Commissie Mariene Geodesie

Introductie

De commissie Mariene Geodesie is een breed samengesteld orgaan dat op het gebied van de mariene geodesie richting geeft aan fundamenteel en strategisch onderzoek, internationale contacten verzorgt en kennis en informatie verspreidt die hieruit voortkomt.
Binnen de geodesie kenmerkt de mariene geodesie zich door het grensoverschrijdende karakter (overschrijding zee/land) van referentiesystemen en datums, het dynamische karakter van elektromagnetische en akoestische inwinsystemen, en de specifieke werkomgeving van de toepassers/gebruikers van systemen en informatie.

Leden

Toine Barten (voorzitter) – Ministerie van Defensie
Thijs Ligteringen (secretaris) – Ministerie van Defensie
Ben Dierikx – RWS
Thaienne van Dijk – Deltares
Floor de Haan
Niels Kinneging – RWS
Hubert-Jan Lekkerkerk – NHL Stenden Hogeschool
Barend Lubbers – Ministerie van Defensie
Pieter Roos – Universiteit Twente
Anton Scheele – Nederlandse Defensieacademie (NLDA)
Dick Simons – TU Delft
Cornelis Slobbe – TU Delft
Mirjam Snellen – TU Delft
Hans Visser – Fugro

Missie

Het bevorderen van overleg tussen partijen uit de wetenschap, overheid en bedrijfsleven op het gebied van de geo-informatie en de geodesie die zijn toegepast op de maritieme omgeving met als oogmerk:

het overdragen van kennis tussen de wetenschap, overheid en bedrijfsleven;
het adviseren over kennisontwikkeling en onderzoek, afgestemd op de voorziene behoeften van de Nederlandse samenleving voor de maritieme omgeving;
het bevorderen van strategische verkenning, scenariostudies en trendanalyses ten aanzien van de technisch-wetenschappelijke ontwikkelingen op dit terrein en het initiëren van onderzoek in dit kader;

zulks mede ten behoeve van de vormgeving van het geo-informatiebeleid van de overheid voor het maritieme domein.

Taken

De commissie stimuleert geodetische onderzoeksvoorstellen die zijn toegepast op de mariene omgeving en coördineert marien-geodetische ontwikkelingen in Nederland op het gebied van onderzoek, onderwijs en de beroepspraktijk. Daarnaast adviseert de commissie het NCG, de sector en de Nederlandse samenleving over de mariene geodesie.
De commissie stelt gezamenlijke relevante onderwerpen in haar werkveld vast en behandelt deze onderwerpen in samenwerking met de verantwoordelijke organisaties. Hierbij ligt de nadruk op afstemming tussen deze organisaties en op het identificeren van relaties met andere onderwerpen binnen en buiten de geodesie. Zowel gevraagd als ongevraagd benadrukt de commissie daarbij het belang van het maritieme domein.
De commissie wil mede invulling geven aan de wetenschapsvisie 2025 van het ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap, die is uitgewerkt in de Nationale Wetenschapsagenda, toegepast op het maritieme domein. Het belang van de maritieme omgeving wordt steeds groter voor de thema’s energie, grondstoffen, transport, klimaat en veiligheid. De commissie wil hierbij een bijdrage gaan leveren aan een geïntegreerd maritiem informatiesysteem dat aansluiting heeft met het land.

Mogelijke aandachtsgebieden

De commissie wil zich richten op de Blauwe Route: water als weg naar innovatie en duurzame groei. De Blauwe Route richt zich op het beantwoorden en verbinden van alle vragen die met water te maken hebben. Uit deze Blauwe Route heeft de commissie de volgende vragen geagendeerd:

Hoe kunnen we rivieren, meren, zeeën en oceanen optimaal gebruiken voor energiewinning?
Hoe kunnen we met efficiëntere transportmiddelen bijdragen aan de efficiëntie en milieuvriendelijkheid van het transportsysteem als geheel?
Hoe kunnen we de samenleving op natuurvriendelijke wijze beschermen tegen overstromingen?
Hoe meet en modelleer je de wisselwerking tussen ijs, atmosfeer en oceaan, zodat de zeespiegelstijging betrouwbaar voorspeld kan worden?
Hoe kunnen we in de toekomst het water zorgvuldig beheren?
Hoe kunnen we de kwaliteiten van de ondergrond beschermen en behouden voor mens en milieu, terwijl er ruimte blijft voor maatschappelijke ontwikkelingen?
Hoe functioneren zeeën en oceanen en wat is hun betekenis voor de toekomst?
Hoe kunnen we de veiligheid van verkeer en vervoer vergroten?
Hoe slaan we de brug tussen verschillende schalen bij het modelleren van dynamische systemen, zoals stromingen van en in vloeistoffen en gassen?

