Lesplan Wateranalyse Werkbladen

Lesplan – Wateranalyse – Werkbladen Introductie Je zou kunnen denken dat watertekort nooit een probleem zou kunnen zijn, wetende dat 71% van de oppervlakte van deze planeet bedekt is met water. Het tegendeel is echter waar! Zo heeft één vijfde van de wereldbevolking geen toegang tot drinkbaar water en zelfs dubbel zoveel mensen beschikken niet over een riolering om hun afvalwater af te voeren. De biodiversiteit krijgt ook steeds meer en meer te lijden onder de slechte waterkwaliteit. Zo is de waterkwaliteit in het Scheldebekken in België, gemiddeld tot slecht. Bedrijven, huishoudens en landbouwbedrijven zijn hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de achteruitgang van de biodiversiteit in deze regio. We kunnen besluiten dat een krachtige politiek inzake waterbeleid essentieel is om de waterkwaliteit te verbeteren. Iedereen, van de Schelde in België tot Bejing in China, zou zijn of haar steentje moeten bijdragen aan het verbeteren van de waterkwaliteit, en proberen op een meer duurzame manier om te gaan met water. Zowel de jongere als de oudere generatie wereldburgers zou zijn verantwoordelijkheid moeten opnemen en actie ondernemen. Beschrijving van de oefening De hoofddoelstelling van deze oefening is om de waterkwaliteit van de rivieren en waterbekkens eens van naderbij te bekijken en de algemene kwaliteit van het water op een kaart voor te stellen. Hiervoor zullen de leerlingen eerst op verschillende plaatsen waterstalen nemen. De resultaten worden opgeslagen in een databanktabel en daarna voorgesteld op een digitale kaart in ArcMap. Om de meetpunten op de kaart te kunnen weergeven, moeten er ook van elk meetpunt de coördinaten geregistreerd worden met een GPS toestel. Aan het einde van de oefening kan je dan de waterkwaliteit van je deel van de rivier analyseren aan de hand van de kaarten en de grafieken die je gemaakt hebt. Als je niet gewoon bent om te werken met geografische referentiesystemen kan je misschien best eerst even de paragrafen doorlezen die je onderaan deze oefening vindt. Voor meer uitgebreide informatie is het aan te raden om meer specifieke lectuur door te nemen over geografische en geprojecteerde coördinatensystemen. Hierover is heel wat informatie beschikbaar in bibliotheken en op het internet. Vereist materiaal - Een kaart die het gebied dekt waarin de waterstaalnamepunten liggen. De kaart (hierna achtergrondkaart genoemd) kan zowel in vector- als in rasterformaat zijn (bv. een ingescande kaart of luchtfoto). De achtergrondkaart moet ook gegeorefereerd zijn. Wanneer dat niet het geval is, zie dan iNote 40 'How can I georeference a map?‟. Voor deze oefening heb je de achtergrondkaart van het stroomgebied van de rivier de Schelde ter beschikking, en verder volgende gegevenslagen:  Riversegment.shp  Surfacewaterbodies.shp  Country_europe.shp  Landcover + Landcover_2.lyr (Symbology/Unique value/Import) (niet noodzakelijk) - Tabel (bijvoorbeeld Excel) met meetresultaten verzameld op het terrein (zie eerste stap). Voor deze oefening heb je een tabel met meetresultaten ter beschikking: sampling.dbf en hoef je dus geen waterstalen te gaan nemen. Duur van de oefening 2 periodes van 50 min, zonder de watermetingen nummer

1

instructie

Het databestand met de meetresultaten voorbereiden om het te gebruiken in Arcmap Het databanktabel zou volgende gegevensvelden moeten bevatten:  Name & Measurement Group Coordinator

i-Notes

2

Leerkracht / Trainers

Leerling / student

□

x

Lesplan – Wateranalyse – Werkbladen

            

Name water course Date Hour X coordinates (UTM) Y coordinates (UTM) Weather Temperature (° C) Acidity Nitrate content (mg / l) Phosphate content (mg / l) Oxygen (mg / l) Turbidity (cm) Biotic index (0-10)

TIP: ArcMap maakt soms problemen van lange veldnamen of veldnamen met speciale tekens. Daarom is het aan te bevelen om de veldnamen zo kort mogelijk te houden en zo weinig mogelijk speciale tekens te gebruiken. De veldnamen zoals hierboven beschreven kunnen indien nodig aangepast worden (bv. name, waterbody, date, hour, x, y, weather, temp, acidity, nitrate). Als ArcMap problemen zou maken over het formaat “hour” als je werkt met een Excel tabel, kan je het celformaat instellen als “text” in plaats van “hour”.

