Databeheer en GIS

Een aanzienlijk deel van de tijd bij het opzetten van een model gaat verloren aan het verzamelen van de juiste gegevens. Dit heeft natuurlijk diverse oorzaken. Een belangrijke is dat de gegevens op veel verschillende plekken zowel intern als extern staat. Een tweede oorzaak is dat het voor de aanleverende instantie (bijv. GIS afdeling) vaak niet duidelijk is welk informatie precies aangeleverd moet worden.

Het modelinstrumentarium neemt deze zorg (tijdverlies en ergernis) uit handen. De dataomgeving verzorgt de datastroom vanuit de verschillende bronnen binnen én buiten de organisatie. Het betreft data dat nog geen relatie heeft met modellen maar wel daarvoor nodig is.

Basisgegevens, geinterpreteerde data en modelresultaten
Binnen de het modelinstrumentarium worden 3 typen data onderscheiden. Het betreft:

Basisdata zijn gegevens zoals profielen waterlopen, boorstaten, metingen van waterstanden, maalgegevens etc. Dit zijn gegevens die ofwel intern worden gevalideerd en opgeslagen ofwel extern worden beheerd, bijvoorbeeld TNO voor DINO. Basisdata betreft ook schematisatie van bestaande modellen. Denk aan de bestaande modellen gemaakt in MODFLOW (of binnen iMOD/MIPWA/...).

Geïnterpreteerde data heeft betrekking op gegevens waarover een interpretatieslag heen is gegaan. Een voorbeeld is de weerstand en verbreiding van een weerstandslaag. De basis voor een dergelijke kaart zijn boringen. Een vlakdekkende verbreiding is een interpretatie hiervan.

Resultaten van verschillende modelstudies kunnen ook worden opgenomen. Dit dient meerdere doelen. De (niet-)modelleurs kan direct gebruik maken van reeds uitgevoerde modelberekeningen. En verder vormen de modelresultaten de basis voor nieuwe berekeningen. Bijvoorbeeld de in een eerdere modellering berekende kwel/wegzijging met een regionaal grondwatermodel dient dan weer als randvoorwaarde voor een nieuw oppervlaktewatermodel.

Databeheer en pre-processing
De informatie die nodig is als modelinvoer is opgeslagen in de databank modelgegevens. De informatie die in de databank modelgegevens opgeslagen is kan in principe met elke willekeurige GIS software gevisualiseerd worden. Om onafhankelijk te kunnen zijn van bepaalde GIS programmatuur bevat het modelinstrumentarium een ingebouwde functionaliteit die aangewend kan worden voor visualisatie en bewerkingen van zowel geografische informatie als tijdreeksen en het koppelen van deze informatie aan het rekennetwerk. De modelleur kan gebruik maken van deze standaard functionaliteit of hier een extern programma (zoals ArcGIS) voor inzetten. Desgewenst kunnen de invoerbestanden voor modelcodes met speciale software (zoals Netter of GMS) bewerkt worden.

Het toekennen van parameterwaarden aan rekennetwerken wordt binnen de modelleeromgeving gerealiseerd door middel van een allocatie stap. Onder allocatie wordt hier verstaan een ruimtelijke interpolatie of opschaling. Deze toekenning kan rechtstreeks zijn, of door middel van interpolatie, formules, expressies of scripts. De open, modulaire structuur biedt de mogelijkheid allocatietechnieken te ontwikkelen voor speciale doeleinden of externe programmatuur te gebruiken.

De laatste stap in de preprocessing is het genereren van invoerbestanden voor de rekenkernen. Het aanmaken van de invoerbestanden wordt door het modelinstrumentarium verzorgd. De modelleur kan altijd in dit proces ingrijpen en de invoerbestanden handmatig bewerken alvorens de berekeningen te starten.

OpenGIS
Door de snelle ontwikkelingen op GIS gebied is niet alleen de GIS software zelf, maar ook het formaat van de databestanden aan verandering onderhevig. Bovendien is de Application Programming Interface (API) van de GIS programmatuur van bijvoorbeeld markleider ESRI in afgelopen 25 jaar regelmatig gewijzigd (Arc SML, Avenue, VBA). Om niet afhankelijk te zijn van veranderende software van derden ten aanzien van de aansturing van het modelinstrumentarium hebben wij al in de jaren 90 besloten de aansturing van modellen niet langer vanuit een commercieel GIS pakket te realiseren. Wij hebben een eigen dataomgeving ontwikkeld die open en modulair is opgezet en met vrijwel alle grote GIS-systemen kan communiceren.

Het modelinstrumentarium volgt de specificaties van het Open Gis Consortium (OpenGIS) gebruik makend van de Open Source Geospatial Data Abstraction Library (GDAL). Dit betekent dat het instrumentarium met vrijwel alle bekende GIS bestanden overweg kan en de aansluiting vindt bij bestaande standaarden (KRW-geoformats, Aquo, INTWIS, IRIS).

Het betreft een indrukwekkende lijst formaten onder andere:

• Rasterkaarten (ruim 64 typen o.a. Idrisi, ESRI grids, Erdas, …)
• Vectorkaarten (ruim 16 typen o.a. ESRI-shape, MapInfo, AutoCAD, …)
• Databanken als Oracle, MySQL en Access;
• Overige bestandsformaten als Excel, txt en csv.
• Uitvoeren van bewerkingen middels Expressies en Spatial Queries

Bestanden in deze formaten kunnen dus als invoer dienen voor modellen. Tevens is het mogelijk om de modelresultaten van verschillende modellen te vertalen naar de gewenste formaten.

Validatie, controle en reproduceerbaarheid resultaten
Een modellering wordt opgezet als een zogenaamd 'project'. Binnen een project worden modellen (rekencode) gedefinieerd waarvoor zogenaamde datasets worden aangemaakt (met eigen directory), die elk hun eigen plaats binnen de projectstructuur hebben. Elke dataset kent daarbij zo zijn eigen invoerbestanden en afhankelijkheden.

De relatie tussen alle data wordt real-time bijgehouden en vastgelegd bij het model. De status van datasets en parameters worden visueel weergegeven. Dat zorgt ervoor dat in één oogopslag duidelijk is of datasets geactualiseerd moeten worden omdat onderliggende informatie veranderd is (bijvoorbeeld een aangepaste parameterkaart of een nieuw rekennetwerk waardoor een parameter opnieuw geallokeerd moet worden).