Binnen deze ambitie en aandachtsgebieden zal de commissie Mariene Geodesie ontwikkelen op de gebieden kennisontwikkeling, kennisoverdracht, externe samenwerking en interne organisaties zoals omschreven in het NCG Beleidsplan 2017 – 2022.

Werkplan

Stimulering onderzoeksvoorstellen en coördinatie van onderzoek
Het stimuleren van onderzoek gebeurt aan de hand van een onderzoeksagenda, gebaseerd op het marien-geodetische deel van de agenda van de Nederlandse Geoinformatie Onderzoeksinfrastructuur (NEDGEOS) [1]. De agendapunten zijn gerelateerd aan de Topsectoren van de Nederlandse overheid [2]. De commissie houdt op haar website een lijst van onderzoeksinstituten bij, die internationaal op deze onderwerpen actief zijn.
De agendapunten zijn:

Realisatie van verticale referenties op zee (gerelateerd aan Topsector Water, thema’s 2: winnen op zee; 5: transport over water);
Optimalisatie van inwinstrategieën (gerelateerd aan Topsector Water, thema 5: transport over water & Topsector Creatieve Industrie & Topsector High-tech-systemen en -materialen);
Kwaliteitsverbetering van inwintechnieken (gerelateerd aan Topsector Water, thema 5: transport over water & Topsector High-tech-systemen en -materialen);
Ontwikkeling van methoden voor automatische dataverwerking (gerelateerd aan Topsector Water, thema 5: transport over water & Topsector High-tech-systemen en -materialen);
Aansluiting van mariene data en terrestrische data (gerelateerd aan Topsector Water, thema’s 3: leven in delta’s; 4: duurzaamheid & Topsector Life sciences);
Innovatie van de presentatie van geografische informatie (gerelateerd aan Topsector Water, thema’s 5: transport over water; 10: complexe maritieme systemen);
Integratie van navigatiesystemen (gerelateerd aan Topsector Water, thema 2: winnen op zee; 10: complexe maritieme systemen & Topsector Agrarisch en voedsel & Topsector High-tech-systemen en -materialen).

Coördinatie van het onderwijs

De in de commissie vertegenwoordigde opleidingen zijn Geomatics van de TU Delft, de KIM-opleidingen (Koninklijk Instituut voor de Marine) tot marineofficier van de NLDA (Nederlandse Defensie Academie) en Ocean Technology van het MIWB (Maritiem Instituut Willem Barentsz).
De commissie coördineert op de volgende gebieden:

Ondersteuning van het onderwijs vanuit de beroepspraktijk
Werkzaamheden: afstudeeropdrachten formuleren en begeleiden; gastcolleges verzorgen.

Aansluiting tussen onderwijs en beroepspraktijk
Werkzaamheden: coördineren; adviseren over de aansluiting van de universitaire opleidingen op de beroepspraktijk.

Promotie van het vakgebied met het oog op studentenwerving
Werkzaamheden: actief meedenken

Coördinatie van de beroepspraktijk

De commissie coördineert op de volgende gebieden:

