Verslag van een pilot
Kaarten voor verkeersmanagers Drukker verkeer en vollere wegen vragen om maatregelen waarmee de capaciteit van de wegen zo goed en veilig als mogelijk wordt benut. In het kader van dynamisch verkeersmanagement (DVM) wordt gepoogd nieuwe middelen en maatregelen te ontwikkelen. Een van de middelen is een actueel overzicht van het verkeer en de weg, eenvoudig in kaart gebracht. Dit artikel doet verslag van een pilot waarin is nagegaan hoe een kaart voor verkeersmanagers eruit zou kunnen zien en hoe deze te produceren is. Jan P.M.M. Vis
Adviesdienst Verkeer en Vervoer Herbert P.M.Ticheloven
Oranjewoud bv Bouw & Infra Chrit M. Sliepen
Carto bv
Het verkeer op de snelweg vraagt om een vlotte en veilige afwikkeling, iets wat in stedelijke agglomeraties steeds moeilijker bereikt wordt. De toenemende vertraging en hinder hebben grote gevolgen voor een toenemend aantal mensen en bedrijven. Nu oplossingen door uitbreiding van de infrastructuur uitgeput raken, ontstaat er steeds meer behoefte aan verkeersmanagement, gericht op de verplaatsing die de weggebruiker wil maken. Verkeersmanagement is het optimaliseren van het veilig gebruik van de beschikbare infrastructuur. Daartoe wordt de weggebruiker op de eerste plaats statische informatie aangeboden zoals verkeersborden, belijning en markering of reisadviezen. Op de tweede plaats volgt dan dynamische informatie zoals verkeersinformatie op de radio, verkeersborden op matrixborden boven de weg of routeinformatie op panelen langs de weg. Ten derde zijn er de hulpdiensten die bij incidenten optreden. Voor de laatste twee activiteiten, het verstrekken van dynamische informatie en incident-management, zijn en worden tal van systemen voor dynamische verkeersbeheersing ontwikkeld. Van belang is dat de operator achter het verkeersmanagementsysteem over een real-time representatie van het verkeer op de snelweg beschikt. Omdat de operator in een centrale nu veelal slechts overzicht van de statusinformatie van verschillende syste-
4
GIS NIEUWS
men heeft, is de pilot OSS-Kaart ontstaan. Het OSS, Operator Support System, wil voor het verkeersmanagement een geïntegreerd overzicht van het verkeer en de weg met omgeving ter beschikking stellen. De operator zal daartoe ondermeer een, deels gestileerde, kaart van het te beheren gebied moeten kunnen raadplegen om snel en eenvoudig
Gestileerde kaarten van hoofdweg tot rijstrook binnen handbereik
taken als identificeren, beoordelen en uitvoeren van maatregelen te kunnen verrichten. Het door Rijkswaterstaat Adviesdienst Verkeer en Vervoer (AVV) opgezette pilotproject is bedoeld om de haalbaarheid van automatische productie van deels gestileerde kaarten te verkennen. Het pilotproject is uitgevoerd in een samenwerkingsverband van
3
1998
Figuur 1 De ruit van Rotterdam, overgenomen uit NWB
verschillende bedrijven: Oranjewoud (geo-informatie & verkeerskunde), Carto (informatie technologie), PSB (database-technologie), Tenet UK (software automatische kaartproductie), Informaat (gebruikseisen & ergonomie) en EDS (systeembeheer). Gebruikseisen
De taken van de verkeersmanager zijn met dynamisch verkeersmanagement volop in ontwikkeling, maar duidelijk is wel dat er behoefte is aan meer samenhang, zowel in de benadering van de verschillende systemen als van de verschillende gebieden. De eerste samenhang, ook wel functionele integratie genoemd, vraagt om het samenbrengen van verschillende deelsystemen op een scherm met een gebruikersinterface waarmee het verkeer en het wegennet vanuit verschillende perspectieven bekeken kan worden. Functionele integratie vereist een kaart die de verschillende thema’s die bij verkeersmanagement een rol kunnen spelen afzonderlijk of in samenhang in beeld kan brengen. De tweede samenhang, laterale integratie genoemd, betekent dat er over de grens van het (beperkte) beheersgebied van een regio heen gekeken moet kunnen worden naar de omgeving. Laterale integratie vereist landsdekkende kaarten, die zowel in detail op het niveau van de rijstrook als globaal op het hoofdwegen-niveau, het verkeer en de weg zonder hinder van regiogrenzen in beeld kunnen brengen.
