De rol van de Geografisch InformatieSystemen bij ecologisch beheer

I. Waarom?

Zoals de naam al aangeeft, heeft een groene ruimteDe groene ruimtes omvatten particuliere tuinen en domeinen, openbare parken en bossen, groene zones langs spoor- en andere wegen, braakland, recreatiegebieden en begraafplaatsen.  een ruimtelijke dimensie. Een site kan namelijk gelegen zijn op een welbepaalde plaats binnen een gemeente, een wijk, een landschappelijk geheel ... De ligging van die site leidt tot een analyse van haar geografie en tot haar integratie in een eigen ruimtelijke context. Bepaalde parken met vergelijkbare aspecten kunnen dus gelegen zijn in wijken met sterk verschillende sociaal-stedelijke kenmerken. Dat is bijvoorbeeld het geval voor de tuinen van de Ter Kamerenabdij en het Warandepark: hoewel hun structuren veel overeenkomsten vertonen, bevinden de tuinen zich aan de rand van het Ter Kamerenbos en de vijvers van Elsene, terwijl het park zich binnen de vijfhoek bevindt, in een dichtbevolkte en sterk gemineraliseerde omgeving. Begrippen als bevolkingsdichtheid, status in het GBP of integratie in het ecologische netwerk zijn elementen die een groene ruimte definiëren. 

Ruimtelijke analyse kan ook op een meer lokale schaal gebeuren, om de site zelf en de onderdelen ervan te bekijken. Dit kunnen enkelvoudige elementen zijn zoals bomen, banken of vuilnisbakken, lineaire elementen of oppervlakte-elementen. Het oppervlaktebeheer binnen een groene ruimteDe groene ruimtes omvatten particuliere tuinen en domeinen, openbare parken en bossen, groene zones langs spoor- en andere wegen, braakland, recreatiegebieden en begraafplaatsen. is een van de belangrijkste aspecten van gedifferentieerd beheer. De omvang van een hooiland of wetland is namelijk een niet te verwaarlozen gegeven voor het onderhoud ervan (oppervlakte, werktijd, kosten enz.). Concreet komt het erop neer beheerseenheden te definiëren.

Het gebruik van deze geografische elementen blijft niet beperkt tot hun weergave op kaarten. Het is ook mogelijk om gegevens te kruisen en tot conclusies te komen die zonder de geografische informatie niet mogelijk zouden zijn. Laten we bijvoorbeeld ruimtelijke bebouwingsgegevens nemen en die in verband brengen met de gemeentegrenzen: door deze twee gegevens te kruisen (het aantal gebouwen en de oppervlakte van elke gemeente) verkrijgen we de bebouwingsdichtheid binnen elke gemeente. Zonder de ruimtecomponent (de oppervlakte van de gemeente) kunnen we dat resultaat niet bereiken. Op dezelfde manier kan dit soort ruimtelijke berekeningen worden uitgevoerd binnen een groene ruimteDe groene ruimtes omvatten particuliere tuinen en domeinen, openbare parken en bossen, groene zones langs spoor- en andere wegen, braakland, recreatiegebieden en begraafplaatsen.: plantendek, aantal banken, wateroppervlakte enz.

Als we met een cartografische drager werken, kunnen we bovendien een groot deel van het werk rationaliseren en snel numerieke analyses maken van de werktijd, de interventieoppervlakte of de ruimtelijke indicatoren (grondvlak van een aanplanting, biodiversiteitDe diversiteit aan levende soorten die zich kunnen in stand houden en die zich zonder externe hulp kunnen voortplanten (fauna en flora). , biotoopNatuurlijke omgeving waarin een plant of dier kan leven en zich kan voortplanten. Een biotoop is de kleinst mogelijke geografische onderverdeling van de habitat. -oppervlaktefactor ...). Als we een geautomatiseerde beheermethode ontwikkelen op een bepaalde site, kunnen we een werkarchitectuur opzetten die gemakkelijk over te dragen is op een andere site, hoe verschillend deze ook is van de eerste.

Tot slot is het soms moeilijk om verschillende visies of beheerstrategieën voor een bepaalde ruimte met elkaar te verzoenen. Dit is des te complexer als er een groot aantal medewerkers bij betrokken is en een optimale informatie-uitwisseling essentieel wordt. Er moet rekening worden gehouden met tal van thema's (water, beheer van beboste zones, paden, bodems enz.) en het is soms zeer complex om ze naast elkaar te plaatsen. Kaarten kunnen hier dienen als een instrument om tot een consensus te komen, aangezien ze deze verschillende thema's samenbrengen en eventuele conflicten op het terrein aan het licht kunnen brengen (bv.: bomen die boven nutsvoorzieningen geplant zijn, moestuinen die op een vervuilde bodem aangelegd zijn enz.) Cartografische documenten maken het dus mogelijk om een principeovereenkomst te sluiten over het ruimtelijk herstel van interventies, inrichtingen en operaties op langere termijn. 