Afstemming van de geodetisch-infrastructurele verantwoordelijkheden van de overheid
De infrastructurele verantwoordelijkheden zijn beschreven door de werkgroep Geodetische Infrastructuur van de Nederlandse overheid. Het mariene werkveld wordt daarin vertegenwoordigd door de DID van Rijkswaterstaat en de Dienst der Hydrografie van de Koninklijke Marine. Onder de infrastructurele verantwoordelijkheden vallen het leveren van differentiële correcties voor satellietplaatsbepaling; de zorg voor eenduidige coördinatenstelsels op zee; aansluiting met op land in gebruik zijnde coördinatenstelsels; en het aanbieden van kennis op marien-geodetisch gebied. In 2012 wordt een meerjarenplan opgesteld voor dit onderwerp. De resultaten van het Noordzeegeoïde-project zullen door de Dienst der Hydrografie worden gedistibueerd, en geïmplementeerd in hydrografische systemen.
Werkzaamheden: Rijkswaterstaat en de Dienst der Hydrografie ondersteunen
Verzorgen van de beschikbaarheid en standaardisering van geografische informatie
Informatie over de Noordzee wordt niet alleen meer gebruikt voor zeevarenden. In toenemende mate wordt deze informatie toegepast voor de plaatsing van windturbines, de exploitatie van olie en gas, visserij en natuurbeheer. De Nederlandse overheid heeft de laatste jaren onder leiding van Geonovum flink gewerkt aan het beschikbaar maken van geo-informatie, via het Nationaal Georegister (NGR), en de EU-richtlijn Infrastructure for the Spatial Information in the European Community (INSPIRE). De NWO-projectaanvraag MAPS4SCIENCE beoogd dit te gaan doen voor wetenschapdoeleinden.
Werkzaamheden: Rijkswaterstaat en de Dienst der Hydrografie adviseren
Voorlichting over het mariene toepassingsgebied binnen de geodesie
Voor veel deelprocessen uit de geodesie verdwijnen de verschillen tussen mariene en terrestrische geodesie. Dit biedt het NCG een kans op intensievere samenwerking tussen het mariene en het terrestrische domein, waar beide domeinen van kunnen profiteren.
De mariene geodesie onderscheidt zich op een aantal belangrijke punten van de terrestrische geodesie. Belangrijkste reden hiervoor is dat de deelprocessen in de mariene geodesie zich minder eenvoudig uiteen laten rafelen dan die in de terrestrische geodesie. Dit wordt in de eerste plaats veroorzaakt door het ontbreken van vaste referentiepunten op zee. In de tweede plaats vereist de lange reistijd van en naar het operatiegebied statistische kwaliteitscontrole in het gebied zelf. In de derde plaats vormen gemeten veranderingen mogelijk een direct veiligheidsrisico, zodat een korte verwerkings- en publicatietijd van wijzigingen noodzakelijk is.
De mariene geodesie is ook in personele omvang afwijkend. Hoewel het mariene toepassingsgebied geografisch uitgestrekter is dan het terrestrische, is de sector kleiner van omvang. Deze beperktere omvang kan deels worden opgevangen door de hoge automatiseringsgraad van het meetproces en de geringere hoeveelheid activiteiten in de mariene omgeving.
Werkzaamheden: aandacht vragen voor het mariene toepassingsgebied, binnen het NCG en elders.
Informatie-uitwisseling over activiteiten op nationaal en internationaal niveau
Binnen de commissie wordt informatie vanuit de relevante internationale organisaties op deze gebieden (IHO/NSHC, FIG en IFHS/HSB) uitgewisseld. Dit gebeurt bijvoorbeeld door het verspreiden van circular letters van de IHO, en het coördineren van de inbreng in de Resurvey Working Group en Tidal Working Group van de North Sea Hydrographic Committee (NSHC). De benoeming van een nieuwe Nederlandse vertegenwoordiger in FIG Commissie 4 Hydrography zal met name van belang zijn voor de activiteiten rond referenties op zee, een onderwerp waarop FIG Working Group 4.1 Ellipsoidally Referenced Surveys actief is. Ook de afstemming binnen de IFHS zal een impuls krijgen in 2012, omdat een HSB-comité in het najaar de conferentie Hydro12 zal organiseren namens de IFHS.

