Landmeten: ter land, ter zee, in de lucht en in de ruimte

De landmeter is dé specialist die onmisbaar is voor het meten en vastleggen van gegevens die zijn gekoppeld aan een locatie: geodata. Daarmee brengen we Nederland op tientallen manieren in beeld. Enkele daarvan laten we hier zien.

We hebben in Nederland al landmeters vanaf de middeleeuwen. Toen werd we gemeten door stappen te tellen of kettingen achter elkaar te leggen. Sindsdien is er veel veranderd en de ontwikkelingen gaan steeds sneller: van de theodoliet (een optisch meetinstrument) via de digitale infrarood afstandmeter en het satelliet-positioneringssysteem GPS tot de laserscanner.

“Moderne 3D laserscanners zoals de RTC360 draaien rond hun as en maken binnen een minuut een complete digitale puntenwolk en een 360 graden foto”, vertelt landmeet-specialist Hans Liebrand van GIN-partner Leica Geosystems. “Als je aansluitend de kleurwaardes van die foto op de juiste meetpunten plakt, ontstaat een fotorealistische puntenwolk: een digitale 3D kopie van de werkelijkheid.”

Inmiddels zijn er ook mobiele scanners, die op auto’s, treinen of boten kunnen worden geplaatst. Ze werken tot op 2,5cm absolute nauwkeurigheid (ongeveer een pingpongbal) dankzij de ingebouwde GPS, een sensor die bewegingen en richtingen registreert (IMU), een laserscanner (LiDAR) en intelligente plaatsbepalingberekening (SLAM). Zo’n mobiele oplossing is er ook als rugzak. Die gebruikt de politie bijvoorbeeld om de omgeving bij grote ongevallen of zware misdrijven vast te leggen. Ook de landmeters van maritiem aannemer Van Oord gebruiken een rugzakscanner, voor het inmeten van de kustlijn vanaf het strand.

Binnenshuis meten gaat makkelijker met een handscanner. Die wordt bijvoorbeeld gebruikt voor een verbouwing, om een energielabel te krijgen of voor het maken van plattegronden op Funda. “Ze mogen maximaal 1 procent afwijken”, zegt Hans. “Want dat scheelt bij de huizenprijzen van nu al gauw duizenden euro’s.”

Soms is het nodig om een groter beeld te krijgen van een object en zijn omgeving, door van bovenaf te kijken, vanuit de lucht. Dat is ook geschikt als er een gebied moet worden ingemeten of geïnspecteerd dat slecht toegankelijk of zelfs gevaarlijk is. Bijvoorbeeld bij rampen of bij grote bouwprojecten in volle gang. Een drone kan tot relatief korte afstand naderen en vliegt tot maximaal zo’n 100 meter hoog. Een helikopter of vliegtuig kan scannen en foto’s maken vanaf honderden meters tot een paar kilometer hoogte. En satellieten voor aardobservatie vliegen in de zogeheten ‘lage aardbaan’: 550 tot 570 kilometer boven het aardoppervlak.

Voor landmeetkundige werkzaamheden kunnen drones worden ingezet met foto-apparatuur en laserscanners. “Leica maakt hiervoor de enige autonome vliegende laserscanner”, zegt Hans. “Dankzij radarsensoren kan hij als een vleermuis obstakels detecteren en ontwijken. Dat maakt hem geschikt voor complexe omgevingen waar het riskant is om een mens met apparatuur op pad te sturen, bijvoorbeeld op een bouwplaats of in een fabriek. Als alternatief kun je dan een scanner op een robot monteren die rondloopt, zoals de robothond Spot van Boston Dynamics.”

Van het aardoppervlak bestaat meer dan 70% uit water. In Nederland is dat 19%. Het land in kaart brengen is dan ook onmogelijk zonder water daarbij te betrekken. Dat is het werkterrein van de hydrograaf; een vak dat je aan de zeevaartschool op Terschelling kunt leren.

Maritiem aannemer Van Oord heeft wereldwijd maar liefst 300 hydrografen in dienst. Zij voeren positionerings- en meetdiensten uit die nodig zijn om accuraat te kunnen baggeren of maritieme bouwprojecten aan te leggen: van havens tot offshore-installaties en van windmolenparken op zee tot de bekende kunstmatige palmvormige eilanden in Dubai.