Of men nu op kleine of grote schaal werkt, voor een ruimtelijke denkoefening is cartografisch werk nodig. Voor het beheer van een groot aantal sites of grote oppervlakken moet met nog meer elementen rekening gehouden worden en is een geautomatiseerd en gestructureerd beheer cruciaal. Een geografisch informatiesysteem (GIS) beantwoordt aan die behoefte.

Wat is een GIS?

Een geografisch informatiesysteem (GIS) is een softwareprogramma voor de verwerking van ruimtelijke gegevens. Met ruimtelijke gegevens bedoelen we elk type geolokaliseerbare informatie. Een lijst van parken, een inventaris van bomen of maaifrequenties kunnen op een kaart worden weergegeven als de database geografische informatie bevat (gps-coördinaten, breedtegraad/lengtegraad, shx-bestand ...). Het GIS is de interface die het mogelijk maakt deze gegevens in de ruimte te visualiseren. 

De gegevens worden verzameld in een tabel waarin elke rij overeenkomt met een specifiek geografisch object, terwijl de kolommen informatie met betrekking tot elk object bevatten. Een voorbeeld van een toepassing: de verschillende boomsoorten die binnen een site voorkomen, opgesomd in een tabel. Aan de hand van die tabel kunnen we het percentage van elke soort binnen de site berekenen, maar niet hun verspreiding. Als we dezelfde informatie echter integreren in een GIS, kunnen we de bomen per soort op een kaart weergeven. De term ‘geografisch informatiesysteem’ vat dus het nut van de software samen: informatie verwerken om deze in de ruimte weer te geven. 

II. Hoe?

1. Punten, lijnen en veelhoeken

Naast rasterbestanden (afbeeldingen bestaande uit pixels en georeferenties), verwerkt een GIS vooral vectorbestanden. De gevectoriseerde elementen waarmee een kaart wordt opgebouwd, zijn dus objecten met duidelijk gedefinieerde grenzen en snijpunten, net als veelhoeken of rechte lijnen in de klassieke meetkunde. Een GIS geeft met andere woorden punten, lijnen en vlakken weer. Een cartograaf die instaat voor een of meerdere sites, moet dus nadenken over de geometrische aard van de objecten die hij in kaart wil brengen. Sommige objecten kunnen bovendien van meer dan een aard zijn.  

Het bovenstaande voorbeeld geeft de objecten (bomen) als punten weer, maar men zou ook hun kruinen kunnen weergeven, wat dichter bij vlakken zou liggen. 

In onderstaande tabel staan meerdere voorbeelden van symbolen. Merk op dat wegen/paden als lijnen en als vlakken kunnen worden weergegeven, maar nooit als punten.

2. Software

Verschillende softwareprogramma's kunnen dienen voor het ruimtelijk beheer. We presenteren hier de twee belangrijkste soorten: geografische informatiesystemen en databasemanagementsystemen.

Geografische informatiesystemen (GIS)

Het spreekt voor zich dat een GIS bijna onmisbaar is voor cartografisch werk. Hoewel bepaalde tekensoftware van het type CAD (Autocad, Bentley, Microstation enz.) kan worden gebruikt om nauwkeurige plannen voor architecten of aannemers te maken, blijft de informatie met betrekking tot deze objecten (het zogenaamde attribuut) zeer beperkt. Zoals eerder is uitgelegd in deze fiche (zie ‘Wat is een GIS?’), is het verband tussen de gegevens en de ruimtelijke objecten de basis van het cartografische werk, en hoe meer elementen in aanmerking moeten worden genomen, hoe meer een GIS onontbeerlijk is.

Cartografen kunnen kiezen uit verschillende GIS-programma's. De bekendste zijn zeker ArcGIS, MapInfo en Quantum GIS. Ze hebben alle drie een vrij gelijkaardige gebruikslogica. De eerste twee zijn gesloten software waar dus voor moet worden betaald. Hun prijzen variëren naargelang het type licentie en het onderhoud (elke update of upgrade van de software is afhankelijk van de eigenaar en is eveneens te betalen). De licentiekosten beperken vaak het aantal gebruikers binnen een organisatie. Deze betaalde software kan daarom niet op alle werkstations worden ingezet en staat voornamelijk ter beschikking van de cartografische experts. Hij is niet geschikt voor sporadisch gebruik. Quantum GIS (QGIS) daarentegen is open, gratis software (de code is open en vrij te gebruiken). Het programma kan gewoon op de officiële website worden gedownload (zie de link aan het einde van het document) en kan direct na de installatie worden gebruikt. Een ander voordeel: dit programma heeft een grote en zeer actieve gebruikersgemeenschap op het internet, waardoor het voortdurend kan verbeteren.

