Definitiestudie naar vernieuwing van het bestaande WL habitatinstrument. Guda van der Lee

Transcriptie

1 Definitiestudie naar vernieuwing van het bestaande WL habitatinstrument Guda van der Lee februari 2002

2 Inhoud Voorwoord... iii 1 Inleiding Huidige situatie modelinstrumentarium bij WL MORRES EKOS Prototype van een model voor een systeemanalyse van habitatmodellen EcoFuzz Knelpunten in de huidige situatie Gewenste situatie Uitgangspunten en randvoorwaarden Gewenst systeem Globale systeembeschrijving Systeemcontet Functionele eisen Technische eisen Functioneel ontwerp van HABITAT: het nieuwe modelinstrument voor habitatevaluaties Functioneel model Gegevensmodel Eterne interfaces Beschrijving van de userinterface WL Delft Hydraulics i

3 7.5 Logische gegevens structuur Alternatieven Organisatorische aspecten Globaal systeemontwikkelingsplan Fasering Globale kostenraming Aanbevelingen en conclusies Referenties Bijlagen A000 Samenwerking met RIKZ ten aanzien van habitatmodellering... A 1 B000 Overzicht habitatmodellen... B 1 WL Delft Hydraulics ii

4 Voorwoord Voor u ligt de definitiestudie naar vernieuwing van het bestaande WL instrumentarium voor habitatevaluaties. Deze studie is uitgevoerd in opdracht van RIZA en in overleg met RIKZ. De definitiestudie is tot stand gekomen in een proces waarin met tal van eperts gediscussieerd is om de knelpunten in de huidige situatie te analyseren en de gewenste situatie te formuleren. Daarnaast is ook met gebruikers met betrekking tot hun wensen en knelpunten. Bij deze wil ik Karin Stone, Bob van Kappel, Peter Gijsbers, Rob Brinkman, JanJaap Brinkman, Bert Jagers, Jeroen Wijsman, Lou Verhagen, Marjolijn Haasnoot, Harm Duel, Diederik van der Molen (RIZA), Dick de Jong (RIKZ), Michiel Blind (RIZA), Remco van Ek (RIZA), Hans Los, Mindert de Vries en Anouk Blauw hartelijk bedanken voor hun bijdragen. WL Delft Hydraulics iii

5 1 Inleiding Het huidige modelinstrumentarium voor habitatevaluaties bestaat uit een verzameling modelinstrumenten die in de afgelopen jaren door verschillende instituten vanuit verschillende vraagstellingen en voor verschillende toepassingen zijn ontwikkeld. Het gebruik van habitatmodellen in Nederland is begonnen met de komst van integraal waterbeheer. Een belangrijke impuls voor de ontwikkeling van habitatmodellen was het project Watersysteemverkenning van het Ministerie van Verkeer & Waterstaat. In de Watersysteemverkenningen zijn habitatmodellen toegepast bij de analyse van ecologische ontwikkelingsmogelijkheden van Nederlandse watersystemen (Duel et al., 1996). Het ging hierbij vooral om analyses van habitatgeschiktheid en habitatbeschikbaarheid. Sindsdien zijn ook ecotoop- en habitatnetwerkmodellen ontwikkeld. De verschillende ecologische modellen zijn vervolgens verder ontwikkeld en vernieuwd (zie Duel et.al, 2000). De afgelopen jaren is er veel aandacht voor de betrouwbaarheid van modelresultaten van habitatmodellen. In het kader hiervan zijn gevoeligheids- en onzekerheidsanalyses uitgevoerd voor habitatmodellen waarbij habitatgeschiktheidsmodellen zijn gekoppeld met ecotoop- en habitatnetwerkmodellen (Van der Lee et al., 2000). Naast onzekerheid in ecologische kennisregels is ook gekeken naar onzekerheid in invoergegevens (Aarts et al., 2001). Recent zijn gevoeligheids- en onzekerheidsanalyses uitgevoerd in combinatie met een validatie van de resultaten aan veldgegevens (Van der Lee et al., in prep.). Deze methodes zijn geïmplementeerd in een prototype instrument. Op termijn is het de bedoeling dat deze methodes beschikbaar zijn in het standaard habitatinstrument. Behalve aan methode ontwikkeling is ook gewerkt aan andere gewenste verbeteringen en uitbreidingen van het model instrumentarium voor wat betreft gebruikersvriendelijkheid en functionaliteit. In een workshop met waterbeheerders, modelontwikkelaars en modeltoepassers is gediscussieerd over de lacunes in de huidige modellen en over benodigde inspanning voor verdere ontwikkelingen. Mede op basis van deze workshop hebben WL en Alterra in opdracht van RIZA een visie opgesteld voor de opzet van een toekomstig instrumentarium voor habitatevaluaties (Duel et al., 2000). Hiertoe zijn wensen van gebruikers geïdentificeerd en is een overzicht gemaakt van de bestaande modelinstrumenten. De visie op het toekomstig modelinstrumentarium voor habitatevaluaties in Nederland is beschreven in de volgende kernpunten: Het toekomstig modelinstrumentarium kan worden toegepast voor alle rijkswateren en op verschillende schaalniveaus (van lokaal tot regionaal). Het modelinstrumentarium wordt modulair opgezet. De gebruiker kan zelf selecteren welke modules voor de analyse ingezet worden. Het modelinstrumentarium is zoveel mogelijk opgebouwd aan de hand van bestaande modules of onderdelen van modules. Het modelinstrumentarium heeft ook koppelingen met modelinstrumenten die niet direct binnen het raamwerk van habitatevaluatie vallen. Het modelinstrumentarium heeft een open structuur. WL Delft Hydraulics 1 1

6 Het modelinstrumentarium bevat eveneens een module om de ecologische effecten van inrichtings- en beheersmaatregelen te kunnen evalueren. Het modelinstrumentarium is ook een onderdeel van grote modelsystemen (zoals SOBEK, DELFT-systemen). Het modelinstrumentarium is ook een onderdeel van Decision Support Systemen voor de grote wateren (zoals RVR-DSS). Het modelinstrumentarium bevat modellen die generiek toepasbaar zijn. De modellen van het instrumentarium zijn zo transparant mogelijk. Dit houdt ondermeer in dat de ecologische informatie die in de ecologische modellen is opgenomen, door de gebruiker kan worden bekeken. De gebruiker heeft een zekere vrijheid om in projectkader de ecologische rekenregels die in de modellen zijn opgenomen aan te passen. Het modelinstrumentarium werkt in een GIS-omgeving (ARCVIEW, ArcInfo). Het modelinstrumentarium wordt zodanig opgezet dat de gebruiker zelf kan bepalen welke stappen in een habitatevaluatie proces worden doorlopen. Als vervolg op de bovenstaande visie voor een toekomstig modelinstrumentarium voor habitatevaluaties willen WL en RIZA nu in kaart brengen wat de specifieke knelpunten zijn bij de huidige door WL ontwikkelde modelinstrumenten en welke concrete vernieuwing wenselijk is. Onder WL modelinstrumentarium worden alle modelinstrumenten voor habitatevaluaties verstaan die door WL zijn ontwikkeld al dan niet in opdracht van RIZA, RIKZ of DWW. Deze studie moet resulteren in een beschrijving van de benodigde vernieuwingen in termen van software producten, tijdinvestering en budget. Daarnaast wordt onderzocht in hoeverre samengewerkt kan worden met RIKZ aangezien HABIMAP, dat bij RIKZ gebruikt wordt, een vergelijkbaar modelinstrument is en ook nog volop in ontwikkeling is. Doel van dit onderzoek is daarmee: Het uitvoeren van een definitiestudie naar vernieuwing van het bestaande modelinstrumentarium voor habitatevaluaties bij WL. Een randvoorwaarde aan een vernieuwd instrumentarium is de aansluiting op Standaard Raamwerk Water en de procedures van Good Modelling Practice. Inventariseren van mogelijkheden tot samenwerking of gemeenschappelijk gebruik van software met RIKZ op het gebied van HABIMAP (zie bijlage A). WL Delft Hydraulics 1 2

