document. Kwantitatieve analyse of fotogrammetrische methoden kwamen daarbij tot op heden niet aan de orde, hoewel ook deze grote waarde kunnen hebben voor het ruimtelijk-historisch onderzoek. Men kan stellen dat vooraanstaande archeologen en historici als Beresford, Hoskins, Knowles en Hurst de basis hebben gelegd voor het huidige gebruik van luchtfoto's in de studie van cultuurlandschappen. Door hun publicaties heeft remote sensing zich kunnen vestigen als observatietechniek, en zijn historische luchtfoto's geaccepteerd als informatiebron over morfologisch en functioneel getransformeerde landschappen, nederzettingen en bouwkundige constructies. Pogingen om het moderne industrielandschap systematisch op zijn historische

168

merites te bestuderen met remote sensing zijn vandaag de dag dun gezaaid. R. Muir heeft in zijn History from the Air (1983) de historische ontwikkeling van het Verenigd Koninkrijk tenminste laten doorlopen tot in de huidige tijd. Achter in zijn boek legt Muir uit wat de invloed is van de rationalisatie van de landbouw, en de vestiging van nieuwe dorpen in traditionalistische, deels mislukte vermommingen op het landschapsbeeld. Hij zet uiteen op welke wijze de historische en sociale gelaagdheid van steden tot uitdrukking komt in de luchtfoto, en noemt als voordeel dat de blik van de beschouwer niet wordt belemmerd door "a maze of visual and physical barriers". Vanuit methodisch opzicht verschilt de luchtfoto-interpretatie van het cultuurlandschap van de twintigste eeuw niet van die van eerdere perioden. Zelfs mag worden betwijfeld of andere vormen van remote sensing (thermisch en nabij-infrarood), die kort worden aangestipt maar niet gebruikt in Muirs boek, daarin verandering teweeg zouden brengen. Wat History from the Air aan de andere kant treffend illustreert, is de nauwe samenhang tussen visuele interpretatie en ideologische stellingname. Muir verlangt conservering van traditionele stads- en landschapsbeelden, waarbinnen geen plaats is voor grote, aaneengesloten en geëgaliseerde landbouwpercelen, voor drainagesystemen of monoculturen; noch voor woontorens of honderden meters lange woongebouwen van een half dozijn woonlagen of meer. De suggestie wordt gewekt dat het succes van experimenten in de naoorlogse stedenbouw, vooral naar aanleiding van de New Towns Act van 1946, het gevolg is van de lering die werd getrokken uit historische voorbeelden. Waar de geschiedenis niet tot voorbeeld werd genomen gebeurden, getuige het platteland, ongelukken die Muir kwalificeert als "visual and ecological vandalism".613 Een dergelijke, persoonlijk gekleurde uitleg van wat in objectieve registraties wordt waargenomen, bewijst eens te meer dat remote sensing ook in het subjectieve historisch vertoog volwaardig kan functioneren.

Nederland Dat ook buiten het Verenigd Koninkrijk remote sensing een vaste plaats wist te veroveren in de archeologie mag als bekend worden verondersteld. In Nederland werd kort na de Tweede Wereldoorlog het omvangrijke palet van toepassingsmogelijkheden voor wetenschappelijk onderzoek, waaronder archeologie en ruimtelijke geschiedenis, te boek gesteld in een bijzondere uitgave ter gelegenheid van het vijfenzeventig-jarig bestaan van het Koninklijk Nederlandsch Aardrijkskundig Genootschap, getiteld Het spiedend oog der luchtcamera (1948).614 C.A.J. von Frijtag Drabbe schreef over interpretatie van verticale luchtfoto's met een onvermijdelijke aandacht voor historische landschappen en oudheidkundige overblijfselen. Als voorbeeld worden luchtfoto´s aangehaald van de verdronken dorpen Kouwerve en Duvenee in Zeeland, die ten oosten van Yerseke op de bodem van een zeearm een sluimerend bestaan leiden; ringforten, en verdwenen waterlopen. De archivaris en cartograaf B. van 't Hoff gebruikte luchtfoto's bij de historische beschrijving van steden en ter vergelijking met historische stadsplattegronden,615 terwijl de archeologen P.J.R. Modderman en H. Halbertsma de vooruitgang in de archeologie door luchtfotografische survey technieken bespraken, die in Nederland waren geboekt sinds Van Giffen daar in 1934 voor het eerst gebruik van had gemaakt.616 De documentaire waarde van relatief recente landschappelijke ontwikkelingen beschreef Sj. Groenman, sociograaf bij de Directie Wieringermeer, in zijn bijdrage "De geschiedschrijving van de Zuiderzeewerken uit de lucht", dat de drooglegging en inrichting van de Wieringermeer behandelde, de aanleg van de Afsluitdijk en de vorming van de "Noordoostelijke Polder".617 Over de totstandkoming van de Wieringermeer stelde Groenman dat er tot dat moment nog slechts een fragmentarisch beeld bestond in de literatuur. "Wie deze geschiedenis zou willen te boek stellen zal de 'historiografie uit de lucht', het vastleggen door de luchtfoto van gebeurtenissen op bepaalde data en ook in verband met andere feiten, niet kunnen missen", schreef de auteur in het begin en het laat zich gemakkelijk raden hoe hij tot deze opvatting was gekomen naar aanleiding van de gebeurtenissen die zich daar kort tevoren hadden voltrokken.

169

Een luchtfoto van 10 december 1930 laat de zojuist drooggelegde Wieringermeer zien met een patroon van kavelsloten en afwateringsgreppels die een strak patroon vormen. Een opname van 19 oktober 1931 toont het eerste dubbele woonhuis van Slootdorp, met in de buurt enkele bouwblokken in aanbouw en het patroon van droge kavelsloten nog altijd zichtbaar in de toekomstige dorpskom. Een volgende foto laat zien dat Middenmeer in mei 1937 al een heuse kern vormde met kerkgebouwen, scholen en bedrijven en goed was ontsloten door autowegen. De jonge polder stond evenwel een heuse ramp te wachten, toen in de nadagen van de bezettingstijd, op 17 april 1945, door de Duitse bezettingsmacht met explosieven gaten in de dijk werden geslagen en de polder met IJsselmeerwater werd geïnundeerd. Mede door de golfslag die werd veroorzaakt door stormwinden stortte het overgrote deel van de woningen, boerderijen, scholen en kerken in, wat in een dramatische opname van Wieringerwerf, gemaakt na de tweede drooglegging door de luchtmacht in 1946, tot uitdrukking komt. De afgedrukte luchtfoto's vormen een treffend voorbeeld van de oorspronkelijke opzet en inrichting van een jong poldergebied, waarvan het meest oorspronkelijke landschapsbeeld na de verwoestingen verloren is gegaan. Het blijken achteraf documenten die de historicus van het plaatselijke cultuurlandschap niet graag zou willen missen. Al is hier sprake van technisch onvolmaakt materiaal, toch is de zeggingskracht van dergelijke luchtfoto´s er niet minder door, en zou de historicus bij zijn beschrijving van de cultuurlandschappelijke ontwikkeling van deze polder dergelijke documenten niet willen missen. In de huidige tijd staat de archeoloog een breed scala van fysische onderzoeksmethoden ter beschikking (weerstandsmeting, seismografie, magnetoscopie, koolstof datering, en dergelijke), die met een zekere vanzelfsprekendheid worden toegepast. De luchtfotografie moet inmiddels haar positie als prospectie gereedschap delen met diverse jongere vormen van archeologische remote sensing. Het proefschrift van W.H. de Vries-Metz (1993) over de betekenis van luchtfotografie voor de ontdekking van prehistorische culturen in oostelijk West-Friesland, laat weliswaar nog geen implementatie van nieuwe technieken zien, maar maakt er wel melding van en beargumenteert tevens waarom er haast geboden is met frequente surveys van het gehele Nederlandse grondgebied. Het boek voegt zich moeiteloos in de lijn van aëroarcheologisch onderzoek die loopt van Van Giffen via Modderman, Halbertsma, VonsComis, Bakker tot Brongers, haar promotor.618 Naast een uitvoerige behandeling van luchtfotografische opnamen schenkt het onderzoek aandacht aan niet-fotografische remote sensing en remote sensing vanaf satelliet platforms (Landsat, SPOT, ERS en Russische aardobservatie satellieten).619 De schrijfster noemt remote sensing "een ideaal hulpmiddel bij een onderzoeksstrategie met verschillende niveaus van waarneming". Bedoeld worden ruimtelijke schaalniveaus in de volgende geledingen: het niveau van het individuele grafmonument of huis; het niveau van gehele nederzettingen en onmiddellijke omgeving; het regionale niveau en het supraregionale niveau.620 De Vries-Metz stelt, dat met remote sensing veel grotere gebieden kunnen worden gecontroleerd op archeologische resten dan men ooit door opgraving zou durven hopen te bestrijken. Doch voor de meeste archeologische onderzoekingen wordt zelfstandige productie van verticale of oblique luchtfoto's aanbevolen.621 Als maatschappelijke doelstellingen van het remote sensing onderzoek worden naar voren gebracht: het opsporen en inventariseren van archeologisch belangrijke terreinen, zoals prehistorische nederzettingen, Romeinse of (vroeg-)Middeleeuwse nederzettingen, grafmonumenten, verkavelingssystemen en andere overblijfselen. Vervolgens moeten deze terreinen nauwkeurig kadastraal worden vastgelegd ten behoeve van bescherming, waarbij, tenslotte, remote sensing wederom een functie kan vervullen, namelijk door controle mogelijk te maken op de naleving van de wetten aangaande de bescherming van aangewezen historische en archeologische monumenten alsmede historische landschappen (monitoring).622 De detectie van het overblijfselen verloopt conform aëro-archeologisch gebruik via twee categorieën van sporen, te weten oppervlaktesporen, die met het reliëf van het landschap hebben te maken (bijvoorbeeld shadowmarks, snowmarks en floodmarks) en

170

sporen die met de gesteldheid van de bodem samenhangen (zoals cropmarks, soilmarks, dampmarks en frostmarks).623 De auteur wijst op de omstandigheid dat archeologische sporen slechts korte tijd en soms zelfs eenmalig kunnen worden waargenomen, en dat daarom een observatiegebied frequent en onder wisselende omstandigheden moet worden geregistreerd. Met het oog op de woningbouw programma's die zijn geformuleerd in de Vierde Nota over de Ruimtelijke Ordening en de VINEX, en de grote bedreiging die daarvan uitgaat voor het archeologisch bodemarchief, pleit de auteur voor een versnelde ontwikkeling van verkenningstechnieken op basis van remote sensing.624 Zij noemt in dit verband vervolgens het belang van digitale beeldverwerkingstechnieken, evenals Brongers dat zeventien jaar tevoren had gedaan in zijn dissertatie.625 Zoals later zal blijken kan het gebruik van digitale beeldverwerkingstechnologie, ook bij onderzoek naar het moderne cultuurlandschap, visuele interpretatie te hulp schieten.

Internet en remote sensing-gegevens World Wide Web Naast een explosieve groei in zowel het aanbod als de vraag naar informatie op het Internet komen de laatste jaren daar ook steeds meer visueel-ruimtelijke gegevens beschikbaar. Om een overzicht te geven van ruimtelijke gegevensbestanden die door tal van producenten worden aangeboden zijn zogenaamde clearinghouses opgericht. Het zijn meta data services voor de afstemming van vraag en aanbod. In Nederland bestaat het Nationaal Clearinghouse Geo-Informatie (NCGI) als onderdeel van de Nationale Geo-Informatie Infrastructuur.626 Er bestaan verschillende technieken om bestanden met visueel-ruimtelijke gegevens open te stellen voor gebruik door derden en deze te verzenden over het net. Internet-protocollen als het file transfer protocol (ftp) kunnen voor dit doel worden gebruikt, en voor tal van andere functies bestaan specifieke protocollen als IMAP en MIME (e-mail), NNTP (newsgroups) en Gopher. De meest in het oog springende trend binnen de ontwikkeling van het Internet is zonder enige twijfel de opkomst van World-Wide Web (WWW). WWW is een metafoor voor informatieuitwisseling via een "web" van onderling met elkaar communicerende computers. Het is "world-wide" (mondiaal) en geschoeid op de fysieke leest van het Internet, dat wil zeggen gebruik makend van dezelfde infrastructuur en protocollen. Historisch gezien is WWW een fenomeen met vele voorlopers, terwijl één van de basisconcepten, namelijk hypertext, nauwelijks jonger is dan de elektronische computer zelf. Grafische interfaces spelen een rol, vooral het WIMP-concept (windows, icons, mouse, pointers) dat de bediening van software door niet-ingewijde computergebruikers sterk vereenvoudigde. Eind jaren tachtig verschenen voorts diverse software-pakketten die waren gebaseerd op het hypertext-principe, waarvan Hypercard (1987) voor Macintosh-computers de grootste bekendheid verwierf.627 In Hypercard konden afbeeldingen zoals kaarten en andere ruimtelijke gegevensbronnen worden verbonden met andere objecten, bijvoorbeeld met attribuutgegevens die iets vertellen over aangeklikte objecten op het scherm. In het vertoog over geografische informatiesystemen werd zo, aan het begin van de jaren negentig, een sterk tot de verbeelding sprekend nieuw thema aangeboord, namelijk dat van de hypertext-ontsluiting van ruimte-gerelateerde gegevens.628 Echter, het genoemde pakket was, evenals soortgelijke software voor IBMcompatible pc's, bedoeld voor lokaal gebruik op individuele computers en was niet ingericht voor uitwisseling van gegevens via het Internet. In die situatie kwam een radicale verandering in 1989 toen te Bern, Zwitserland, het hypertext transfer protocol werd ontwikkeld, dat speciaal bedoeld was voor gegevensdistributie via het Internet.629 Van relatief eenvoudige hypertext-documenten die niet veel meer dan tekst en verwijzingen (links) bevatten, werden de mogelijkheden al spoedig verbreed en werden programma's geschreven om eenvoudig te kunnen navigeren langs de verschillende publiek toegankelijke sites waar documenten lagen opgeslagen. Bovendien werd de

171

hypertext mark-up language geschreven, een eenvoudige opmaaktaal, die het elektronisch publiceren binnen het bereik van een grote schare gebruikers bracht. Inmiddels echter zijn talen (HTML, JAVA), browsers en daardoor aangestuurde applicaties verder uitgebreid en meer volwassen geworden. Ook is een beter inzicht ontstaan in de voor- en nadelen van WWW als informatiemedium. Als gevolg daarvan zijn de toepassingsmogelijkheden sinds het midden van de jaren negentig enorm verruimd, ook op het gebied van het ruimtelijk-historisch onderzoek. Als sterke kanten van WWW kunnen worden genoemd het gemak waarmee artikelen, rapporten en zelfs boeken elektronisch kunnen worden gepubliceerd, alsook de eenvoud om documenten aantrekkelijk vorm te geven. De gegevens zijn in hoge mate uitwisselbaar doordat de communicatie onafhankelijk van platforms (besturingssystemen, gebruikersomgevingen) plaatsvindt. Het proces van vraag en aanbod van informatie kan zich zeer snel voltrekken, waardoor WWW bijvoorbeeld ook voor nieuwsgaring en crisismanagement wordt gebruikt, met alle bijkomende voor- en nadelen. Op het vlak van kennisverwerving is de mogelijkheid van clustering van informatie essentieel, die wordt bereikt door een adresserings- en gegevenstransport systeem van onderlinge verwijzingen tussen on-line documenten, ongeacht of deze zich fysiek op een nabije of verafgelegen lokatie bevinden. Ook de indexering van informatiepagina's in grote databases, die door search engines nauwkeurig kunnen worden ondervraagd, dragen bij tot concentratie en overzicht van aanwezige kennis met betrekking tot bepaalde onderwerpen. Vanuit web-browsers kunnen met behulp van scripts applicaties worden aangestuurd. Dat geldt voor lokale applicaties als voor applicaties elders, waarbij de output lokaal wordt afgegeven. De functionaliteit van moderne browsing programma's is sterk toegenomen door integratie van meerdere applicaties. Naast de eigenlijke browser bevatten populaire programma's als Communicator van Netscape en Internet Explorer van Microsoft een HTML-editor, een voorziening voor het beheer van verzamelde links, een e-mail-module, en een newsgroups-module, die alle worden bediend volgens eenzelfde logica, terminologie en vormgeving. Als nadelen van WWW moeten worden genoemd, dat WWW-clients (nog) niet kunnen inspelen op de omgeving van de gebruiker. Dat heeft tot gevolg dat bezoekers van web-pagina's worden geconfronteerd met onderling zeer verschillende opmaakstijlen met elk een eigen logica, structuur en grafische symbooltaal. De gebruiker moet zich dus voor ieder informatie-site (on line document of informatiesysteem) een nieuwe manier van oriëntatie en navigatie eigen maken, een probleem dat al dateert van de opkomst van de eerste karakter georiënteerde, on-line informatiesystemen.630 Een ander kritiekpunt geldt het hypertext transfer protocol (http), dat grote moeilijkheden heeft om zoeksessies binnen informatiesystemen weg te schrijven en later weer op te roepen, zoals sommige andere informatiesystemen wel kunnen. Het voordeel zou zijn dat gebruikers voorlopige resultaten van hun zoekacties als uitgangspunt konden nemen voor vervolgacties op een later tijdstip of datum. Op dit moment worden pogingen in het werk gesteld om zogenaamde state-managing mechanismen aan http toe te voegen, en zoals later zal blijken is dit bij de Alexandria Digital Library ook daadwerkelijk gelukt.

WWW-ontsluiting van GIS-databases In Nederland, evenals elders in de geïndustrialiseerde wereld, voeren tal van onderzoeksinstellingen, bedrijven en instanties hun gegevensmanagement uit met behulp van geografische informatiesystemen.631 Zo ook gemeenten, die GIS toepassen voor uiteenlopende taken als ruimtelijke ordening en planning, belastingheffing, juridische zaken, economisch management, groenbeheer, verkeersanalyse en milieubeheer. Buiten de gemeenten zijn er organisaties zoals nutsbedrijven, die voor vergelijkbare managementtaken GIS-sen in bedrijf hebben. Al deze diensten en samenwerkende instellingen of bedrijven maken gebruik van systemen die onafhankelijk van elkaar worden ontwikkeld. Zij geven een grote heterogeniteit te zien waar het de

172

fysieke en logische structuur van bestanden betreft, en ook de representatie van gegevens kan sterk verschillen. Dat komt zelfs voor binnen de diverse sectoren van eenzelfde organisatie. Een onderzoek naar de digitale infrastructuur van de gemeente Florence, bijvoorbeeld, bevestigt dit beeld van versnippering.632 De diverse diensten van deze gemeente maken gebruik van ruimtelijke gegevens van verschillende schaal en resolutie, die worden verwerkt met uiteenlopende softwarepakketten en grotendeels incompatibele besturingssystemen. Deze situatie wordt ook in veel andere Europese gemeenten aangetroffen, en is in het verleden veroorzaakt door het ontbreken van integrale automatiseringsprogramma's. Deze erfenis vormt de grootste hinderpaal van een geïntegreerd stedelijk gegevensmanagement van dit moment. Om dergelijke problemen op te lossen wordt overwogen om alle GIS- en aanverwante databasetaken af te handelen binnen een omvattend gestandaardiseerd systeem. Maar deze optie is duur en veronderstelt grondige technische en organisatorische afstemming tussen de gegevensverwerkende partijen. Een hoger peil van integratie kan worden bereikt door bestaande systemen te ontsluiten via een gestandaardiseerde WWW-interface. Functies voor selectie, ordening en manipulatie van gegevens zouden dan door dezelfde interface worden afgehandeld, terwijl de infrastructuur niet behoeft te worden aangepast. Vanuit deze platform-onafhankelijke en uniforme query-faciliteit is het nog maar een kleine stap naar een verdere integratie van andere WWW-resources. Te denken valt aan remote sensing gegevens, die waardevolle informatie bevatten voor de uitvoering van bestaande managementtaken. Zo demonstreerde de Florentijnse Settore Verde Pubblico (gemeentelijke dienst groenvoorziening) de toepassing van remote sensing bij het groenbeheer van de gemeente. Geschikte gegevens werden snel en effectief gevonden met de Europese online CEO-search engine voor ruimtelijke gegevens.633

WWW-integratie van gedistribueerde gegevens Bij lokale verwerking en analyse van ruimtelijke gegevens in een GIS werd in het recente verleden er nog vanuit gegaan dat datasets -al dan niet via het Internet (ftp) verkregenlokaal worden opgeslagen. Dat heeft als voordeel dat de gegevens vervolgens verwerkt kunnen worden met de software die daarvoor het meest geëigend is, en die deel uitmaakt van de vertrouwde gebruiksomgeving van de analist. Er is echter een debat gaande over een nieuwe technieken om analyse van gedistribueerde, heterogene beeldbronnen mogelijk te maken zonder dat deze lokaal behoeven te worden opgeslagen. In een concept dat op WWW-protocollen is gebaseerd worden gedistribueerde datasets van willekeurige sites ondergebracht als web browser applicatie. In deze applicatie kunnen de verschillende sets (kaarten, orthofoto's, radarbeelden, etc.) manipulaties ondergaan en kunnen er analyses op worden uitgevoerd. Analytische functies komen globaal overeen met die van gebruikelijke gis- en beeldverwerkingssystemen. Dit nog experimentele concept wordt momenteel aan beide zijden van de Atlantische Oceaan onderzocht. Twee toonaangevende projecten op dit gebied zijn OpenMap van het Amerikaanse OpenGis-Consortium (OCG) en de GISGateway to WWW van het Joint Research Centre (JRC) of the European Commission Institute for Systems, Informatics and Safety Technical Assessment.634 Inmiddels kan worden vastgesteld uit de overstelpende hoeveelheid literatuur over wereldwijde integratie van ruimtelijk gegevensmanagement van de afgelopen twee jaar, dat sprake is van een onderzoekstrend. Vanuit het onderzoek naar globale veranderingsprocessen en omgevingsvraagstukken bestaat er een groeiende behoefte aan effectieve, wereldwijde toegang tot ruimtelijke gegevens. Dit werd onder meer werd vastgesteld op de eerste EO/GEO (Earth Observation / GEO-systems)-workshop voor ontwikkelaars van WWW-informatiesystemen voor aardobservatie, globale veranderingen en GIS, in 1997.635 Er werd uitvoerig gediscussieerd over behaalde onderzoeksresultaten en over technische problemen die moesten worden opgelost.