Onderzoeksagenda
Uitwerking van de onderzoekagenda

Realisatie van verticale referenties op zee
De TU Delft rond in 2012 een onderzoek af naar de ligging van Noordzeegeoïde in relatie tot de niveaus ellopsoïde, MSL, en LAT, van belang voor het nauwkeurig gebruik van hoogtes uit satellietnavigatie op zee, en de verbetering van stromingsmodellen. Het project wordt financieel mede ondersteund door het NCG en het Europese project Bringing Land And Sea Together (BLAST). Diverse leden van de commissie ondersteunen de STW-onderzoeksaanvraag NETREF voor een vervolgproject, dat voor een enkel geoïdeniveau zal zorgen voor zowel te land als ter zee.
De levering van waterstanden ten opzichte van de verticale datums wordt verzorgd door Rijkswaterstaat en de Dienst der Hydrografie via Premo. Premo is een computerprogramma dat een geavanceerde interpolatiemethode gebruikt, waarbij zowel permanente getijstations als de nieuwste stromingsmodellen worden toegepast. Zodoende komen real-time waterstanden beschikbaar met een precisie van een decimeter. Beide organisaties trekken samen op als opdrachtgevers in dit project, dat wordt uitgevoerd door Deltares.
Nauwkeurige satellietnavigatiesystemen, zoals NETPOS van het Kadaster en de systemen voor marien gebruik van Fugro, zijn een alternatief voor Premo. NETPOS is al in gebruik bij Rijkswaterstaat voor de kustzone, en de Dienst der Hydrografie onderzoekt systemen die wereldwijd ingezet kunnen worden. Toekomstige integratie van beide kan voor optimale controle en precisie zorgen.
Werkzaamheden: coördineren; afstemmen met commissie Geodetische Infrastructuur en Referentiesystemen.
Optimalisatie van inwinstrategieën
Kennis van de dynamiek van zee- en rivierbodem maakt het mogelijk een optimale inwinstrategie te bepalen, dus vaak meten waar de bathymetrie sterk variabel is en beperkt waar weinig dynamiek is. Binnen Nederland worden aan de Universiteit Twente geïdealiseerde modellen ontwikkeld om de eigenschappen van bodempatronen te voorspellen. De TUDelft ontwikkelt modellen waarmee stromingen en sedimenttransport voorspeld worden. Voor kustbeheer heeft Deltares een complex morfodynamisch model in gebruik dat in consultancy-projecten wordt toegepast. Rijkswaterstaat en de Dienst der Hydrografie werken samen bij het begeleiden van de Deltares-projecten VALHYD en ODYN die een efficiënt meetbeleid op zee en binnenwateren proberen te bereiken. Doel daarbij is om binnen het samenwerkingsverband Nederlands Hydrografisch Instituut (NHI) tot een gezamenlijk opnemingsbeleidsplan te komen.
Werkzaamheden: coördineren; afstemmen met commissie Bodembeweging en Zeespiegelvariatie.
Kwaliteitsverbetering van inwintechnieken
De multibeam echosounder (MBES) is het belangrijkste akoestische systeem. De voornaamste foutenbronnen die de meetprecisie beperken betreffen nabij de kust de veranderingen in de geluidskarakteristiek van de waterkolom, en verder uit de kust de reductie voor de waterstand. Op het eerste onderwerp wordt samengewerkt tussen Rijkswaterstaat en de TU Delft, het tweede valt onder agendapunt 1.
Daarnaast heeft de TU Delft methodes ontwikkeld om naast de waterdieptes ook informatie over de bodemsamenstelling te verkrijgen, voor zowel single-beam (SBES) als MBES-systemen. De meeste bestaande methodes voor classificatie op basis van de MBES backscatter-metingen baseren zich op variaties in de gemeten waarden in plaats van absolute waarden. Deze aanpak maakt de methodes ongevoelig voor ongecorrigeerde systeemeffecten op de backscatter-metingen. De aanwezigheid van de systeemeffecten op de backscatter-metingen is echter een hindernis voor de methodes die wel uitgaan van de absolute backscatter-metingen.