7 2 Huidige situatie modelinstrumentarium bij WL De huidige WL modelinstrumenten voor habitatevaluaties (de zogenaamde WL-Ecotools) bestaan uit modellen voor het voorspellen van ecotopen, modellen voor het bepalen van de omvang en verspreiding van leefgebieden en modellen voor het analyseren van de kwaliteit van habitats. Deze laatste groep van modellen zijn de zogenaamde habitatgeschiktheidsmodellen (habitat suitability inde models). Deze modellen zijn oorspronkelijk gebouwd in het programma EKOS, dat door WL in opdracht van RIZA en DWW is ontwikkelend. Later zijn habitatgeschiktheidsmodellen ook opgenomen in het programma MORRES. Met dit programma kon eerst alleen de beschikbaarheid van habitats worden geanalyseerd. EcoGen (Ecotopengenerator) is gebaseerd op dezelfde programmatuur als MORRES (Baptist & De Vries, 1998). EcoGen is in LWI-programma s ontwikkeld en sindsdien in verschillende studies toegepast om de ruimtelijke verspreiding en ontwikkeling in de tijd van ecotopen en/of natuurdoeltypen te analyseren. Onafhankelijk van MORRES is recentelijk een prototype model voor een systeemanalyse van habitatmodellen ontwikkeld in een raster GIS (PCRASTER) waarmee onder andere de onzekerheid in habitatgeschiktheid of omvang van leefgebieden bepaald kan worden. Interessant is verder dat er een habitatgeschiktheidsmodel voor algen is ontwikkeld dat gebruik maakt van fuzzy logic (EcoFuzz). Dit model is in principe ook te gebruiken voor de toepassingen met hogere soorten. In dit hoofdstuk is het gebruik van MORRES, EKOS, het prototype model voor onzekerheidsanalyse en EcoFuzz toegelicht. 2.1 MORRES MORRES (MOdel van RekenRegels voor Ecotopen en Soorten) is van oorsprong een spreadsheetmodel waarmee de beschikbaarheid van habitats voor soorten in een watersysteem wordt gekwantificeerd aan de hand van ecotopen en een beperkt aantal systeemfactoren (Duel et al., 1996, Baptist et al., 1999; Duel & Laane, 1999). Het model is door WL ontwikkeld voor toepassing in de Watersysteemverkenning. In eerste instantie was MORRES alleen toepasbaar voor het rivierengebied, maar is later verder ontwikkeld voor toepassingen in de Delta en in het IJsselmeergebied. In andere projectkaders is het model verder ontwikkeld voor toepassingen in andere watersystemen. In opdracht van RIZA is het model eind jaren 90 ingrijpend gewijzigd. MORRES werd opnieuw geprogrammeerd (geheel in Visual Basic), kreeg een andere structuur en een koppeling met GIS. Als gevolg van de koppeling met GIS zijn de rekenregels enigszins gewijzigd. De rekenregels in MORRES zijn ontwikkeld op basis van aut-ecologische informatie over soorten. Voor elke soort die in het model is opgenomen, is bepaald welke ecotopen behoren tot (een deel van) het leefgebied/de habitat van de soort. Soorten kunnen zich in de ecotopen vestigen, wanneer de ecotopen voldoen aan eisen die de soorten aan hun leefgebied (habitat, standplaats) stellen. WL Delft Hydraulics 2 1

8 Wanneer slechts bepaalde delen van een ecotoop tot het leefgebied van de soort behoren, is een correctiefactor in de rekenregels opgenomen (zie vergelijking 1). De mate waarin ecotopen behoren tot de habitat van een soort, wordt uitgedrukt in een inde-waarde die kan variëren van 0.0 (behoort niet tot habitat) tot 1.0 (behoort geheel tot habitat). De beschikbaarheid van habitats in een watersysteem geeft een indicatie van de potenties voor de in beschouwing genomen soorten. HA = E * f n e, e e, e= 1 (1) N = HA* D (2) pot, ref, waarin: HA = het aantal habitateenheden ofwel het potentieel areaal beschikbaar habitat (ha); E e = de oppervlakte van ecotopen die relevant zijn als leefgebied voor de in beschouwing genomen soort, uitgedrukt in ha; f,e = de mate waarin de totale oppervlakte van het ecotoop behoort tot het potentieel leefgebied van de soort, uitgedrukt in een verhoudingsgetal 1 ; = soort; e = ecotoop; N(pot) = het potentieel aantal eemplaren van een soort; D(ref) = de referentie-dichtheid van een soort: populatie-dichtheid onder optimale omstandigheden. 2.2 EKOS EKOS betreft een programma waarin habitatgeschiktheidsmodellen zijn opgenomen (Duel et al., 1996). De habitatgeschiktheidsmodellen zijn soortspecifieke modellen, waarin zoveel mogelijk van de beschikbare kennis over de invloed van de biotische en abiotische factoren op de habitatkwaliteit is geformaliseerd. Met behulp van een soortmodel kan voor een specifieke soort (of soortgroep) de relatieve habitatgeschiktheid in een bepaald gebied worden geanalyseerd. Structuur van de habitatgeschiktheidsmodellen Elk soortmodel bevat een netwerk van ecologische optimumfuncties van milieufactoren die voor een specifieke soort de relatie tussen habitatgeschiktheid en milieufactoren beschrijven. Deze milieufactoren worden aangeduid als habitatfactoren voor fauna en standplaatsfactoren voor flora. Deze factoren zijn veelal fysisch van aard (hoogteligging, bodemtype, zoutgehalte, stroomsnelheid), maar soms worden ook gebruiks- of beheerfactoren (maaien, begrazen, mate van versnippering) meegenomen. De modellen voor fauna bevatten vaak ook vegetatieparameters als inputfactor. Door de milieu-omstandigheden in een gebied te relateren aan de ecologische optimumfuncties die in een habitatmodel zijn vastgelegd, wordt voor de desbetreffende 1 Geschikte deelgebieden zijn niet ruimtelijk gespecificeerd; de waarde van f,e = constant binnen een ecotooptype, voor een bepaalde soort. WL Delft Hydraulics 2 2