173

Deze liggen met name op het vlak van het opsporen van informatie, omgang met metadata, gateways en protocollen, en toegang en visualisatie van gegevens. Het opsporen van gegevens in het algemeen, maar ook van ruimtelijke gegevens wordt gehinderd door de dynamiek van WWW. Nieuwe gegevens worden voortdurend toegevoegd, de kwaliteit van gegevens en informatiebronnen is zeer wisselend en de lokatie van bestanden is allerminst stabiel. Om de ontsluiting en permanentie van resources op WWW te vergroten wordt nu een uniform systeem van naamgeving en adressering onderzocht. Uniform Resource Names (URN) hebben veel weg van IP-adressen voor computers en de naamgeving zou op eenzelfde wijze kunnen plaatsvinden als ISBN-coderingen van boeken. Deze dienen te worden uitgegeven door een daartoe aangewezen instantie. Op deze wijze wordt een instrument geschapen om WWW-resources gestandaardiseerd te indexeren en classificeren waarmee gebruikers relevante gegevens beter kunnen opsporen. Op het terrein van meta-data bestaan er te weinig standaarden voor formaten en stijlen. Het wemelt momenteel van de protocollen, schema's en formaten, die onderling slecht uitwisselbaar zijn. Ook de codering en decodering van meta-gegevens in verband met verzending over het net kan vertaalproblemen opleveren. Er gaan stemmen op om een thesaurus te ontwikkelen die de EO/GEO-gemeenschap beter kan bedienen dan de thesauri van nu, die vaak slecht vindbaar en zwak gedefinieerd zijn. Een gemeenschappelijke, meertalige on-line thesaurus die is toegesneden op gebruik van ruimtelijke gegevens staat op de onderzoeksagenda. De Global Change Master Directory is een mogelijke kandidaat die de classificatiesystemen van bibliotheken op dit punt goed zouden kunnen aanvullen. Beveiliging van gegevens is een andere kwestie die aandacht verlangt om de privacy van gebruikers te beschermen en om commerciële transacties veilig te kunnen afwikkelen. JAVA werd tijdens de workshop nog beschouwd als een experimentele taal waarvan niet duidelijk was of deze in de overbrugging van EO- en GEO-systemen enerzijds en de ontsluiting van deze systemen via WWW anderzijds een rol van betekenis zou gaan spelen. Daarover bestaat inmiddels duidelijkheid. JAVA wist zich in hoog tempo te vestigen, en behalve bij de ontwikkeling van gebruikersinterfaces worden in deze taal vele applicaties geschreven. Een ervan betreft Hyperlens van WebÞing Software, visualisatie software die speciaal bedoeld is voor analyse van remote sensing beelden.636 Multitemporele beelden kunnen met deze applicatie worden ontleed in de afzonderlijke beelden waaruit ze zijn opgebouwd. De gebruiker ervaart de "lenzen" als lagen, die bekend zijn van GIS en programmatuur voor beeldverwerking. Deze monotemporele beelden hebben met kleuren gecodeerde vensters (rood, groen, blauw), die onderling of met het multitemporele beeld vergeleken kunnen worden. Ze zijn vrij verplaatsbaar en hun vorm en afmetingen kunnen worden gewijzigd. Voor geografische referentie is in een vierde venster een topografische kaart te raadplegen die dezelfde geometrie heeft als de remote sensing opnamen. Hyperlens is een voorbeeld van een nieuw concept voor informatieverwerking, dat aantoont dat ruimtelijke analyse via on-line applicaties op WWW kan worden toegevoegd zonder dat de gebruiker lokaal moet beschikken over specialistische software. In dit geval gaat het om een uitbreidbare JAVA-implementatie, die geschikt is voor het volgen van ruimtelijke veranderingsprocessen gezien vanuit de lucht of ruimte. Bovendien wordt gebruik gemaakt van een speciale server die is ingericht voor multi-user projecten met een gemeenschappelijk gebruik van gegevens.

Visuele zoekstrategieën De groei van het aanbod van remote sensing producten en de opkomst van WWW waren aanleiding tot de ontwikkeling van on-line catalogi voor afnemers van data met de mogelijkheid om producten te bestellen. De catalogi worden over het algemeen gekenmerkt door zowel grafische als alfanumerieke zoekingangen op een uitgebreide meta-database. Met alfanumerieke queries over meta-data kan worden aangegeven

174

over welk geografisch gebied en tijdsinterval informatie wordt verlangd, evenals het camera- of sensorsysteem en dergelijke. Dit gebeurt door het intypen van termen in formulieren, dan wel door point-and-click-acties uit keuzelijsten. Hier willen we ons liever beperken tot visuele zoekstrategieën. Daarbij wordt onderscheiden tussen topografische zoekstrategieën en zoekstrategieën die uitgaan van beeldkenmerken als kleur, compositie, textuur of contouren. Topografische zoekingangen voor op het WWW aanwezige collecties van remote sensing gegevens bestaan traditioneel uit geografische namenlijsten, maar worden in toenemende mate geflankeerd door grafische zoekvensters. Een mijlpaal binnen deze ontwikkeling was de Xerox Parc Map Viewer, die in juni 1993 door S. Putz werd gebouwd als onderdeel van een reeks van experimenten op het gebied van informatiediensten via het WWW.637 De Map Viewer-applicatie van Putz richtte zich op de ontsluiting van digitaal kaartmateriaal, waaronder de CIA World Database-sets.638 De verniewende betekenis van de Map Viewer was erin gelegen dat daarmee binnen een http/html-omgeving grafische vectorgegevens konden worden afgebeeld, wat met gangbare grafische web browsers niet mogelijk was. Tot de functionaliteit van de viewer behoren onder andere verschalen (zooming), keuze voor wel of geen afbeelding van topografische en administratieve objecten als grenzen en rivieren, wel of geen kleuren, en wijziging van de beeldverhoudingen. De Map Viewer werd later in aangepaste vorm gebruikt voor de ontsluiting van on-line collecties van remote sensing gegevens, waar het concept werd verwerkt in diverse topografische zoekmodules, zoals in de EiNetcatalogus van Eurimage in Italië. De EiNet-catalogus lijkt in veel opzichten op de Map Viewer van Xerox PARC en stelt gebruikers in staat om meta-data en 'Quick-look images' op te vragen over satellietmissies, zoals Landsat, Cosmos (KVR-1000) en Resurs.639 Selectie van geografische zones vindt plaats met een viewer voor een eenvoudige topografische kaart. Via een wereldkaart komt de gebruiker door een stapsgewijs proces van verschalen aan bij de gewenste uitsnede. Een aanduiding van lengte- en breedtegraden ondersteunt de oriëntatie. Andere parameters kunnen worden ingegeven, zoals tijdsintervallen (vanaf 1980), sensor- of cameratypen (Landsat, Resurs, Spot, KVR1000), en opslagmedia (tape, cd-rom). De zoekresultaten worden afgebeeld op een pagina, die per remote sensing bron een opsomming van beschikbare materialen geeft. Treffers worden weergegeven door afbeeldingen van postzegelformaat, die vergezeld gaan van coördinaatwaarden van de hoekpunten van het beeld. De kleinformaat-treffers zijn gelinkt aan afbeeldingen van een hogere resolutie, die een goede indruk geven van de kwaliteit van de scène in kwestie. Objectherkenning Al sinds enkele decennia wordt wetenschappelijk onderzoek gedaan naar geautomatiseerde herkenning van objecten in beelden, voornamelijk vanwege de toepassingsmogelijkheden in industrie en militaire verkenning. Hoewel ervaring met grote archieven leert dat het onmogelijk is om te anticiperen op alle voorstelbare vragen van gebruikers, kan objectherkenning daar uitermate zinvol worden gebruikt. Om te kunnen zoeken op specifieke thema's en onderwerpen in omvangrijke collecties van digitale beelden maakt objectherkenning deel uit van diverse strategieën om eindgebruikers snel de door hen gewenste informatie te kunnen laten opvragen. In de voorgaande paragraaf bleek dat geografisch zoeken werd vereenvoudigd door toepassing van viewers voor topografische kaarten. Daarmee konden de beschikbare gegevensbestanden snel worden geïnventariseerd. Meta-gegevens die de items van de collectie beschrijven in geografische, temporele, geodetische of thematische termen vormen een andere strategie, die al lang wordt gehanteerd in alfanumerieke databases, en nog altijd wordt verfijnd. Revolutionair is de strategie om items uit collecties individueel te kunnen bevragen op beeldkenmerken, zoals compositie, kleur of textuur. Ook op WWW vinden we hiervan experimentele implementaties en in het onderzoek naar de later te bespreken digitale bibliotheken valt zelfs een bundeling van

175

zoekstrategieën waar te nemen. Er volgen twee voorbeelden van opzoeksystemen voor collecties van algemene (niet speciaal ruimtelijke) beelddocumenten, die zijn ingericht voor zoekacties op grond van beeldkenmerken, te weten Query-By-Image-Content en BlobWorld.640 Doorgaans zijn beeldcollecties (in het Engels 'image galleries' genoemd) geordend rond een onderwerp of thema in plaats van een cartografische aanduiding in coördinaten. Sommige van deze beelddatabases maken gebruik van kunstmatige intelligentie om te zoeken op inhoud van beelden. IBM heeft een prototype catalogus voor WWW geconstrueerd waarin naast trefwoorden ook visuele criteria kunnen worden opgegeven om beelden te zoeken, namelijk Query By Image Content (QBIC).641 Tot deze visuele criteria behoren het percentage van een bepaalde kleur in het beeld; de basale compositorische opbouw van het beeld; en de globale vorm van een object binnen een voorstelling. Het definiëren van vorm- of compositie-queries gebeurt via een grid van twaalf bij negen cellen die kunnen worden aangeklikt. De zo beschreven vorm wordt vergeleken met de beeldopbouw van in de collectie voorkomende beelddocumenten waarna de beelden met de meest treffende gelijkenis in kleine porties aan de gebruiker gepresenteerd. Het behoeft geen betoog dat dergelijke heuristische concepten op basis van beeldkenmerken in tal van wetenschappelijke en maatschappelijke contexten kunnen worden toegepast. QBIC is bijvoorbeeld onderwerp van Amerikaanse experimenten in de kunstgeschiedenis en museumwereld, zoals onderzoeksprojecten van de University of California te Davis en van de gezamenlijke kunstmusea van San Francisco demonstreren.642 De tendens om kunstmatige intelligentie ten behoeve van patroonherkenning in te bouwen in beelddatabases vinden we ook terug in enkele digitale bibliotheken. Enigszins vergelijkbaar is de wijze waarop beelden inhoudelijk kunnen worden bevraagd in Blobworld, een applicatie van G. Ogle, C. Carson en anderen, die onderdeel is van het onderzoeksprogramma inzake digitale bibliotheken van de University of California te Berkeley.643 Ook Blobworld is bedoeld voor inhoudelijke ontsluiting op grond van beeldkenmerken, in dit geval kleur en textuur. Maar anders dan de meeste andere systemen richt Blobworld zich op herkenning van objecten, en de ruimtelijke organisatie van beeldkenmerken van een lagere orde (low-level features). Ook onderscheidt Blobworld zich van vergelijkbare systemen door de feedback die gebruikers krijgen op gestelde vragen. Dat gebeurt aan de hand van een compositie van ellipsen of "blobs" die door hun omvang, plaatsing, kleur en textuur kenmerkend zijn voor geretourneerde beelden. Dezelfde blobs worden gebruikt als zoekcriteria, en het systeem zoekt vervolgens op grond van gelijkenis naar beelden in de collectie. Door afbeelding van de gevonden beelden naast hun bijbehorende blob-schema's kan inzicht worden verkregen in de relatie tussen gebruikersvraag en database-antwoorden. Dat in niet onbelangrijk, want soms leiden bepaalde vragen tot irrelevante en schijnbaar onlogische antwoorden. Tenslotte wordt een algoritme voor machine-learning toegepast om beelden te classificeren naar gelang de objecten die zij bevatten. Daarbij was het doel "to teach computers to do queries".644 Het visueel herkennen van objecten wordt bemoeilijkt doordat in de natuur een object zich op tal van manieren kan voordoen, door variaties in kleur, vorm, afmeting of waarnemingsstandpunt. Dat probleem werd al eerder aangestipt in verband met de herkenning van objecten in remote sensing beelden. Onderzoekers zoeken hun heil in een combinatie van benaderingen uit de werelden van automatische visuele waarneming (computer vision) en die van geautomatiseerd redeneren (automated reasoning).645 In Blobworld is ervoor gekozen om objecten te herkennen door beelden te segmenteren in elliptische zones met eenzelfde samenstelling. Hier specificeert de gebruiker textuur of kleur, afgestemd op diens verwachtingen. Compositorische aspecten worden in de vraag meegenomen door parameters van de omvang en het zwaartepunt van iedere blob mee te wegen. Ook de groepering van de diverse blobs is van belang, zoals waarnemingspsychologisch onderzoek heeft uitgewezen. De Gestaltpsychologie leerde bijvoorbeeld welke factoren meespelen in het bepalen of delen van een beeld behoren

176

tot een enkel object. Gelijkenis van zones in beelden met eenzelfde textuur of kleur vormt een belangrijke factor bij de herkenning van objecten. Het zoeken op inhoudelijke aspecten bij digitale beelden vormt een wezenlijk nieuwe mogelijkheid in de omgang met fotorealistische informatie. Ook collecties van digitale remote sensing beelden zullen mee gaan profiteren van deze ontwikkelingen, en op kleine schaal gebeurt dit reeds experimenteel, zoals in de volgende paragraaf zal blijken. In het technologisch onderzoek naar digitale bibliotheken worden in toenemende mate wegen verkend om niet slechts via alfanumerieke meta-data collecties te ontsluiten, maar ook langs beeldkenmerken. Daarbij worden globaal dezelfde kenmerken bestudeerd als die van luchtfoto's, namelijk kleur of toon, vorm, textuur, schaal en nabijheid. Een exacte herkenning van objecten in de levende natuur blijft voorlopig nog problematisch, maar nu al kunnen afhankelijk van de aard van de herkenningstaak computers een bijdrage leveren aan de interpretatie van remote sensing beelden. Visuele zoekcriteria helpen om in de context van ruimtelijk-historisch onderzoek sneller en doelmatiger gewenste gegevens boven water te krijgen.

Digitale bibliotheken Digitale bibliotheken voor ruimtelijke gegevens Digitale bibliotheken hebben dezelfde primaire doelstelling als hun analoge tegenvoeters, namelijk het verstrekken van informatie aan klanten. Dat gebeurt door het op transparante wijze toegang verschaffen tot een georganiseerd, niet willekeurig samengesteld depot van informatie en kennis aan een gemeenschap van gebruikers.646 Digitale bibliotheken zijn niet gehuisvest in gebouwen die zijn opengesteld voor publiek en de verstrekking van materialen beperkt zich tot het verzenden van elektronische gegevens over een computernetwerk. Het digitale formaat van de informatie biedt voordelen. Beperkingen ten aanzien van de openstelling zijn grotendeels weggenomen doordat de uitleen- en voorlichtingsfuncties grotendeels automatisch worden afgewikkeld door machines, die ononderbroken in bedrijf zijn. De toegankelijkheid van de digitale bibliotheek wordt hoogstens belemmerd door onderhoudswerkzaamheden, ofschoon met back-upsystemen langdurige onderbrekingen kunnen worden voorkomen. Meerdere gebruikers kunnen gelijktijdig van eenzelfde document gebruik maken zonder dat zij dit noodzakelijkerwijs merken. De verstrekte documenten worden niet uitgeleend om later te worden terugbezorgd, maar blijven in bezit van de gebruiker. Deze kan er -binnen de regels die de wet en bibliotheek stellen- naar eigen inzicht collecties van aanleggen en bewerkingen op uitvoeren. Digitale bibliotheken bieden informatie aan via het Internet, waardoor de voorziening als geheel is "ge-ontgeografiseerd". Door het wegvallen van een aantal fysieke restricties wordt de ruimtelijke organisatie van zaken als collectie, catalogus en uitgifte van informatie op geheel andere wijze ingevuld dan bij analoge bibliotheken het geval was. Digitale bibliotheken kunnen worden opgevat als knooppunten in een netwerk van computers. De verschillende fysieke componenten van de bibliotheek kunnen zich bevinden op geografisch verspreid liggende lokaties. In dat geval communiceren de onderdelen via netwerkverbindingen. De gebruiker ervaart de bibliotheek vanaf zijn terminal echter als een samenhangend systeem van functies, alsof alle componenten van het systeem zich op dezelfde fysieke lokatie bevonden. Afstanden tussen de verschillende onderdelen van bibliotheek kunnen in realiteit soms vele honderden kilometers bedragen, maar zijn voor de gebruiker een irrelevante factor. Tijd daarentegen is sterk van invloed op gebruik. De tijd die het kost om informatie op te vragen of te versturen is vooral afhankelijk van factoren als datatransport capaciteit van het netwerk, drukte op het netwerk en performance van netwerk servers. Tijdens een in 1995 in de Verenigde Staten gehouden workshop met de titel Interoperability, Scaling, and the Digital Libraries Research Agenda is uitvoerig gediscussieerd over kwesties die moesten worden opgelost voordat digitale bibliotheken op grote schaal operationeel konden worden.647 Als de meest urgente kwestie werd het