1998
3
Beide vormen van integratie en de taken die een operator uit moet kunnen voeren, vereisen een zekere mate van stilering om op de in principe beperkte ruimte van een beeldscherm een zo groot mogelijk gebied in een bepaalde mate van detail weer te kunnen geven. Ondanks stilering dienen dynamische objecten in de verschillende kaarten op de juiste plaats getoond te kunnen worden en moeten van locaties op een beeldschermkaart ook de geografische coördinaten bepaald kunnen worden. Kortom, voor drie niveaus; het hoofdwegennetwerk, het rijbanennetwerk en het rijstrokennetwerk moeten min of meer (variabel) gestileerde kaarten komen waarop polythematische presentatie mogelijk is. Bronnen
Om deze kaarten te kunnen maken is gezocht naar bronnen met data die gebruikt kunnen worden voor de digitale (terrein)kaarten. Belangrijk uitgangspunt was dat de kaartdata in een database verzameld moeten kunnen worden om daaruit beeldschermkaarten te kunnen genereren. Die weg is gekozen omdat de database, met robuuste voorzieningen voor replicatie en autorisatie, het hart van het systeem vormt met realtime informatieverwerking en bediening. Een ander uitgangspunt was dat de plaatsbepaling volgens verschillende coördinatensystemen
(WGS’84 (World Geographic System) / Rijksdriehoek, hectometrering en RDS/TMC (Radio Data System/Traffic Message Channel)) moet kunnen gebeuren. Een en ander heeft ertoe geleid dat als bron gebruikt zijn: - het Nationaal Wegen Bestand (NWB) van AVV, in een standaard GDF-formaat (Geographic Data Files); voor de hartlijnen van het wegennetwerk - het TOP10-vector en TOP250vector bestand van de Topografische Dienst Nederland, in de speciale formaten DXF en E00 (wordt in toekomst het standaard NEN1878-formaat); voor het grondgebruik, water en bebouwing - het Digitaal Topografisch Bestand Wegen van de Meetkundige Dienst (MD), in het speciale formaat DXF; voor vergelijking met ingemeten details van de snelwegen - het WEGGEG-bestand van de AVV, in het standaard ASCII-formaat; voor aanvulling met administratieve gegevens over de snelwegen. In eerste instantie is een conceptueel model gemaakt van de informatie met betrekking tot het wegennet, de omgeving en het verkeer. Dit model is geschreven in Express. Dit is een internationaal gestandaardiseerde taal voor het specificeren van complexe informatiemodellen, die momenteel vooral gebruikt wordt in de petrochemische industrie en de bouw. Express maakt het mogelijk om de modellen zowel lexicaal – met
GIS NIEUWS
5
Figuur 2 De ruit van Rotterdam, uiteengetrokken NWB
woorden – als in een grafische representatie weer te geven. Het conceptueel model OSSKaart heeft ten grondslag gelegen aan het ontwerp van de database die vanuit de bronnen gevuld moet worden. Het proces van vullen van de kaart database betekende dat er diverse bewerkingen plaats moesten vinden om het standaard NWB, dat feitelijk slechts het GDF-level 1 bevatte, om te werken tot een netwerk van rijbanen met voldoende attributen. Figuur 1 laat zien welke informatie de bron NWB voor de ruit van Rotterdam geeft. Die attributen zijn nodig om enerzijds de generalisatiestap naar ‘boven’, ofwel naar de hoofdwegen te kunnen maken en anderzijds de detailleringsstap naar ‘beneden’, ofwel naar de rijstrook te kunnen uitvoeren. Hoewel de grafische presentatie van de drie netwerken dus totaal verschillend mag zijn, moeten de locatiereferenties ervoor zorgen dat er tussen die verschillende kaarten op en neer gesprongen kan worden, waarbij dan dezelfde plaats in beeld blijft. Productie
Eén van de aanleidingen om te gaan zoeken naar een geautomatiseerd productieproces voor de kaart was het besef dat actualiteit van de kaart een steeds belangrijkere eis zou gaan worden. Immers, de behoefte aan een real-time verkeersbeeld betekent dat ook de kaart actueel moet zijn. Daar komt nog bij dat het onderhoud van de
6
GIS NIEUWS