Alternatieven voor MBES worden gevormd door phase differencing bathymetric sonar (PDBS), lasersystemen en radarsystemen. Een PDBS meet dieptes langs een brede strook (swath), net als bij MBES. De resolutie van PDBS langs de swath wordt echter niet slechter naar de uiteinden van de swath, wat metingen langs grotere openingshoeken mogelijk maakt. De werkelijk te behalen resolutie is echter onduidelijk en dient onderzocht te worden. Nederland heeft relatief veel ondiep water, waarin dit systeem voor een aanzienlijke efficiëntiewinst kan zorgen. Kustradar en radarmetingen uit satellieten worden ingezet om de dynamiek van de zeebodem in kustgebieden te monitoren. Hierdoor worden onder andere veranderingen die veilige navigatie in gevaar brengen snel gedetecteerd.
Werkzaamheden: coördineren; stimuleren van onderzoek naar alternatieven voor MBES.
Ontwikkeling van methoden voor automatische dataverwerking
Samen met de commissie Ruimtelijke Basisgegevens probeert de commissie een antwoord te vinden op de vraag hoe verstandig omgegaan kan worden met zeer grote datasets met dieptegegevens. De grootste datasets worden geproduceerd via de techniek Water Column Imaging (WCI), die MBES-metingen kan verwerken tot een driedimensionale dataset in de waterkolom, voor de kartering van objecten onder water. De commissie volgt het WCI-onderzoek met het oog op toepassingsmogelijkheden.
Werkzaamheden: coördineren; afstemmen met commissie Ruimtelijke Basisgegevens.
Aansluiting van mariene data en terrestrische data
Naadloze geografische informatie van de kustzone is van groot belang bij de bescherming tegen natuurrampen, de reactie op zeespiegelrijzing, recreatie en natuurbescherming. Het BLAST-project probeert dit te realiseren, met de TU Delft en Deltares als Nederlandse partners. In 2012 zal een nieuw BLAST-project worden ingediend bij de Europese Unie.
Het NETREF-project, genoemd onder agendapunt 1, biedt de mogelijkheid tot een enkel referentieniveau te land en ter zee. Dit project biedt mogelijkheden om de kwaliteit van de aansluiting van de Waddeneilanden en offshore platforms op het NAP te verbeteren, en daarmee een bijdrage te leveren aan de studie van bodemdaling in het Waddengebied.
Werkzaamheden: coördineren; stimuleren van onderzoek naar de aansluiting van mariene en terrestrische geo-informatie afstemmen met commissie Bodembeweging en Zeespiegelvariatie.
Innovatie in de presentatie van geografische informatie
Elektronische navigatie (E-navigation) op zee en het ergonomische gebruik daarvan vraagt nog veel onderzoek en regelgeving. Dit is momenteel een belangrijk onderwerp binnen de International Maritime Organisation (IMO). Voor de zeer ondiepe en dynamische Noordzee wordt de wijze van publiceren van de kwaliteit van de diepte-informatie als ontoereikend ervaren, voor zowel elektronische als papieren nautische producten. De IHO Data Quality werkgroep zoekt hiervoor een oplossing, waarbij de visualisatieaspecten uitgetest zullen worden op de ECDIS-simulator van de University of Southern Mississippi (USM).
Werkzaamheden: coördineren; afstemmen met de mogelijk nieuwe commissie Geovisualisatie.
Integratie van navigatiesystemen
Nieuwe satellietnavigatiesystemen worden door steeds meer staten en internationale organisaties ontwikkeld, wat ongekende mogelijkheden geeft voor precieze real-time positiebepaling. Echter, de betrouwbaarheid van deze posities tegen verstoringen is gering, terwijl de kans op opzettelijke of onopzettelijke fouten en falen groot is. Integratie met andere systemen vormt de oplossing: combinatie met inertiële navigatiesystemen, terrestrische plaatsbepalingssystemen zoals eLoran, en terreinreferentie zijn daarvoor mogelijke oplossingen. Ook onderwaternavigatie is niet mogelijk met GNSS, waardoor herhaaldelijk aan de oppervlakte meten, gebruik van onderzeese bakens, of terreinreferentie nodig is.
Het coördineren van ontwikkelingen op het gebied van satellietnavigatie gebeurt in Nederland door het Nederlands Instituut voor Navigatie (NIN) en Geoinformatie Nederland (GIN), met name in hun gezamenlijke werkgroep Verkenning van Plaatsbepaling en Navigatie (VPN).
Werkzaamheden: coördineren; stimuleren van onderzoek naar integratie van systemen.

Referenties
[1] Onderzoeksagenda commissie Mariene Geodesie, 2 april 2009.
[2] De onderzoeksagenda van de NCG-commissie Mariene Geodesie in verhouding tot de topsectoren van de Nederlandse overheid, 13 juli 2011.