177

ontbreken van een coherent organisatiesysteem voor informatieverwerking aangemerkt, zoals een uniform naamgevingsysteem voor digitale objecten. Op die manier zouden digitale bestanden worden geoormerkt met een wereldwijd geldende, unieke identificatie. Die naamgeving zou moeten worden ingepast in transmissie protocollen voor objecten, meta-databases en classificaties van objecttypen. Maatregelen ter beveiliging (versleuteling) werden getroffen om waar nodig toegang af te schermen, bijvoorbeeld als veiligheid of privacy in het geding zijn, of ingeval van betaling voor gebruik van intellectueel eigendom. Digitale bibliotheken vormen een vruchtbaar domein voor wetenschappelijk onderzoek met als verwante thema's de veranderende rol (en eigenschappen) van documenten en de ontwikkeling van behoeften, doelen en gedragingen van gebruikers op langere termijn. Een krachtige onderzoeksinspanning op het gebied van bibliotheken kwam in de Verenigde Staten op gang toen in 1994 uit een joint venture van de National Science Foundation (NSF), Department of Defense Advanced Research Projects Agency (ARPA) en de National Aeronautics and Space Administration (NASA) het Digital Library Initiative (DLI) werd gelanceerd.648 Het DLI speelde in op de explosieve ontwikkeling van het WWW en de roep om een betere ontsluiting van geïndexeerde catalogi.649 Het DLI werd heroïserend aangemerkt als een "National Challenge" binnen de hoge ambities van de National Information Infrastructure (NII).650 In het kader van het DLI werd een prijsvraag uitgeschreven voor universiteiten.651 Deze prijsvraag verlangde voorstellen waarin een concept was uitgewerkt om grote hoeveelheden gegevens te kunnen manipuleren over de vaak lange afstanden van het Internet. De infrastructuur voor het netwerkverkeer had daarbij een hogere prioriteit dan het naar digitaal formaat converteren en catalogiseren van bestaande analoge documenten.652 Anders gezegd was de DLI-prijsvraag toegespitst op netwerk- of gedistribueerde informatiesystemen, die gebruik maken van de fysieke infrastructuur van het Internet. Bovendien beoogde de prijsvraag om technologie te ontwikkelen om de zoekmogelijkheden in collecties en bestanden te verruimen. Nieuw is in dit verband de toepassing van de zojuist besproken kersverse technologie om beeldbestanden inhoudelijk te ontsluiten. Van de inzendingen op de prijsvraag werden zes projecten gehonoreerd, die elk een ander aspect van digitale bibliotheken behandelen. Ieder project wordt uitgevoerd door een consortium van bedrijven en instellingen rond een onderzoeksafdeling van een universiteit. De benaderingen van de digitale bibliotheek door de diverse projecten is nogal verschillend en varieert van herkenning van handmatig gestructureerde tekst (Illinois) tot gescande tekst (Berkeley); het indexeren en bevragen van media die daar voorheen niet geschikt voor waren, zoals video (Carnegie Mellon) en remote sensing beelden (Santa Barbara), en tenslotte wordt bestudeerd welke operaties moeten plaatsvinden om zoekopdrachten in grote collecties het juiste effect te doen sorteren (Michigan en Stanford).653 In het vervolg van deze paragraaf zal uitsluitend het bibliotheekonderzoek aan de orde komen dat van belang is voor de omgang met remote sensing materialen, omdat hieruit rechtstreekse gevolgen zijn te verwachten voor ruimtelijk-historisch onderzoek. Het meest in het oog lopende project in dit verband is de Alexandria Digital Library (ADL), die beoogt om de kerndoelstellingen van het DLI, namelijk netwerktransacties en bestandsontsluiting, in een systeem voor ruimte gerelateerde materialen te implementeren. Meest verwant met ADL is Berkeleys Electronic Environmental Library, terwijl de universiteit van Michigan zich heeft toegelegd op de realisatie van een digitale bibliotheek in engere zin, namelijk als elektronisch magazijn voor vaktijdschriften over aardwetenschappen.654 Het is zinvol om het Alexandria-project nader te bekijken, omdat het de vooruitgang in bibliotheek technologie laat zien, en nader ingaat op digitale collecties van ruimtelijke en ruimtelijk-historische documenten en innovatieve wijzen van ontsluiting.

178

De Alexandria Digital Library Digitale bibliotheken voor ruimtelijke gegevens vormen een speciale categorie binnen het onderzoek naar digitale bibliotheken en hebben een lange aanloop gehad. In zekere zin vormen bibliotheken als ADL een synthese van reeds eerder genoemde ontwikkelingen in de informatietechnologie, te weten geo-informatiesystemen, image processing technieken en on-line databases. Evenals bij de overige vijf DLI-projecten is de uitvoering van het Alexandria-project in handen van een consortium van bedrijven en instellingen dat door een universiteit wordt gecoördineerd, in dit geval door de University of California te Santa Barbara.655 Een bijzondere omstandigheid is, dat ADL gebruik kan maken van de faciliteiten van het Map & Imagery Laboratory van de Donald C. Davidson Library, die nationaal de grootste collectie satellietbeelden bevat en tevens een grote hoeveelheid (ca. twee miljoen) recente en historische luchtfoto's.656 ADL beslaat in zijn huidige vorm voornamelijk het Amerikaanse grondgebied, maar er is in voorzien dat uiteindelijk ook gegevens over andere landen, streken en steden in de collectie worden opgenomen, die daardoor aan betekenis kan winnen.657 Het zou in theorie het begin kunnen zijn van een mondiale database voor visueelruimtelijke informatie. Het materiaal van de ADL-collectie is bewust heterogeen van aard en omvat moderne en historische remote sensing-beelden, kaarten en digitale terreinmodellen: precies die materialen die de bron vormen van veel morfologisch onderzoek. Het Alexandria-project kent vier onderzoeksthema´s, te weten de ontwikkelingsmethode (iteratieve methode: rapid prototyping); de opslag van gegevens; de opbouw en mogelijkheden van de catalogus en de gebruikersinterface voor WWW. De grafische gebruikersinterface van ADL voorziet niet alleen in het opslaan en ”downloaden “van ruimtelijke gegevensbestanden, maar tevens in mogelijkheden tot ondervragen op beeldinhoud. Ontwikkeling van ADL Het ontwerp van een digitale bibliotheek is een zeer complexe opgave waarin tal van theoretische en praktische kwesties tot een oplossing moeten worden gebracht, reikend van technische aspecten tot aspecten van menselijke waarneming en gedrag. De meeste oplossingen bevinden zich in de informatietechnologische sfeer, zoals opslag, catalogisering, interfacing en toevoeging van onderdelen aan de collectie, tevens de hoofdcomponenten van de ADL-architectuur. Daarnaast richt het onderzoek zich op de gebruiker, op zijn signatuur, zijn overwegingen en gedrag. Veel energie wordt dan ook gestoken in de ergonomische, besliskundige en waarnemings- en gedragspsychologische aspecten van de bibliotheek. Men gaat uit van de hypothese dat het aanbieden van nieuwe mogelijkheden om gegevensbronnen (documenten) te ontsluiten op den duur zal leiden tot een ander zoekgedrag, dat nu nog gedeeltelijk is geconditioneerd door de structuur van de gebruiker bekende archieven en catalogi. Een ontwikkelingsmethode om informatiesystemen optimaal af te stemmen op taakuitvoering binnen een organisatie, met inbegrip van menselijk denken en handelen is prototyping.658 Ook voor het Alexandria-project werd als eerste concrete uitwerking van de functionele specificatie een zogenaamd Rapid Prototype gemaakt. Het werd in beperkte oplage verspreid op CD-ROM om (aspirant-)gebruikers van meet af aan te betrekken bij de ontwikkeling van de bibliotheek. Vervolgens werd een verbeterde en meer uitgebreide versie van het prototype geïmplementeerd op WWW, met een beperkte dataset van de San Francisco Bay Area in zijn Californische geografische context. Belangstellenden konden zelf de proef op de som nemen door ruimtelijke gegevens (remote sensing gegevens, topografische kaarten, digitale terreinmodellen, e.d.) op te vragen, mits zij zichzelf inschreven en toezegden om over hun opgedane ervaringen te rapporteren aan het development-team. Ieder knooppunt van het WWW-test site was voorzien van knoppen voor commentaar, "good idea" en "bad idea", zodat feedback van aspirant-gebruikers met verschillende achtergronden gemakkelijk kon worden afgeroomd. Specialistische gebruikersbehoeften werden op deze manier geïnventariseerd en wanneer ze belangrijk genoeg werden gevonden ook in het

179

eindproduct worden verwerkt. Opslag en andere kritische succesfactoren De collecties van de ADL bevatten als gezegd ruimtelijke gegevens als gedigitaliseerde kaarten en luchtfoto's, en andere afbeeldingen die voor vele toepassingen benut kunnen worden. Maar hoe worden deze documenten als bestand opgeslagen en aangeroepen? De individuele items worden opgeslagen als digital objects (DOBJ's), die bestaan uit een een bulk van gegevens (body), een object identifier (oid) en procedures voor de interpretatie en bevraging van gegevens.659 De object identifiers vormen een belangrijk aandachtspunt bij de verwezenlijking van interoperabiliteit, oftewel het in technische zin kunnen communiceren van digitale bibliotheken met elkaar. De meeste objecten worden gerepresenteerd op een topografische kaart door wat wordt genoemd een spatial footprint. Dit is een polygonaal begrenzingskader dat laat zien welk geografisch gebied door het document in kwestie wordt bedekt. De digitale documenten hebben als kenmerk dat ze hoofdzakelijk eenmalig geschreven worden (write-once) en daarna intact blijven, wat opslag en management vereenvoudigt. Digitale objecten zijn verhoudingsgewijs groot van omvang, wat doorwerkt in de omvang van collecties. Om een indruk te geven: een luchtfoto die met een resolutie van 600 dots per inch is gescand zal een omvang hebben van 25 tot 100 megabytes; een satellietbeeld een grootte van 150 megabytes tot ruim twee gigabytes. De kaarten- en platencollectie van de UCSB bevat ongeveer twee miljoen luchtfoto's, wat neerkomt op benodigde diskruimte van circa 100 terabytes. Verschillende kwesties werden in de loop van het onderzoek onder de loep genomen, waaronder kwesties van heuristische aard. Als voorbeeld kan de vraag dienen hoe een gebruiker het gewenste remote sensing- of kaartbeeld binnen een collectie van onvoorstelbare afmetingen kan vinden. Welke navigatiemiddelen staan hem daarbij ter beschikking? Welke beslismomenten moeten worden ingebouwd om de gebruiker de kans te geven zijn zoekactie te staken en een alternatieve route te volgen? Kosten in tijd en geld die zijn gemoeid met het onderzoeken of binnenhalen van grote bestanden over kanalen met een beperkte bandbreedte zijn aan de orde gesteld; en ook de toegankelijkheid van de verspreid liggende opslaglokaties van ADL. Voor al deze problemen zijn inmiddels (deel)oplossingen gevonden. Zo wordt gebruik gemaakt van wavelets bij het opvragen van grote bestanden, waardoor in stappen een steeds meer gedetailleerd beeld wordt getoond van eenzelfde document en de gebruiker tussentijds kan besluiten of hij wel of niet de complete versie wil raadplegen. Het gedrag van gebruikers leert, dat het bijvoorbeeld niet nodig om het volledige document te tonen op het moment dat wordt gebladerd door de catalogus. Een kleine, weinig gedetailleerde versie van het item zal tijdens deze oriëntatiefase volstaan om de gebruiker te laten beoordelen of hij wel of niet is geïnteresseerd. De beeldresolutie wordt daarbij trapsgewijze opgevoerd, al naar gelang de gebruiker meer belang hecht aan het item. Het progressief toedienen van gegevens op basis van wavelet technologie helpt een doelmatig gebruikt van netwerkverkeer. Het rekenvermogen en de snelheid van de informatievoorziening vormen kritische succesfactoren van ADL. Vandaar dat wordt gezocht naar technische oplossingen om de computationele prestaties op te voeren. Één van de wegen naar dit doel is de inzet van parallelle gegevensverwerking (parallel processing). Dit gebeurt door middel van een cluster van servers, parallelle machines en parallelle in- en uitvoerfaciliteiten. Inmiddels is een parallelle http-server in gebruik genomen (SWEB), die door middel van nauw samenwerkende, parallelle verwerkingseenheden opdrachten van gebruikers kan afhandelen. Aan de netwerkzijde lijkt de transmissie capaciteit (bandbreedte) voldoende gewaarborgd met de komst van ATM en BISDN en andere innovaties in netwerk communicatie. Catalogus en meta-database Het model voor de catalogus van ADL is gebaseerd op dat van een conventionele, analoge bibliotheek, uitgebouwd voor ontsluiting van ruimtelijke documenten. Er is een omvangrijke meta-gegevensbank aangelegd, die is gebaseerd op gevestigde

180

standaarden van het Federal Geographic Data Committee (FGDC) en US Machine-Readable Cataloguing (USMARC).660 Een verdere uitbreiding is de voorziening om -ook weer op grond van meta-data- ruimtelijke gegevens te kunnen bevragen op inhoudelijke aspecten (zgn. content-based queries). Aanduiding van het gebied waarnaar de interesse van de gebruiker uitgaat; of het voorkomen van specifieke texturen in een collectie van remote sensing beelden; of de aanwezigheid van bepaalde zaken in een bepaald type gegevens zijn hiervan voorbeelden. Verder zijn niet alleen de collecties maar is ook de catalogus zelf gedistribueerd: de samenstellende delen bevinden zich op verschillende knoppunten (nodes) in het netwerk. In een meta-database bevinden zich gegevens over gegevens, of anders gezegd de beschrijvingen (in tekst en grafisch) van de items uit de collecties. In de metadatabases van een catalogus bevindt zich de voorraad van voorbereid interpretaties van digitale objecten. Het zoeken van informatie in een collectie verloopt via deze metadatabase en naarmate de zoekmogelijkheden groter worden zal ook de meta-database meegroeien. Aangezien digitale bibliotheken zich nog in een experimenteel stadium bevinden, vindt de uitbreiding van meta-databases -bij gebrek aan gevestigde standaarden- ad hoc plaats. Om de wildgroei in goede banen te leiden is voor ADL een algemeen werkmodel voor de meta-database gemaakt, dat rekening houdt met eventuele uitbreidingen. D. Andresen et al. (1995) wijzen op het gevaar, dat de omvang van meta-databases extreem groot kan worden: het onderscheid tussen de collectiegegevens en de representatie van gegevens in de meta-database zal daardoor vervagen.661 Drie zoekingangen werden met behulp van het rapid prototype voor ADL getest, namelijk ruimtelijke begrenzing of geografisch kader; tijd van creatie van het item; en thematiek. Deze selectiecriteria werden in het WWW-prototype verruimd met twee nieuwe ingangen, te weten topografische objecten die in kaarten en remote sensing beelden worden afgebeeld (features); en in het beeld voorkomende texturen. Met topografische objecten worden bedoeld representaties van bijvoorbeeld steden, dorpen, wegen, bruggen, pleinen en stations, binnen een gemeenschappelijk begrenzingskader. Het WWW-prototype, de opvolger van het rapid prototype, maakt gebruik van gevestigde topografische namenlijsten (gazetteers), die bestaan uit een reeks objectklassen, plaatsen zaaknamen en hun lokatie-aanduiding: de Geographic Names Information System (GNIS) voor de Amerikaanse topografie en de Digital Gazetteer van de Board of Geographic Names (BGN) voor de mondiale topografie. Bovendien worden andere, voorheen analoge namenlijsten ingevoerd, zoals een historische plaatsnamenlijst om ook in oudere documenten te kunnen zoeken, en er worden diverse namenlijsten samengevoegd met afwijkende rubriceringssystemen, formaten en accuratesse. Daarnaast wordt gepoogd om een zinvolle geleding aan te brengen in klassen van topografische objecten, een onderwerp waarover ook in Nederland is gepubliceerd.662 De begrenzing en aanduiding van topografische objecten bleek meer problemen op te leveren dan verwacht, zowel voor wat betreft definitie als voor representatie. Gazetteers gebruiken voor plaatsaanduiding meestal punten in plaats van reeksen van punten (voor polygonen) om gebieden te definiëren. Daarbij is het niet altijd duidelijk volgens welke criteria een dergelijk punt werd bepaald. Was het een hoekpunt, een zwaartepunt of een tamelijk willekeurig gekozen punt? De ruimtelijke begrenzing vaststellen van een topografisch object is lang niet altijd eenvoudig, zoals cartografen uit ervaring weten. Waar begint een stad precies en waar eindigt deze, waar de stedelijke periferie, de historische binnenstad, winkelcentra, of markten? Een complicerende factor is dat op dit moment de grenzen van de objecten zelf zijn vervaagd in het landschap of in hun omgeving. Het is niet altijd mogelijk om een objectief criterium vast te stellen en dus zal subjectieve notie van begrenzing, ambiguïteit en vaagheid een rol blijven spelen. Toponiemen zorgen voor problemen, omdat lijsten van topografische namen onderling kunnen verschillen en er een discrepantie kan bestaan tussen de officiële naamgeving en de aanduiding van plaatsnamen in de volksmond. Zoeken naar de luchthaven Schiphol moet kunnen gebeuren met de omschrijving "Schiphol", "luchthaven Schiphol",

181

"vliegveld Schiphol", maar ook met "Schiphol international airport": het resultaat moet steeds hetzelfde zijn. Omgekeerd geldt ook dat inherent is aan topografische aanduidingen, dat zij weinig exact zijn, zoals "de Scheldemond", "de De Peel", of "de Randstad Holland". Dit zijn situaties waarin de subjectieve notie van tot waar een gebied zich precies uitstrekt van persoon tot persoon zullen verschillen. Voor een deel is er evenwel een oplossing gevonden voor dit probleem door gebruik te maken van een text retrieval engine, die overweg kan met vage specificaties (fuzziness) van entiteiten. In dit geval is de text retrieval engine het Excalibur semantisch netwerk, dat variaties in historische en gangbare geografische begrippen en plaatsnamen binnen gegeven marges kan interpreteren.663 Dat is een belangrijk hulpmiddel voor een catalogus omdat de gebouwde omgeving als dynamisch fenomeen continu transformeert, terwijl ook de naamgeving van ruimtelijke objecten aan verandering onderhevig is. De lokatie van topografische objecten verandert in uiteenlopende mate als gevolg van natuurlijke processen of menselijk ingrijpen, zoals het geval is bij stadsuitbreidingen en infrastructurele werken, maar ook bij sluipende processen als bodemdaling door delfstoffenwinning; bodemerosie, -verschuiving, verzakking; wijziging van de loop van rivieren door fluviatiele afzetting, uitspoeling en kanaliseringen; herinrichting van openbare ruimten; en het incidenteel verplaatsen van (al dan niet monumentale) gebouwen. Door toepassing van kunstmatige intelligentie in text retrieval engines wordt de kans van slagen bij het doorzoeken van grote voorraden ruimtelijk-historische gegevens zeer vergroot.664 Wavelets en texturen De opkomende generatie van digitale bibliotheken onderscheidt zich van zijn voorgangers onder meer door het toepassen van wavelets technologie, die zowel binnen als buiten de digitale beeldverwerking gebruikt wordt voor opslag (compressie) en distributie van gegevens, alsmede voor signaalverwerking en -diagnostiek. Wavelets is eenvoudig gesteld- een mathematische functie om grote brokken gegevens in kleinere te ontleden, waarbij schaal en resolutie van de gegevens aan elkaar gekoppeld zijn.665 Via wavelets kan een beeld tot kleinere versies worden gereduceerd zonder dat dit ten koste gaat van de globale herkenbaarheid. Bij computer beeldverwerking worden wavelets tevens gebruikt voor de herkenning van texturen in beelden. Texturen vormen, als gezegd, binnen de catalogus van ADL één van beide op beeldinhoud toegesneden zoekingangen. Andere denkbare zoekingangen op basis van intrinsieke beeldkenmerken -die overigens in de ADL niet worden gehanteerd- zijn kleur, vorm of compositie en histogram. De reeds besproken applicaties QBIC en Blobworld geven daar voorbeelden van. Voor het zoeken op texturen heeft het Alexandria-team vernieuwende algoritmes ontwikkeld. Reeds bij de invoer van beeldmateriaal worden per document de voorkomende texturen geïnventariseerd en in een database (aan de server-zijde) opgeslagen. Die texturen bestaan uit vlakken en contouren die worden geëxtraheerd met behulp van zogenaamde Gabor-filters. Eenmaal ingevoerd kan de gebruiker bijvoorbeeld in een luchtfoto een klein gebied selecteren als query-patroon. Met dit query-patroon worden vervolgens andere items uit een door de gebruiker samengestelde subset van de collectie getoetst op texturele overeenkomst. Bij een voldoende mate van gelijkenis wordt het betreffende beeldfragment, samen met eventuele andere treffers op een rij gezet. De treffers verwijzen naar het integrale beeld waaruit zij afkomstig zijn. Op basis van het overzicht van treffers kan de gebruiker een nadere selectie maken van luchtfoto's die hij in detail wil bekijken. Het op deze manier bemonsteren van (subsets van) de collectie kent zijn beperkingen. Het query-patroon moet behoren tot de beperkte reeks categorieën van texturen, die bij invoer werden vastgesteld. Deze categorieën zijn tamelijk grof en niet noodzakelijkerwijs de meest relevante voor stadsmorfologisch onderzoek. Wavelet technologie ondersteunt ook een efficiënte toegang tot digitaal beeldmateriaal door de representatie modus van de collectie-items af te stemmen op het