De keuze van het type software hangt dus vooral af van de structuur, de omvang en het beschikbare budget. 

Databasemanagementsystemen

Hoewel een GIS informatie kan verwerken, is het niet gebouwd om deze in een databaseformaat te structureren. Traditioneel worden klassieke GIS-laagbestanden (shapefiles, tiff ...) rechtstreeks in de mappen van een computer of server opgeslagen, maar de recente proliferatie van (al dan niet ruimtelijke) gegevens noopt tot de implementatie van database-infrastructuren om het gebruik ervan te optimaliseren. De implementatie van een BIG DATA-infrastructuur is des te belangrijker naarmate er meer gebruikers zijn. Als infrastructuur kunnen we Oracle en PostgreSQL vermelden. De tweede is een gratis tool en volledig compatibel met QGIS.

3. Gegevensverzameling

De gegevensverzameling is een van de belangrijkste onderdelen van beheer op basis van GIS. Sommige gegevens zijn relatief toegankelijk, terwijl andere lastiger te verkrijgen zijn (verzoeken aan administraties, geoprocessing, digitalisering enz). 

Online gegevens

In het digitale tijdperk zijn gegevens steeds toegankelijker en zijn er verschillende catalogi beschikbaar via verschillende webtools:

• webgis: online applicatie om een reeks gegevens te raadplegen en eventueel te downloaden;
• WMS- en WFS-bestanden, d.w.z. raster- en vectorbestanden die direct in een GIS kunnen worden geïntegreerd.

Deze verschillende diensten zijn beschikbaar op het geoportaal van het Brussels Hoofdstedelijk Gewest, dat gegevens van verschillende Brusselse instellingen verzamelt (Leefmilieu Brussel, Mobiliteit Brussel, BISA, MIVB ...). WFS- en WMS-bestanden worden niet op de computer opgeslagen, maar op de server van de organisatie die verantwoordelijk is voor de gegevens. Wanneer de server wordt geüpdatet, worden de gegevens op het werkstation van de gebruiker automatisch ook bijgewerkt. 

Deze online gegevens zijn alleen beschikbaar in alleen-lezen-modus en kunnen dus niet worden gewijzigd. Het is echter vaak mogelijk om ze te downloaden voor downstreamverwerking.

• Naar het geoportaal van Leefmilieu Brussel
• Naar het geoportaal van het Gewest

Digitalisering en geoprocessing

Het gebeurt dat sommige gegevens niet beschikbaar zijn of niet bestaan. In dat geval kunnen ze door middel van digitalisering vanaf nul worden gecreëerd. Het gaat erom het object te ‘tekenen’ (een punt, een lijn of een veelhoek) om het te lokaliseren in de ruimte. Een satellietbeeld, een luchtfoto of gegevens met georeferenties kunnen als basis dienen om zo nauwkeurig mogelijk te digitaliseren. 

Ook basisgegevens kunnen worden gebruikt om nieuwe gegevens aan te maken. Dit proces, dat geoprocessing wordt genoemd, is complexer en vereist meer expertise. We gaan dan ook niet stilstaan bij deze instrumenten, hoewel ze onmisbaar zijn in het kader van geospatiale analyses (berekening van objectdichtheid binnen administratieve entiteiten, berekening van bufferafstand, kruising van gegevens per locatie enz.) Met de verschillende bestaande GIS's is over het algemeen wel een breed scala aan geoprocessen mogelijk. 

4. Tijd en expertise

Het gebruik van GIS is interessant voor het beheer van één of meerdere sites, zeker als het om een grote oppervlakte gaat. We hebben hierboven gezien dat het gebruik van een GIS tijd kan besparen. Het is echter belangrijk om na te denken over het gebruik van een GIS in termen van gedifferentieerd beheer. Hoewel sommige sites niet helemaal geschikt zijn voor dit soort beheer, wordt een infrastructuur van ruimtelijke gegevens opgebouwd om toezicht te houden op een reeks sites, wat neerkomt op een gedifferentieerd beheer op gewestelijke schaal. 