kaart anticipatie op toekomstige wegsituaties mogelijk moet maken. De beheerder moet de situaties die in de toekomst actueel worden als het ware al kunnen voorbereiden. Hier wordt ook een voordeel van het gebruik van de kaartdatabase zichtbaar: de wijzigingsinformatie kan daar ingewonnen en gedistribueerd worden. Het gegeven dat de informatie in een kaartdatabase is opgeslagen laat de feitelijke applicatie volledig vrij in de verwerking. De keuze van Express voor de informatie-modellering sluit goed aan op de behoefte aan objectoriëntatie die implementatieonafhankelijk is en die zowel voor de kaartdatabase als de feitelijke applicatie voor het verkeersmanagementsysteem een goede basis biedt. De stap van NWB in GDF naar een database met hoofdwegennetwerk en rijbanen netwerk kan volledig geautomatiseerd worden uitgevoerd. Het hartlijnenbestand van het NWB ondergaat hiertoe verschillende bewerkingen zoals het in figuur 2 getoonde uiteentrekken (in vergelijking met de bron als in figuur 1) van rijbanen op knooppunten om de zichtbaarheid van iedere afzonderlijke rijbaan te vergroten. Aangenomen wordt dat het NWB in de toekomst ook voldoende bruikbare hectometreringsinformatie zal bevatten om deze referentie, naast RD-coördinaten, automatisch mee te kunnen ne-
men. Behalve van de hectometreringsinformatie wordt ook van de informatie over de aanwezige rijstroken (zoals nu geput uit WEGGEG) aangenomen dat die voldoende nauwkeurig aan NWB gerelateerd zal zijn voor zowel hoofdrijbanen als op- en afritten. Die automatische verwerking zal in de toekomst ook gaan gelden voor de stap van TOP10/250-vector, mits in NEN1878-formaat, naar de database met achtergrondobjecten. Deze automatische productie van de kaartdatabase neemt niet weg dat er behoefte is aan een gereedschap om onderhoud te kunnen plegen op de kaart, bijvoorbeeld voor de al genoemde actualisering. Stilering
De eis dat de OSS-gebruiker realtime verkeersinformatie ter beschikking moet krijgen, wil niet zeggen dat die ook één op één als een soort continu videobeeld beschikbaar moet zijn. Het tegendeel lijkt het geval, omdat het doel van die informatie immers is om relevante gebeurtenissen voor verkeersmanagement boven water te halen. Vandaar de gedachte om de kaarten te stileren en daarmee overzichtelijkheid en leesbaarheid te verbeteren. Hoewel de gebruikte bronnen ook niet geografisch correct zijn – de vervaardiging heeft op een schaal in de orde van 1 op 10.000 plaatsgevonden – zijn de kaarten die hieruit gemaakt worden bepaald niet gestileerd. Bij stilering wordt de normaal ge-
3
1998
wenste gelijkvormigheid tussen de verhoudingen op de beeldschermkaarten en in het terrein ondergeschikt gemaakt aan andere bruikbaarheidseisen voor de kaart. Zo wordt op de OSS-beeldschermkaarten relatief veel plaats ingeruimd voor complexe verkeersknooppunten en (daardoor) minder voor de relatief saaie lange rechte stukken weg. Ook kan gedacht worden aan het weergeven van wegen onder vaste hoeken (bijvoorbeeld zoals getoond in figuur 3 (onder 30 respectievelijk 45 graden) of het op zo groot mogelijke onderlinge afstand positioneren van knooppunten of het uiteentrekken van op- en afrit-aansluitingen op een complexe knoop. Aan de hand van deze principes zijn transformaties gemaakt die op de eerste plaats het wegennet vervormen en vervolgens de achtergrond daarbij aanpassen. De vraag of de beeldschermkaarten voor rijstroken, rijbanen en hoofdwegennet al dan niet op dezelfde wijze gestileerd moeten worden (d.w.z. onderling gelijkvormig moeten zijn) is nog niet beantwoord. Dit zal in een ergonomisch onderzoek samen met de operators verder onderzocht worden. Duidelijk is wel dat dergelijke transformaties goed uitvoerbaar zijn en – omdat de wegennetwerkobjecten uit de verschillende niveaus conform het Express conceptueel-model, aan elkaar gerelateerd zijn – ook onderling af te stemmen zijn.