182

gedragspatroon van de gebruiker. Dat gedragspatroon bestaat uit al dan niet gericht zoeken naar informatie; het nauwgezet analyseren van gevonden collectie-items; het bewerken van beelden; en het binnenhalen en lokaal opslaan van gegevensbestanden. Er kan hier een parallel worden getrokken met het gebruik van een wetenschappelijk boek. Een eerste indicatie of een boek in de interessesfeer van een gebruiker valt geven de titelgegevens. Het volgende informatieniveau (of moeten we spreken van resolutie van informatie?) wordt gevormd door de inhoudsopgave, eventueel weergegeven in een beknopte en een uitgebreide versie; een stap verder is de samenvatting en tenslotte het tekstlichaam van het boek. Tot op zekere hoogte zouden de bibliografie en het notenapparaat als een dieper informatieniveau kunnen worden gezien en de index als een secundaire toegangsweg. Beelden en beeldcollecties in digitale bibliotheken zoals ADL worden volgens een vergelijkbaar geledingspatroon ontsloten. Als een gebruiker zich oppervlakkig wil oriënteren op de inhoud van de integrale collectie, of delen daarvan, zal hij slechts oppervlakkig willen bladeren door de documenten. Afbeeldingen in klein formaat van een beperkte resolutie zijn voor dit doel het meest geschikt. Miniatuur afbeeldingen van documenten ter grootte van een postzegel (thumbnails) helpen de gebruiker in te schatten of het de moeite loont om een meer detailrijke afbeelding van het document op te vragen of niet. Het opvragen van een beeld met een hoge resolutie vraagt relatief veel tijd, evenals het de gebruiker tijd zal kosten om de inhoud van een dergelijk document te absorberen. Er zal dus een reden moeten bestaan om voor deze optie te besluiten. De wens om meer detail te zien of om anderszins aan de bij de gebruiker levende informatiebehoefte te voldoen is zo een reden. We zien dus dat uit het bibliotheekgebruik de noodzaak voorkomt om van collectie-items zowel groot- als kleinschalige representaties voorhanden te hebben. Wavelets nu zorgen voor een decompositie van beelden in een hiërarchie van schalen, zonder dat daarbij de structuur van het beeld wezenlijk wordt aangetast. De kleine versies van de afbeeldingen kunnen op afroep worden gegenereerd dan wel kunnen zij reeds opgeslagen liggen. Aangenomen wordt, dat de kleine plaatjes die voor bladeracties worden gebruikt vaker worden geraadpleegd dan de volledige beelddocumenten van hoge resolutie, en dat de eersten daarom op snelle media moeten worden opgeslagen. Overigens spelen wavelets binnen ADL tevens een rol in de compressie van gegevensbestanden. Een probleem bij de WWWimplementatie van ADL is, dat de huidige generatie van browsers wavelet-data niet kunnen afbeelden, evenmin als vectordata zoals eerder ter sprake kwam. Voor deze gegevenstypen werden als tijdelijke oplossing hulpapplicaties gebouwd, die later werden vervangen door Java-implementaties. User interface De user interface is geïmplementeerd op WWW en maakt sinds juli 1996 gebruik van Java om de functionaliteit van het systeem te vergroten. De kern van de functionaliteit van de gebruikersinterface kan in vijf punten worden samengevat. Er moeten ruimtelijke queries kunnen worden samengesteld; documenten moeten (afhankelijk van hun bestandsformaat) in raster- en in vectorformaat kunnen worden weergegeven; er moet door meta-data en zoekresultaten kunnen worden gebladerd; de interface dient aan de wensen van de gebruiker te kunnen worden aangepast; en tenslotte moeten documenten doelmatig zijn op te vragen in allerlei formaten. De interface is in de vorm gegoten van een html-formulier met daarin secties voor zoeken via een topografische kaart, catalogus en toponiemenlijst. Bovendien zijn er voorzieningen aangebracht voor configuratie van de omgeving, zodat de omgeving op de wensen van de individuele gebruiker kan worden afgestemd. Voorts is er hulp bij handelingen en gebruiksopties, met een toelichting op gehanteerde begrippen. Alle input van de gebruiker resulteert in output in html of ondersteunende applicaties, en dit geldt tevens voor de queryresultaten. De opzet van ADL is zo, dat een grove selectie van gegevens plaatsvindt met behulp van de kaartsectie en de geografische namenlijst sectie. Een verdere schifting op temporele begrenzingen en gegevenstypen gebeurt met de catalogussectie.

183

De primaire selectie van gegevens gebeurt met de kaartsectie en de toponiemenlijst: reguliere ingangen in conventionele bibliotheken voor ruimtelijke gegevens. De gebruiker wijst op een kaart een gewenste zone aan door verschalen en laterale verplaatsing en kiest onderwijl relevante categorieën van topografische objecten (torens, kanalen, begraafplaatsen, parkings e.d.), terreinkenmerken (bossen, velden, bergen, enz.) of een plaatsnaam. Om een denkbeeldig Nederlands voorbeeld aan te halen, de query "Utrecht" en "provincie" zou een ruim kader om het betreffende grondgebied van die provincie zetten, terwijl "Utrecht" en "gemeente" dat om de administratieve grenzen van de gemeente Utrecht zou plaatsen. Ook voor grotere en kleinere geografische eenheden, zoals stadsregio's, agglomeraties, stadssecties, wijken, buurten, blokken, postcode gebieden en percelen kunnen verwijzingen worden opgenomen, die bij invoer worden gekoppeld aan uitsneden van betreffende objecten in de beelddocumenten. Nieuwe onderzoeksmogelijkheden zijn ontstaan door de optie om de kaart- en namenlijst secties te laten voor wat ze zijn en zich direct toegang te verschaffen tot de catalogus, waarbij in beginsel het vraaggebied de gehele aarde is. Zo zou kunnen worden gevraagd naar luchtfoto's uit een bepaalde periode die in de collectie zijn opgenomen. Uit het antwoord op deze zoekactie zal blijken welke geografische regio de hoogste bedekkingsgraad van luchtfoto's heeft. Bij voorbereidend onderzoek kan dit bijvoorbeeld helpen bij de keuze van case study-lokaties. De vraag is of door vergroting van het aantal zoekingangen ook het zoekgedrag van de gebruiker zal veranderen, omdat wordt verondersteld dat de gebruiker door analoge bibliotheek ervaring enigermate is geconditioneerd. Berust de primaire selectie op het aanbrengen van een ruimtelijke begrenzing waarbinnen de relevante gegevens zich waarschijnlijk of wel zeker bevinden, het fijne ciseleerwerk gebeurt met de catalogus, in de secundaire selectiefase. In het zoekformulier van de catalogus module wordt door het invullen van verschillende velden een query samengesteld om collectie-items op te sporen. De resultaten worden in beknopte vorm achter elkaar aan de gebruiker gepresenteerd in de vorm van een htmltabel, waarin een afbeelding in klein formaat is opgenomen van ieder item. Volledige gegevens over individuele items kunnen desgewenst worden opgevraagd en deze bestaan uit records van circa tachtig(!) velden. Queries worden in het zoekformulier gevormd aan de hand van de velden: regio, periode (tijdsinterval, eventueel tot op de dag nauwkeurig), geografisch datatype (bijvoorbeeld luchtfoto, sensorbeeld, kaart, enzovoort) en het bestandsformaat (eventueel alle formaten). Bovendien kunnen queries worden ingesnoerd met een keuze uit een lange rij opties, van schaal van het origineel tot lengte- c.q. breedtegraad en van vluchtgegevens tot de invalshoek van de zon op het moment van de opname. Vervolgens wordt een zoekopdracht gegeven en worden de resultaten gepresenteerd in tabelvorm. Alle items in deze tabel zijn voorzien van een markeringsknop (tag-button), waarmee items in een subset worden geplaatst, terwijl de overbodige items worden weggegooid. Items in de subset kunnen als "full record" worden gelezen, die inlichtingen verschaft over zaken als gebiedsnaam, gebruikte sensor, platform en bandbreedte, bestandsformaat, datum, enzovoort. De bestandsnaam van het item is gelinked naar de opdracht om het bestand te transporteren naar de computer van de gebruiker. Daar aangekomen zal het bestand direct worden afgebeeld door de viewer van de browser en kan daarna bewerkt en opgeslagen. Project historische grondfotografie In het tweede hoofdstuk werd aandacht besteed aan de waarde van documentaire fotografie gemaakt vanaf de grond. Wederzijdse versterking van de interpretatie van documentaire grondfotografie en luchtfotografie is vooral van toepassing op historische opnamen van situaties en taferelen, die in het heden niet langer bestaan. Historische documentaire fotografie heeft, evenals remote sensing beelden en kaarten, ruimtelijke dimensies. Als bronnenmateriaal bevatten terrestrische opnamen ruimtelijke informatie

184

van dezelfde ruimtelijke objecten en ensembles die vanuit de lucht werden vastgelegd. Ook horizontale opnamen van ruimtelijke situaties kunnen worden beschreven aan de hand van hun geografische lokatie. Deze positionele gegevens kunnen op hun beurt op kaarten worden overgedragen, zodat in één oogopslag duidelijk wordt van welke geografische lokaties (historische) grondopnamen bestaan. Integratie van historische grondfoto's in de Alexandria Digital Library is onderwerp van een pilotstudie die momenteel in samenwerking met de Denver Public Library wordt uitgevoerd. De openbare bibliotheek van Denver beschikt over een collectie van ongeveer 500.000 historische terrestrische opnamen, die na digitalisatie en beschrijving worden gedistribueerd via een Intranet aan plaatselijke bibliotheken elders in Colorado. De geografische lokatie van de opnamen werd beschreven op een gestandaardiseerde wijze (in MARC-records). Het Colorado-team voor de evaluatie van ADL onderzoekt of dergelijke beschrijvingen uit de catalogus kunnen worden gebruikt om een 'footprint' langs automatische weg te laten afdrukken op een overzichtskaart in de viewer. Met een beperkte set van circa honderd foto's van voormalige mijnen en werkplaatsen, gelegen binnen dezelfde regio, wordt een aantal methoden beproefd om de werkelijke 'footprints' automatisch weer te geven. Één methode, in 1986 bedacht door de biogeograaf Th. Velen, gebruikt GPS en patroonherkenning van gefotografeerde horizonnen. Andere methoden maken gebruik van gegevens uit belastingarchieven, historische topografische kaarten, bedrijfsarchieven van mijnbouw ondernemingen en van probabilistische plaatsberekening.666 Vanuit een oogpunt van morfologisch onderzoek bezien betekent het erbij betrekken van grondopnamen in ADL een gewonnen slag. Door integratie van grond- en luchtwaarnemingsgegevens in een voor de gebruiker coherent informatiesysteem (functies, methoden, vormgeving) wordt de uitvoerbaarheid van visueel-historische interpretatie verbeterd. Horizontale, oblique en verticale waarneming van de fysieke ruimte is per geografische lokatie c.q. regio geordend of per datum c.q. tijdvak. Morfologische vergelijking tussen plaatsen (bijvoorbeeld van gelijke omvang) of van in de tijd veranderende situaties hoeft in deze opzet niet gepaard te gaan met langdurig verzamelen van geschikte materialen, omdat gebruik kan worden gemaakt van dezelfde ruimtelijke, tekstuele en beeldtextuur-criteria voor selectie als die van ADL. Bovendien voegen grondopnamen door hun nabijheid en kijkrichting ten opzichte van ruimtelijke objecten detail toe aan grootschalige luchtopnamen.

Evaluatie van ADL Digitale bibliotheken voor ruimte-gerelateerde gegevensbronnen beloven een flinke stap voorwaarts in de organisatie en het gegevensmanagement (verzamelen, selecteren) van ruimtelijk-historisch onderzoek, of dat nu ten dienste staat van de humanioria of van actuele planningsopgaven. Met nadruk wordt hier van "beloven" gesproken, want de ontwikkelingen zijn het experimentele stadium nog niet gepasseerd. De Alexandria Digital Library ondersteunt ruimtelijk-historisch onderzoek gedurende verschillende fasen: tijdens de voorbereiding, maar ook bij het verzamelen, selecteren en verspreiden van gegevens. Soms bestaat die ondersteuning uit snelheidswinst en gebruiksgemak, soms echter is de bijdrage van meer fundamentele betekenis. Bij de onderzoeksvoorbereiding kan in het kaartvenster van de catalogus, door middel van "footprints" van in de collectie aanwezige documenten, worden achterhaald welke gebieden in aanmerking komen om als proefgebied te fungeren op grond van bedekkingsgraad. De catalogus van ADL kan reeds in de voorfase van het onderzoek inzage geven in deze kwestie. Het footprint-concept kan worden vervolmaakt door een visuele indicatie in te bouwen over de ouderdom van originele documenten (respectievelijk hun registratiedatum). Kleurcodering van de footprints zou hier soelaas kunnen bieden. Verder moet een voorziening worden overwogen die weergeeft naar welke gebieden, perioden en aspecten reeds wetenschappelijk onderzoek werd verricht. Idealiter zou tevens een index van links worden opgenomen naar research pagina's van

185

de betreffende uitvoerders. De bedekking van een stad, regio of stadsdeel zal moeten voldoen aan een aantal kwalitatieve criteria die te maken hebben met de voorstelling (detail, schaal, oriëntatie, bandbreedte, lichtval en dergelijke) en de onderlinge vergelijkbaarheid van afzonderlijke beelden. Daarnaast gelden kwantitatieve criteria als het erom gaat om morfologische processen nauwkeurig te kunnen volgen. Er dienen voldoende beelddocumenten aanwezig te zijn, en bovenal moeten de waarnemingsmomenten het tempo van de veranderingsprocessen bijhouden, om alle significante stadia van die processen te kunnen onderscheiden en beschrijven. Een hoge opnamefrequentie en regelmaat hebben als voordeel dat tempowisselingen (versnelling, stabilisatie, vertraging) goed kunnen worden geïdentificeerd en de ontwikkelingsdynamiek van een gebied kan worden gekarakteriseerd. Ook bij het verzamelen van gegevens is ADL in het voordeel ten opzichte van conventionele faciliteiten. Doordat de gebruikersinterface de gestelde queries tegelijkertijd laat rouleren over een aantal digitale collecties, wordt met dezelfde inspanning een grotere voorraad van gegevens bestreken. In de gedistribueerde opzet van de digitale bibliotheek is er voor de gebruiker één centrale toegangspoort tot verschillende collecties die worden beheerd van diverse instellingen. De gebruiker ervaart een virtuele supercollectie, die bovendien uitvoerig en uniform is gedocumenteerd in een uitgebreide meta-database. De database met meta-gegevens verschaft niet alleen informatie over de totaliteit van collecties, maar ook over de afzonderlijke documenten en is daarin opvallend compleet. De uitputtende beschrijving van de collectie-items in de meta-database heeft het zoeken naar documenten drastisch verbeterd. De ontsluiting via de geografische namensectie en die voor de selectie van texturen vormt een andere factor. Andere bibliotheekprojecten onderzoeken alternatieve methoden voor ontsluiting van grote digitale collecties, zoals natuurlijke taalverwerking (natural language processing).667 De collecties zelf bevatten zeer heterogene en vooral historische materialen van verschillende ouderdom en representatievorm. Niet alleen de collecties (oude remote sensing opnamen, kaarten, plattegronden en nu ook grondfoto's (Denver)) bevatten historische informatie: ook kan deze worden aangetroffen in de vorm van geschiedkundige namenlijsten. Interne ordening van al deze materialen op grond van geografische lokatiegegevens bevordert de groepering van bronnen en hun beschrijvingen in clusters, wat wenselijk is in het licht van wetenschappelijke kennisvorming. Noch het historische noch het toekomstgerichte ruimtelijk onderzoek kan doelmatig worden uitgevoerd zonder dat een referentiekader voorhanden is van de meest actuele toestand van het stadslandschap. Vooral planningsopgaven vereisen een dergelijke referentie om urgente problemen 'on the fly' (Branch) te kunnen opsporen en aanpakken. De opzet van ADL houdt hiermee geen rekening. De invoer van documenten is een tijdrovend proces door de omstandige eerste beschrijving in de meta-database. Dat betekent dat de digitale bibliotheek in zijn huidige opzet geen 'last-minute account' kan geven van de stedelijke werkelijkheid. Een oplossing zou zijn om kersverse beelden tijdelijk in een separaat depot op te slaan voor documenten, waarvan in eerste instantie slechts de footprint of geografische naam als meta-gegevens zijn ingevoerd. Daar kunnen ze worden geraadpleegd en bestudeerd in afwachting van het beschrijven in de meta-database. Opname parameters van de ruwe data als tijd, lokatie, sensor, platform etc. zouden bijvoorbeeld in de rand van het beeld kunnen worden geprint, omdat interpretatie zonder deze gegevens risico's uitlokt. Ondanks de genoemde tekortkomingen is met ADL belangrijke vooruitgang geboekt in de voorziening van ruimtelijke gegevens voor gebruikers. Documenten die eenmaal in de collectie zijn opgenomen zijn ook zeer snel beschikbaar en goed traceerbaar. Bovendien is sprake van een simultane beschikbaarheid van gegevens, wat bevorderlijk is voor de snelheid van het onderzoeksproces, aangezien met meerdere personen, afdelingen of instellingen aan eenzelfde probleem kan worden gewerkt en

186

over verwerking van verworven documenten kan worden gecommuniceerd. De bereikbaarheid van ADL op het WWW biedt als voordeel een snelle en betrekkelijk ongecompliceerde toegang tot gegevens voor wie daartoe is gemachtigd. Zoeksessies op de werkplek (aan het bureau of ambulant in bijvoorbeeld archieven) kunnen in weerwil van het "stateless" karakter van het hypertext transfer protocol worden opgeslagen. In de loop van het onderzoek kan hierdoor worden teruggegrepen op eerdere zoekresultaten. De dienstverlening van ADL blijft niet beperkt tot algemene oriëntatie binnen de collectie of tot inzage van documenten, maar staat toe dat geselecteerde documenten kunnen worden gekopieerd van de server naar de lokale computer. Voor kopiëren naar een lokale gebruikersomgeving bestaan verschillende argumenten. Een daarvan is een vermindering van de belasting van computernetwerken, vooral bij veelvuldige raadpleging; een andere is dat een lokale software-omgeving beter is afgestemd op de specifieke analytische behoeften. Dit laatste punt verwijst naar een aantal functies waarin ADL als informatievoorziening niet voorziet, met name als het aankomt op ruimtelijke analyse, anders dan door rechtstreekse visuele interpretatie. Dat nu is bij uitstek het moment waarop lokale systemen de taken van de bibliotheek kunnen overnemen.