We mogen echter niet vergeten dat het beheer van een GIS-infrastructuur tijd vergt. Ten eerste om de infrastructuur op te zetten. De database ontwikkelen, nadenken over de basisarchitectuur, projecten aanmaken in de GIS-software: het zijn allemaal noodzakelijke stappen voor een functioneel ruimtelijk beheer. Hoewel het duidelijk is dat deze stappen in operationeel opzicht geen direct resultaat opleveren, besparen ze achteraf enorm veel tijd. Een goed doordachte infrastructuur geeft een direct inzicht in de werking en kan worden gebruikt door een technicus met beperkte GIS-kennis.  

Naast tijd is ook expertise belangrijk. Om een GIS te beheren, is een zekere kennis van cartografie (symbolen, opmaak ...) en informatica (databasemanagement, codering ...) nodig. Het is al snel een fulltime baan. Een specialist aanwerven is de meest voor de hand liggende oplossing, maar het is heel goed mogelijk om het personeel (beheerders, tuinlieden ...) te trainen in GIS. Deze tweede oplossing is net zo relevant, omdat vakkennis enorm nuttig kan zijn voor de cartografische productieprocessen.

Als de administratie groot is, moet de implementatie van een specifieke dienst gebaseerd zijn op een cartografische strategie. Het is namelijk belangrijk om de behoeften van de organisatie te omschrijven in een referentiedocument om de nodige vaardigheden, maar ook de verschillende richtlijnen die de oprichting of versterking van een dergelijke dienst mogelijk maken, duidelijk af te lijnen. 

5. Het belang van veldervaring

Groene ruimten evolueren voortdurend. De natuur varieert van seizoen tot seizoen en het uitzicht van een park is dan ook onderhevig aan cyclische en voortdurende veranderingen. Bloemenweides staan niet altijd in bloei, boomkruinen groeien ... Die veranderingen kunnen zowel tijdens een veldbezoek als op luchtfoto's worden vastgesteld. Achter zijn scherm werkt de cartograaf echter met een ruimte op een vast tijdstip, wat het risico met zich meebrengt dat hij de plaatsen op een te geformatteerde manier voorstelt, alsof ze niet leven. Omdat veel aspecten van levende organismen moeilijk waar te nemen en te integreren zijn in een GIS (het is moeilijk voor te stellen dat elke bloem of geleedpotige in kaart wordt gebracht), is het belangrijk dat de cartograaf het terrein en alle onderlinge verbanden leert kennen. Om inzicht te krijgen in een ecosysteemGeheel van de planten- en dierengemeenschappen in een territorium, beschouwd in hun wisselwerking met de milieufactoren.  volstaat een GIS-analyse niet. Een dergelijke analyse is wel een instrument om informatie samen te vatten en beslissingen te nemen. De opbouw van een kaart en de uiteindelijke weergave ervan zijn sterk afhankelijk van de interpretatie van de cartograaf. De symbolisering van de objecten, de gebruikte kleurenpaletten en de grenzen tussen de verschillende ruimten zijn slechts een projectie van zijn/haar oog. Al deze aspecten hangen uiteraard af van de waargenomen realiteit, die vertekend kan zijn als ze slechts gebaseerd is op één enkel moment en één enkele interpretatie. Kortom, een kaart is een interpretatie van de ruimte zoals die op een tijdstip T bestaat, maar geeft niet de cyclische realiteit van het veld weer, zoals hieronder wordt geïllustreerd.

III. Ervaringen

1. Beheer van beboste zones in het Woluwepark door Leefmilieu Brussel

De beboste zones van het Woluwepark beslaan een oppervlakte van bijna 30 hectare met in totaal ongeveer 12.000 bomen. Zonder een precieze kennis van die zones is het onmogelijk ze op te volgen en te onderhouden. Een inventaris van de bomen op de site was daarom noodzakelijk. Alle bomen in het park werden daarom gegeolokaliseerd en de bomen met een omtrek van meer dan 30 cm werden nader onderzocht (soort, kruingrootte, omtrek, ziekten, vermoedelijke leeftijd, gezondheidstoestand enz.). Vervolgens is er een ruimtelijke databank opgezet om het GIS-beheer van de verschillende zones mogelijk te maken. Elke boom heeft een identificatiecode in de database, die ook op de stam is aangebracht. Het park is verder onderverdeeld in zones, die op hun beurt zijn onderverdeeld in percelen. Door al die gegevens samen te brengen, is het nu mogelijk om in real time een schatting te maken van het aantal bomen op elk perceel en van het grondvlak (som van de stamoppervlakte ten opzichte van de perceeloppervlakte).

