CONCEPTEN VAN TEMPOREEL GIS TOEGEPAST OP TWEEHONDERD JAAR KADASTRALE KAARTEN.

Transcriptie

1 CONCEPTEN VAN TEMPOREEL GIS TOEGEPAST OP TWEEHONDERD JAAR KADASTRALE KAARTEN. Filip Bradt, Peter Bogaert, Philippe De Maeyer, Nico Van de Weghe, Marijke Brondeel Vakgroep Geografie, Universiteit Gent Krijgslaan 281 (S8), 9000 Gent 1. Inleiding Het Kadaster beschikt over een schat aan patrimoniale informatie over de voorbije tweehonderd jaar. In kader van een onderzoek uitgevoerd aan de Universiteit Gent werd nagegaan hoe deze kadastrale informatie in een tijdruimtelijk GIS kan worden geïntegreerd. Er werd gewerkt binnen een ruimtelijk GIS (senso stricto) omdat er op de markt nog steeds geen commerciële en functionele temporele GIS pakketten beschikbaar zijn. Het implementeren van de tijdsdimensie in een commercieel GIS ligt echter niet voor de hand, daar geen rekening wordt gehouden met temporele bevraging. Om dergelijke bevragingen op datum uit te voeren dient dit GIS aangevuld te worden met modules die kunnen omgaan met datums. In het kader van dit onderzoek vormde deze beperking geen probleem omdat het Kadaster steeds de situatie van ieder jaar op 1 januari weergeeft. De toepassing waarbij kadastrale documentatie over de voorbije tweehonderd jaar in een GIS wordt geïntegreerd, is eenvoudig. Het betreft een discreet proces, waarbij het kadaster steeds de situatie weergeeft van een welbepaald jaar: een temporele resolutie (of granulariteit) van 1 jaar. Dit laat een eenvoudige verwerking van de gegevens in een niet-temporele database toe. Alhoewel deze gegevens een datum voorstellen kunnen ze gereduceerd worden tot een getal, in dit geval dus een jaartal. Hierdoor zijn zowel cardinale als ordinale bevragingen mogelijk. Echter, voor bepaalde onderzoeken is een granulariteit van 1 jaar onvoldoende, daar in een tijdspanne van 1 jaar een goed meerdere keren van bestemming, eigenaar, enz. kan veranderen. Seizoenale trends van mutaties kunnen ook niet worden nagegaan. De exacte datum van een mutatie kan men bij de Registratie achterhalen. Dit is enerzijds zeer tijdrovend werk en is anderzijds moeilijk te implementeren in niet-temporele databanken. In het kader van het onderzoek werd daarom enkel gewerkt met de jaarlijks bijgewerkte kadastrale gegevens 2. Conceptuele modellering Het ligt voor de hand dat er in de modellering voor de objectbenadering (object approach) moet gekozen worden. De kadastrale kaart is immers een objectgericht product. Hierbij wordt het ruimtelijk model, de kadastrale kaart, beschreven a.h.v. objecten. Volgens de veldbenadering of field approach zou vanuit een aantal punten van het ruimtelijke model gekeken worden naar de attribuutwaarde van deze locaties. Het is duidelijk dat dit voor een kadastrale kaart minder gebruikelijk is. We onderscheiden op de kadastrale kaart een aantal belangrijke objecten: Percelen, gekenmerkt door een unieke ID (perceelsnummer) Gebouwen

2 Straten Rivieren, beken, kanalen, meren, Gemeentegrenzen, afdelingsgrenzen, sectiegrenzen, Niet zichtbaar op de kadastrale kaart, maar toch onlosmakelijk verbonden met het kadastrale perceel zijn eigenaren, die men kan terugvinden in de kadastrale legger, en die ook als objecten worden beschouwd. Omwille van de relatieve eenvoudigheid van het model wordt hier gekozen voor een Entityrelationship model, ook wel gekend onder de verkorte vorm: ER-model 1. Het is een van de meest verspreide en gebruikte benaderingen om een conceptueel model op te bouwen en werd geïntroduceerd door Chen (1976). Het kan opgevat worden als een data(bank)model, waarbij de structuur van de data a.d.h.v. entiteitstypes, attributen en relatietypes wordt vastgelegd. Het wordt gebruikt als tussenstap bij databankontwerp en is geenszins bedoeld om rechtstreeks geïmplementeerd te worden. In het model worden de onderscheiden objecten op de kaart als entiteiten beschouwd. Daarbij wordt elke entiteit dan beschreven door een aantal eigenschappen, die de attributen van de entiteit worden genoemd. Sommige attributen van een entiteitstype verwijzen naar andere entiteitstypes. Deze attributen worden voorgesteld als relatietypes tussen entiteitstypes. In een relatietype zijn steeds twee of meerdere entiteitstypes betrokken. Ook relatietypes kunnen soms voorzien zijn van attributen (Worboys M., 1995; Elmasri et al., 2000) Figuur 1: Voorbeeld van een ER-model: De relatie tussen de entiteitstypes perceel en eigenaar 1 Ook nog aangeduid als entity-attribute-relationship model