Lokale ICT-toolboxes Systemen voor beeldverwerking Mochten digitale bibliotheken gemeengoed gaan worden in de nabije toekomst dan valt te verwachten, dat zij (mits vakkundig gebruikt) een positieve uitwerking zullen hebben op de productie en kwaliteit van ruimtelijk-historisch onderzoek. Maar de analytische functionaliteit van dergelijke on-line systemen blijft in het licht van specialistische onderzoeksvraagstellingen beperkt. Nadat relevante bestanden van een digitale bibliotheek zijn betrokken en ordentelijk zijn opgeslagen, begint een volgende stap in het onderzoeksproces, die van de analyse. (Er is hier geen principieel verschil tussen recente en historische registraties). Voor beeldverwerking binnen de grenzen van morfologisch onderzoek kunnen diverse categorieën van ICT-gereedschappen worden aangewezen, namelijk die voor gegevensbeheer, beeldmanipulatie en beeldanalyse. Informatietechnologie ondersteunt beeldinterpretatie op verschillende fronten, zoals bij herkenning van objecten, restauratie of verbetering van beelden, en bij kwantitatieve analyse (metrologie, statistiek). In deze paragraaf zal de functionaliteit en praktische toepasbaarheid van een tweetal systemen worden besproken die voor beeldverwerking worden gebruikt, te weten geografische informatiesystemen en beeldmanipulatie systemen. De term beeldverwerking wordt hier gebruikt als koepelterm waar beide typen van systemen onder vallen, terwijl de term beeldbewerking synoniem is met de termen beeldmanipulatie en image processing. De introductie van ICT in het ruimtelijk-historische onderzoek wordt belemmerd door de huidige achterstand op het gebied van kennis over bestaande mogelijkheden en beperkingen van met name beeldverwerking. Bovendien wordt met de entree van nieuwe computer gereedschappen onvermijdelijk een aantal onderwerpen aangeboord die binnen het Nederlandse architectuur- en stedenbouwhistorisch onderzoek nog nauwelijks expliciet ter discussie worden gesteld. Het conceptualiseren van de historische werkelijkheid in abstracte datamodellen kan hier als voorbeeld dienen, maar ook metrologische analyse van cultuurlandschappen, het bedenken van tijd-ruimte modellen voor urbanisatieprocessen, of statistische analyse van remote sensing scènes. Wat jammerlijk ontbreekt is een statistische of geo-mathematische traditie, die bijvoorbeeld wel wordt aangetroffen in de historische geografie en sociaal-economische geschiedenis sinds de jaren zestig.668 Dat gemis wordt sterker voelbaar nu de belangstelling voor historische processen in de fysieke ruimte -met duidelijke kwantitatieve aspecten- aantrekt. Het is hier niet de plaats om een opsomming te geven

187

van de vele analytische technieken, die hun weg gevonden hebben naar GIS en beeldverwerking. Noch om de problemen aan de orde te stellen die samenhangen met deze technieken of de verhouding tussen ruimtelijke en niet-ruimtelijke analyse. Op dit vlak bestaat reeds uitstekende literatuur.669 Hier wordt meer in algemene zin ingegaan op de relatie tussen remote sensing en lokale gegevensverwerking. De relatie tussen remote sensing en informatietechnologie is de afgelopen drie decennia steeds hechter geworden en de twee kunnen zonder elkaar niet meer bestaan. Veel waarnemingsinstrumenten geven digitale signalen af die door signaal verwerkende computers tot visuele beelden worden omgevormd, terwijl ook traditioneel analoge vormen van remote sensing, zoals luchtfotografie, naar digitaal formaat worden geconverteerd en tegenwoordig als zodanig op de markt worden aangeboden. Historisch-morfologisch onderzoek veronderstelt dat visuele, fotografische en sensorische waarnemingen worden geïnterpreteerd aan de hand van andere waarnemingen, bronnen en literatuur. Ruimtelijke informatiesystemen relateren de diverse informatiekanalen aan elkaar en maken een gemeenschappelijke opslag van heterogene digitale gegevensbronnen mogelijk. Ruimtelijke relaties kunnen middels visuele interpretatie worden gelegd tussen beelden van eenzelfde periode, zeker wanneer deze worden vergeleken met beelden van een hoger of lager schaalniveau; met beelden van andere lokaties; of met beelden die hetzelfde gebied weergeven in verschillende fysieke toestanden of gebruiksomstandigheden. Te denken valt aan natuurlijke factoren als belichtingsomstandigheden, temperatuur, regen- en sneeuwval; of cultureel bepaalde factoren als verkeersdrukte, markten en manifestaties in de open lucht of het wisselende gebruik van private binnenterreinen. Beelden worden vergeleken met die van andere perioden om ontwikkelingspatronen te kunnen identificeren en deze vervolgens te kunnen vergelijken met soortgelijke patronen elders, patronen op andere ruimtelijke schaalniveaus of met patronen uit andere perioden. Beeldverwerking kan in sommige gevallen worden gebruikt om verschillen in technische kwaliteit tussen opnamen van verschillende ouderdom als gevolg van fysieke verwering van de originele beelden of van obsolete productietechnieken te verkleinen. Ook het koppelen van remote sensing materialen aan andersoortig bronnenmateriaal is wezenlijk voor historisch onderzoek naar de uitwendige morfologie van het cultuurlandschap. De wisselwerkingsrelatie tussen remote sensing en documentaire fotografie bij beeldinterpretatie werd reeds aangestipt: beide soorten van bronnenmateriaal kunnen binnen eenzelfde informatiesysteem worden ondergebracht. Dat geldt ook voor schematische voorstellingen: topografische en thematische kaarten, plattegronden, constructietekeningen, grafieken en diagrammen. Tekstuele bronnen en literatuurverwijzingen mogen niet ontbreken, en in voorkomende gevallen zullen ook statistische gegevens behulpzaam zijn bij interpretatie (grondgebruikspercentages; bebouwingsdichtheden, aantallen woonlagen, bouwhoogten, gebouwtypen, enzovoort). Ieder morfologisch onderzoek zal zijn eigen thema's aansnijden, zoals dat naar de ontwikkeling van suburbs, van ruimtelijke ontwikkelingen die verband houden met snelwegen, of van binnenstedelijke verkavelingspatronen. De interne structuur van relaties binnen een cluster van brongegevens is afhankelijk van de eisen die een specifiek onderzoeksproject stelt. Om historische processen effectief te kunnen simuleren kan bijvoorbeeld een beroep worden gedaan op temporele databases van remote sensing beelden. Ieder chronologisch geordend beeld vertegenwoordigt een momentopname van een bepaald geografisch gebied, en de totaliteit van opnamen beschrijft de evolutie van dat gebied binnen een historisch tijdvak.

Geografische informatiesystemen "The GIS clearly has a lot to offer archeology. However, there is a need to ensure that we use the technology on the terms of archeology rather than simply transfer the techniques for which GIS is most commonly used into an archeological context".

188

V. Gaffney et al. (1996), p. 132. Het bovenstaande citaat relativeert de euforie die doorklinkt in veel publicaties over ruimtelijk-historische en archeologische toepassingsmogelijkheden van geografische informatiesystemen. Het is een waarschuwing om de adoratie van een nieuwe technologie niet de overhand te laten nemen op bestaande theoretische vertrekpunten en de “natuurlijke ontwikkeling” van, in dit geval, de archeologische discipline. GIS wordt door sommige, met name geografische auteurs gekenschetst als het belangrijkste paradigma voor hun vakgebied van dit moment. De betekenis van GIS-vraagstukken overstijgt die van een innovatieve techniek en raakt aan fundamentele, methodische kwesties. Hier kan nu helaas niet dieper op worden ingaan. Als techniek worden GIS-sen al sinds enkele decennia toegepast op ruimtelijk-historische vraagstukken en met name in de archeologische literatuur is aan dit onderwerp veel aandacht besteed.670 Tegenwoordig bedient GIS een veel breder palet van ruimtelijk-historisch onderzoek, dat zich uitstrekt van stadsmorfologie en landschapsontwikkeling tot sociaal-economische geschiedenis (demografie, bestuur, infrastructuur, industrie). In de actuele ruimtelijke ordening en landschapsinrichting komen we GIS tegen als instrument dat overheden en particuliere organisaties gebruiken om grote hoeveelheden geo-informatie beheersbaar te houden en besluitvormingsprocessen te ondersteunen. Vooral grote gemeenten in Nederland en daarbuiten houden met een GIS zicht op stedelijke managementtaken.671 Daartoe behoren analyse van situaties en trends op het gebied van vastgoed, infrastructuur, grondgebruik, economie en milieu, alsmede de verbetering van interne en externe informatie-uitwisseling. Het Europese Center for Earth Observation (CEO) propageert het gebruik van remote sensing producten voor ruimtelijke ordening op lokaal niveau en heeft in een serie van workshops de informatiebehoefte van gebruikers geïnventariseerd.672 Relatief pril zijn de initiatieven om ook historische cultuurwaarden van de gebouwde omgeving te integreren in het ruimtelijk planproces, hoewel het debat hierover reeds sinds het inwerking treden van de Monumentenwet van 1961 wordt gevoerd.673 GIS kan in die context worden gezien als instrument om kennis over het cultuurlandschap en de historische architectuur operationeel te maken bij actuele vormgevings- en inrichtingsopgaven. In Nederland draagt de Rijksdienst voor de Monumentenzorg bij aan versterking van de cultuurhistorische factor in de ruimtelijke ordening door aansluiting te zoeken met het bestuurlijk proces enerzijds en het ontwerpproces anderzijds. Dat gebeurt aan de hand van cultuurhistorische gebiedsanalyses, die in toenemende mate worden ondersteund door GIS. Dienstverlening met kennisproducten, zoals Cultuurhistorische Verkenningen, quick-scan methoden (wederopbouw) en stedenbouwkundige adviezen moeten leiden tot hogere kwaliteit en diversiteit van de dagelijkse leefomgeving, zoals recentelijk verwoord in de Nota Belvedere (conceptversie van 11 juni 1999) van de ministeries van OcenW, VROM, LNV en V&W. Ook in buitenlandse onderzoeken kunnen aanzetten worden waargenomen tot integratie van ruimtelijke planning en cultuurhistorie door toepassing van GIS. Een Oostenrijks voorbeeld toont aan hoe met behulp van een GIS verschillende historische bronnen en actuele kadastrale en morfologische gegevens worden verwerkt en er een overtuigend visueel verband kan worden gelegd tussen natuurlijke en cultureel bepaalde factoren in de rurale landschapsontwikkeling over een lange periode, namelijk van het begin van de achttiende eeuw tot heden. In een "historische Mikrostudie" naar de ecologische ontwikkeling van het dorp Theyern wordt ter discussie gesteld "welche Formen der Landschaftsplanung bzw. Raumplanung unter Einbeziehung historischer Daten eine neue Qualität gewinnen können".674 Het onderzoek dat werd uitgevoerd door K. Ecker en V. Winiwarter (1998), toont de ontwikkeling van de grootschalige landschapsstructuur sinds het pre-industriële tijdperk voor wat betreft het perceelsgebonden grondgebruik en fijnkorrelige landschapselementen. Maar naast de morfologische en natuurlijke elementen werden ook sociaal-historische processen meegewogen. Zo werden op grond van database-analyse voor de periode van de

189

achttiende eeuw familiereconstructies en demografische ontwikkeling in verband gebracht met ruimtelijke veranderingen. Voor de beschrijving van de meer actuele veranderingen in het cultuurlandschap sinds circa 1960 werd gebruik gemaakt van digital video plotting, een remote sensing techniek. Door interpretatie van stereoparen van luchtfoto's kon een exacte optekening plaatsvinden van de effecten van rationalisatie en industrialisatie van de landbouw en de daarmee samenhangende schaalverruiming als gevolg van ruilverkaveling. De winst van een dergelijke historisch-ecologische benadering formuleren Ecker en Winiwarter als volgt: "Mit der von uns erarbeiteten Methodik, historische Daten in der Landschaft zu verorten und räumlich darzustellen, besteht erstmals die Möglichkeit, historische Aspekte der Kulturlandschaftsgenese sichtbar und damit auch außerhalb der Expertenkreise diskutierbar zu machen".675 Die bewuste communicatieve component in de toepassing van GIS verstevigt de maatschappelijke positie van het ruimtelijk-wetenschappelijk onderzoek. GIS is een basisgereedschap om niet alleen kaarten maar ook aardobservatie gegevens te verwerken. Vaak worden beide gecombineerd gebruikt en kan een functioneel onderscheid worden gemaakt tussen de eigenlijke opnamegegevens (scènes) en aanvullende referentiegegevens (topografie) in de vorm van cartografische elementen. Zo kunnen luchtfotogrammen visueel worden aangevuld met kadastrale gegevens (perceelsgrenzen en -coderingen), toponiemen of hoogtegegevens, die als logische verzamelingen (lagen) zijn toegevoegd aan het GIS. Door de gelijktijdige weergave van diverse soorten van informatie in één beeld, wordt de interpretatie van een scène vereenvoudigd en vereenduidigd. Dit principe wordt algemeen toegepast en heeft een voorloper in de analoge orthofotokaart, waar op vergelijkbare wijze hoogtelijnen en andere gegevens aan luchtopnamen worden toegevoegd. De kracht van dit concept berust op het behoud van de beste eigenschappen van twee visualisatie modi, namelijk de fotorealistische modus (nuance en detail) en de schematische modus (symbool en eenduidige betekenisverlening). Volgens dezelfde werkwijze kan historische informatie (toponiemen, administratieve grenzen, grondgebruikkaarten) worden geïmplanteerd in actuele remote sensing beelden. Hieruit zou een methodiek kunnen worden ontwikkeld voor het vaststellen van cultuurhistorische waarden in plangebieden. De kracht van het GIS-concept berust voor een deel op de mogelijkheid om grafische en niet-grafische gegevens aan elkaar te koppelen en wederzijds te ontsluiten. Alfanumerieke gegevens (meestal in de vorm van relationele databases) zijn gerelateerd aan grafische objecten of groepen van cellen. Op die manier kan informatie worden opgevraagd vanuit het beeld met een tekstfragment of alfanumerieke tabel als resultaat. Omgekeerd kan een vraag (query) in de vorm van karakterstrings een bepaalde grafische uitvoer teweegbrengen. Wat de ordening en selectie van beeldmateriaal sterk ten goede komt, zijn juist deze niet-grafische attribuutgegevens, want langs deze weg kunnen geografische lokaties worden gespecificeerd, evenals perioden, gegevenssoorten en thema's. Zowel de toegankelijkheid van geo-informatie als de analytische functionaliteit van GIS-programmatuur wordt door dit mechanisme van wederkerigheid zeer vergroot. Het is niet eenvoudig om op grond van bestaande literatuur in enkele steekwoorden de waarde van GIS voor ruimtelijk-historisch onderzoek uiteen te zetten. Als uitgangspunt voor nadere discussie en gedachtevorming worden daarom in kort bestek een viertal thema´s behandeld, die het beeld van GIS op dit punt kunnen aanscherpen. Als eerste komt GIS het ruimtelijk-historisch onderzoek tegemoet vanwege efficiënt gegevensmanagement, dat collectievorming, gegevensbeheer en gegevensdistributie omvat. Tot de meer specifieke kwesties op dit vlak kunnen worden gerekend: de conversie en invoer van beelden met een drager van papier of film naar digitaal formaat; het vatten van ingevoerde beeldgegevens in een coherent en uniform stelsel van tijdruimte-coördinaten; en het aanbrengen van kennisattributen aan logische objecten. Distributie vindt zijn beslag in toegankelijkheid van GIS-data via computernetwerken of op hardware opslagmedia.

190

Het tweede front wordt gevormd door ruimtelijke analyse. Analysemethoden met behulp van GIS werden overzichtelijk gerubriceerd door onder andere S. Aranoff (1989) en S. Openshaw (1991).676 GIS-kenners zijn het er niet over eens wat precies wordt bedoeld met het begrip "ruimtelijke analyse". S. Cassettari (1993) maakt erop attent, dat hier een onderscheid kan worden gemaakt tussen enerzijds gegevensmanipulatie en anderzijds statistische technieken.677 Gegevensmanipulatie zou zich in dat geval beperken tot wat in beginsel CAD- of cartografische functies zijn: het visualiseren van subsets van gegevens op basis van (her)selectie. Een GIS voegt daar de mogelijkheid aan toe om alfanumerieke beschrijvingsgegevens van de objecten bij te tonen. Daarna volgt een visuele interpretatie van de resultaten. Deze resultaten kunnen twee grondvormen aannemen die terugvoeren op figuren uit de verzamelingenleer, namelijk de doorsnede, zoals in nabijheidsrelaties (proximity) en de vereniging, waar nieuwe ruimtelijke entiteiten worden gevormd op grond van combinatie van attribuutwaarden. Dit type van manipulatie kan zonder meer worden toegepast op historische gegevenssets, dat wil zeggen op sets van ruimtelijke gegevens die een statisch moment uit de geschiedenis beschrijven. Hoe ruimtelijke relaties veranderen door de tijd valt buiten het bereik van dit soort operaties. De praktische waarde van GIS voor morfologisch onderzoek komt voort uit een aantal veel voorkomende standaardfuncties, zoals het combineren van diverse informatiebronnen; het actualiseren van informatie met behoud van historische informatie (suppletie in plaats van correctie); het bewerken van beelden tot communicatie modellen; en het afleiden van informatie over grondgebruik uit bodembedekkingsgegevens. Stedelijk management stelt als aanvullende eisen een verregaande manipulatie van beelden voor visuele analyse; toepassing technieken voor ruimtelijke analyse (distributie, densiteit, morfologie); generalisatie van grootschalig materiaal tot kleinschaliger materiaal; driedimensionale visualisatie technieken die remote sensing beelden over terreinmodellen kunnen spannen (draping); functies voor netwerkanalyse; en automatische classificatie van bodembedekkingsgegevens. Daarnaast kan worden genoemd het aan elkaar lassen van grote hoeveelheden afzonderlijke remote sensing opnamen tot naadloze mozaïeken (zogenaamde "seamless databases").678 Kennis over de verhouding tussen conventionele visuele methoden en computer ondersteunde methoden is voor ruimtelijke analyse essentieel. M.F. Goodchild (1996) geeft als voorbeeld het probleem van de vaststelling van patronen van in de geografische ruimte verspreid liggende objecten. Het menselijk tweespan oog-brein blijkt niet alleen zeer gespecialiseerd te zijn in het opsporen van patronen en anomalieën; het kan daarbij zelfs overdrijven en patronen zien waar ze niet zijn.679 GIS daarentegen beschermt de observator tegen subjectieve interpretatie van patronen door de observator toegang te geven tot statistische tests. Daarmee biedt GIS tot op zekere hoogte een waarborg voor de objectiviteit van patronen, waardoor de observator zijn verklaringen uitsluitend tot deze patronen kan beperken. Toch ook in deze situatie geldt, dat slechts betrouwbare resultaten te verwachten zijn, indien de gebruiker een goed begrip heeft van de werking van statistische principes op basis waarvan gebruikte algoritmen van het GIS werken. Ook voor andere concepten van ruimtelijke analyse dan anomalieën, zoals ruimtelijke nabijheid (proximity), afhankelijkheid (dependency) en heterogeniteit (heterogeneity) kunnen GIS-functies verbetering bewerkstelligen in de kwaliteit van ruimtelijke analyses.680 Goodchild (1996) heeft er tevens op gewezen, dat de toegenomen vernuftigheid van GIS het enthousiasme in de sociale wetenschappen voor methoden van ruimtelijke analyse heeft aangewakkerd. Maar tegelijkertijd zijn deze methoden -en ruimtelijke denkwijzen in het algemeen- sinds de jaren zeventig zwaar onder vuur waren komen te liggen van critici, die meenden dat ruimtelijke vraagstukken vaak complexer en problematischer zijn dan zij in eerste instantie doen vermoeden.681 Deze kritiek doet nog onverkort opgeld. Niettemin kan worden gesteld dat een aantal hindernissen die in het verleden op de loer lagen bij ruimtelijke analyse wel degelijk vanuit het GIS-onderzoek werden opgeruimd.

