GIS: de aanpak en het instrument

Om inzicht te krijgen in de toepassingsmogelijkheden van geografische informatiesystemen (GIS) is het van belang te weten hoe een GIS-specialist te werk gaat bij het oplossen van een ruimtelijk vraagstuk.

Pas dan kan een vakspecialist zelf beoordelen of een GIS een oplossing voor zijn probleem kan zijn. Dit instrument werkt tenslotte vanuit de inhoud. In dit artikel daarom geen technisch verhaal, maar een concrete uiteenzetting van de GIS-aanpak en denkwijze.

Twee definities
De term GIS, of te wel Geographical Information Systems, is te vangen in een tweetal definities;

• Een verzamelnaam voor alle softwarepakketten die geografische informatie kunnen beheren, verwerken, analyseren en presenteren.
• Een aanpak of een denkwijze waarmee geografisch gebonden situaties of problemen van bijvoorbeeld sociaal economische, milieukundige, planologische, beleidstechnische, demografische of verkeer- en vervoerstechnische aard met behulp van een GIS-gerelateerd softwareprogramma geanalyseerd, gemodereerd en inzichtelijk gemaakt kunnen worden.

De eerste definitie kunnen we vereenvoudigen door te stellen dat “Word Perfect” van Corel Corporation en “Word” van Microsoft Corporation beiden onder de noemer tekstverwerkers vallen. Zo zijn er naast het GIS-programma “ArcGIS” van ESRI ook andere programma’s die geografische gegevens kunnen beheren, bewerken, analyseren en presenteren; bijvoorbeeld “MicroStation GeoGraphics” van Bentley, “PolyView” van IRIS International. “DeltaGraph” van SPSS Inc en Idrisi van Clark Labs. We hebben het hier dus over de instrumenten in het overkoepelende terrein van GIS.

Analyse stappenplan
Deze instrumenten zijn gebaseerd op de aanpak en denkwijze waar de tweede definitie op doelt. We spreken hier over de abstracte benadering om een complexe problematiek aan te pakken. Het uitvoeren van een analyse door een GIS specialist geschiedt dan ook via gebaande paden, denkkaders en modellen. Het instrument dat hij daarvoor gebruikt, of het nu een programma van ESRI of IRIS is, heeft in grote lijnen geen invloed op de te hanteren methodologie. Gesimplificeerd is de GIS methodologie in hoofdlijnen te groeperen in vier basisstappen.

• STAP 1: het converteren van een vraag in een GIS database ontwerp en analyseplan

De eerste stap kenmerkt zich door het formuleren van een vraag. Deze vraag kan zich vormen binnen een veelvoud aan abstractiekaders. Voorbeelden hiervan zijn;

• causale verbanden tussen factoren,
• ontwikkelingen in tijd en ruimte,
• worst case of best case situatie / scenario voor verschijnselen, activiteiten of objecten in een bepaald context, of een
• situatie in het verleden, op dit moment of in de toekomst.

Deze abstractiekaders zijn te concretiseren binnen domeinen waarin een ruimtelijk component in meer of mindere mate een rol speelt. Dergelijke domeinen, disciplines en vakgebieden waar GIS gerelateerde vragen dagelijks oprijzen (vaak zonder dat de spelers zich bewust zijn van het GIS element hierin) kunnen zijn:

 

• omgevingsmanagement;
• milieubeheer;
• sociaal ruimtelijk economische beleid;
• verkeer en transport;
• demografie;
• gezondheid;
• huisvesting;
• criminologie en
• planologie.

Maatschappelijke, wetenschappelijke of economische problemen hebben vaak een multidisciplinair karakter. Dat vraagt dan ook van geografen, planners, beleidsmakers, milieu- en natuuronderzoekers, marketingmanagers, verkeerstechnici, planologen en sociale wetenschappers een interdisciplinaire aanpak. Indien er voor gekozen wordt om met GIS antwoorden op vragen te krijgen die raakvlakken hebben met meerdere domeinen (wat vaak niet het geval is door de toch nog schaarse inbedding van basale GIS know-how in publieke en private sectoren), zal een vraag geformuleerd moeten worden die een goed uitgangspunt vormt voor een GIS analyse. Voorbeelden van dergelijke GIS vragen zijn:

