78
F r a n k K l e i j e r, T U D e l f t , O n d e r z o e k s i n s t i t u u t O T B
PlaatsbepalingsGeo-informatie en toepassingen ruimtelijk ontwikkelingsop Schiphol Digitale bestemmingsplannen
beleid in Nederland Binnen het RGI-project 3D Topografie [2] wordt de TU Delft onderzoek gedaan Inleiding nen-door als buitenomgevingen is er nog niet. Het naar een geschikte datastructuur voor het opslaan, bewerkenisen analyseren van 3D Het project RGI-150 “3D-plaatsbepalingsinfraeerste deelproject een nut-en-noodzaakstugeo-informatie. Cruciaal hierbij zijn de mogelijkheden die de structuur biedt voor die van plaatsbepaling op Schiphol. Schiphol
structuur in de bebouwde omgeving” wordt
het consistent houden van de data (aangezien de stap van 2D naar 3D zowel data-
getrokken door de TU Delft (OTB, luchtvaart-
is voor dit project een leerzame case omdat
en ruimtevaarttechniek), de TU Dresden en
in deze complexe omgeving diverse belang-
het Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlabo-
hebbenden bij verscheidene plaatsbepalings-
omvang als complexiteit aanzienlijk vergroot) en het ondersteunen van 3D analyses en bewerkingen (om zo 3D GIS meer te laten zijn dan alleen een realistische visua-
lisatietechniek). Gekozen is voor een Tetrahedronized Irregular Network (TEN), een
ratorium. Schiphol is hierindie betrokken als volledigtoepassingen gebaat zijn.door Op Schiphol topologische structuur de ruimte opdeelt in tetraëders gebruiklopen te partner. richt zich op 3D-plaatsbe-vormallerlei bedrijfsprocessen doordriehoek, elkaar waarvan maken Het vanproject simplices; de eenvoudigste per dimensie: node, edge,
tetraëder. TENals voldoet aan de eisen qua optimalisatie consistentiecontrole en rekenkundige paling zowelEen binnen buiten in “stedelijke met (plaats)informatievoorzieondersteuning. Nadeel van een TEN is vaak de dataomvang en voor dehet doorsneecanyons”, met andere woorden: in stedelijke ning gewenst en nodig is wil een topgebruiker ook de complexiteit. Deze nadelenluchthaven worden ondervangen in onze aanpak, zijn en blijven. De inzet van de
omgevingen met een beperkt zicht voor satel-
die Poincaré’s formalisme van de simpliciale homologie uit 1895 als uitgangspunt
lietplaatsbepaling. Plaatsbepaling in derge-
De ruimtelijke basis van de lijke omgevingen is met name interessant nationale planning
voor Location-Based Services (LBS). Mede In de Nederlandse ruimtelijke ordening bedoor het volwassen worden van het Global palen de gemeenten welke bestemming hun Positioning System (GPS) voor gebruik door grondoppervlak mag krijgen. Dit wordt vastgeeen publiek en door de ontwikkelingen legdgroot in bestemmingsplannen. Er vindt breed in de telecomindustrie wordenbijvoorbeeld dergelijke LBS vooronderzoek plaats waarbij de historische informatie van het gebied in toenemende mate aangeboden. Maarwordt een bezien of de waterhuishouding in het gebied bevredigende, nauwkeurige, plaatsbepalingsonderzocht. Alle functies, variërend van woinfrastructuur op basis waarvan diensten nen, werken, recreëren tot vuilstortplaatsen aangeboden kunnen worden voor zowel bin-
nieuwste technieken op het gebied van plaatsen stiltegebied, passeren de revue. Vervolbepaling kan hierbij van grote waarde zijn. gens worden de voorlopige plannen getoetst aan de regels en kaders van Rijk en provincie.