191

Als derde front dient de kwestie van causaliteit en temporaliteit zich aan. Één van de nog resterende obstakels in de GIS-analyse van de geografische ruimte betreft causaliteit: oorzaken van veranderingsprocessen kunnen zelden met zekerheid worden afgeleid uit beschikbare werksets van gegevens. Dat heeft mede te maken met het feit dat GIS primair is ingericht voor het ontleden van statische vormen en patronen. Met verwerking van procesgegevens kan GIS veel minder goed overweg. Ruimtelijke gegevens komen voort uit menselijke of instrumentele observaties, die per definitie een kortstondig moment uit het verleden weergeven. Causaliteit daarentegen impliceert een tijdsdimensie, en ondanks de op zichzelf beschouwd nauwkeurige en betrouwbare resultaten die vormanalyses opleveren, mogen zij niet worden misbruikt als bewijs voor veronderstelde oorzaken. Hoogstens kan GIS-analyse dienen als vertrekpunt voor bepaalde hypothesen omtrent oorzaak-en-gevolgrelaties.682 Het breed gedragen streven van de gebruikersgemeenschap om GIS als het ware "procesgerichter" te maken hebben geleid tot een brede stroom van onderzoeken en publicaties. Men kan daarbij denken aan Langrans modellen voor een temporeel GIS (1992) of aan de GIS-animaties van Buttenfield et al. (1991). Maar aan de andere kant zijn er nog nauwelijks algemeen toegankelijke GIS-producten verschenen, die dynamische analyse van morfologische processen op een hoger plan zouden kunnen brengen. Kant en klare toolboxes zijn niet beschikbaar en het succes van IT-integratie in het ruimtelijk- historisch onderzoek is vooralsnog afhankelijk van de inventiviteit van individuele onderzoekers en onderzoeksgroepen. Zoals verderop zal blijken kan GIS niettemin worden toegepast bij het voorbereiden van spatio-temporele animaties van historische onderwerpen door ordening en standaardisering van beeldgegevens.

192

Concepten en modellen De kwestie van computerverwerking van ruimtelijke processen is van meet af aan gepaard gegaan met theoretische discussies over concepten en modellen van ruimtelijke informatie.683 Elk van die concepten of modellen helpen de interpretatie van een bepaald aspect van de informatie. Chr. Jones (1999) noemt als de drie belangrijkste modellen de object gebaseerde modellen, netwerk modellen en veld modellen. De eerste categorie van de object modellen benadrukt de analyse van individuele, ruimtelijk helder te onderscheiden verschijnselen en eventueel de relaties met andere verschijnselen. Hier kan worden gedacht aan grootschalige kadastrale informatie, waar iedere grens of ieder perceel goed kan worden onderscheiden van andere grenzen of percelen; of aan topografische informatie over gebouwen, wegen, of administratieve gebieden. Netwerk modellen zijn toegesneden op de interactie tussen meerdere objecten. Vaak verloopt deze interactie langs discrete paden of routes, terwijl de exacte vorm van de objecten er hier minder toe doet. De kenmerken van de interacties zijn daarentegen wel belangrijk en kunnen bijvoorbeeld worden uitgedrukt in eenheden voor afstand, volume, weerstand of intensiteit. In urbane gebieden vormen verkeersnetwerken een voorbeeld (eventueel uitgesplitst naar soort verkeer), leiding netwerken of die voor riolering een ander voorbeeld. Tenslotte beslaan veld modellen verschijnselen die niet hard gedefinieerd kunnen worden en over grote oppervlakken voorkomen met plaatselijk graduele verschillen. Uitgebreide populaties van mossen, algen of schimmels in steden behoren hier toe, evenals gassen in de atmosfeer. Behalve ruimtelijke informatie heeft de theorie van GIS ook betrekking op temporele informatie, en het vertoog hierover vindt al enige jaren plaats onder de noemer van spatio-temporal reasoning.684 In 1992 vond te Pisa de eerste internationale conferentie plaats over temporaliteit in GIS, gevolgd door een serie van International Conferences on Spatial Information Theory (COSIT). R. Snodgrass (1992) onderscheidt in zijn geannoteerde bibliografie twee soorten tijd, namelijk de tijd van alledag (real-world time) en de tijd die gepaard gaat met transacties in de database (transaction time of database time). De modellen die worden ontwikkeld om ruimtelijke processen adequaat vast te leggen en te analyseren in een GIS, kunnen ook behulpzaam zijn bij het typeren en classificeren van historische processen, evenals in de planning al gebruikt wordt gemaakt van de mogelijkheid om alternatieve scenario´s uit te werken op grond van voorhanden gegevens. In dit laatste geval wordt wel gesproken van parallelle tijd (parallel time of branching time). De Amerikaanse GIS-deskundige J. Berry pleit in "Spational Reasoning for Effective GIS" (1995) voor een actieve opstelling van (potentiële) GIS-gebruikers in de discussie over spatieel of spatio-temporeel redeneren: "Thus, the GIS user must be involved in developing GIS solutions. You can't abdicate the responsibility of GIS model development to someone who just happens to know how to boot-up the GIS black box. Nor can you abandon the years of indigenous knowledge about the unique character of your area to a scientist in another region. Your obligations extend even beyond spatial reasoning skills to spatial dialog deftness".685 Historici hebben in dit interdisciplinaire vertoog tot nog toe evenwel nauwelijks hun stem laten horen, hoewel aan de hand van onder meer historisch-cartografische toepassingen is bewezen, de waarde van GIS als onderzoeksinstrument is bewezen. In haar proefschrift Time in Geographic Information Systems (1993) heeft G. Langran onderzocht hoe grafische en tekstuele gegevens over ruimtelijke processen verwerkt kunnen worden met behulp van een GIS, waarbij het accent lag op het modelleren van tijd-ruimtevraagstukken en niet zozeer op grafische representatie.686 De problematiek van de tijdsdimensie in ruimtelijke gegevens (hier ingeperkt tot digitale kaarten en alfanumerieke attribuutgegevens) komt aan de orde bij onderzoeksvragen die ook in het stadsmorfologisch onderzoek relevant zijn, zoals: Waar bevond zich dit object x jaar geleden? Uit welke kleinere objecten is dit grote ontstaan? Welke veranderingen zijn opgetreden in deze gebiedsuitsnede? De problematiek is er dan niet langer een van toestanden, maar van processen, en de veranderingen van cartografische objecten brengen mutaties teweeg in hun alfanumerieke attributen. De platte tabellen uit het

193

relationele model zijn uitgebreid met temporele gegevens over afstamming en opvolging. Ze beschrijven als het ware de genealogie van objecten. Op die manier kunnen transformaties van objecten in de historische werkelijkheid, zoals verplaatsing, vervorming, verdraaiing, deling of samenvoeging worden verwerkt. Langran filosofeert in haar inleiding over de praktische betekenis van een temporeel GIS en noemt als een van de toepassingsgebieden het stedelijk en regionaal management .687

Beeldmanipulatie systemen Beeldmanipulatie systemen winnen aan betekenis als ondersteunende technologie voor het remote sensing onderzoek naar cultuurlandschappelijke structuur en ontwikkeling. Dat komt door verbreding van de gebruiksmogelijkheden, verkleining van de kostenfactor en een groeiende acceptatie en gebruik van ICT in het ruimtelijk-historisch onderzoek. Daarnaast hebben digitale archiveringsprojecten een toenemend aantal veelvuldig gebruikte "papieren" bronnen, zoals historische kaarten en luchtfoto's in digitaal formaat beschikbaar gemaakt. Moderne remote sensing gegevens worden meer en meer digitaal gegenereerd. Beeldmanipulatie systemen worden gebruikt voor bewerking van de ruwe gegevens (raw data) voordat zij voor allerhande doeleinden kunnen worden gebruikt. Voor beeldverwerkingssystemen zijn dan ook twee hoofdfuncties aan te wijzen, die tegelijkertijd twee stadia van bewerking vertegenwoordigen. De eerste functie is die van voorbewerking; de tweede die van ruimtelijke analyse. De functie van voorbewerking (preprocessing) wordt op remote sensing beelden toegepast om ruwe beeldgegevens om te zetten naar beelden, die de ruimtelijke werkelijkheid geometrisch en radiometrisch correct weergeven. Technische onvolkomenheden die bij de registratie van het aardoppervlak insluipen als gevolg van de gebruikte opnametechniek, nadelige invloeden van de atmosfeer, afwijkend gedrag van het platform, of gebreken in de overdracht van radiosignalen kan door middel van beeldmanipulatie geheel of gedeeltelijk worden gecompenseerd. Zo kunnen vertekeningen worden opgeheven, "ruis" uit het beeld worden weggefilterd en contrasten worden verbeterd om meer details in het beeld zichtbaar te maken. Door voorbewerking wordt de functionaliteit van beelden als model van de werkelijkheid vergroot. De leesbaarheid neemt toe, de geometrie van het beeld wordt gecorrigeerd, zowel integraal als voor wat betreft variaties in schaal. Dit leidt tot betere mogelijkheden voor metrische analyse en onderlinge vergelijkbaarheid of vergelijkbaarheid met symbolische representatie modellen als kaarten, mits schaal, oriëntatie en projectie tussen beide overeenkomen. Hoewel op zichzelf beschouwd belangrijk, is voorbewerking vooral een technische kwestie die hier niet uitputtend kan worden behandeld. Wel moet worden vermeld, dat het informatica-onderzoek naar voorbewerking en analyse van digitale beelden intensief en op grote schaal plaatsvindt, met name aan centra voor beeldverwerking van grote universiteiten en aan militaire onderzoekslaboratoria. Voorname thema's van dit moment zijn onder meer: rectificatietechnieken (registration techniques), beeldverbeteringstechnieken (image enhancement), beeldsegmentatie, multisource, multisensor en multitemporele benaderingen, fuzzy-technieken en objectherkenning.688 Uit diverse onderzoeksprogramma zijn inmiddels commerciële softwareproducten voortgekomen, bijvoorbeeld op het vlak van orthorectificatie van remote sensing beelden.

194

De tweede functie van beeldmanipulatie systemen, die van analyse, raakt op een meer directe wijze aan ruimtelijk-historische onderzoeksvragen. Software hulpmiddelen voor analyse van stedelijke patronen en objecten in rasterbeelden zijn geschikt voor vormbepaling, tellen, meten, visueel herkennen, isoleren en benadrukken. Analyse van digitale remote sensing beelden kan zowel betrekking hebben op statische analyse (structuren) als dynamische analyse (transformaties): beide zijn van belang voor het morfologisch. De komst van een nieuwe generatie van aftastingssystemen met zeer hoge beeldresolutie heeft een brug geslagen tussen de aanvankelijk gescheiden bereiken van kleinschalige satellietbeelden en grootschalige luchtfotografie. Deze ontwikkeling heeft een omschakeling teweeggebracht in het denken over methodologie

195

en doelstellingen van remote sensing. Tevens werd er een aanleiding in gevonden om onderzoek te initiëren naar de mogelijkheden van automatische analyse van juist dit type van grootschalige remote sensing gegevens. Terwijl de bekende SPOT-satellieten panchromatische opnamen maken van een scheidend vermogen van circa tien meter, zijn de nieuwste commerciële satellieten momenteel in staat om met een ruimtelijke resolutie van ongeveer één meter objecten aan het aardoppervlak waar te nemen. Gezien de inherente voordelen van satellietwaarneming zoals relatief lage kosten van data, hoge opnamefrequentie en grote regelmaat van opnamen, kan op termijn een weerslag op het morfologisch onderzoek niet uitblijven. Echter, de toenemende vergroting van resolutie (als gevolg van voortdurende progressie in sensortechnologie) kent ook nadelen. Beelden van hoge resolutie zijn zeer groot van omvang en vereisen bijzonder veel rekencapaciteit van computers. Waar deze niet aanwezig is treedt tijdverlies op als een belemmerende factor. Specialisten in beeldverwerking aan het Département Images (IMA) van de École Nationale des Sciences et Techniques (ENST) te Parijs hebben erop gewezen, dat de informatietheorie argumenten verschaft voor de stelling, dat een vergroot scheidend vermogen niet altijd tot betere onderzoeksresultaten leidt. Het detecteren van objecten of patronen in een remote sensing beeld kent per schaalinterval een zeker optimum voor herkenning. Neemt de resolutie af dan worden objecten van bepaalde afmetingen (wijdte) onzichtbaar; wordt de resolutie daartegenover groter dan dringt een nieuwe categorie van kleinere objecten naar de voorgrond, die de blik op de relevante objecten vertroebelen. Dit inzicht, dat ook ten grondslag ligt aan het communicatiemodel van Shannon en Weaver (1949), heeft onder meer geleid tot een multi-schalige benadering van object- en patroonherkenning in het stedelijk remote sensing onderzoek.689 Bovendien wordt door diverse onderzoeksinstituten een multi-source strategie aangehouden, die de beste resultaten van de verschillende soorten gegevens met elkaar combineert. In het onderzoek van het ENST werden gegevens gebruikt van de Europese satellieten ERS-1 en ERS-2, de Japanse JERS-1 en de Canadese RADARSAT. Hierdoor kon worden geëxperimenteerd met een gevarieerd aanbod van optische systemen en radarsystemen (SAR). Detectors van objecten in beeldmanipulatie systemen zouden idealiter al deze verschillende typen sensorgegevens kunnen behandelen. Eén van de voorlopige uitkomsten van beeldverwerkingsonderzoek is de Entropic Scalar Detector (ESD), een opsporingsalgoritme dat wordt ingezet voor objectherkenning van SPOT-beelden, luchtfoto's en SAR-beelden. Juist dergelijke analytische gereedschappen die toepasbaar zijn op uiteenlopende remote sensing bronnen bieden goede vooruitzichten voor semi-automatische analyse van historische luchtfotografie. In het Franse onderzoek aan de ENST wordt door middel van computer beeldverwerking gepoogd om stedelijke scènes automatisch te interpreteren. Men concentreert zich daarbij op de automatische productie van cartografische representaties in het schaalbereik van 1:25.000 en groter. In de dissertatie van de informaticus Chr. Gouinaud (1996) over de detectie en identificatie van stedelijke agglomeraties wordt beweerd, dat steden weliswaar intensief worden afgetast vanuit de lucht en de ruimte, maar dat ze slechts sporadisch worden gekarteerd.690 In de praktijk worden stedelijke remote sensing scènes nog altijd handmatig verwerkt door cartografen. Beeldmanipulatie algoritmen kunnen in deze context te hulp schieten als een snel alternatief voor specifieke karteringsopgaven. Men kan denken aan zogenaamde 'urban masks' (sjablonen die haarscherp het stedelijke van het niet-stedelijke gebied scheiden); of aan intra-urbane classificatie van de bebouwde kom op basis van verschillen in geregistreerde bebouwingsdichtheid. Andere onderzoeken naar patronen in het cultuurlandschap werden verricht naar de automatische detectie en kartering van Romeinse verkavelingsgrids. De rudimenten van de Romeinse centuratio kunnen tot op de dag van vandaag worden waargenomen vanuit grote hoogte. Deze orthogonale verkavelingsstructuur met een kavelgrootte van 700 meter in het vierkant, werd door S.V. Kunduri (Frankrijk) via automatische detectie opnieuw blootgelegd. Hetzelfde deed de

196

Italiaan M. Pesaresi sinds 1992 op basis van LANDSAT TM-data voor de regio Veneto. Van bijzondere betekenis voor de kartering van de topografie van cultuurlandschappen en verstedelijkte gebieden zijn radarbeelden. Met radartechnologie kan een gedetailleerde voorstelling van het bodemreliëf worden verkregen, evenals van een grote variatie aan natuurlijke en kunstmatige objecten. In stedelijke omgevingen kan met bepaalde gevlogen radarsystemen een nauwkeurigheid worden bereikt van circa één meter horizontaal en een halve meter verticaal. De duur van het productieproces van een stedelijk volumemodel blijft beperkt tot enkele minuten.691 Bovendien ondervindt radar weinig belemmering van zonnestand of atmosferische omstandigheden. De meest gangbare techniek is de interferometrie, maar er worden ook andere technieken toegepast, zoals radargrammetrie en radarclinometrie. De laatste techniek wordt gebruikt om hoogtegegevens af te leiden uit een enkelvoudig beeld. Volgens het principe "shape from shading", dat specifiek van toepassing is op radardata, en bijvoorbeeld niet geldig is voor optische bronnen, kan het cultuurlandschap in drie dimensies worden afgebeeld. Tegenover de hoge resolutie en continue inzetbaarheid van radar als remote sensing instrument staan nadelen van technische aard.692 Niettemin kan radarwaarneming worden beschouwd als een effectieve techniek voor de visualisatie en analyse van veranderingen in en om stedelijke gebieden.

Beweging, processen, change detection Spatial analyses is primarily analyses of form, whereas understanding requires analyses of process. M.F. Goodchild (1996), p. 245. Morfologie richt zich op statische structuren en patronen enerzijds, en op processen en ruimtelijke veranderingen anderzijds. Het onderzoeksveld van remote sensing dat ruimtelijke transformaties bestudeert in de tijd wordt algemeen aangeduid met change detection studies.693 Change detection, of het opsporen van verandering in ruimtelijke structuren, heeft -naar historisch-morfologische maatstaven gemeten- betrekking op relatief korte waarnemingsperioden, van enkele dagen tot hoogstens enkele decennia. In principe kan dit type van temporele analyse zowel "handmatig" als automatisch worden uitgevoerd. In het eerste geval gaat het om een in principe eenvoudige vergelijking van twee beelden van verschillende opnamedatum. Het visueel analyseren van grote hoeveelheden beelden heeft als nadelen dat het traag verloopt, vermoeiend is en toelaat dat bepaalde zaken over het hoofd worden gezien. Bovendien is het succes van de interpretatie afhankelijk van de kennis en vaardigheid van de interpretator. Daarom wordt binnen het technische remote sensing onderzoek bezien of ruimtelijke veranderingen ook door computers kunnen worden ontdekt. Inmiddels zijn uit deze speurtocht positieve resultaten te melden, die tevens van belang kunnen zijn voor morfologisch onderzoek, al was het maar op het vlak van objectivering van beeldinterpretatie. Het resultaat van change detection algoritmen wordt weergegeven in een kaart, die precies weergeeft wat de omvang en lokatie van veranderingen is. De aard en oorzaak van de veranderingen blijft buiten beschouwing, maar dit neemt niet weg da change detection kaarten kunnen worden gebruikt om op een meer gerichte manier veranderingspatronen in het cultuurlandschap te bestuderen. Attractief aan automatische detectie van veranderingen is, dat ook ongereguleerde veranderingen zichtbaar worden gemaakt.694 Grootschalige gegevens over binnenstedelijke gebieden laten bijvoorbeeld vormveranderingen en wijzigingen qua inrichting zien van niet-openbare terreinen. Dergelijke observaties kunnen helpen om nieuwe hypothesen op te stellen omtrent ruimtegebruik, leefpatronen en de economische positie van huishoudens en bedrijven. Inhakend op wat de Amerikaanse landschapsarchitect J.B. Jackson over de verborgen aspecten van het cultuurlandschap heeft gezegd, is sprake van een openleggen van een anoniem en spontaan gevormd

197

vernacular landscape, naast een bekend en officieel geaccordeerd political landscape. Er bestaan verschillende technische redenen waarom herkenning van ruimtelijke veranderingen per satelliet een ingewikkelde materie is. Twee of meer beelden die van eenzelfde gebied op verschillende datum zijn opgenomen geven namelijk niet alleen fysieke veranderingen op aarde weer. Ook afwijkende opnameparameters sorteren effect op de beelden, terwijl die een zuivere vergelijking tussen opnamen van het ene en van het andere moment frustreren. De uitdaging van het technisch onderzoek is erin gelegen om variaties tussen twee of meer beelden te reduceren tot veranderingen die daadwerkelijk aan het aardoppervlak hebben plaatsgevonden, en die dus niet het gevolg zijn van beeldruis of van de gehanteerde interpretatiemethode (Westerlund 1979). Iedere remote sensing bron verlangt een eigen verwerkingsmethode en voor de meeste optische gegevensbronnen gelden diverse restricties.695 Niettemin rechtvaardigen de voordelen van snelheid, betrouwbaarheid en lagere kosten een voortzetting van deze onderzoekslijn. Change detection in satellietbeelden heeft als toepassingsgebieden onder andere de ruimtelijke planning en statistiek. Van stedelijke regio's wordt volgens deze methode in korte tijd een accuraat beeld verkregen van hun omvang en groeiratio. De kortstondige verversingscycli en grote precisie van ruimtelijke informatie vormen nieuwe fundamenten voor de ontwikkeling van Europees ruimtelijk-economisch beleid. Eurostat, het statistisch bureau van de Europese Gemeenschap, initieerde een stedelijk karteringsproject (1996-1998) onder de titel Statistical Altas of Urban Agglomerations in Europe.696 De doelstelling luidde om te onderzoeken welke betekenis de nieuwste generatie van aardobservatie satellieten hebben op de kartering en kwantificering van het stedelijk grondgebruik, zowel binnen de bebouwde kom als in de periferie. Twee grote agglomeraties werden als proefgebied aangewezen: Athene en Berlijn. De urban agglomeration map kan door de hoge waarnemingsfrequentie van de satelliet -de gebruikte SPOT-HRV-data kent een registratiecyclus van eens per drie dagen- binnen korte tijd worden geactualiseerd. Ten behoeve van de interpretatie van stedelijke scènes werd een nomenclatuur opgesteld van grondgebruikstypen, genaamd CLUSTERS.697 Elektronische gegevensverwerking biedt volgens de Oostenrijkse planoloog M. Schrenk van de Technische Universiteit te Wenen, een nieuw perspectief om het reactievermogen van de ruimtelijke planning te vergroten.698 Schrenk noemt als voorbeeld milieuplanning, waar door combinatie van meteorologische en andere metingen inzicht werd verkregen in ozon-emissie in de atmosfeer. Dit inzicht heeft geleid tot maatregelen in internationaal verband om de ozon-uitstoot tot aanvaardbare proporties terug te dringen. Schrenk stelt voor om ook de ruimtelijke planning toe te rusten met sensorische informatie en regelmechanismen, die de ruimtelijke ontwikkelingen op de voet volgen. De informatie uit deze observaties zou geheel automatisch op het plan over te brengen zijn. Deze "laufende Raumbeobachtung" zou worden gebaseerd op een combinatie van satellietbeelden, terrestrische metingen van omgevingsfactoren, en digitale kadasters en bouwakten. Het meten en regelen van dynamische systemen als steden en andere cultuurlandschappelijke entiteiten kan historisch worden teruggevoerd op de in het vorige hoofdstuk besproken cybernetische denkwijzen van kort na de Tweede Wereldoorlog. In dit verband wordt gememoreerd aan de voorstellen tot praktische implementatie van cybernetische uitgangspunten in de stedelijke en regionale planning van M.C. Branch sinds 1948.