9 soort per habitatfactor een inde-waarde vastgesteld, de factorinde (FI, zie vgl. 3). De factorinde geeft de mate weer waarin de habitatfactor voldoet aan de eisen die de soort aan deze factor stelt. De geschiktheid van een habitat voor een soort wordt bepaald aan de hand van de indewaarden van de habitatfactoren (vgl. 3). De wijze waarop aan de hand van de indewaarden van de habitatfactoren de uiteindelijke habitatgeschiktheid wordt berekend, verschilt per model (soort). Dit is afhankelijk van de mate waarin interacties bestaan tussen de habitatfactoren. Zo kunnen ongunstige waarden van bepaalde habitatfactoren worden gecompenseerd door gunstige waarden van andere factoren. De geschiktheid van de habitat wordt evenals de habitatfactoren uitgedrukt in een indewaarde, de habitatinde. Deze inde heeft een waarde tussen de 0 (ongeschikt) en 1 (optimale kwaliteit). Op basis van de grootte en de geschiktheid van de habitats die in een gebied aanwezig zijn, wordt het aantal habitateenheden van een soort berekend (vgl. 4). Vervolgens kan aan de hand van het aantal habitateenheden en de populatiedichtheid onder optimale omstandigheden (D ref ) het potentieel aantal eemplaren of de potentiële bedekking (flora) van een soort in een gebied worden berekend (vgl. 5). HGI e, = f ( FI ) (3) n HE = HGI, e* Ee (4) e= 1 N ( pot) = HE * D( ref ) (5) waarin: FI = de indewaarde voor habitatfactoren HGI,e = de mate waarin (delen van) de ecotopen geschikt zijn als (onderdeel van het) leefgebied voor de in beschouwing genomen soort, uitgedrukt in een inde-waarde voor optimale dichtheid die kan variëren van 0,0 (ongeschikt) tot 1,0 (maimale dichtheid onder natuurlijke omstandigheden); HE = het aantal habitateenheden ofwel het potentieel areaal geschikt habitat (ha); E,e = de oppervlakte van ecotopen die relevant zijn als leefgebied voor de in beschouwing genomen soort, uitgedrukt in ha; = soort; e = ecotoop; N(pot), = het potentieel aantal eemplaren van een soort; D(ref), = de populatie-dichtheid onder optimale omstandigheden. WL Delft Hydraulics 2 3

10 Toepassingsgebied Vaak mag een soortmodel alleen toegepast worden binnen bepaalde randvoorwaarden met betrekking tot de abiotiek of het beheer/gebruik. Daarnaast zijn sommige soortmodellen alleen geldig binnen een bepaald geografisch toepassingsgebied. Bijlage B bevat een overzicht van soorten waarvoor een habitatgeschiktheidsmodel is ontwikkeld en de habitatfactoren die in deze modellen zijn gebruikt. 2.3 Prototype van een model voor een systeemanalyse van habitatmodellen Het prototype model voor een systeemanalyse van habitatmodellen is een model gebouwd met het raster GIS PCRASTER. In de systeemanalyse zijn opgenomen een gevoeligheids- en onzekerheidsanalyse en een toets van modelresultaten aan waarnemingen. In het model worden berekeningen uitgevoerd voor elke onderscheiden ruimtelijke eenheid, in dit geval dus voor elke rastercel. Het model is ontwikkeld in het kader van het R&D-programma van WL in de periode De gevoeligheidsanalyse wordt uitgevoerd met een analyse van een op te geven afwijking in invoergegevens en kennisregels. De onzekerheidsanalyse wordt in het model uitgevoerd met een Monte Carlo simulatie waarbij zowel onzekerheid in invoergegevens als in ecologische kennisregels kan worden meegenomen. Daarnaast is in het prototype model een methode ingebouwd om habitatmodellen te toetsen aan observaties. Het model staat beschreven in Van der Lee et al. (in prep.). Invoer: kaarten met systeemkenmerken (habitatfactoren), bijv. dieptekaart, of kaart met fosfaatconcentraties; tabellen met onzekerheden in systeemkenmerken; tabellen met habitatrelaties; tabellen met onzekerheden in habitatrelaties. De invoertabellen bestaan uit ASCI tekstfiles die uit Ecel of een ander pakket geëporteerd kunnen worden. Uitvoer: kaart met gemiddelde habitatgeschiktheid; kaart met standaarddeviatie; kaart met uitersten van de range in habitatgeschiktheid; kaart met beperkende factor voor de habitatkwaliteit; kaarten met waardes voor toetscriteria. WL Delft Hydraulics 2 4

11 2.4 EcoFuzz EcoFuzz is een kennissysteem dat gebruik maakt van redeneerregels die fuzzy gedefinieerd zijn (Baptist et al., 2000). EcoFuzz is ontwikkeld vanwege de beperkte fleibiliteit van MORRES en EKOS in de vorm van de functies die de relaties tussen een habitatfactor en de habitatgeschiktheid beschrijven. Met fuzzy logic is het mogelijk om complee relaties te formuleren waarin de habitatgeschiktheid afhangt van habitatfactoren die onderling ook weer samenhangen. EcoFuzz maakt gebruik van bouwstenen met daaraan vast een bepaalde kennis, welke onderdeel zijn van een redeneersysteem. Daar zitten dus eigenlijk de kennisregels. De samenhang tussen deze brokjes kennis bepaalt het redeneersysteem. Deze bouwstenen (aspecten genoemd) zijn gedefinieerd als een verzameling van klassen met fuzzy grenzen. De eenheid van aspecten ligt niet vast, maar dit zal een continue schaal zijn. Iedere waarde van het aspect hoort in meer of mindere (fuzzy) mate tot een bepaalde klasse. Voorbeeld: Aspect is regenval. Deze is onderverdeeld in de klassen laag, midden en hoog. Laag willen zeggen een regenval van in ieder geval minder dan 600 mm/jaar en tussen de 600 en de 700 mm/jaar neemt het lidmaatschap voor de klasse laag af. Midden is een regenval van om en nabij de 700 mm/jaar. Hoog is vanaf 700 mm/jaar toenemend lidmaatschap en vanaf de 800 mm/jaar is het volledig hoog. Wanneer de waarde van een aspect binnen twee klassen valt (bijvoorbeeld 700 in bovenstaande figuur) worden beide klassen gewogen meegenomen (bijvoorbeeld 50% laag en 50% hoog). Aspecten worden samengevoegd tot systemen. Bijvoorbeeld een systeem dat beschrijft hoe het drijfvermogen van algen wordt bepaald door de aspecten tijdstip en instraling : Tijdstip Instraling DRIJFVERMOGEN WL Delft Hydraulics 2 5

12 In een systeem worden de relaties tussen de aspecten weergegeven door ALS-DAN regels, zoals: ALS instraling is midden EN tijdstip is ochtend DAN drijfvermogen is hoog Verschillende systemen tezamen vormen een schema, bijvoorbeeld het schema van het verdwijnen van drijflagen: Wanneer alle aspecten, systemen en schema s zijn gedefinieerd kunnen de benodigde invoer-files aangemaakt worden. Er zijn twee files nodig, een met de namen van de milieufactoren die bepalend zijn (dus tijdstip, instraling en windsnelheidverschijnen voor het schema voor verschijnen van drijflagen ) en een met de waardes voor deze parameters, gescheiden door komma s en per regel voor bijvoorbeeld een gridcel uit een numeriek model. De uitvoer van EcoFuzz kan ook weer bestaan uit verschillende klassen. Bijvoorbeeld: de kwaliteit van een bepaalde habitat is voor 60% hoog en voor 40% laag. Windsnelheid tijdens verdwijnen Instraling Verdwijnen WL Delft Hydraulics 2 6