Voorbeeld van hoe het Excelbestand er zou kunnen uitzien

2

Open ArcMap via het windows startmenu.

3

Een project bewaren Bewaar je project als een ArcGIS document (bv. Wateranalysis.mxd) zodat je zeker je werk niet kwijtgeraakt.

21

□ □

x x

x

□

Tip: Bewaar regelmatig je project, kwestie van bij computer- en/of stroompannes niet al je werk te verliezen. Maak ook zeker je leerlingen hierop attent. 4

Ruimtelijke referentiesystemen instellen Als je datasets zou gebruiken met verschillende ruimtelijke referentiesystemen, is het aan te raden om het “Data frame” in te stellen in het meest gebruikelijke systeem. Bijvoorbeeld, de achtergrondkaart kan gegeorefereerd zijn in een nationaal referentiesysteem (zoals Belge Lambert 1972) terwijl de tabel met meetresultaten kan ingesteld zijn in een ander referentiesysteem zoals bijvoorbeeld UTW WGS 1984.

Lesplan – Wateranalyse – Werkbladen

Om problemen te vermijden definieer je best het referentiesysteem voor het “Data frame” op voorhand. Klik hiervoor op “View > Data frame properties”. In dit geval, voor een project waarin datasets van België, Frankrijk en Nederland worden gecombineerd, kies je bijvoorbeeld best bij het tabblad 'Coordinate System' , voor 'Predefined' > 'Projected Coordinate Systems' > 'UTM' > 'WGS 1984' > 'WGS 1984 UTM Zone 31N.prj'. Zone 31N omvat een deel van Frankrijk, België en een deel van Nederland. 5

6

1

□

x

Tip: Wanneer je gegevenslagen op een juiste manier boven mekaar wil kunnen plaatsen op de achtergrondkaart, moet deze laatste gegeorefereerd zijn. Als dat niet het geval is, moet je de achtergrondkaart eerst georefereren.

40

x

□

De gegevens van de tabel, gemaakt bij stap 1, importeren op de kaart met behulp van het ‘Add XY Data’ tool.

24

□

x

□

x

□

x

Een bestand toevoegen Voeg de achtergrondkaart toe (zie beschrijving bij materiaal) in ArcMap.

Vereist

Goed om weten: Je kan, nadat je een editeersessie gestart bent, met de opdrachten copy-paste, een kolom van een Excel bestand kopiëren in een dBase Table. 7

Data exporteren Nadat je de locaties in ArcMap hebt toegevoegd met het ‘Add XY data’ tool, zal je een nieuwe gegevenslaag zien verschijnen in de inhoudstafel van ArcMap. Het kan nuttig zijn om deze nieuwe gegevenslaag op te slaan als een shapefile. Om dit te doen klik je met de rechtermuisknop op de nieuwe laag, en kies in het menu ‘Data’ > 'Export Data'. Zorg ervoor dat je kiest voor ‘All Features’ en geef de nieuwe shapefile een naam. Voeg de nieuwe shapefile toe in ArcMap. Tip: Indien nodig kan je de symbolen die de meetpunten voorstellen, aanpassen zodat ze beter opvallen.

13

Lesplan – Wateranalyse – Werkbladen

Screenshot in ArcMap met de locaties van meetpunten

8

Een geografische kaart maken 

Verander de symbologie van de punten zodat het makkelijk wordt om te zien welke plaatsen een hoge of lage biotische index hebben. Er zijn verschillende mogelijkheden waarop je variabelen op de kaart kan tonen. In deze oefening zullen we twee mogelijkheden bespreken;  Wanneer je maar enkele meetpunten hebt, is het aan te raden om unieke waarden te gebruiken, zoals in de afbeelding hieronder. Indien nodig kan je de kleurcode van de symbolen ook nog omdraaien (klik hiervoor met de rechtermuisknop op de knop „Symbol‟ boven de symbolen en kies ‘flip symbols'. Zo kan je bijvoorbeeld rood nemen voor een heel slechte waterkwaliteit en groen voor een heel goede waterkwaliteit.