Transformatiemodellen "Establishing the proper temporal scope for an urban mapping study requires that one captures the time periods that are critical to characterizing the growth experienced in an area". J. Buchanan en W. Acevedo (1997).

198

"Again, processes change through time; neither form nor process are static. For this reason any construction of a model needs to allow for change within the model through time". W. Norton (1984), p. 25. Digitale gereedschappen als GIS en beeldmanipulatie systemen kunnen in de praktijk van het ruimtelijk-historisch onderzoek soms aanvullend op elkaar worden gebruikt. Er bestaan verschillende commerciële softwareproducten waarin de functionaliteit van beide systemen in hoge mate is geïntegreerd. De verwerking van heterogeen historisch bronnenmateriaal tot dynamische studiemodellen voor ruimtelijke transformaties blijft vooralsnog een lastige opgave. Door toepassing van aanvullende visualisatie technieken worden mogelijkheden verruimd in de richting van bewegingsanalyse. Door cinematografische representatie kan de dynamiek van het veranderingsproces effectief worden weergegeven. Animaties van gebiedsveranderingen zijn daarvan een voorbeeld. Met behulp van animaties kan worden vastgesteld wat de omvang is van verstedelijking in zowel absolute als relatieve termen en welke distributiepatronen de verstedelijking achtereenvolgens aanneemt. Computeranimaties vormen een categorie van manipulatieve modellen, die al meer dan een kwart eeuw worden gebruikt voor studiedoeleinden.699 De behoefte aan een meer cinematografische vertolking van multitemporele gegevens heeft geleid tot gebruik software voor animaties. Eerder werd reeds gewezen op het Amerikaanse project "Temporal Urban Mapping", dat de USGS heeft uitgevoerd in samenwerking met andere partners en waarover uitvoerig is gepubliceerd.700 Hier werd met behulp van temporele databases de dynamiek en uitvloeiing van twee stedelijke regio's gevisualiseerd over een periode van circa tweehonderd jaar. Aan de bouw van de databases lagen als overwegingen ten grondslag, dat de databases een blinde vlek zouden invullen op het gebied van het onderzoek naar wereldomvattende veranderingen (global change), namelijk de impact van verstedelijking; een geordende set van historische gegevens over verstedelijking kon worden gebruikt voor het kalibreren van modellen die regionale verstedelijkingspatronen voorspellen; en een animatie kan worden samengesteld die op een effectieve manier het veranderende grondgebruik als gevolg van urbanisatie zou overdragen. De databases werden gevuld met bronnenmateriaal van een vergelijkbare heterogeniteit als die wordt aangetroffen in digitale bibliotheken, zoals ADL. In dit geval gaat het om topografische kaarten, Landsatdata, orthofoto's (digital orthophoto quadrangles), lijntekeningen (digital line graphs) en grondgebruik en -bedekkingskaarten (land use and land cover data).701 Voor de documentatie van meta-gegevens van deze bestanden werd een aparte applicatie geschreven volgens de standaards van de Federal Geographic Data Committee (FGDC). Om te kunnen bepalen wat tot stedelijk gebied moest worden gerekend en wat buiten deze categorie viel werden criteria aangelegd. Deze omvatten bebouwingsdichtheid, maaswijdte van wegen- en stratennetten, spectrale reflectie en de mate van verstoring van het grondgebied (land disturbance). Het hoofdwegenstelsel werd historisch gezien als voorwaardescheppende factor tijdens het gehele verstedelijkingsproces. De significantie van transportroutes wordt gemeten aan de hand van een aantal impliciete en expliciete criteria.702 Het Temporal Urban Mapping-project illustreert treffend welke indrukwekkende resultaten op het terrein van de regionale stadsmorfologie kunnen worden behaald. Het waarnemen van de omvang van de ruimtelijke veranderingen tegelijk met de wegtikkende jaren in de rand van de voorstelling, geeft een indringend beeld van het vliegend tempo waarmee de incrementele groei van metropolitane gebieden als Baltimore-Washington en de San Francisco Bay Area voortraast.703 Op geen andere wijze dan met dergelijke animaties wordt de acceleratie van het proces overtuigend tot uitdrukking gebracht, alsmede de fluctuaties daarbinnen. Vanuit een morfologische belangstelling zouden dergelijke animaties verder

199

kunnen worden verbeterd. Ze zouden aan waarde winnen, wanneer (bijvoorbeeld door kleurcodering) een indicatie van de relatieve ouderdom van de bebouwing afleesbaar was geweest. In dat geval zou gedurende elke fase van de animatie onmiddellijk duidelijk worden waar de vroegste oorsprong van de verstedelijking was gelegen ten opzichte van latere aangroei. Evenals voor statische modellen van ruimtelijke verandering geldt voor de dynamische tegenhangers, dat het hogere schaalniveau helpt om de aandacht te sturen naar plaatsen op het lagere schaalniveau. De analyse van morfologische animaties kan verder worden verbeterd door gebruik van viewers, die bewegende beelden naar believen kunnen stilzetten en in verschillende tempi en richtingen kunnen afspelen. Zo wordt vanuit ieder denkbaar gebruik van de animatie een betere afstemming mogelijk op het bestudeerde onderwerp, zoals het verkeer, het stadsklimaat of de stedelijke vorm zelf. Bij de opbouw van een collectie van ruimtelijkhistorische documenten (aanschafbeleid) zou met deze behoefte om veranderingsprocessen in het cultuurlandschap te animeren rekening kunnen worden gehouden.

GIS: venster op een nieuw ruimtelijk-historisch paradigma? Ofschoon GIS als onderwerp en gereedschap over de volle breedte van ruimtelijkhistorisch onderzoek (geschiedenis van architectuur, stedenbouw, infrastructuur en landschapsinrichting, archeologie, historische geografie) zijn intrede heeft gedaan, is nog lang geen sprake van een nieuw en algemeen erkend paradigma in het morfologisch stadsonderzoek. Aanzetten om GIS voor het voetlicht te brengen van stadsmorfologen zijn echter wel aan te wijzen, onder meer in een publicatie van E.A. Koster (1997) over de pre-industriële geschiedenis van Groningen.704 Of de versnipperde discussies daadwerkelijk voorboden zijn van een nieuw historisch paradigma kan moeilijk worden voorspeld. T.S. Kuhn (1962) wijst als minimale bestanddelen voor een succesvolle doorbraak van nieuwe paradigma's in de wetenschap een drietal factoren aan. Allereerst moet een nieuw paradigma in staat zijn om tenminste een aantal bestaande problemen op te lossen, waar oude paradigma's verstek lieten gaan. Terecht merken R.J. Chorley en P. Haggett (1967) op, dat wetenschappelijke vooruitgang moet worden afgemeten aan oplossingen die worden gevonden en niet aan de omvang van onopgeloste problemen.705 Het feit dat GIS tekort schiet in de analyse en representatie van spatiotemporele dynamiek, bijvoorbeeld, neemt niet weg dat op het vlak van integratie van informatie en van ruimtelijke analyse positieve resultaten zijn geboekt. In de tweede plaats moet een nieuw paradigma volgens Kuhn aan wetenschappers het gevoel geven elegant, toepasselijk en eenvoudig te zijn. De kerngedachte die aan het paradigma ten grondslag ligt dient transparant te zijn. Voor een historisch GIS-paradigma zou deze bijvoorbeeld kunnen luiden: het bijeenbrengen van tijd- en ruimtegebonden gegevens in een digitaal systeem, dat ordening, selectie, analyse en distributie van die gegevens eenvoudiger, nauwkeuriger en doelmatiger moet doen plaatsvinden dan met conventionele methoden. Inherent aan morfologisch onderzoek is een grote mate van heterogeniteit van bronnenmateriaal (en ook van optieken) en op het eerste gezicht kan GIS daar zinvol worden ingezet. Dit gaat op voor gegevensverwerking in de voorbewerkingsfase (conversie en standaardisatie) evenals in de analytische fase (kenmerken van objecten, structuren en processen). En niet in de laatste plaats geldt dit voor de flexibiliteit ten aanzien van gegevensrepresentatie, die in de hand wordt gewerkt door voorzieningen voor beeldverwerking en computer cartografie. De rol van GIS zal niet altijd beperkt blijven tot het aanbrengen van dwarsverbanden tussen ruimtelijke objecten op diverse schaalniveaus. Het vormt tevens het instrument bij uitstek tot een geïntegreerde verwerking van gegevens in interdisciplinaire werkverbanden. Ten derde noemt Kuhn het grotere potentieel tot uitbreiding ten opzichte van het oude paradigma, een factor die vaak van doorslaggevende betekenis is. Met deze uitbreidbaarheid wordt niet zozeer die van systemen voor gegevensverwerking bedoeld,

200

noch in fysiek-technische zin noch in logische zin. Het gaat hier om de potentiële katalysatorwerking van GIS als onderzoeksthema op het terrein van theoretische en praktische methode. Het technische, GIS-gerelateerde onderzoek dat op dit moment intensief en op wereldschaal plaatsvindt, boort steeds nieuwe onderwerpen aan. De ontwikkeling van spatio-temporele gegevensmodellen, fuzzy-technieken, neurale netwerken, en de inbedding van GIS in Internet- en Intranet omgevingen vormen slechts enkele voorbeelden van de richtingen waarin GIS zich als onderzoeksgebied uitbreidt. Innovaties worden op de voet gevolgd en beproefd door wetenschappers die zoeken naar antwoorden op theoretische vraagstellingen vanuit hun disciplines. Dit proces van kruisbestuiving tussen toepassingsgericht en fundamenteel GISonderzoek bestaat slechts onder ideale omstandigheden. In de commerciële sector, met een miljoenenmarkt van GIS-software en -diensten, speelt spatio-temporele analyse vooralsnog een bescheiden rol. GIS voor beheer van leidingen of infrastructuur, voor vastgoedinformatie of kadasters behelst niet veel meer dan een overstap van organisaties van een analoog naar een digitaal gegevensmanagement, dat beperkte analytische aanspraken maakt. Morfologisch stadsonderzoek daarentegen is juist veeleisend op het gebied van analyse (multitemporeel, multischalig, multithematisch, multibronnen), maar laat zich moeilijk kwantificeren in termen van economisch rendement.

Twee routes met bestemming Alexandrië In hoeverre is het gebruik van GIS en andere ICT-toepassing inmiddels tot het ruimtelijkhistorisch onderzoek doorgedrongen? Hoewel er stadsmorfologische projecten zijn aan te wijzen met daarin een duidelijke GIS-component, zal voor een antwoord op deze vraag de archeologie worden gevolgd, waar ICT reeds verder is ingeburgerd dan in het jonge "emerging interdisciplinary field" van de stadsmorfologie.706 Aan de hand van twee contrasterende voorbeelden worden bestaande en innovatieve methoden van gegevensverwerking in het historisch stadsonderzoek geschetst, die beide betrekking hebben op de naamgever van de eerder besproken digitale bibliotheek: de stad Alexandrië. In het eerste geval gaat het om een planningshistorisch onderzoek naar ruimtelijke transformaties, dat individueel op conventionele wijze werd uitgevoerd. In het tweede project is sprake van een ambitieus opgezet onderzoek, met een zelfbewuste inzet van uiteenlopende ICT-gereedschappen. Hier werd in teamverband een archeologische opgraving onder water in kaart gebracht. De gegevens werden gebruikt in een computer visualisatie van een hypothese omtrent de beroemde vuurtoren van Alexandrië. In een recent morfologisch onderzoek naar de geschiedenis van deze Egyptische stad, die werd gesticht in 331 v.C. door Alexander de Grote, combineert de planningshistoricus Abdel-Salam een historisch survey over een periode van meer dan tweeduizend jaar met een morfologische analyse van het bestaande stedelijk weefsel sinds het begin van de 19e eeuw.707 De evolutie van de geschiedenis wordt uiteengezet in vier opeenvolgende perioden van de vierde eeuw voor Christus tot heden. Deze perioden zijn de Grieks-Romeinse periode van 332 voor Christus tot 641 na Christus; de Arabische periode van 641 tot 1517; de Turkse periode van 1517 tot 1798; en de periode van de Moderne Stad van 1798 tot heden.708 Voor de verschillende fasen van de moderne periode werden als ijkpunten steeds de fysieke vorm van het stedelijke weefsel en de ruimtelijke structuur van activiteiten genomen. Het onderzoek van Abdel-Salam wijst uit dat een groot aantal morfologische structuren gelijktijdig naast elkaar bestaan, met name in het historische centrum, en dat deze bepalend zijn voor de visueelruimtelijke kwaliteit van de gebouwde omgeving. Tevens dat de grote variaties in stedelijke structuren en ruimtelijke vormen in deze configuratie typerend zijn voor Alexandrië als een van de meest kosmopolitische steden van het Midden-Oosten. Morfologische analyse brengt de voornaamste kwalitatieve componenten van de stad in beeld en maakt het mogelijk om in het licht van actuele planningsopgaven zorgvuldig

201

met bestaande waarden om te gaan.709 Abdel-Salams studie illustreert de praktijk van conventioneel uitgevoerd morfologisch onderzoek, waarin met visuele en tekstuele bronnen wordt gewerkt. Kennis over de vorm en structuurkenmerken van het stedelijk weefsel worden in eerste instantie ontleend aan analyse van historische kaarten. In dit geval betreft het zowel kaarten van aanzienlijke ouderdom als cartografische reconstructies van de morfologische stadsstructuur uit voorbije perioden.710 Remote sensing bronnen, beeldmanipulatie technieken, (temporeel) GIS of digitale bibliotheken waren hier niet aan de orde.711 Wanneer de bovenstaande, individueel uitgevoerde stedenbouwhistorische analyse als werkwijze wordt afgezet tegen die van het team van Franse archeologen, dat in 1995 en 1996 in de baai van Alexandrië op zoek is gegaan naar de overblijfselen van de fameuze vuurtoren, wordt een aantal zaken duidelijk.712 Het gaat er nu niet om uitspraken te doen over de wetenschappelijke kwaliteit van een van beide onderzoeken, maar om te bezien in welke fasen van het onderzoek (archeologische of stedenbouwhistorisch) ICTgereedschappen kunnen worden ingezet. In 1992 werd op voordracht van de mariene archeoloog F. Goddio in de oostelijke haven van Alexandrië met een sonarsysteem de vindplaats bepaald van talloze bouwresten en sporen van de vuurtoren, het zevende wereldwonder uit de antieke oudheid, en de antieke stad, beide op een diepte van circa zes meter. In 1995 en 1996 volgden twee "opgravingscampagnes" onder water, die door hun uitzonderlijke resultaten wereldnieuws werden. Sfinxen werden boven water getild, alsook bustes, torso's, hoofden, zuilen en obelisken, al dan niet in fragmenten of voorzien van inscripties. Het onderzoek leverde voor de archeologie een levendig en genuanceerd beeld op van een legendarisch bouwwerk, dat voorheen slechts bekend was uit beschrijvingen en afbeeldingen op munten, in mozaïeken, op glas en schilderijen. Minstens zo interessant zijn de wijzen van vergaring en elektronische verwerking van de onderzoeksgegevens. Voordat de opgraving werd begonnen, werden de coördinaten van het 2,6 hectare tellende site nauwkeurig vastgesteld met behulp van een global positioning system (GPS). Onder water werden duizenden metingen verricht aan de aangetroffen artefacten, en de meetgegevens werden aan land in een GIS overgezet. Van de site werden tussentijds plots gemaakt, die zowel tijdens als na de opgravingen ter plekke werden geanalyseerd. Één van de voordelen van tussentijdse GIS-analyse was, dat steenblokken boven een bepaalde gewichtsklasse konden worden "uitgelicht" en een zodoende patroon werd blootgelegd, dat in de chaos van restanten anders onzichtbaar zou zijn gebleven. De campagnes hebben voldoende gegevens opgeleverd voor een digitale reconstructie van de roemruchte pharos, die door een reeks van aardbevingen van de vierde tot en met de zestiende eeuw verloren was gegaan. Het driedimensionale virtuele model toont de antieke vuurtoren in zijn volle glorie, kleurig en opgebouwd uit herkenbare materialen. De reconstructie visualiseert niet alleen de bevindingen van de recente opgravingscampagnes, maar verenigt tevens historische kennis afkomstig uit diverse bronnen, bijvoorbeeld uit de geschriften van Plinius de Oudere en Ibn Battuta, uit afbeeldingen, en uit vergelijkend architectuurhistorisch onderzoek. Het is een goed voorbeeld van een computermodel, dat heeft bijgedragen aan een nieuwe wetenschappelijke synthese over dit onderwerp. Daarbij moet worden aangetekend dat het hier gaat om een uiterst intensieve studie naar een site van beperkte afmetingen (zeker in vergelijking tot stadsonderzoek); dat er door meerdere specialisten in teamverband aan is gewerkt; en dat in de presentatie van het onderzoek, mogelijk onder invloed van de aandacht van de media, de resultaten veel grotere nadruk hebben gekregen dan de problemen die een technische pioniersstudie vaak met zich meebrengt. Het archeologische onderzoeksproject naar de vuurtoren van Alexandrië zou misschien ten onrechte de indruk zou wekken, dat het in zijn methodische en technologische geavanceerdheid op zichzelf staat. Dit is geenszins het geval. Internationaal zijn meer voorbeelden bekend van een dergelijke aanpak, zoals de studie van de Amerikaanse archeologen C. Crumley en S. Madry naar verdwenen culturen in

202

het dal van de Arroux, in Bourgondië. Hun onderzoek, dat inmiddels twintig jaar aan de gang is, bestudeert de relatie tussen culturen en hun fysieke omgeving over een periode van tweeduizend jaar. Niet alleen worden op uitgebreide schaal computers benut voor beeldverwerking, ruimtelijke analyse (GIS) en statistiek; tevens is uitputtend gebruik gemaakt van remote sensing. Duidelijk wordt gesteld, dat de integratie van geavanceerde remote sensing gegevens in een GIS-context een groot potentieel heeft voor regionaal-archeologische toepassingen, zoals het opsporen van nieuwe sites en het bouwen van modellen voor statistische analyse van gegevens over relaties tussen cultuur en natuurlijk milieu. Het GIS bevat divers remote sensing materiaal over een periode van bijna twintig jaar. Het bestaat uit satellietbeelden van SPOT en Landsat, gevlogen Ariës scannerdata, traditionele luchtfotografie, alsmede ground surveydata ter verificatie.713 Daarnaast wordt gebruik gemaakt van archivalische luchtfoto's, die de Amerikaanse luchtmacht maakte aan het einde van de Tweede Wereldoorlog. Historische landkaarten uit 1659 en 1759 (triangulatiekaarten van Cassini) geven een betrouwbaar beeld van de historische topografie van het onderzoeksgebied. Alle liggingsgegevens zijn ondergebracht in een uniform coördinatensysteem. Het GIS wordt niet alleen benut om beeldmateriaal te beheren, maar ook om diverse analyses mee uit te voeren, bijvoorbeeld van zichtlijnen; om coïncidenties tussen lagen te ontdekken; om potentiële sites aan te wijzen op basis van waarschijnlijkheidsberekeningen (predictive modeling); of om afstanden en oppervlakken te meten.714 Het voordeel van deze werkwijze is dat niet alleen sneller informatie kan worden onttrokken aan het ingevoerde beeldmateriaal, maar dat tevens relaties kunnen worden gelegd tussen voorheen separaat bestaande informatiekanalen, te weten de inhoud van historische (beeld)documenten. Tenslotte, ook het onderzoek van Crumley en Madry illustreert de technomethodische voorsprong van de archeologie op de in dit opzicht nog sluimerende, of hoogstens explorerende, stedenbouwgeschiedenis. De beschreven voorbeelden maken echter niet hard, dat GIS -als het zwaartepunt in toegepaste ICT in het archeologisch onderzoek- de proporties van een paradigma in deze discipline heeft aangenomen. Wat de voorbeelden wel aantonen is, dat uit geautomatiseerde, analytische werkwijzen overtuigende resultaten zijn behaald. Dergelijke exemplarische vooruitgang in wetenschappelijke kennisvorming zou op zijn minst de nieuwgierigheid moeten prikkelen naar toepassingen in een stadsmorfologische context. Een overstap op innovatieve methoden van gegevensverwerking vraagt om kennis betreffende spatio-temporele kwesties, affiniteit met informatietechnologie en een commitment om de snelle ontwikkelingen in het brede onderzoeksveld op de voet te blijven volgen en waar nodig te beïnvloeden.