3 Aan ieder object kan een levensduur worden gekoppeld door het toekennen van twee temporele attributen: (1) een tijdstip waarop het object ontstaan is, en (2) een tijdstip waarop het object heeft opgehouden te bestaan De ruimtelijke objecten worden in verschillende lagen opgeslagen (een laag perceelsgrenzen, een laag gebouwen, een laag straten, ). De koppeling tussen de ruimtelijke objecten gebeurt a.d.h.v. hun ligging. Een koppeling d.m.v. een sleutelattribuut zou voor redundantie zorgen. Het enige niet-ruimtelijke objecttype dat in deze vereenvoudigde kadastrale inventarisatie resteert, is eigenaren. Deze worden gekoppeld aan de percelen. De andere objecten onderhouden geen attribuaire verbanden of relaties, en worden dus onafhankelijk van elkaar in databanken bewaard. Hiermee wordt bedoeld dat een wijziging in de ene databank geen wijziging in een andere databank impliceert. 3. Implementatie in ArcGIS 8 Een voorbeeld werd in de praktijk toegepast aan de hand van de geodatabase in ArcGIS. De geodatabase schrijft alle gegevens, zowel de geometrische als attribuutgegevens, weg in één databasebestand, dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld de shapefile. De objectmodellering kan gemakkelijk toegepast worden, daar de topologie in de geodatabase gebaseerd is op coïncidentie i.p.v. gemeenschappelijke features, m.a.w. afzonderlijke coördinaten kunnen op eenzelfde locatie bestaan. De vlakken-topologie bestaat uit vlakken met samenvallende segmenten. Polygonen grenzen pas aan elkaar, als deze samenvallende segmenten bevatten. Bijkomend voordeel van de geodatabase is dat er ook tussen lagen topologische relaties kunnen gedefinieerd worden, wat de integriteit van de data ten goede komt. Figuur 2: De topologie in de geodatabase is gebaseerd op coïncidentie. Wanneer de geodatabase wordt vergeleken met een gewone relationele database, komt de ruimtelijke onderzoekskracht van GIS duidelijk naar voren. Aangezien de geodatabase de objecten ruimtelijk koppelt a.d.h.v. coördinaten, zijn attribuaire koppelingen vaak overbodig. Door die ruimtelijke koppeling kan er handig gebruik worden gemaakt van de lagenstructuur, die een GIS biedt.

4 4. Temporele bevragingen binnen ArcGIS Via SQL kunnen temporele bevragingen uitgevoerd worden. Doch, deze SQL ondersteunt geen zuiver temporele operatoren. Maar, zoals eerder aangehaald, kunnen de temporele gegevens gereduceerd worden tot een getal, omdat de kadastrale gegevens een temporele resolutie bezitten van precies 1 jaar. Dit laat ons dus toe om toch temporele query s uit te voeren a.d.h.v. een niet-temporeel SQL. Een voorbeeld kan hier misschien wat duidelijkheid scheppen. Om de kadastrale percelering van 1944 op te vragen, dient er op de attributentabel van de layer percelen volgende query worden uitgevoerd: [T_BEGIN] < = 1944 AND [T_EINDE] > 1944 In de attributentabel van percelen zijn de percelen die in 1944 bestonden nu automatisch geselecteerd. Door een nieuwe laag te creëren op basis van deze selectie verkrijgen we een visuele voorstelling van de percelen die in 1944 bestonden. Figuur 3: De visuele voorstelling van de percelering in 1944 in ArcGIS 8 5. Uitbreiding naar een bi-temporeel model Het Kadaster geeft steeds de toestand weer per 1 januari van een welbepaald jaar. De temporele resolutie of granulariteit bedraagt steeds één jaar. Het is onmogelijk te achterhalen via kadastrale documenten, op welke dag bijvoorbeeld een perceel van eigenaar is veranderd. 2 Een perceel kan tijdens een kadastraal jaar (van 1 januari tot 31 december) ook meerdere mutaties ondergaan, of meerdere keren van eigenaar wisselen. Deze tussentijdse mutaties worden eveneens niet bewaard, en zijn dus niet achterhaalbaar via kadastrale documenten. 2 Via de Registratie kan dit echter wel worden bekomen