Plaatsbepalingstechnieken Een bestemmingsplan wordt gemaakt in de Plaatsbepalingstechnieken gebastadskantoren, maar in de zijn wet vaak is vastgelegd dat iedere burger erover (trilateratie), mag meepraten. Tijseerd op afstandmeting richtingdens alle fasen van of deafgeleiden totstandkoming van meting (triangulatie) hiervan. De een plan kunnen burgers een reactie geven gebruiker kan zijn positie bepalen als voldoenen zelfs bezwaar maken. de metingen naar in coördinaten bekende referentiepunten worden gedaan. Voorwaarde hiervoor is dat er open zichtlijnen zijn naar de
79 79
referentiepunten. In de bebouwde omgeving,
ter wereld gebruikt kunnen worden, en dat
waar veel potentiële gebruikers van plaatsbe-
de infrastructuur door derden wordt onder-
palingssystemen zijn, is dit nu juist vaak een
houden. Door geblokkeerde zichtlijnen en
probleem: De signalen kunnen via een omweg
multipath zijn GNSS echter beperkt bruikbaar
bij de gebruiker komen (multipath), worden
in de bebouwde omgeving. Wel is met een
door muren, plafonds, daken of begroeiing
combinatie van drie GNSS op veel meer lo-
geblokt, vertraagd of gedempt. De positiebe-
caties plaatsbepaling mogelijk dan met enkel
palingsalgoritmes dienen hiermee rekening te
het veelgebruikte GPS. Ook is het gebruik van
houden om niet tot onnauwkeurige of volko-
GPS nu al op veel meer plaatsen mogelijk met
men foute oplossingen te komen, als über-
hoge-gevoeligheidsontvangers die tot posi-
haupt al een oplossing gevonden kan worden.
tiebepalingen komen bij honderd tot duizend
Daarom wordt voor binnenplaatsbepaling ook
maal zwakkere signaalsterktes. Bovendien is
wel gekozen voor vingerafdruktechnieken.
het met Assisted-GPS - waarbij de informa-
Hierbij worden op vooraf bepaalde locaties
tie over de banen van de satellieten van een
karakteristieken - zoals signaalsterktes - ge-
externe (aardse) radiobron komt - de eerste
meten die als een soort vingerafdruk in een
positiefix veel sneller te realiseren, waardoor
database gestopt worden. Deze kalibratie is
het gebruik van GPS voor LBS veel aantrek-
nodig om in de operationele fase gemeten
kelijker wordt. Maar of GPS en andere GNSS
waardes te vergelijken met de karakteristie-
voor nauwkeurige binnenplaatsbepaling ruim
ken uit de database om hieruit vervolgens
inzetbaar zullen worden is nog maar de vraag
de meest waarschijnlijke locatie af te leiden.
vanwege het inherente multipathprobleem en
Het moeten uitvoeren van de kalibratie is een
de nog altijd grote verzwakking van de signa-
nadeel van deze techniek, temeer deze met
len in lagere bouwlagen.
enige regelmaat moeten worden herhaald in voortdurend veranderende omgevingen.
Voor binnenplaatsbepaling is men doorgaans aangewezen op andere technieken, zoals
80
Voor buitenplaatsbepaling wordt veel gebruik
WLAN (Wireless Local Area Network), UWB
gemaakt van Global Navigation Satellite
(Ultra Wide Band) of RFID (Radio Frequency
Systems (GNSS), zoals het operationele GPS,
Identification). UWB is een techniek die
het gedeeltelijk operationele GLONASS, en
ongevoelig is voor multipath en daardoor bij
het toekomstige Galileo, die gebaseerd zijn
uitstek geschikt voor binnenplaatsbepaling.
op het principe van trilateratie. GNSS heb-
Een groot nadeel is echter dat, om andere
ben het belangrijke voordeel dat ze overal
radiosignalen niet te storen, de toelaatbare G E O - I N N O VAT I E
signaalsterkte en daardoor het bereik laag is.
alle eisen van de toepassing en dat hybride
WLAN is niet voor plaatsbepaling ontworpen
methoden ingezet moeten worden.
