Nederland heeft zo’n 225.000 kilometer aan watergangen, variërend van rivieren en kanalen tot aan poldersloten, greppels en grachten. In de kleinere watergangen wordt de waterstand vanwege kostenefficiëntie vaak niet bemeten, terwijl dit wel belangrijk is om het waterpeil te monitoren. Het DigiShape seedmoney project ‘Algoritmische bepaling van waterstanden met remote sensing’ wil dit gaan oplossen door datasets uit drone- en satellietbeelden te gaan analyseren. Thomas Berends van TU Delft vertelt over de plannen.
Meer weten over dit project? Kom naar de DigiShape dag op 11 oktober 2023 bij Havenbedrijf Rotterdam
Thomas, wat gaan jullie doen in dit project?
“In dit project werken we samen met TU Delft, Rijkswaterstaat, Nelen & Schuurmans, Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, Waterschap Aa en Maas en Wetterskip Fryslân. We gaan de beelden die in het kader van dijkmonitoring worden verzameld met drones en satellieten, onder andere LiDAR, analyseren om te kijken of we hier ook waterstanden uit af kunnen leiden. Dat doen we op basis van slimme algoritmes, die we laten draaien op een cloudplatform van Nelen & Schuurmans. Tot nu toe worden LiDAR-beelden alleen gebruikt om hardere oppervlakken, zoals keringen en andere objecten, te meten. Maar uit onderzoek vanuit onder andere TU Delft weten we dat er meer mogelijk is met deze datasets. Ons doel is om een datagedreven toepassing te maken, waarmee waterbeheerders een vollediger ruimtelijk inzicht krijgen in de waterstand. Niet alleen in bemeten grote rivieren en kanalen, maar ook in de kleinere watergangen van het beheergebied.”
Waarom is het nodig om inzicht te hebben in de kleinere watergangen?
“Ook de kleine stroompjes en sloten hebben invloed op het watersysteem. Zo liggen er in de buurt van waterkeringen vaak talloze teensloten, die de waterstand van de dijken reguleren. Staat er te weinig water in deze sloten, dan kan de dijk te droog worden en gaan afschuiven. Dat gebeurde bijvoorbeeld in 2003 in Wilnis, waardoor er veel schade en leed voor de omwonenden en infrastructuur ontstond. Maar ook voor veenweidegebieden is een goede waterstand van belang. Wanneer deze te laag staan gaan de veengebieden oxideren en komt er enorm veel CO2 vrij. In gebieden waar veel beregend wordt voor de landbouw, kunnen watergangen droogvallen, wat leidt tot onomkeerbare schade aan de natuur. Met deze toepassing willen we beheerders meer grip geven om de waterstanden in hun beheergebied te handhaven.”
Welke beelden gaan jullie gebruiken en wat is hierin de uitdaging?
“We richten ons in eerste instantie op LiDAR-datasets, die met name door drones, maar ook door satellieten worden ingewonnen. Hierin zitten allerlei uitdagingen. Zo geeft een ingewonnen traject van 100x100 meter al een set van dertig miljoen datapunten. Hoe ga je dat verwerken? Daarnaast brengen satellietbeelden andere uitdagingen met zich mee, zoals een andere resolutie, een andere kwaliteit en afhankelijkheid van bijvoorbeeld de aanwezigheid van bewolking. Hoe gaan we dat allemaal met elkaar combineren? Daarnaast worden dit soort beelden nu vooral gebruikt om de hoogte van dijken en objecten te bepalen. Water golft en ‘gedraagt’ zich anders en is daarom complexer te analyseren, maar het is niet onmogelijk. Mijn collega’s bij de TU Delft hebben testen gedaan om de waterhoogtes te bepalen en de resultaten zijn veelbelovend.”
Welke rol speelt de DigiShape seedmoney in dit project?
“We zitten op dit moment in de experimentele fase, waarin we vermoeden dat we een bruikbare toepassing kunnen maken, maar dit nog niet hard kunnen maken. Vaak sneuvelen projectideeën al in deze fase, omdat er geen geld is om de haalbaarheid te onderzoeken. Met de seedmoney van DigiShape kunnen we een experiment opzetten om de haalbaarheid en toepasbaarheid te toetsen. Zijn de resultaten succesvol, dan zal de projectfinanciering vast volgen.”
Hoe gaan jullie het aanpakken?
"We willen in twee iteraties werken, waarbij we eerst een demo opleveren en vervolgens op basis van de feedback een minimum viable versie opleveren. We beginnen in september 2023 met workshops, waarin we heel concreet de functionele en technische voorwaarden scherp willen krijgen. Wat voor soort data kunnen er worden aangeleverd en welke methodieken kunnen we daarop loslaten? Daarnaast is het belangrijk om te weten wat de waterschappen precies nodig hebben. Op welke manier willen zij deze informatie beschikbaar hebben? Is dat in een kaartlaag in een digital twin, via een koppeling met eigen systemen of misschien wel op een andere manier? En hoe vaak moet de informatie worden geüpdatet? Dat soort wensen en eisen moeten we helder hebben, zodat we iets ontwikkelen dat in de praktijk meerwaarde levert voor het waterbeheer.”
Wat levert dit project op voor de DigiShape community?
“In de eerste plaats een nieuwe digitale toepassing om het operationele waterbeheer in ons land te ondersteunen. Daarnaast leveren we de algoritmen open source op en kan iedereen ze straks via de DigiShape communities gebruiken en doorontwikkelen. Zelf hoop ik natuurlijk dat er uit dit project een grote uitvraag komt zodat we aanvullend onderzoek kunnen doen en deze toepassing voor de hele watersector beschikbaar kunnen gaan maken!”
Meer informatie
Neem contact op met Thomas Berends via Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken..
Kom naar de Online Technical Session op 15 november 2023 over dit onderwerp.