13 3 Knelpunten in de huidige situatie Knelpunten in de huidige situatie van de WL modelinstrumentarium voor habitatevaluaties zijn geïdentificeerd op basis van een interne gebruikersevaluatie in combinatie met de geschetste gewenste eigenschappen voor een toekomstig modelinstrumentarium in de visie van Duel et al. (2001). Voor het WL modelinstrumentarium betreffen de knelpunten hoofdzakelijk de volgende: 1. de modelinstrumenten werken niet direct onder GIS; 2. de ecologisch informatie van soortmodellen is niet opgeslagen in zogenaamde masterdatabases; 3. de koppeling met andere modellen is wel mogelijk maar vergt handmatige acties; 4. de uitbreiding met nieuwe functionaliteiten is mogelijk maar is arbeidsintensief; 5. het meenemen van ruimtelijke samenhang in habitatanalyses is beperkt. Deze punten zorgen voor een beperkte efficiëntie en gebruikersvriendelijkheid, en belemmeren de verdere ontwikkeling naar een toekomstig habitatinstrumentarium waarin habitatmodellen van verschillende instituten functioneren en welke gekoppeld kunnen worden gebruikt met modelinstrumenten die buiten de habitatevaluatie vallen, zoals hydromorfologische of waterkwaliteitsmodellen. ad. 1 Gebruik van GIS MORRES werkt niet direct onder GIS. Dit betekent dat MORRES niet direct met kaarten werkt maar met files van het HIS format (WL software). HIS-files zijn datafiles waarin wordt gewerkt met de ID (uniek nummer) van een ruimtelijke eenheid die correspondeert met een gebiedje in een eterne GIS kaart (Mapper). Invoergegevens over systeemkenmerken staan ook in HIS-files als gemiddelde waardes behorend bij een ID van een ruimtelijke eenheid. In de praktijk worden invoergegevens vaak bewerkt in Ecel. Het nadeel hiervan is dat bewerkingen niet direct te visualiseren zijn. Bovendien wordt hiermee het aantal ruimtelijke eenheden beperkt tot Wanneer je een grid wilt gebruikten, mag de gridkaart dus maar cellen groot zijn. Bij een celgrootte van 10 m, wat realistisch is voor een gedetailleerde toepassing, kun je dus maar een gebied van m meenemen in je modellering. Een oplossing hiervoor is het werken met polygonen. Wanneer aaneengesloten sets van gridcellen dezelfde waardes bevatten voor verschillende habitatfactoren, kun je van deze groep cellen één polygoon maken met een ARCVIEW-procedure. Het nadeel van bovenstaande procedure met polygonen is dat deze vrij rigide is: wanneer je aanvullende informatie wilt gebruiken of waardes van habitatfactoren wilt veranderen, moet alles opnieuw gedaan worden, en verandert het aantal polygonen. Een ander nadeel is dat de bewerkingen specifiek voor 1 modelrun zijn en voor 1 bepaald modelscenario. Bovenstaande procedure voor het maken van polygonen is dus bewerkelijk wanneer je met meerdere soorten wilt werken. NB Het prototype model voor systeemanalyse van habitatmodellen, dat ontwikkeld is in PCRaster, kent bovenstaande nadelen niet. De grootte van de kaarten wordt slechts beperkt door het geheugen van de PC en berekeningen worden direct op kaarten toegepast. WL Delft Hydraulics 3 1

14 ad 2 Soortmodellen In MORRES is de ecologische informatie van kennisregels uit soortmodellen opgeslagen in ASCI tekst files, waarbij 1 file per soort gebruikt wordt. Deze manier van opslaan is niet overzichtelijk en aanpassingen brengen snel fouten met zich mee. Een ander nadeel is dat de ecologische informatie niet direct beschikbaar is voor gebruik in andere modellen omdat het format van de tekstfiles gebonden is aan het MORRES model. ad 3 Uitbreiding met nieuwe functionaliteiten MORRES is niet zo makkelijk uit te breiden met nieuwe functionaliteiten. Dit bleek bij de ontwikkeling van een onzekerheidsmodel. Hierbij bleek dat het programmeren van een onzekerheidsmodule binnen MORRES een grote programmeerinvestering zou zijn. Daarom is het onzekerheidsmodel in PCRASTER ontwikkeld. Een PCRASTER model is relatief snel ontwikkeld en is wel gemakkelijk uit te breiden met nieuwe functionaliteiten. ad 4 Koppeling met andere modellen en data-analyse pakketten Hoewel voor zowel MORRES als het onzekerheidsmodel koppelingen mogelijk zijn met veel andere modellen, vraagt dit een aantal handmatige bewerkingen. Dit is een nadeel omdat handmatige bewerkingen tot de introductie van fouten kunnen leiden en in het algemeen tijdrovend zijn. Er is op dit moment geen koppeling met data-analyse tools waarmee ecologische kennisregels afgeleid of getoetst kunnen worden. Dit zou voor de toekomst een waardevolle uitbreiding zijn. ad 5 Meenemen van ruimtelijke samenhang De mogelijkheden tot het uitvoeren van analyses voor de ruimtelijke samenhang van habitats zijn beperkt in MORRES. WL Delft Hydraulics 3 2

15 4 Gewenste situatie De gewenste situatie voor een modelinstrumentarium voor habitatevaluaties is een modelinstrument dat de functionaliteiten van de bestaande modelinstrumenten in zich verenigt. Het gaat hierbij vooral om MORRES, EKOS en HABIMAP (RIKZ). In eerste instantie wordt nog geen implementatie van EcoFuzz voorzien. Afhankelijk van de wensen van gebruikers van het vernieuwde of nieuw te bouwen modelinstrument, zal dit in een later stadium waarschijnlijk wel de bedoeling zijn. De bestaande modelinstrumenten kennen een aantal knelpunten, zoals beschreven in hoofdstuk 3, die in een vernieuwd of nieuw te bouwen instrument opgelost dienen te worden. Om dit te kunnen doen, moet aan een aantal belangrijke vereisten voldaan worden. Voor een gebruikersvriendelijk, open en generiek modelinstrument zijn de vereisten dat het modelinstrument: 1. gebruik maakt van ecologische kennis die opgeslagen is in een zogenaamde masterdatabase, waarin functies fleibel kunnen worden ingevoerd; 2. gemakkelijk uit te breiden is met nieuwe modules; 3. goed kan communiceren met in- en uitvoer van andere ecologische, hydrologische of hydromorfologische modellen; 4. direct onder GIS werkt; 5. een onzekerheidsanalyse/gevoeligheidsanalyse kan uitvoeren; 6. aansluit bij het Standaard Raamwerk Water (SRW), Open Model Systemen (OMS), DelftIO en de procedures van Good Modelling Practice; 7. aansluit op data-analyse en kalibratie tools; 8. geschikt is om ruimtelijke analyses mee uit te voeren. ad 1 Fleibele implementatie ten aanzien van functies (minimumfuncties, fuzzy, kansen, univariaat, multivariaat, tijdsinvloeden, successie). Functies moeten gepresenteerd kunnen worden. Deze database moet goed gedocumenteerd zijn. ad 3 Onder andere modellen wordt verstaan ecologische, hydrologische of hydromorfologische modellen. Het gaat hierbij om gegevens over bijv. waterstanden, ecotopen, concentratie stoffen in water e.a. ad 4 Om invoer te presenteren en genereren. Om uitvoer te presenteren. Om ruimtelijke analyses uit te voeren. WL Delft Hydraulics 4 1