• Is er een correlatie tussen gebieden met veel menselijke activiteit en veranderingen in vegetatie binnen het studieterrein? Indien dit het geval is, wat voor menselijke activiteiten hebben effect op welke vegetatietypen?
• Is er een structurele correlatie tussen veranderingen in vegetatie en het bedwingen van bosbranden? Welke vegetatietypen zijn dominant in door bosbranden geteisterde gebieden? Gaat dit ten koste van andere planten of organismen? Zo ja, met welke correlatie hebben we dan te maken?
• Is er een directe correlatie tussen vestigingen van menselijke activiteiten en hun afstand tot waterbronnen? Welke typen van menselijke activiteiten, die zich dichtbij waterbronnen hebben gelokaliseerd, zijn kenmerkend?
• Welk effect hebben glooiingen in het landschap op de verspreiding van bepaalde vegetatietypen in het studiegebied?
• Hoe groot is het sterftecijfer van wilde dieren in de nabijheid van gebieden met een hoge menselijke activiteit? Wat voor types van menselijk gebruik vertonen een correlatie met een verhoogd sterftecijfer van wilde dieren? Zijn de plekken waar een verhoogd sterftecijfer en een hoge menselijke activiteit samengaan gelokaliseerd binnen bepaalde habitats (leefgebied) of blokkeren zij bepaalde corridors (verbinding tussen twee habitats)? Is er een trend waar te nemen in sterfte van wilde dieren nabij of in gebieden met een hoge menselijke activiteit?
• Zijn er in ruimtelijk opzicht criminologische patronen te ontdekken op basis van delicten uit het verleden en wat kan dit betekenen voor het meer effectief inzetten van agenten?
• Hoeveel GSM antennes zijn nodig en op welke locaties moeten deze geplaatst worden voor een optimale dekkingsgraad?
• Welk pad door het studieterrein brengt de laagste kosten met zich mee voor het aanleggen van een pijpleiding?
• Wat is de kwaliteit van water in het studieterrein en op welke plaatsen is er sprake van schade voor de volksgezondheid?
• Wat is het pad van een aankomende orkaan en welke gebieden moeten per direct geëvacueerd worden? Welke middelen zijn voor handen en waar zijn logistieke problemen bij de evacuatie te verwachten? Wat kan de schade zijn als er in de gevarenzones niet geëvacueerd wordt? Hebben ziekenhuizen in de omgeving voldoende capaciteit?
• Hoe zal een bosbrand zich ontwikkelen op basis van de weersvoorspellingen?
• Wat is strategische de beste aanvalsroute om Irak binnen te vallen, wat is de beste verspreiding van manschappen, op welke wijze kunnen belangrijke doelen het beste gebombardeerd worden zonder al teveel schade aan te richten tegen de burgerbevolking. Hoeveel burgers zullen getroffen worden bij een bombardement en hoe groot zal de vluchtelingenstroom zijn. Wat is de capaciteit van omliggende landen voor opvang?
• Waar kan een supermarktketen het beste een vestiging plaatsen op basis van consumptiepatronen, demografische opbouw en bevolkingsdichtheid?

Zodra de vraag is geformuleerd is het zaak deze te converteren in een GIS database ontwerp en analyse plan. Dit vereist het opsplitsen van de vraag in logische delen om vervolgens voor elk deel databestanden met relevante informatie te identificeren. Nu voor ieder databestand duidelijk is wat voor informatie zij bevat kan een strategie ontwikkeld worden voor het combineren van deze bestanden teneinde een totaalantwoord te genereren in één presentatiemedium dat elke deelvraag beantwoord.

• STAP 2: het creëren van een database dat alle benodigde (geografische) data bevat om de vraag te beantwoorden

Deze stap vereist het digitaliseren van bestaande kaarten en het verwerven en transformeren van elektronische data uit diverse bronnen en van verschillende formaten. Het betreft hier het ervoor zorgdragen dat de data adequaat is voor het oplossen van de vraag, het standaardiseren van het coördinatenstelsel op alle datasets en het toevoegen van objecten die als uitgangspunt dienen voor de analyse. Daarnaast is het zaak de bestanden zo in een digitale werkruimte te organiseren dat zij bij iedere analysetaak direct voor handen zijn en dat originele bestanden behouden blijven in een daarvoor bestemde directory.

• STAP 3: analyseren van de data

Deze stap geschiedt volgens de in stap 1 ontwikkelde strategie voor het beantwoorden van deelvragen. Het fysiek analyseren van de gegevens gebeurt over het algemeen door middel van het over elkaar heen leggen van kaartlagen, het bevragen (querying) van databases en kenmerkende locaties en het bufferen van een object teneinde haar omgeving te identificeren. Elk resultaat of antwoord verkregen uit een afzonderlijke analyse zal gekoppeld worden aan de desbetreffende deelvraag. Het combineren van deze antwoorden in een totaalanalyseresultaat zal een compleet antwoord genereren op de vraag zoals deze in stap 1 geformuleerd is.

• STAP 4: het communiceren van de analyseresultaten naar het publiek

Communicatiemedia voor het beantwoorden van de vraag zijn voor GIS analyses kaarten, grafieken en tabellen. De cartografische weergave is hier het belangrijkste element. Een vereiste hierbij is dat alleen informatie gepresenteerd wordt die directe relevantie heeft met het beantwoorden van de vraag. Overige elementen dienen geëlimineerd te worden. Vanzelfsprekend is dat net als op conventionele kaarten ook hier cartografisch ondersteunende elementen zoals, noordpijl, legenda, schaalbalk en titel aanwezig moeten zijn.

Gepubliceerd: Overige media