Net als op het land is daarvoor meetwerk nodig. “Ons werk lijkt wel op landmeten, maar je hebt er een extra dimensie bij”, zegt hydrograaf en teamleider Rolien Besancon. “Je werkt op een schip (of een jack-up installatieschip) op zee. Alles beweegt. Dat maakt het lastiger om nauwkeurig te meten.”

De metingen vereisen ook speciale apparatuur. Boven water en langs de kustlijn worden drones of een rugzak met RTK of laserscanner ingezet. Op het water wordt vaak gewerkt met schepen met een sonarsysteem, al dan niet met meerdere stralen (‘multibeam’). Die scant stroken van de zeebodem met akoestische echo-signalen. “Vergelijk het met scannen vanuit vliegtuigen”, zegt Rolien. “Als je heen en weer vaart of vliegt, steeds een stukje verder, met overlap, leg je uiteindelijk het hele gebied vast.”

Voor onderwater zijn er verder ROV’s (Remotely Operated vehicles): onbemande, op afstand bestuurde vaartuigen. Ze worden o.a. gebruikt om te checken of kabels goed liggen, of bij het plaatsen van grote stenen blokken op de zeebodem, bijvoorbeeld als fundering van een dijk. Ook surveybootjes (USV’s of Unmanned Surface Vehicles) aan de oppervlakte zijn steeds vaker onbemand. Een aantal van deze vaartuigen wordt speciaal voor Van Oord ontworpen.

Of het nu om land of water gaat, wie grotere gebieden efficiënt wil inmeten, kiest voor de inzet van luchtfoto’s of zelfs satellieten.

Luchtfoto’s worden bijvoorbeeld gemaakt vanuit een helikopter, voor het inscannen van het Nederlandse spoorwegnet (zie ook elders in deze uitgave). Ze vliegen met meerdere camera’s en een laserscanner, zoals de Citymapper van Leica, die haarscherpe hoge resolutiebeelden maakt.

Ook satellieten maken zeer gedetailleerde beelden van het aardoppervlak, ondanks een afstand van honderden kilometers. “De grens voor foto’s ligt bij 30 centimeter resolutie”, zegt Coco Antonissen. Zij is ‘remote sensing’ specialist en programmamanager van GIN-partner Netherlands Space Office. Maar satellieten kunnen meer dan alleen foto’s maken. Ze kunnen ook meten in verschillende golflengtes, of met radar. Zo ontstaat er een dataset die boordevol informatie zit: de samenstelling van de atmosfeer, de begroeiing of beweging en vervorming van de bodem. Dat leidt weer tot allerlei toepassingen, zoals het bepalen van de luchtkwaliteit, vocht in de bodem, overstromingsprofielen van rivieren, het bewaken van dijken, etcetera.

“Nederland loopt wereldwijd aan kop in het ontwikkelen van satellietinstrumenten voor metingen van de atmosfeer”, zegt Coco. Zij verwacht dat er in de toekomst nieuwe instrumenten bij komen die ook in staat zijn om bijvoorbeeld eigenschappen van de bovenste bodemlaag of van het water op aarde te meten.

Een satelliet lanceren is een kostbare manier van meten. Maar de trend is naar kleinere en dus lichtere en goedkopere satellieten. Die hoeven niet groter te zijn dan een melkpak, terwijl de allerkleinste satelliet een kubus is van slechts 10x10x10 centimeter. Er draaien nu al duizenden satellieten om de aarde en vaak is het efficiënter om gebruik te maken van data die al vrij beschikbaar zijn. Het NSO stelt aan Nederlandse ingezetenen gratis hoge resolutie satellietbeelden beschikbaar via www.satellietdataportaal.nl. De meerwaarde van deze satellietdata wordt extra groot door ze op een slimme manier te combineren met meetgegevens die dichter bij de grond worden gemaakt.

Meer weten? Kijk de op websites van partijen die meewerkten aan dit artikel: Leica Geosystems, Netherlands Space Office, Van Oord.