16 ad5 Er is een onzekerheids- en gevoeligheidsmodel ontwikkeld in PCRaster, dat onafhankelijk draait van het VisualBasic-instrumentarium. Dit model zou in het te vernieuwen instrument geïmplementeerd kunnen worden. ad 6 Aansluiting van het HEP instrument op het Standaard Raamwerk Water (zie tekstbo). Ontwikkelingen moeten plaatsvinden volgens Good Modelling Practice. ad7 Om de geloofwaardigheid van habitatmodellen te vergroten is het kunnen uitvoeren van kalibratie en validatie analyses gewenst. Om dit te vergemakkelijken zouden habitatmodellen moeten aansluiten op statistische pakketten gericht op het toetsen en afleiden van ecologische kennisregels. Eventueel kunnen eenvoudige methoden ook geïmplementeerd worden in de habitatmodellen zelf. ad8 Op korte termijn zal een inventarisatie uitgevoerd worden van de wijze waarop ruimtelijke samenhang meegenomen kan worden in het modelinstrument. De verwachting is dat dit geen knelpunt zal vormen in het instrument aangezien de wens is dat het instrument direct onder GIS draait. Bovenstaande wensenlijst is moeilijk te realiseren door het bestaande WL modelinstrument aan te passen. In de volgende paragrafen gaan we daarom uit van een nieuw te ontwikkelen modelinstrument. De beschrijving van dit nieuw te ontwikkelen instrument is mede gebaseerd op plannen voor de ontwikkeling van een instrument met vergelijkbare functionaliteit, namelijk het evalueren van kennisregels van epertmodellen om schade bij overstroming te berekenen (Stone, K., 2002 en Van Kappel & Brinkman, 2002). Standaard Raamwerk Water SRW bestaat uit 5 losse delen: - rekenkern - kennisregels - preprocessing: bewerking van data (komt overeen met systeemkenmerken uit schema) - postprocessing: presentatie van resultaten - GUI (user interface) Uitwisseling tussen verschillende modellen gebeurt via een file waarin geleverde en gevraagde informatie staat. Bij een gekoppelde run wordt deze informatie per tijdstap uitgewisseld. Wil een model op SRW aansluiten, moet het voldoen aan een specifieke eisen voor de structuur ervan. Verder moet het los te initialiseren zijn, en een start en pauzeerfunctie hebben. In het SRW zit alleen software dat na eenmalige betaling vrij te verspreiden is (bijv. Mapper). Wanneer het model volgens bovenstaande schematisatie wordt opgezet, voldoet het aan het standaardraamwerk. Voordeel van het SRW is dat het informatie kan uitwisselen met hydrologische, morfologische en ecologische modellen. WL Delft Hydraulics 4 2

17 5 Uitgangspunten en randvoorwaarden voor het functioneel ontwerp, Het nieuwe modelinstrument voor habitatevaluaties moet alle gewenste functionaliteiten van de huidige bestaande instrumenten in zich verenigen. Het instrument moet gebruikersvriendelijk zijn door de aanwezigheid van informatieknoppen, helpfuncties en een heldere opbouw van de user interface. Ten slotte moet het nieuwe modelinstrument gemakkelijk uit te breiden zijn met nieuwe toepassingen. Uitgangspunt voor het nieuwe modelinstrument is dat het wordt gemaakt in Delft Shell, een generiek raamwerk dat door WL ontwikkeld is. Delft Shell heeft als functionaliteit een algemeen menu voor de definitie en invulling van projecten. Daarnaast is de functionaliteit voor de aanmaak en het beheer van een database reeds geïmplementeerd. In het Delft Shell raamwerk kunnen applicaties relatief eenvoudig gemaakt worden door individuele componenten te bouwen en deze in het raamwerk te hangen. Indien individuele componenten vrij beschikbaar zijn, kunnen de Delft Shell applicaties met deze componenten door WL vrij beschikbaar worden gesteld. voor het informatiesysteem. Het nieuwe modelinstrument moet aansluiten bij het Standaard Raamwerk Water en zo opgebouwd zijn dat het op termijn helemaal ingebouwd kan worden in het Standaard Raamwerk. Zolang dat nog niet het geval is, moeten in- en uitvoer van het nieuwe modelinstrument en de Standaard Raamwerk modellen wel alvast uitwisselbaar zijn. Het nieuwe modelinstrument moet uitvoer van andere relevante modellen kunnen gebruiken en de resultaten van het instrument moeten ook weer te gebruiken zijn in andere modellen. Dit betekent dat het instrument met algemeen gebruikte file formats moet werken en dat er de mogelijkheid bestaat om andere filetypen om te zetten in de algemeen gebuikte formats. ten aanzien van de kwaliteitscontrole De ontwikkeling van het modelinstrument wordt uitgevoerd volgens het Handboek Good Modelling Practice. uitgangspunten ten aanzien van de inhoud Het systeem doet uitspraken over de geschiktheid van het habitat van soorten, zowel wat betreft de kwaliteit als de ruimtelijke verdeling, en zo mogelijk ook over potentiële aantallen of biomassa van soorten. WL Delft Hydraulics 5 1