en vraagt om de vingerafdruktechniek voor nauwkeurige plaatsbepaling. Bij RFID kan
Schiphol
informatie uit een chip gelezen worden zodra
De dynamische omgeving van Schiphol kent
deze een ontvanger met een al of niet beken-
een heel scala van mogelijke, slechts gedeel-
de locatie binnen een bepaalde straal pas-
telijk operationele, plaatsbepalingstoepassin-
seert. RFID-chips worden steeds goedkoper
gen: van bagage, passagiers, personeel, voer-
en in toenemende mate kunnen er (beperkte)
tuigen, incidenten en geografische informatie.
LBS op gebaseerd worden.
Zowel de luchthaven zelf als (eigen) hulpdien-
Voor al deze technieken moet een infrastruc-
sten, (ingehuurd) personeel, de passagiers,
tuur aangelegd worden, wat niet alleen kost-
de luchtvaartmaatschappijen als commerciële
baar is maar ook om onderhoud vraagt.
dienstverleners kunnen belang hebben bij de plaatsbepalingen. Zowel plaatsbepaling
Met GSM en UMTS is plaatsbepaling mogelijk
binnen (Plaza, terminals) kan gewenst zijn,
middels cel-ID’s, trilateratie, triangulatie of
als buiten rondom de pieren op het platform
combinaties daarvan. Deze vorm van plaats-
en op en rond de landingsbanen. Soms is 3D-
bepaling is aantrekkelijk gezien het toene-
plaatsbepaling essentieel, met name binnen
mende gebruik van mobiele telefonie en de
wanneer de verdieping van belang is, soms is
mogelijkheid van binnen- en buitenplaatsbe-
2D-plaatsbepaling voldoende (vooral buiten).
paling. De nauwkeurigheid is echter nog laag,
Het kan gaan om eenmalige plaatsbepalingen,
de toepassing is voor slechts 2D en expliciete
traceren en navigatie.
samenwerking met telecommaatschappijen
Meer algemeen zijn aanleidingen voor proces-
kan nodig zijn om er een dienstverlening op te
verbeteringen: de noodzaak voor verhoogde
kunnen baseren.
veiligheid, winstdruk, groei van aantallen passagiers en vluchtbewegingen en passagiers-
Elke techniek (bijvoorbeeld ook traagheidsna-
behoeften en -beleving. Procesverbeteringen
vigatie, pseudolites, fotogrammetrisch met
zijn mogelijk door nieuwe of verbeterde
barcodes, en ultrageluid) heeft zijn inherente
(plaats)informatiestromen waarop beslissin-
voor- en nadelen. De keuze van een techniek
gen genomen kunnen worden.
is natuurlijk afhankelijk van het doel waarvoor deze wordt ingezet. Vaak is de conclusie dat
Plaatsbepaling van passagiers kan helpen de
geen enkele techniek op zichzelf voldoet aan
dienstverlening aan de passagiers te verbete-
SYMPOSIUM 2006
81
ren door te helpen bij navigatie naar de gate.