Voorbeeld van hoe je de biotische index op een kaart kan weergeven op basis van een unieke waarde.

22

□

x

17

□

x

Lesplan – Wateranalyse – Werkbladen



Wanneer je een groter aantal meetpunten hebt is het aan te raden om te kiezen voor graduele symbolen die je dan bijvoorbeeld definieert zoals in de afbeelding hieronder.

Voorbeeld van hoe je de biotische index op een kaart kan weergeven op basis van graduele symbolen.

9

Een legende, windroos en titel toevoegen aan de geografische kaart Gebruik de ‘Insert´ functie van het hoofdmenu om een legende, een windroos en een titel in te voegen. Je kan de naam in de legende veranderen door in de inhoudstafel van ArcMap op de gegevenslaag te dubbelklikken en de gewenste naam, bv. ‘Water quality’ in te geven. Zie afbeelding hieronder.

(a)

22

□

x

26

□

x

36

□

X

(b)

Afbeelding (a) laat zien hoe de legend er uitziet in de inhoudstafel van ArcMap, afbeelding (b) laat zien hoe dezelfde legend er uitziet in layout weergave.

10

11

Labels toevoegen Voeg labels toe aan de punten op de kaart en kies als inhoud voor het label een uniek identificatienummer of de naam van de rivier. De naam van de rivier kan je echter niet gebruiken wanneer er meer dan één meetpunt langs dezelfde rivier liggen. Een grafiek toevoegen aan de kaart

Lesplan – Wateranalyse – Werkbladen

In de vorige stap hebben we de waterkwaliteit weergegeven op de kaart aan de hand van de biotische index. Het kan ook interessant zijn om andere gegevens zoals de temperatuur en waarden van opgeloste stoffen (zoals bv. zuurstof of nitraat) weer te geven. Dit kan je doen door een grafiek weer te geven op de kaart. Ga hiervoor naar de lay-out weergave. (1) Maak een grafiek aan met daarop de chemische eigenschappen van het water:  Maak een grafiek van het type 'vertical bar'  Kies ‘nitrate’ als value field en ‘ID of water body’ als label field  Zorg ervoor dat de optie ‘show label’ aangevinkt is  Kies als kleur ‘custom’  Dubbelklik op de ‘vertical bar’ tab links onderaan en benoem de grafiek  Voeg nieuwe gegevensreeksen toe via de ‘Add’ knop (bv. zuurstof en fosfaat). Herhaal voor elke gegevensreeks de vorige stappen.

Bovenstaande schermafbeelding laat zien hoe je een grafiek maakt, met verticale staven, in ArcMap.

  

Klik op de ‘Next’ knop om verder te gaan. Geef vervolgens de grafiek een titel (bv. Chemische waardes) en geef een titel voor de verticale as (bv. Mg/l). Wanneer de grafiek klaar is, zal hij in een apart venster verschijnen. Als je de grafiek wil toevoegen in de lay-out van de

Lesplan – Wateranalyse – Werkbladen



kaart klik je met de rechtermuisknop en kies je ‘add to layout’. In het lay-out venster kan je de afbeeldingen en grafieken verslepen naar waar je wil.

(2) Maak een grafiek van de temperatuur, troebelheid and zuurtegraad:  Volg dezelfde stappen als bij (1) maar maak deze keer drie afzonderlijke grafieken voor elke gegevensreeks. Omdat er maar één variabele is voor elke grafiek moet je het vakje ‘add to legend’ niet aanvinken. Geef de grafieken de juiste titels en benoem de verticale assen („°C‟, „cm‟ en „pH‟). Als alles goed gegaan is, zou je nu een geografische kaart moeten hebben en vier grafieken. Versleep de grafieken tot je een goed overzicht hebt. Als je de eigenschappen van de grafieken alsnog wil veranderen, kan dat door te dubbelklikken op de grafiek. Tip: Als je de grootte en/of de vorm van de grafieken wil wijzigen, kan dat door in het grafiekvenster het vakje 'Preserve Aspect Ratio' uit te vinken in het 'Size and Position' tabblad.