18 6 Gewenst systeem 6.1 Globale systeembeschrijving Het systeem is ontworpen om zowel eenvoudige als geavanceerde habitat- en ecotoopstudies mee uit te voeren. In het vervolg van deze rapportage worden met de term soortmodellen modellen bedoeld voor de analyse van habitatgeschiktheid of ruimtelijke samenhang van habitats. Er wordt geen onderscheid gemaakt tussen habitatgeschiktheid (kwaliteit habitat) en habitatbeschikbaarheid (voorkomen/ beschikbaarheid habitat), aangezien de gebruiker bij het opstellen van een model vrij is in de keuze van de habitatfactoren. Met de term ecotoopmodellen worden modellen bedoeld waarmee ecotoopkaarten voorspeld worden op basis van een set aan kaarten van ecotoopfactoren en een classificatietabel met ecotoopcriteria. Het systeem bevat een ecologische kennisdatabase met daarin soortmodellen, ecotopen- en andere kaartclassificatietabellen en overige toepassingen zoals tools voor kalibratie of validatie. Naast een kennisdatabase bevat het systeem een kaartendatabase en een projectdatabase voor projecten en projectcases welke door de gebruiker ook zelf aan te maken zijn. Een project bestaat uit een selectie uit de kennisdatabase, zoals bijvoorbeeld soortmodellen, die toegepast moeten worden in een bepaald gebied met daarbij een dataset voor dit gebied (set van kaarten en parametertabellen). De toepassingen zoals bijv. soortmodellen, kunnen ondergebracht zijn in verschillende projectcases, zodat ze apart van elkaar doorgerekend kunnen worden. De soortmodellen en overige toepassingen kan de gebruiker kopiëren uit de database, of hij kan deze zelf nieuw definiëren in de user interface. Een projectcase wordt doorgerekend door een rekenhart dat in het systeem gehangen is. Het rekenhart wat voor de toepassingen van het instrument gebruikt wordt is het raster GIS PCRaster. Het doorrekenen van een projectcase gebeurt door het activeren van (1) een vertaalmodule die de informatie die de gebruiker opgeeft in de user interface vertaalt naar modelscripts voor PCRaster en (2) direct hieropvolgend het doorrekenen van deze modelscripts. De resultaten van de projectcase zijn te bekijken met een visualisatieprogramma dat ook in het systeem gehangen is. Op dit moment wordt gedacht aan Netter (Delft Tools). Een definitieve keuze wordt gemaakt bij het maken van het technisch ontwerp. De verschillende toepassingen die in een project mogelijk zijn, zijn: habitatanalyses, het classificeren van kaarten op basis van abiotische factoren (ecotoopvoorspelling) en het draaien van scripts uit een bibliotheek voor overige toepassingen. Bij de habitatanalyse en kaartclassificatie kan de gebruiker ook nog kiezen voor het meenemen van een onzekerheidsanalyse of gevoeligheidsanalyse. De soortmodellen, ecotoopindelingen en overige toepassingen zijn opgeslagen in een database met een hiërarchische structuur. Het systeem functioneert op deze wijze als een open systeem waarbij de gebruiker een aantal default analyses aangeboden krijgt, maar ook de gelegenheid heeft om zelf ontworpen toepassingen aan het systeem toe te voegen. Deze kunnen worden opgeslagen in een projectdatabase of de kennisdatabase en hiermee beschikbaar komen voor andere gebruikers. WL Delft Hydraulics 6 1

19 6.2 Systeemcontet De systeemcontet geeft de relaties aan tussen het nieuw te ontwikkelen instrument met zijn omgeving. Het nieuw te ontwikkelen instrument gebruikt invoergegevens die door andere modellen wordt geleverd. Ook zal de geproduceerde modeluitvoer weer doorgegeven worden aan andere modellen. Een goede uitwisseling van kaart- en punt gegevens moet dus mogelijk zijn. Een goede uitwisseling is mogelijk bij gebruik van afgesproken file formats. Waar dit niet mogelijk is zullen zogenaamde wrappers ontwikkeld worden. Het is verder de intentie om het hele instrument aan te laten sluiten bij Standaard Raamwerk door een koppeling te maken of door het instrument in zijn geheel in Standaard Raamwerk te implementeren. 6.3 Functionele eisen De gewenste functionaliteiten zijn het uitvoeren van habitatanalyses, het classificeren van ecotopen en het draaien van specialistische toepassingen uit een bibliotheek. Binnen deze functies moet de gebruiker verschillende keuzemogelijkheden krijgen, welke in onderstaande paragrafen toegelicht zijn. Daarnaast moet het nieuwe modelinstrument ook mogelijkheden bieden voor invoer en bewerking van kaarten en voor visualisatie van kaarten. Habitatanalyses Een habitatanalyse wordt per soort uitgevoerd en per deelhabitat. De habitatgeschiktheid wordt bepaald door een set aan relevante habitatfactoren, onderverdeeld in kwaliteit van het habitat (waterkwaliteit, diepte, bodem, etc.) en ruimtelijke aspecten (oppervlakte gebied, afstand voedsel- versus paaigebied, etc.). Per habitatfactor is een rekenregel of kennisregel opgesteld die de relatie weergeeft tussen de waarde van een habitatfactor en de mate van geschiktheid van het habitat. De uiteindelijke habitatgeschiktheid van een deelhabitat is een functie van de resultaten van alle rekenregels samen. Vaak is deze functie een minimumfunctie, dus habitatgeschiktheid = minimum(rekenregel 1, rekenregel 2,..). Soms wordt de habitatgeschiktheid ook berekend als een vermenigvuldiging of een gemiddelde van de rekenregels. De habitatgeschiktheid kan ook uitgedrukt worden in draagkracht wanneer de potentiële draagkracht bij maimale habitatgeschiktheid bekend is. Naast een analyse voor habitatgeschiktheid kan ook een analyse uitgevoerd worden naar de ruimtelijke samenhang van deelhabitats. Deze analyse gebeurt ook met rekenregels en aggregatiefuncties voor alle rekenregels samen. Een analyse naar ruimtelijke samenhang kan gedaan worden in combinatie met een analyse van deelhabitatgeschiktheid. WL Delft Hydraulics 6 2

20 In het nieuwe modelinstrument moet de mogelijkheid bestaan om habitatanalyses te doen voor 1 soort of voor een aantal soorten. De soortmodellen zijn opgeslagen in de database en zijn aan te passen door de gebruiker. De gebruiker moet ook nieuwe soortmodellen kunnen toevoegen. De soortmodellen kunnen verschillende typen kennisregels bevatten. De kennisregels kunnen bijvoorbeeld afgeleid zijn door middel van data-analyse tools, waardoor ze uit elke mogelijke mathematische epressie kunnen bestaan. Maar vaak zijn ze opgesteld via epertkennis als gebroken lineaire functies (optimumfunctie bestaand uit lijnstukken) of klassefuncties voor niet-continue informatie (bodemkaart, vegetatiekaart, ecotopenkaart e.a.). Voor verdere toelichting zie hoofdstuk over gegevensmodel. mathematische epressie; geschiktheid = a 2 + b + c; geschiktheid = a 2 + by 2 +cz (multiple regressie); gebroken lineair: tabel met snijpunten van de lijnstukken (eventueel gevisualiseerd); klassen: tabel met klassen en bijbehorende waarden. De variabelen uit de kennisregels vormen de modelinvoer en bestaan uit kaarten (,y,z, etc.) en constanten (a,b,c, etc.). De namen van de kaarten en de locatie op de harde schijf moet de gebruiker aangeven in de user interface. Het moet hierbij mogelijk zijn om met dit te doen via een browser of zelfs met een zoekopdracht in een gekoppelde database. De constanten moet de gebruiker via de user interface kunnen opgeven of in tabelvorm kunnen aanduiden op de harde schijf. In een habitatanalyse wordt bij een berekening van geschiktheid ook berekend welke habitatfactoren beperkend zijn in een gebied (rastercel). Uitvoer van het ene soortmodel als invoer voor het andere soortmodel Om de habitatgeschiktheid van sommige soorten te berekenen is uitvoer van andere soortmodellen nodig. Bijvoorbeeld waterplanten als voedsel voor watervogels. In een projectcase worden de soortmodellen sequentieel berekend, waardoor de uitvoer van het eerste model beschikbaar is wanneer het tweede soortmodel doorgerekend wordt. Voor een goed gebruik van deze mogelijkheid dient de gebruiker dus zelf de soortmodellen in de juiste volgorde neer te zetten in de projectcase. Kaartclassificatie Met de kaartclassificatie wordt een kaart met ecotopen berekend op basis van een combinatie van invoerkaarten. Een ecotoop is bijvoorbeeld gedefinieerd als een gebied met een bepaalde diepteklasse in combinatie met een bodemtype en een bepaalde waterkwaliteit. De ecotopenindeling staat gedefinieerd in een tabel (zie gegevensmodel). Het berekenen van een ecotopenkaart is vervolgens een eenvoudige bewerking (standaardoperatie van het PCRaster). Bij een kaartclassificatie moet het ook mogelijk zijn om onzekerheden in invoerkaarten mee te nemen. De onzekerheden zijn hierbij opgegeven in een tabel behorende bij een kaart. WL Delft Hydraulics 6 3

