Universiteit Utrecht   

Virtual vs. Reality
de ontwikkeling van een virtueel veldwerk

J.A. Hermes

Naar inhoud
Naar hoofdstuk 3

Hoofdstuk 4: Ontwikkeling van het concept


Toepassen bestaand ontwerp

De verwachting aan het begin van het onderzoek was dat er een v.v.w. gevonden zou kunnen worden die te gebruiken zou zijn als een blauwdruk voor het te maken concept. Tijdens het onderzoek is echter gebleken dat geen van de onderzochte v.v.w. voldoet aan alle eisen, dus dit gaat helaas niet. Door nu die delen te gebruiken van verschillende onderzochte v.v.w. die wel aan de eisen voor dat onderdeel voldoen, is het mogelijk om een groot gedeelte van het concept toch uit de bestaande v.v.w. te halen. Er blijven natuurlijk gedeelte over die niet uit de onderzochte v.v.w. gehaald kunnen worden. Die worden ontwikkeld aan de hand van de tijdens het onderzoek en deelname aan het werkelijke veldwerk opgedane kennis. Als eerste is de inhoud van het v.v.w. bepaald door gebruik te maken van de huidige veldwerkbundel en de eisen in hoofdstuk 3. Aan de hand van deze inhoudsopgave wordt ieder hoofdstuk in het v.v.w. verder ontwikkeld tot een concept.

Inhoud van het v.v.w.

Inleiding
Doelstelling en opzet van het veldwerk

Gebiedsbeschrijving
Ligging van het veldwerkgebied
Historie van het gebied
Virtual tour
Fysische aspecten
Geologisch overzicht van de westelijke alpen
Geomorfologie
Het klimaat van de west-alpen
Vegetatie van de Franse alpen
Bodemontwikkeling en bodemtypes

Methode en technieken
Veldwaarnemingen en kartering
Bepaling van de hoeveelheid oppervlakkige afstroming
De modellering van bodemerosie
Hydrologisch meetprogramma / berekening bodemerosie
Kaarten
Legenda's
Opdrachten

Ontwikkeling van het concept

Het concept wordt in delen uitgewerkt. Deze delen volgen de hoofdstukindeling van de inhoud. Hier is voor gekozen omdat er dan een beter overzicht verkregen wordt van alle onderdelen. Uiteindelijk zullen al deze hoofdstukken worden samengevoegd zodat de complete opbouw van het concept getoond worden.
De inleiding van het v.v.w. is de hoofdpagina. Deze bevat een zestal links, welke ieder naar een hoofdstuk verwijzen. Deze hoofdstukken zijn: gebiedsbeschrijving, fysische aspecten, methoden en technieken, hydrologisch meetprogramma, kaarten en opdrachten. Het structuurschema van de hoofdpagina is te zien in schema 1. Deze indeling houdt in dat er vanuit elk hoofdstuk een link genomen kan worden naar elk ander hoofdstuk. Een voorbeeld hoe dit eruit ziet is gegeven in afbeelding 7. Naast deze links bevat de pagina de algemene inleidende tekst.


Schema 1: structuurschema van de hoofdpagina

Afbeelding 7: voorbeeld van knoppenbalk zoals deze in elke pagina gebruikt kan worden om direct naar den andere hoofdstukken te gaan.

Gebiedsbeschrijving

De gebiedsbeschrijving bevat drie subdelen. Deze zijn: de ligging van het veldwerkgebied, de historie van het veldwerkgebied en de virtuele tour. Het schema is te zien in schema 2.