5 Wanneer men deze informatie toevoegt aan een kadastrale database, worden twee tijdsdimensies bekomen : transaction time: het tijdstip wanneer de verandering in de kadastrale database is doorgevoerd. valid time: het tijdstip dat de verandering zich in werkelijkheid heeft voorgedaan. Vanwege de twee temporele dimensies spreekt men van een bi-temporele database. In dit geval hebben beide tijdsdimensies een verschillende temporele resolutie of granulariteit. transaction time temporele resolutie: 1 jaar valid time temporele resolutie: 1 dag 6. Besluit Figuur 4: Het entiteitstype perceel in een bitemporeel model Het implementeren van de tijdsdimensie in een commercieel GIS ligt niet voor de hand, daar geen rekening wordt gehouden met temporele bevraging. Om dergelijke bevragingen op datum uit te voeren, dient dit GIS aangevuld te worden met modules dien kunnen omgaan met data die een temporele resolutie bezitten van minder dan een jaar. In het kader van dit onderzoek vormde deze beperking echter geen probleem, omdat de kadastrale informatie een temporele resolutie bezit van precies 1 jaar. Dit laat een eenvoudige verwerking van de gegevens in een niet-temporele database toe. Temporele bevragingen binnen ArcGIS staan dus nog in een beginfase, alhoewel het belang van het temporele aspect toeneemt. Tijd is een belangrijke factor in tal van geografische processen, zowel van fysische als sociaal-economische aard. De integratie van de tijdsdimensie in een GIS laat ons toe om behalve ruimtelijke verbanden, ook temporele verbanden te ontdekken in die geografische processen. Het is duidelijk dat een temporeel GIS in veel gevallen een enorme meerwaarde kan bieden ten opzichte van traditionele geografische informatiesystemen. 7. Gegevens, moeilijkheden, voldoeningen en ideale situatie Voor dit onderzoek werd beroep gedaan op analoge kadastrale gegevens waaronder het oorspronkelijk perceelsplan (toestand 1835), het huidige perceelsplan (toestand 1 januari 2003), de perceelaanwijzende tabel en bijhorende opmetingsschetsen. Alle plans werden

6 gedigitaliseerd en nadien gegeorefereerd. De attribuutgegevens werden in de databank aangevuld. De kadastrale gegevens zijn makkelijk toegankelijk en bevatten heel wat informatie die zeer nuttig kunnen zijn voor onder andere historisch, fysisch, sociaal-economisch en landschapskundig onderzoek. Het niet digitaal beschikbaar zijn van historische kadastrale gegevens maakt dit soort onderzoek arbeidsintensief en tijdrovend. Het is echter quasi onmogelijk om dergelijke historische gegevens allemaal te digitaliseren. Sinds 1998 worden deze perceelsplans voor Vlaanderen gedigitaliseerd via KADSCAN, en in een verdere fase KADVEC. Naar de toekomst toe kan het eventueel beter zijn deze digitale bestanden bij te houden. Beter nog is het - als men start van een bepaalde uitgangsituatie - enkel en alleen opslaan van de mutaties doorheen de tijd. Op een dergelijk manier zou de toestand van een welbepaald jaar rechtstreeks uit de databank geëxtraheerd kunnen worden, waardoor men gegevens makkelijk kan combineren met andere gegevens die over hetzelfde jaar handelen. Door de vereniging van het Kadaster en de Registratie onder één federale overheidsdienst bestaat de unieke kans om gegevens van beide diensten aan elkaar te koppelen. Daardoor kunnen de mutaties tot op een dag nauwkeurig worden opgeslagen en derhalve tot op een dag nauwkeurig worden bevraagd. Bibliografie CHEN, P. P-S., The entity-relationship model toward a unified view of data. In: Association for Computing Machinery Transactions on Database Systems, 1 (1), ELMASRI, R. & NAVATHE, S., Fundamentals of database systems, third edition. Addison-Wesley, 953 pp. ESRI Inc., bewerkt door ESRI Belux & SAD K.U. Leuven, 2001a. Gebruik van de geodatabase. HENDRIKS, P. & OTTENS, H. (red.), Geografische Informatie Systemen in ruimtelijk onderzoek. Van Gorcum, Assen, 210 pp. OTT, T. & SWIACZNY, F., Time-Integrative Geographic Information Systems. Springer, 234 pp. VAN OOSTEROM, P., Time in cadastral maps. In: Time in GIS: Issues in spatiotemporal modelling. Netherlands Geodetic Commission, WORBOYS, M., GIS, A Computing Perspective. Taylor & Francis, London, 376 pp. ZEILER, M., Modeling Our World, The ESRI Guide to Geodatabase Design. ESRI Press, 199 pp.