21 Draaien van overige toepassingen Het is mogelijk dat gebruikers aanvullende berekeningen willen doen. Deze aanvullende toepassingen kunnen gedefinieerd worden in een apart te formuleren script. Deze scripts worden opgeslagen in de database en moeten vanuit de user interface geactiveerd kunnen worden. Nieuwe gebruikers moeten hierbij de benodigde invoerkaarten en tabellen kunnen opgeven. Voorbeelden van overige toepassingen zijn gevoeligheidsanalyses, onzekerheidsanalyses, validatie en kalibratieberekeningen. Gevoeligheidsanalyse Bij habitatanalyses is het relevant om de gevoeligheid van een modelresultaat voor de invoer en de modelparameters te weten. In het nieuwe modelinstrument moet een gevoeligheidsanalyse mogelijk zijn, waarbij de gebruiker de afwijking in parameters of de kaart via de user interface op geeft, en deze vervolgens wordt doorgevoerd door een berekening met het raster GIS te activeren. Onzekerheidsanalyse Naast een gevoeligheidsanalyse moet een onzekerheidsanalyse uitgevoerd kunnen worden met het instrument. Het gaat hierbij om onzekerheden in zowel invoerkaarten als modelparameters. De gebruikte methode is een Monte Carlo simulatie. De onzekerheden in invoerkaarten en modelparameters moeten opgegeven kunnen worden in tabelvorm. Deze tabellen zijn opgeslagen in de database. De Monte Carlo simulatie voor een geselecteerd soortmodel wordt berekend door het rekenhart, op basis van een modelscript. Hierbij moeten dus alle relevante parameters en rekenregels doorgevoerd zijn in dit modelscript. Een compleiteit hierbij is dat rekenregels op verschillende wijzen gedefinieerd kunnen zijn (continu, gebroken lineair, klassen). In het huidige instrument is alleen een Monte Carlo simulatie ontwikkeld voor rekenregels van het type gebroken lineair (Van der Lee et al., 2002). Om deze methode generiek te maken, en toepasbaar voor elk type kennisregel is nog een stuk methode ontwikkeling noodzakelijk. Om bijvoorbeeld onzekerheid in niet-continue kaarten mee te kunnen nemen (bijvoorbeeld een bodemkaart of een vegetatiekaart) moet de gebruiker hierbij werken met een kansverdeling van verschillende bodemtypen of vegetatietypen in een gebiedseenheid. Deze kansverdeling moet dan opgegeven kunnen worden in tabelvorm. Ook voor kennisregels voor bijvoorbeeld ruimtelijke factoren is nog niet duidelijk hoe met onzekerheid gewerkt kan worden. Kalibratie: Bij habitatgeschiktheidsanalyses moet de gebruiker ook een kalibratie uit kunnen voeren waarbij de parameters in het soortmodel gevarieerd worden net zolang totdat de parameters modelresultaten opleveren die het beste overeenkomen met veld- of meetgegevens. De kalibratie is programmeerbaar in PCRASTER of zou aangeroepen kunnen worden via een etern, reeds bestaand instrument. De toepassing kalibratie kan uitgevoerd worden door als gebruiker het soortmodel met bijbehorende set aan kennisregels op te geven en een kaart met veldgegevens. Wanneer op de functieknop rekenen gedrukt wordt, worden de juiste modelscripts aangemaakt en doorgerekend. WL Delft Hydraulics 6 4

22 Invoer en bewerking van kaartgegevens De functionaliteit van invoer en bewerking van kaartgegevens is een geavanceerde functionaliteit, waarmee de gebruiker de mogelijkheid heeft om voor elke kaart in de database een paar eenvoudige bewerkingen uit te voeren. Deze bewerkingen zijn alle rekenopdrachten voor het PCRASTER GIS, welke door een klik op een rekenknop uitgevoerd moeten kunnen worden. Dit zijn dus losse rekenopdrachten die uitgevoerd kunnen worden vooraf aan de berekening van de hele case. In een basisversie van het instrument gaan we ervan uit dat alle kaartinformatie in het geschikte format en met de juiste informatie aanwezig is in de database. Invoer van kaarten: Het rastergis dat als rekenhart wordt gebruikt, rekent met rasterkaarten met gelijke kaartcoördinaten en dezelfde gridcelgrootte. Standaard worden gridkaarten gebruikt, wat betekent dat ASCI grid files/ Arc-gridkaarten gebruikt kunnen worden. Om met polygoonkaarten of modelschematisaties te kunnen werken moeten alle benodigde invoerkaarten dus als raster gepresenteerd zijn. Dit is op verschillende manieren mogelijk. Enerzijds is dit mogelijk door de ruimtelijke informatie van polygoonkaarten en modelschematisaties in te voeren in tabelformaat waarin per gebiedselement het - en y- coördinaat van het middelpunt staat weergegeven met daarbij de kaartwaarde van dit element. Anderzijds is het mogelijk door wrappers te ontwikkelen die de omzetting van polygoonkaarten of modelschematisaties naar rasterkaarten verzorgen. De tweede optie zal in de praktijk het handigst zijn, omdat alle invoerkaarten in hetzelfde format moeten zijn. Een set aan invoerkaarten bestaat vaak uit een combinatie van polygoonkaarten en gridkaarten, en het omzetten van een gridkaart naar een tabelformaat is nogal bewerkelijk. Dit vergt namelijk eerst een conversie van een gridkaart naar een polygonenkaart. Een apart fileformaat is het Delft 3D curvelineair grid formaat. Curvelineaire grids zijn in te voeren door de rastercellen van het curvelineaire grid als rastercellen te zien van het rechte raster, waarbij de typische eigenschappen van de curvelineaire gridcellen (oppervlak etc.) opgeslagen worden in afzonderlijke grids. Typen invoer anders dan Arc gridkaarten: polygoonkaarten (vectorkaarten of Arc covers, bijvoorbeeld bestaande ecotopenkaarten); modelschematisaties bestaande uit knooppunten en lijnstukken (bijvoorbeeld SOBEKschematisaties); Delft3D kaarten (curvelineair grid). Het converteren van invoerkaarten naar één en hetzelfde format wordt voorlopig als een voorbewerkingsstap gezien, en valt dus buiten de functionaliteit van het instrument. Uiteraard kan dit op termijn anders besloten worden, afhankelijk van de wensen van de gebruikers. WL Delft Hydraulics 6 5