mobiele communicatie en plaatsbepaling gere-
Maar er kunnen ook plaatsgebaseerde com-
aliseerd zou kunnen worden. Voor deze vorm
merciële dienstverleningen aan de passagier
van plaatsbepaling moet wel plaatsbepalings-
gegeven worden. En als de luchtvaartmaat-
infrastructuur beschikbaar zijn. Incidentenre-
schappijen van informatie worden voorzien
gistratie is een andere toepassing waarvoor
over waar een passagier zich bevindt zouden
goede eenmalige plaatsbepalingen, zowel
zij beslissingen kunnen nemen omtrent het
binnen als buiten, wenselijk en in toenemende
al of niet vertrekken, een andere passagier
mate nodig zijn. Deze vorm van plaatsbepaling
inchecken of de bagage van boord halen. Een
moet eenvoudig en geïntegreerd mogelijk zijn
groot probleem is nog met welk apparaat deze
met een apparaat dat door handhavers zoals
plaatsbepaling uit te voeren, aangezien je dit
authority officers of door milieu-inspecteurs
zou willen doen met apparatuur die passagiers
simpel in het veld is te hanteren. Op basis van
zelf in bezit hebben. Van de bagage van de
incidentenrapportages kunnen daarna analy-
passagiers is ook erg belangrijk voortdurend
ses gemaakt worden die uiteindelijk de veilig-
te weten waar het zich bevindt in het afhan-
heid kunnen verhogen. Om zinvolle analyses
delingsproces opdat vliegtuigen op tijd met
te kunnen maken is vaak een hoge positie-
de juiste bagage kunnen vertrekken. Naast
nauwkeurigheid wenselijk. Plaatsbepaling van
de traditionele barcodes wordt bagage nu
voertuigen in het landingsterrein tenslotte
ook met RFID toegerust. Toepassing van RFID
wordt met radar gedaan. Alle voertuigen be-
kan ook heel nuttig zijn voor het traceren van
schikken tegenwoordig over transponders die
(vliegtuig)onderdelen. Plaatsbepaling van en
leesbare informatie geven omtrent de aard van
vooral door personeel kan helpen een operatie
dat voertuig, wat met name bij slecht zicht de
efficiënt uit te voeren: storingspersoneel, hulp-
veiligheid verhoogt. GPS wordt succesvol toe-
verleners, en beveiligingspersoneel zijn gebaat
gepast bij bijvoorbeeld zout- en sproeiauto’s,
bij handzame apparatuur waarin gebruik wordt
en straatreinigingsvoertuigen om operaties te
gemaakt van de geografische informatie van
kunnen sturen, controleren en rapporteren.
Schiphol met daarin bijvoorbeeld aangege-
82
ven welke deuren open of gesloten zijn, waar
Voor de meeste toepassingen is 10-20 m een
brandgevaarlijke stoffen liggen, en waar een
geschikte nauwkeurigheid. Voor de verticale
operatie uitgevoerd moet worden met liefst
component is het daarbij voldoende te weten
daaraan toegevoegd additionele informatie
op welke verdieping iets of iemand zich be-
over de aard van een operatie. Het zou mooi
vindt. Vaak komt het niet zo nauw, maar als de
zijn als dit bijvoorbeeld met een PDA met
nauwkeurigheid lager wordt gaat ook de zin G E O - I N N O VAT I E
van de plaatsbepaling verloren. In sommige
geving, privacy, verstoringen van andere
gevallen is een hogere nauwkeurigheid ge-
radiosignalen, bereidheid tot invoering bij
wenst. Zo kan het van passagiers van belang
eigen personeel, samenwerkingsbereidheid
zijn te weten of deze zich voor of na veilig-
van andere partijen, en de wens te komen
heids- of paspoortcontrole bevinden vanwege
tot geïntegreerde systemen die niet alleen
de wachttijd die dit met zich mee brengt, en
plaatsbepaling doen maar ook andere infor-
bij incidentenregistratie wil je bijvoorbeeld
matie verstrekken, verwerken en/of koppelen.
graag weten of iets zich binnen of buiten een
Daarnaast is er de druk op de automatisering.
gebouw heeft voorgevallen.
De behoeften lopen soms vooruit op de mogelijkheden van de techniek, die op zich wel
Niet alleen de (on)mogelijkheden van de
een snelle ontwikkeling doormaakt waardoor
techniek en de gewenste nauwkeurigheid
systemen achterhaald kunnen raken. Op
spelen een rol bij de introductie en keuze van
Schiphol is er niet slechts één plaatsbepalings-
technieken, maar ook het gebruiksgemak, de
infrastructuur waarmee alle belanghebbenden
kosten, beschikbaarheid, beperkende regel-
gediend zijn.
SYMPOSIUM 2006
83