Omdat in de percelen te hoge dichtheden werden vastgesteld, werd er uitgedund om de regeneratieIn bosbouw, operatie waarbij een rijpe bebossing (of boompopulatie) op natuurlijke of kunstmatige wijze wordt vervangen.  van de beboste zones te bevorderen. Dankzij de informatie in de database kon men de nodige kaarten afdrukken om de bomen in het veld te markeren, waarbij ongezonde (en dus gevaarlijke) bomen voorrang kregen bij het kappen. De interventiebeslissingen (beschermen, kappen, snoeien enz.) worden vervolgens in de database ingevoerd om een schatting te maken van het verwachte grondvlak en het aantal resterende bomen. Vervolgens konden de beheerders het aantal te kappen bomen weer in evenwicht brengen door middel van dit iteratieve proces. Met de GIS-software (hier Quantum GIS) konden ze voor elke boom een fiche afdrukken met alle nuttige informatie (grootte, ziekte, ligging op de kaart, foto's enz.). Die fiches zijn vervolgens opgenomen in de aanvraag voor een stedenbouwkundige vergunning voor houtkap. 

Het geval van het Woluwepark is vanuit rentabiliteitsoogpunt vrij exemplarisch. Het hoge aantal bomen waarmee rekening moet worden gehouden bij het werk (enkele honderden) vermenigvuldigt de werktijd aanzienlijk, zowel op het veld als op administratief niveau. Het beheer met een GIS heeft geleid tot opmerkelijke schaalvoordelen, maar maakte het ook mogelijk om indicatoren te gebruiken die niet verwaarloosbaar zijn voor een goed beheer (gezondheidstoestand, dichtheid, grondvlak ...). De cartografische beschouwingen in het kader van deze opdracht zijn bovendien volledig over te brengen op andere sites met beboste zones, maar ook op andere thema's zoals het onderhoud van banken, vuilnisbakken of ander meubilair.

2. Topografische opmetingen en beoordeling van het biodiversiteitspotentieel

In het kader van het beheer van de groene ruimten doet Leefmilieu Brussel topografische opmetingen binnen de gewestelijke sites. Om de database te standaardiseren, is een bestek opgesteld met alle soorten oppervlakken die in een groene ruimteDe groene ruimtes omvatten particuliere tuinen en domeinen, openbare parken en bossen, groene zones langs spoor- en andere wegen, braakland, recreatiegebieden en begraafplaatsen. voorkomen. Deze standaardisatie maakt het mogelijk om plannen op te stellen volgens gelijkaardige procedures en in overeenstemming met de opmetingsmethode die het CIBG in andere gewestelijke ruimten heeft toegepast (gebouwen, wegen enz.). Dit werk levert ook een nauwkeurige schatting op van het type oppervlakken dat op een bepaalde site wordt aangetroffen om het beheer te optimaliseren. Om de maaibeurten van een gazon of een bloemenweide te beheren en om de nodige tijd en middelen in te schatten, is het namelijk cruciaal om hun oppervlakte te kennen. 

Niet alleen voor het dagelijkse beheer is de berekening van de oppervlakte een zeer interessant gegeven, maar ook voor de schatting van het biodiversiteitspotentieel binnen de verschillende gewestelijke groene ruimten. Leefmilieu Brussel heeft een instrument ontwikkeld met de naam ‘Biodiversiteitspotentieel-oppervlaktefactor’ (BAF+). Deze indicator beoordeelt de bijdrage van een site (groene ruimteDe groene ruimtes omvatten particuliere tuinen en domeinen, openbare parken en bossen, groene zones langs spoor- en andere wegen, braakland, recreatiegebieden en begraafplaatsen., openbare ruimte, privéterrein, vastgoedproject enz.) aan de hand van een score tussen 0 en 0,9 voor elk type oppervlak. Hoe hoger de score, hoe interessanter het type oppervlak is voor de biodiversiteitDe diversiteit aan levende soorten die zich kunnen in stand houden en die zich zonder externe hulp kunnen voortplanten (fauna en flora).. Op basis van deze berekening kan op een gestandaardiseerde manier het diversiteitspotentieel worden geschat van elke site waarvan topografische opmetingen beschikbaar zijn. De score van 0,62 voor de Leybeekvijvers wijst op een vrij hoog potentieel. De vergelijking met andere, meer stedelijke sites zoals de Kleine Zavelsquare (0,34) of het Dauwpark (0,27) onderstreept het belang van grote gebieden met vegetatie (gras, weide, beboste zone enz.) voor de ontwikkeling van de biodiversiteit.

IV. Meer weten

Nuttige websites

• Officiële website om Quantum GIS te downloaden: 
• Geoportaal van het Brusselse Gewest
• Catalogus van interactieve kaarten van Leefmilieu Brussel