23 Een apart type invoer is een dataset van modeluitvoer van een gekoppeld model, zoals bijvoorbeeld tijdseries. In het nieuwe modelinstrument kan de functionaliteit gebouwd worden om kaartgegevens uit zo n complee dataset te selecteren. Dit betreft bijvoorbeeld de uitvoer van Delft3D. De implementatie van het selecteren van kaartgegevens uit een dataset wordt in deze definitiestudie ook als een voorbewerkingsstap gezien die buiten het nieuwe modelinstrument valt. Bewerking van kaarten Berekening van ruimtelijke factoren. De berekening wordt gedaan met standaardoperaties van het raster GIS welke dus binnen het user interface geactiveerd moeten kunnen worden. (her)classificatie van kaarten. Het gaat hier om het groeperen van klassen van verschillende kaarten tot een nieuwe kaart, of een wijziging van de indeling van een bestaande kaart op basis van kaartinformatie uit andere kaarten. Arithmetische operaties met kaarten (een kaartrekenmachine). Het gaat hier om standaardoperaties van het raster GIS (optellen, aftrekken, logische operaties e.a.) welke binnen de user interface geactiveerd worden. Bewerking van kaarten met logische statements (IF diepte groter dan 2 m, THEN legenda-eenheid = diep water, ELSE etc.). Het betreft hier weer standaard operaties van het raster GIS welke binnen de User Interface geactiveerd worden. Dit kan zowel via een afzonderlijk commando als met een serie commando s die opgesteld zijn in een batch-file. Analyse van resultatenkaarten. Dit kan verschillende bewerkingen betreffen, zoals sommering, middeling of clustering van cellen. Ook kunnen tabellen uitgevoerd worden. De gewenste bewerkingen worden gedefinieerd in overleg met de gebruikers. Visualisatie Visualisatie van kaarten en tabellen met standaard Delft software. Voor de weergave van kaarten met een hoge grafische kwaliteit wordt gedacht aan de implementatie van Netter (Delft Tools). 6.4 Technische eisen Gebiedskeuze en resolutie van kaarten De gebruiker moet zelf kunnen opgeven voor welk gebied hij een analyse wil doen. Daarnaast moet hij de resolutie (gridcelgrootte) kunnen opgeven van de kaarten waarmee hij werkt. Een hoge resolutie is nodig in gebieden met sterke milieugradiënten over korte afstand. Een hoge resolutie betekent een relatief lange rekentijd. Een lage resolutie is mogelijk in relatief homogene deelgebieden. WL Delft Hydraulics 6 6

24 Visualisatie Visualisatie van resultaten in voorgekookte formats van polygonenkaarten, rasterkaarten en (SOBEK/DELWAQ)- schematisaties. Bij de visualisatie van kaarten is het noodzakelijk dat het visualisatieprogramma kan werken met een basiskaart van het gebied (topografische kaart), met een juiste ruimtelijke afbeelding van gridcellen of polygonen, waarbij resultaatkaarten worden gepresenteerd uit rasters of matrices door de celwaarden te koppelen aan een rastercel of polygoon uit de basiskaart. Dit gebeurt via een ID. Visualisatie van een resultaatkaart met op de achtergrond een standaardtopografische kaart. Visualisatie van opgegeven kennisregels. Visualisatie van resultaattabellen in bijvoorbeeld staafdiagrammen of taartdiagrammen. Documentatie In de database moet ook de mogelijkheid bestaan om de ecologische kennis uit de soortmodellen met hun rekenregels te documenteren. Documentatie betreft dan het kunnen aangeven van de bronvermelding of een korte uitleg en/of motivatie van een bepaalde keuze. Ook moet het mogelijk zijn bestaande achtergrondsdocumenten digitaal te koppelen. De in te voeren documentatie moet, tezamen met aangegeven achtergrondsdocumenten voldoen aan de procedures van Good Modelling Practice. Helpfunctie De gebruiker moet met een klik op de rechtermuisknop (of anderszins) informatie op het scherm krijgen die hem helpt de invoer voor de user interface op de juiste manier op te kunnen geven. Foutmeldingen Wanneer de gebruiker een fout maakt, moet het instrument een foutmelding genereren die duidelijk is voor de gebruiker en op grond waarvan hij zijn fout kan herstellen. WL Delft Hydraulics 6 7

25 7 Functioneel ontwerp van HABITAT: het nieuwe modelinstrument voor habitatevaluaties 7.1 Functioneel model De user interface van HABITAT wordt opgebouwd uit 5 schermen (Figuur 1): Een scherm voor de menu balk, een voor de functieknoppen, een voor de database, een voor het werkgebied en een laatste voor boodschappen of foutmeldingen aan de gebruiker. Twee van deze schermen zijn interactief met de gebruiker, namelijk die van de database en die van het werkgebied. De werking van deze twee interactieve schermen is vergelijkbaar met die van bijvoorbeeld Windows Verkenner of Power Point 98. In het linker scherm van de database staat een gegevensstructuur die lijkt op een directory structuur. Wanneer je op een onderdeel in deze structuur staat en deze opent, verschijnt in het rechterscherm van het werkgebied de inhoud van dit onderdeel. Wanneer dit onderdeel bijvoorbeeld een kaart is (als onderdeel van de invoer van een project), wordt de kaart in het werkgebied gevisualiseerd. De gebruiker kan in dit werkgebied met de kaart de bewerkingen uitvoeren die in het instrument geïmplementeerd zijn. De inhoud van het werkgebied is weer anders wanneer het geopende onderdeel bijvoorbeeld een kennisregel is van een soortmodel. Dan verschijnt de kennisregel in het werkgebied als functieomschrijving of parametertabel, afhankelijk van het type kennisregel (zie 7.5 Logische gegevensstructuur). De gebruiker kan deze kennisregel nu in het werkgebied aanpassen. Naast kaarten en kennisregels zijn andere onderdelen uit de database de projecten en projectcases zelf, soortmodellen, kaartclassificatietabellen en modelscripts voor overige toepassingen. Het project staat hierbij het hoogste in de hiërarchie, dat wil zeggen, een project kan alle andere database onderdelen bevatten (zie 7.5). Voor alle onderdelen in de database geldt dat ze door de gebruiker ook nieuw te definiëren zijn. Bij een project gaat dit als volgt: de gebruiker definieert een nieuw project. Dit project kan uit verschillende cases staan welke apart doorgerekend kunnen worden. Per projectcase kan hij een toepassing selecteren uit de database. Een voorbeeld: de gebruiker selecteert voor een case een soortmodel uit de database. Binnen dit soortmodel selecteert hij vervolgens de kennisregels die hij wil meenemen. Daarnaast geeft hij aan of hij een onzekerheids- of gevoeligheidsanalyse wil meenemen. Per kennisregel moet de gebruiker ook de invoerkaarten en tabellen opgeven waarop de regels toegepast dienen te worden. Op deze manier kan de gebruiker zo een hele set aan cases met soortmodellen of andere toepassingen samenstellen in zijn project. Een case wordt doorgerekend met een druk op de functieknop Rekenen op de functieknoppenbalk. WL Delft Hydraulics 7 1