Lesplan – Wateranalyse – Werkbladen

Schermafbeelding van hoe de lay-out er zou kunnen uitzien met vier grafieken.

12

De kaart exporteren Wanneer je tevreden bent met de kaart en de lay-out ervan, kan je de kaart exporteren of afprinten. Exporteer je kaart als Wateranalysisyourname.pdf en bewaar het bestand in je portfolio op Moodle.

□

x

19 42

PROFICIAT!!! Je hebt nu een mooie kaart gemaakt met daarop grafieken. Maar, wat vind je ervan als je de kaart nader bekijkt? Vind je ze nog altijd mooi of eerder beangstigend? Hoe zit het met de waterkwaliteit in je regio? Kan jij, of de leerlingen, redenen bedenken waarom sommige regio‟s meer vervuild zijn dan andere? Bespreek samen met de leerlingen welke maatregelen of beslissingen zouden kunnen genomen worden om de waterkwaliteit te verbeteren.

Wat te doen met coördinatensystemen? Om de meetpunten in ArcMap op de juiste plaats op de kaart te kunnen plaatsen is het essentieel dat de coördinaten van de meetpunten opgenomen zijn en dat het juiste geografisch referentiesysteem werd ingesteld in ArcMap. De volgende paragraaf geeft een kort overzicht over hoe je in ArcMap met coördinaten kan werken. Coördinaten kunnen opgedeeld worden in twee groepen: de geografische coördinaten (breedte-(φ) en lengtegraad (λ)) en de geprojecteerde coördinaten(X,Y), ook carthesiaanse of geocentrische coördinaten genoemd. De volgende lijst geeft een overzicht van een aantal mogelijke coördinatensystemen die gebruikt worden in België, Frankrijk en Nederland. -

-

het geografische coördinatensystem ETRS89 of WGS84 bv. φ =50 ° 39'03.26912 ", λ = 4 ° 22'07.49841" h = 143,146 m het geprojecteerde coordinatensystem Universal Transverse Mercator (UTM ETRS89, WGS84 of ED50) bv. X = 5764515,741 m, Y = 592150,939 m het geprojecteerde coördinatensysteem LAMBERT72 (vaak gebruikt bij Belgische kaarten) bv. X = 148 920 m, Y = 153 920 m, H = 100 m het geprojecteerde coördinatensysteem LAMBERT2008 (meer recente Belgische kaarten) bv. X = 650 002,211 m, Y = 648 920,654 m, H = 100 m het geprojecteerde coördinatensysteem NTF LAMBERT I, II, III of IV (vaak gebruikt bij Franse kaarten) bv. X= 601 000 m, Y= 2 429 600 m, H=100 m het geprojecteerde coördinatensystem Rijksdriehoeksmeting (RD) - Normaal Amsterdams Peil (NAP), RDNAP of RDNAPTRANSTM ( vaak gebruikt bij Nederlandse kaarten) bv. X = 83 335,777 m, Y = 448 877, 638 m, H = 100 m

Op het internet kan je een heel aantal gratis toepassingen vinden waarmee je coördinaten van het ene referentiesysteem naar het andere kan omzetten. Het Nationaal Geografisch Instituut stelt bijvoorbeeld een gratis toepassing, cConvert, ter beschikking via hun website (http://www.ngi.be/). Ook het Nationaal Geografisch Instituut van Frankrijk, en ook Nederland, stellen in respectievelijke volgorde, de programma‟s CIRE (http://professionnels.ign.fr/documentDossiers.do?idDoc=5352513&siteId=5059300) en Coördinatie Calculator Versie 4.1 (beschikbaar onder 'download' op the website http://www.rdnap.nl/). Je gebruikt dus best een coördinatensysteem dat het beste past bij de regio van de kaart en houd daarbij rekening met wat je met de gegevens in ArcMap wil doen. Voor deze oefening gebruiken we coördinaten in het systeem UTM WGS84 of UTM ETRS89, omdat dit redelijk universele systemen zijn.

Lesplan – Wateranalyse – Werkbladen

Dit project werd gefinancierd met de steun van de Europese Commissie. De verantwoordelijkheid voor deze publicatie (mededeling) ligt uitsluitend bij de auteur; de Commissie kan niet aansprakelijk worden gesteld voor het gebruik van de informatie die erin is vervat.