Slotbeschouwing Onderwerpen, thema's en methoden Het doel van deze slotbeschouwing is om globaal te inventariseren welke stappen nodig zijn om remote sensing benadering steviger dan nu het geval is te verankeren in het eigentijdse en historische, ruimtelijke onderzoek naar de morfologie van het cultuurlandschap (architectuur- en stedenbouwgeschiedenis, geschiedenis van de landschapsarchitectuur, landinrichtingsgeschiedenis). Te constateren valt, dat de relatie tussen remote sensing als waarnemingsmethode en de geschiedenis van fysieke transformaties in het cultuurlandschap (morfologie) rijk geschakeerd is en vele dimensies heeft. De wetenschappelijke relevantie van een remote sensing benadering ligt besloten in de veelvormigheid en kwaliteit (precisie, feitelijkheid) van de informatie die uit remote sensing beelden wordt gewonnen. Als aanvullende methode van kennisverwerving is systematische analyse van actuele en historische remote sensing beelden nog altijd onderbedeeld in het stedenbouwhistorisch onderzoek. Bovendien ligt er

203

onderzoeksterrein braak waar het gaat om de historische betekenis van remote sensing voor de architectuur, stedenbouw en landinrichting. Nader onderzoek is bijvoorbeeld nodig om de invloed te kunnen vaststellen, sinds de Eerste Wereldoorlog, van het luchtwaarnemingsperspectief op zowel de intellectuele grondslagen als op de praktijk van planning, civiele techniek, en stedenbouw (en mogelijk ook de regionale geografie). Over dit onderwerp is nog zeer weinig bekend en het zou interessant zijn om te onderzoeken, op welke wijze het luchtwaarnemingsperspectief heeft doorgewerkt in denkbeelden over regulering van stedelijke (tevens cultuurlandschappelijke) ontwikkeling. De maatschappelijke relevantie van een remote sensing benadering van het cultuurlandschap ligt vooral in het opsporen en aantoonbaar maken van cultuurhistorische waarden in steden, dorpen en landschappen. Vigerend ruimtelijk beleid in Nederland vraagt nadrukkelijk om een inbreng van cultuurhistorische dimensies in de planning.715 Remote sensing kan hier gedurende het gehele plantraject worden benut voor verkenning, conceptualisatie, realisatie, en evaluatie van ruimtelijke plannen. Steeds vaker wordt een beroep gedaan op historische expertise om de lokale geschiedenis van de planning, inrichting, gebruik, cultuur en de (stads)landschappelijke morfologie van betreffende planlokaties uit te lichten. De Rijksdienst voor de Monumentenzorg hanteert voor het in kaart brengen en communiceren van deze historische dimensies onder meer de Cultuurhistorische Verkenning als instrument. Deze compileren de voornaamste cultuurhistorische kennis over planlokaties, waarbij met name de terreingesteldheid, morfologie, inrichtingselementen en plangeschiedenis moeten worden genoemd. Waardenstellingen in dit verband zijn gebaseerd op een combinatie van literatuuronderzoek en bronnenonderzoek (vooral ook visuele bronnen) en op directe observatie ter plaatse. Cultuurhistorische Verkenningen laten zich soms uit over lokaal aanwezige potenties en restricties voor ruimtelijke, sociale en economische ontwikkeling. Supplementaire informatie voor dergelijke surveys kan worden verkregen uit remote sensing bronnen. Niet alleen actuele gegevens, maar ook die uit het (relatief jonge) verleden kunnen daarbij worden betrokken. In remote sensing beelden ligt unieke, soms ook driedimensionale informatie opgeslagen over de ruimtelijke transformatie van lokaties, de successievelijke gesteldheden en functies van het terrein en de bouwkundige configuratie. Surveys maken een zinvol onderdeel uit van planningstrajecten, omdat daaruit niet alleen logische fysiek-ruimtelijke of thematische afbakeningen voor het eigentijdse ontwerp kunnen worden gegenereerd, maar zij daarvoor tevens aanknopingspunten en inspiratie kunnen verschaffen. Evaluatie van stedenbouwkundige projecten moet uitwijzen of zij fysiek en functioneel bestand zijn tegen voorzien en onvoorzien gebruik na verloop van tijd. Deze kwestie wordt weliswaar aan de orde gesteld in debatten over beheer en technische instandhouding, maar hoogst zelden in architectuurhistorische kritieken van nieuwe projecten. Dergelijke kritieken richten zich doorgaans op de technische, functionele en esthetische kwaliteiten van het project; op de sociale, economische en ruimtelijke betekenis; op de onderliggende filosofie van het ontwerp; en op aanwijsbare historische dimensies. Elk oordeel omtrent het functioneren van het project heeft onvermijdelijk een voorlopig karakter. Maar zou een vorm van architectuurkritiek, die projecten bijvoorbeeld tien of veertig jaar na hun oplevering evalueert voor wat betreft hun functionaliteit en weerstandsvermogen niet minstens zo interessant zijn? Hoe stelt het project zich op middellange of lange termijn fysiek teweer tegen aftakeling door vandalisme, weersinvloeden, chemische vervuiling, mechanische trillingen, sociale deprivatie? Wat zijn de effecten van de ingreep op andere lokaties, knooppunten en faciliteiten elders in de stad, en wat zijn de effecten op de regio? Heeft de ingreep voldoende geanticipeerd op lopende en voorspelde ontwikkelingen; zijn de gehanteerde prognoses betrouwbaar gebleken? Het zou toch voor de hand liggen om het streven naar durability, oftewel het vergroten van de bestendigheid van de architectuur op conceptueel en constructief niveau, dat in het tegenwoordige architectuurdebat grote aandacht geniet, kracht bij te zetten met een vorm van terugkoppeling omtrent de houdbaarheid van ontwerpen?

204

Remote sensing lijkt een aangewezen methode om de gegevens bijeen te brengen voor dergelijke "houdbaarheidsanalyses", vooral wanneer de uitstraling van het project op zijn ruimtelijke context in het geding is. Tevens kan worden nagegaan in hoeverre in het ontwerp en bij de uitvoering rekening is gehouden met vooraf geïdentificeerde cultuurwaarden op grond van studie van historische luchtfoto's. Afgezien van de wetenschappelijke kenniswaarde van onderzoek naar de houdbaarheid van ontwerpen hoeft evenmin aan de maatschappelijke relevantie van dit soort vragen te worden getwijfeld. Immers kan inzicht in deze materie herhaling van gemaakte fouten voorkomen. Fouten die soms verstrekkende gevolgen kunnen hebben, niet in de laatste plaats voor de stedelijke economie en het welzijn van de bewoners. Op welke wijze het onderzoek naar de houdbaarheid van stedenbouwkundige concepten en projecten in de praktijk zou kunnen plaatsvinden is nog onduidelijk. De uitvoerbaarheid zal problematisch blijven zolang het ontbreekt aan een omlijnde methoden en objectieve maatstaven om houdbaarheid (in de zin van bijvoorbeeld economisch rendement, sociale vitaliteit, materiële duurzaamheid en gebruikssatisfactie) te meten. Het vaststellen van lokale effecten is één ding, van uitstralingseffecten op het niveau van stad en regio een heel ander. In ieder geval kunnen met remote sensing aspecten van het fysieke transformatieproces van een ontwikkelingslokatie visueel tot in detail worden gedocumenteerd. Dat valt uit andersoortige (historische) documenten alléén lang niet altijd op te maken. Mits de ruimtelijke en temporele resolutie daarop zijn afgestemd, zijn de fasen in het uitvoeringsproces -het ruimen en bouwrijp maken van terreinen, de aanleg van een infrastructuur, de bouw en inrichting- op de voet te volgen. Centrale en decentrale faciliteiten Ruimtelijk-historisch onderzoek op basis van remote sensing is niet goed denkbaar zonder een aantal centrale en decentrale faciliteiten. Voor een deel bevinden deze zich op het gebied van elektronische gegevensverwerking; voor een deel betreft het nietelektronische middelen; en weer voor een ander deel valt te denken aan literatuur. Wanneer men het verzamelen van luchtfotografische gegevens als fase in het onderzoeksproces onder de loep neemt, dan kan men vaststellen dat er vele belemmeringen optreden, waarvoor in de sfeer van ICT inmiddels oplossingen bestaan.716 De voornaamste obstakels hebben betrekking op de verspreide ligging van collecties, hun samenstelling, documentatie en dienstverlening, en op de verwerkingsmogelijkheden van analoge materialen. Nederland collecties liggen verspreid over het hele land en vertonen grote verschillen qua omvang, thematiek en organisatie. Sommige collecties vertonen lacunes in de ruimtelijke of chronologische bedekking. Er bestaan beperkingen ten aanzien van de fysieke toegankelijkheid (dienstverlening, reisafstanden, openingsuren) en ook de structuur van collecties en hun ontsluiting verschilt per instelling of bedrijf. Tot de belangrijkste luchtfotografische archieven van Nederland behoort de Fototheek van de Topografische Dienst Nederland te Emmen. Deze collectie wordt goed onderhouden en regelmatig uitgebreid; bovendien zijn de luchtfoto's helder ontsloten en gecatalogiseerd. De collectie vormt ongetwijfeld de meest gedetailleerde visuele bron voor reconstructie van ruimtelijke transformatieprocessen uit de periode sinds het interbellum (1928), waarvan urbanisatie, infrastructuur en landinrichting direct in het oog springen. De collectie is niet gedigitaliseerd, behoudens een zeer beperkt aantal foto's, en derhalve ook niet on-line ontsloten. De kosten van afdrukken van negatieven hebben een negatieve invloed op gebruik van het veelal mager gebudgetteerde academische historisch onderzoek, en opdrachten tot reproductie kosten tijd. Er bestaan geen concrete plannen om op korte termijn een digitale bibliotheek te realiseren naar het model van de Alexandria Digital Library teneinde de collecties luchtfotografie en topografische cartografie te integreren. Deze situatie is tekenend voor de waardering van luchtfotografische archieven in Nederland als potentieel onderdeel van een nationale informatie infrastructuur en betekent een gemiste kans voor het historisch bewuste ruimtelijke onderzoek. Het blijft een opmerkelijke paradox dat in een land waarvan de

205

digitale infrastructuur behoort tot de allerbeste ter wereld, en dat grote en uitstekend geordende en onderhouden archieven voor luchtfotografie heeft, het ontbreekt aan de financiële en organisatorische kaders (lees: politieke prioriteit) om haar historische schatten op eigentijdse wijze te ontsluiten. Als on-line computerfaciliteiten werden digitale bibliotheken genoemd, die grote collecties van beeldmaterialen bundelen en toegankelijk maken langs meer ingangen dan voorheen gebruikelijk was. De digitale bibliotheken maken gebruik van het WWW, waar we ook image galleries en geografische informatiesystemen met ruimtelijkhistorische gegevens kunnen tegenkomen. Voor lokaal beheer, bewerking en analyse bestaat zeer veel software, evenals voor de elektronische publicatie van behaalde onderzoeksresultaten. Veel van de centrale en lokale ICT-hulpmiddelen kunnen worden beschouwd als een vervanging en verbetering van analoge hulpmiddelen. Toch mogen ook conventionele hulpmiddelen als stereoscopen, anaglyfen brillen, vergrootglazen en liniaals niet over het hoofd worden gezien als praktische en flexibel inzetbare werktuigen. Tenslotte moet de vakliteratuur worden genoemd, die theoretici en toepassingsgerichte gebruikers van remote sensing op de hoogte houdt van technische en methodische ontwikkelingen. In Nederland bevat de NIWARS-bibliotheek te Wageningen de meest omvangrijke collectie van boeken en artikelen op het gebied van remote sensing. Programmering, relaties en voorlichting Het is waarschijnlijk voorbarig om te spreken over een programmering van ruimtelijkhistorisch onderzoek op remote sensing grondslag in Nederland. Het onderzoeksveld dient tevoren nauwkeurig te worden verkend voor wat betreft thematieken, chronologie en geografische lokaties. Tevens zou een inventarisatie moeten plaatsvinden van de landelijk aanwezige technische en inhoudelijke expertise op dit gebied. Voortdurende bijscholing in het snel veranderende kennisveld van remote sensing is noodzakelijk, en doorlopend moet worden voorzien in educatieve faciliteiten. Internationale samenwerking is wenselijk in verband met uitwisseling van expertise. Voorts dient uit een overeengekomen prioriteitsstelling (lokaties, perioden, thema's) een planning en taakverdeling voort te vloeien om de programmering tot uitvoering te brengen. Ook zal moeten worden gezocht naar financieringsconstructies om aanschaf en vernieuwing van benodigde computerfaciliteiten en de oprichting en onderhoud van eigen onderzoeksarchieven te kunnen bekostigen. Om de levensvatbaarheid van een remote sensing benadering van ruimtelijkhistorisch onderzoek te vergroten is het noodzakelijk dat de samenwerking wordt bevorderd met de diverse actoren in het remote sensing veld. Tot dit veld behoren onderzoeksinstituten en -laboratoria; bedrijven die werkzaam zijn in cartografie en remote sensing; softwarehuizen; remote sensing archieven; -bibliotheken; en specialistische werkgroepen.717 Een vruchtbaar gebruik van remote sensing bronnen (en hun digitale verwerking) in de geesteswetenschappen vraagt om technische ondersteuning op het vlak van beeldverwerking, fotogrammetrie, databases en netwerkcommunicatie. Ook het ontwikkelen van methodieken die zijn toegesneden op historische vraagstellingen zou gebaat zijn met uitwisseling van kennis en ervaring uit andere sectoren van de wetenschap. Het aangaan van samenwerkingsverbanden stelt in staat om actief mee te sturen in ICT- en remote sensing onderzoeksprogramma's. Tevens kunnen dan nieuwe mogelijkheden worden gecreëerd op het vlak van resource sharing (data en programmatuur) en gemeenschappelijk gebruik van overige computerfaciliteiten. Uitwisselingsprogramma's en detacheringen stellen bevorderen inzicht in elkaars problematiek, en moet leiden tot meer realistische voorstellingen omtrent de mogelijkheden en beperkingen van remote sensing in het ruimtelijk-historisch onderzoek. Het is wenselijk dat de bekendheid van remote sensing (en vooral de brede toepasbaarheid daarvan binnen de stedelijke disciplines) wordt vergroot. Dit vanwege de intrinsieke waarde van remote sensing beelden voor de praktijk van de ruimtelijke planning, bestuurlijke besluitvorming en wetenschapsbeoefening. Vandaag de dag wordt

206

op diverse manieren remote sensing in de publiciteit gebracht door zowel de gedrukte als de elektronische media. Hierbij gaat het meestal om opnamen ter illustratie of verslaglegging van gebeurtenissen of situaties. Echter, methoden en toepassingen van specialistische aard, zoals die voor (historische) stadsanalyse, lijken hun weg niet of nauwelijks te vinden naar de stedenbouwhistorie. Inmiddels bestaat er een breed aanbod van informatie in de vorm van voordrachten, tentoonstellingen, seminars, boeken, artikelen, workshops; en elektronische media als televisie, video's, cd-rom's, USENET newsgroups, listservers en World-Wide Web. Steeds meer bedrijven en instellingen presenteren zich op WWW. Daar kan men informatie vinden over onderzoek (programma's, zowel nationaal, internationaal als van onderzoeksgroepen; individuele onderzoeken; samenwerkingsverbanden, bijvoorbeeld in de vorm van 'special interest groups', vaak met vermelding van de e-mail adressen van de leden). Op onderwijskundig gebied kan men er inlichtingen verkrijgen over educatieve instellingen die cursussen en vakken aanbieden; er zijn in diverse talen remote sensing handleidingen beschikbaar; en ook verkoop- en verstrekkingspunten voor multimedia-materialen kan men tegenkomen. Daarnaast worden commerciële diensten en producten aangeboden, zoals opdrachten voor missies, opnamen (bestanden), waartoe men soms zelf on-line catalogi kan raadplegen. Tenslotte is veel literatuur voorhanden in de vorm van papers (congresbijdragen) en artikelen, alsmede bibliografische gegevens over meer en minder recente boeken en tijdschriften. Remote sensing in een educatieve en museale context kan voor een breed publiek het fysieke aspect van de (eigentijdse) stedenbouwgeschiedenis visualiseren: de transformatie van de stedelijke ruimte door de tijd, en de achtergronden en oorzaken daarvan. Door hun concrete en evocatieve karakter spreken remote sensing-beelden de beschouwer aan, vooral wanneer deze hun leefomgeving portretteren. Hoewel het perspectief als ongewoon voorkomt, geeft de concreetheid van het beeld door de vele details en het anekdotische karakter van met name grootschalige beelden een stevig houvast bij interpretatie. De relatie ligt dus veel directer dan dat het geval is met bijvoorbeeld cartografische documenten, die per definitie abstracter en minder momentgebonden zijn als uitdrukkingsmiddelen van de werkelijkheid. Twee- en driedimensionale remote sensing is een fascinerende manier om actuele ruimtelijke thema's, maar ook die uit de geschiedenis van de twintigste eeuw onder de aandacht te brengen. Virtuele navigatie door het tijd-ruimtecontinuüm van de eigen leefomgeving, van andere steden en regio's (vergelijk de Rotterdamse Optitheek en soortgelijke projecten) is zo al niet realiteit dan toch zeker technisch uitvoerbaar geworden.

207