1998
3
Beheer
Het beheer van de OSS-Kaart moet gebeuren in nauwe afstemming met de bronnen, omdat anders het voordeel van het gebruik van beschikbare bronnen verloren gaat. Voor zover dit het wegennet betreft kan middels het NWB in GDF-formaat voorzien worden in actuele bestanden waarin te verwijderen en toe te voegen objecten identificeerbaar opgenomen zijn. Hiermee kan de kaartdatabase bijgewerkt worden. In het geval van de achtergrondinformatie van de TOP10/250vector ligt dat moeilijker: de daarvan te gebruiken NEN1878bestanden bevatten slechts lijnen en centroïden met daaruit af te leiden vlakken, maar dat alles zonder object-identificatie of historie. Een nieuwe levering betekent dat in principe alle achtergrondobjecten vervangen moeten worden. Dit lijkt vooralsnog niet zo bezwaarlijk, omdat aan deze objecten – in tegenstelling tot aan het wegennetwerk – geen extra informatie toegevoegd wordt. De noodzaak van complete vervanging maakt het wel belangrijk om de transformaties volledig automatisch te laten uitvoeren. Bij dit onderhoud van de OSS-Kaart vanuit de toegepaste standaardbronnen moet bedacht worden dat de actualiteit van deze bronnen, die in de orde van 1-4 jaar ouderdom ligt, niet past bij de eisen die de OSS-Kaart stelt. De beheerder zal dus ook gereedschap nodig hebben om de kaart-
database bij te werken. Een tweede aspect van het beheer betreft de aanpassing die om één of andere reden voor een lokale situatie uitgevoerd zijn: daarvan moet na verversing vanuit de bronbestanden door de beheerder te beoordelen zijn of de aanpassing ook bijgewerkt moet worden. Het derde aspect van beheer is de vraag naar anticipatie op toekomstige situaties. Omdat daar voorlopig geen geschikte bronnen voor beschikbaar zijn, zullen deze door de beheerder voorbereid moeten kunnen worden. De laterale integratie vraagt ook hier weer om een uniforme aanpak die wel vanuit verschillende afzonderlijke centrales uitgevoerd kan worden. Een beheerder kan dan één of meer kaarten voorbereiden voor situ-
Figuur 3 De ruit van Rotterdam in twee varianten gestileerd
GIS NIEUWS
7
Figuur 4 Detail uit de ruit van Rotterdam, met hectometrering en verkeersobjecten
aties die gewijzigd gaan worden. Uiteindelijk moet dan weer de aansluiting gemaakt worden op de standaard-bronnen. Het vierde aspect van beheer gaat over de verkeersobjecten die informatie inwinnen of presenteren aan de weggebruiker. Deze zullen grotendeels door de beheerder zelf, eventueel vanuit de specifieke deelsystemen, in de kaartdatabase gebracht moeten worden, zodat vervolgens verder onderhoud kan plaatsvinden in relatie tot het wegennet en de achtergrond. Ook hier maakt de object-identificatie het mogelijk om de historie van de verkeersobjecten te volgen en relaties met de specifieke deelsystemen te onderhouden. Alle beheeraspecten leiden tot werkzaamheden die worden uitgevoerd door gebruik te maken van de kaartdatabase en kunnen dus door verschillende beheerders in nauwe onderlinge samenwerking toegedeeld en gerealiseerd worden.
die voor het niveau van de rijstrook een stukje van de ruit van Rotterdam toont.
OSS, Operationeel Concept Document (16 juni 1997). Adviesdienst Verkeer en Vervoer, Rotterdam.
Natuurlijk is met deze pilot het productieproces nog niet operationeel. Er moet nog het nodige gebeuren om de digitale bronnen optimaal in te kunnen zetten en beheer en onderhoud adequaat en accuraat uit te kunnen voeren. Ook de ontwikkelde database verkeert nog in de laboratoriumfase, evenals de definitieve specificaties van kaarten zoals die uit ergonomische eisen aangescherpt moeten worden. Anderzijds heeft de pilot aangetoond dat bestaande bronnen voor digitale kaarten prima in te zetten zijn voor automatische productie van een nieuw type kaart voor verkeersmanagers.
Pilot OSS-Map production process, Final Report (juli 1997). Tenet Systems, by: P. Starkey, A. Mason & S. Bulthuis. Pilot OSS-Kaart productieproces: via gegevensconversie naar de database (juli 1997). PSB, door: M. Verdonk en J. Zwartst. Pilot OSS-Kaart productieproces: de OSS-kaart toegepast (juli 1997). Oranjewoud, door: H. Ticheloven en C. Sliepen.
Literatuur
Beschrijvende Plaatsaanduiding Systematiek (1994). Ministerie van Verkeer en Waterstaat, Rijkswaterstaat, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Delft.
Afronding
De pilot heeft overtuigend laten zien dat geautomatiseerde productie van gestileerde kaarten uit bestaande bronnen voor heel Nederland binnen handbereik ligt. Het blijkt mogelijk te zijn om kaarten te maken die voldoen aan de eisen van verkeersmanagers. Dergelijke kaarten tonen het gestileerde wegennet op de drie niveaus van hoofdweg via rijbaan tot rijstrook en zijn geschikt voor polythematische presentatie. Ter illustratie dient de kaart in figuur 4
8
GIS NIEUWS
ISO/TR 14825 (1996) Geographic Data Files (GDF) prENV 12160 (november 1996) Geographic Information - Data Description - Spatial schema CEN-TC 287, European Committee for Standardization, Brussels. NEN 1878 (1993). Automatische gegevensverwerking. Uitwisselingsformat voor gegevens over de aan het aardoppervlak gerelateerde ruimtelijke objecten. Delft, Nederlands Normalisatie Instituut.
3
1998