Schema 2: structuurschema van de gebiedsbeschrijving

De ligging van het veldwerkgebied wordt aangegeven door middel van een aantal kaarten, waarin het gebied is aangegeven. Deze kaarten verschillen in schaal, zodat niet alleen de ligging in de regio duidelijk is, maar ook nationaal gezien. Hiervoor kunnen topografische kaarten gebruikt worden, omdat deze de gebruiker direct herkenbare informatie geven over omgeving. De historie van het gebied beslaat de sociaal geografische achtergronden van het gebied, samen met een algemene beschrijving. Dit gedeelte bevat geen fysisch geografisch informatie, omdat deze uitgebreid aan bod komt in het hoofdstuk fysische aspecten.
De virtual tour is een eerste kennismaking met het gebied. De student kan via een clickable map een veldwerkgebied selecteren en vervolgens kiezen voor een foto tour van het gebied of het maken van een virtuele wandeling of vlucht door een 3D model van het gebied. Afbeelding 8 laat zien hoe een foto tour eruit kan zien. De kaart boven in deze figuur is een overzicht van het gebied en geeft via de rode pijl de locatie en de kijkrichting van de foto aan.
Bij het maken van een virtual tour dient rekening gehouden te worden met het feit dat niet alle terreinkenmerken aan de student moeten worden verteld. Dit zou de educatieve waarde ondermijnen. Er kan voor gekozen worden om een gedeelte van de foto's zonder bijbehorende tekst weer te geven, om wel de aandacht op deze punten te vestigen zonder alles simpelweg aan de student uit te leggen. Met behulp van de beschikbare theorie zal de student de foto's zelf kunnen toelichten.
Een virtuele wandeling of vlucht door een 3d model geeft een direct beeld over de opbouw van het gebied. De terreinvormen zijn direct duidelijk en kunnen bij aankomst in het veld direct herkend worden. Een goed ruimtelijk inzicht in het gebied is noodzakelijk om een goed voorbereiding te kunnen treffen wanneer het gaat om de locaties die onderzocht moeten worden. BDe belangrijkste benodigdheden voor het maken van een 3d omgeving is een DEM (Digital Elevation model) en een topografische kaart van het gebied die daar overheen gelegd kan worden (afbeelding 9). Gelukkig hoeft dit niet allemaal zelf ontwikkeld te worden. Er kan gebruik gemaakt worden van een in VRML (virtual reality modelling language) ontwikkeld programma; "traVelleR". (Dykes, J., Moore, K. en Wood, J. (2002) www.geog.le.ac.uk/vfc/software/traveller/) Op deze site kan verdere informatie gevonden worden over het verkrijgen van het programma, de systeemeisen, de werking ervan en hoe een 3d omgeving gemaakt moet worden. (afbeelding 10)
Het voordeel van een virtual tour en/of 3d model is dat de student voordat deze het veldwerkgebied ingaat, een onderzoek-schema kan maken. De student kan zich al een beeld vormen van het gebied en onderzoekslocaties op voorhand kiezen. Dit maakt een verkenning van het veldwerkgebied bij aankomst grotendeels overbodig wat leidt tot directe tijdwinst in het veld. De structuur voor een virtual tour kan worden overgenomen uit het v.v.w.. "Coastal Sand Dunes and Management in North Wales, www.georesources.co.uk/" (schema 3)

Fysische aspecten

Het hoofdstuk Fysische aspecten bestaat uit vijf subdelen welke uitgewerkt worden in een structuurschema. De stof die in dit hoofdstuk behandeld wordt is alleen theorie en achtergrond-informatie over het veldwerk-gebied. De student kan deze informatie gebruiken om een beter beeld van de ontwikkeling van het gebied te krijgen. De studiestof staat goed beschreven in de veldwerkbundel die nu gebruikt wordt en het is dan ook het beste om deze hieruit over te nemen. Omdat het hier over theorie gaat die al in een goede vorm beschikbaar is, hoeft er slecht weinig werk gedaan te worden om dit in een v.v.w. te verwerken. Het zal alleen digitaal gemaakt en geactualiseerd moeten worden. Een uitbreiding van het aantal tekeningen en afbeeldingen is aan te raden, omdat deze in de huidige bundel ondervertegenwoordigd zijn. Het schema is te zien in schema 4. Een voorbeeld van een beschrijving van fysische aspecten binnen een v.v.w. is te zien in afbeelding 11.

Methoden en technieken


Het hoofdstuk methoden en technieken bestaat uit drie subdelen welke uitgewerkt worden in een structuurschema. De stof die in dit hoofdstuk behandeld wordt is alleen theorie over de verschillende methoden en technieken die worden gebruikt in het veldwerk. De student kan deze informatie gebruiken om deze toe te passen in het veld. De studiestof staat goed beschreven in de veldwerkbundel die nu gebruikt wordt en het is dan ook het beste om deze hieruit over te nemen.
Omdat het hier over theorie gaat die al in een goede vorm beschikbaar is, hoeft er slechts weinig werk gedaan te worden om dit in een v.v.w. te verwerken. Het zal alleen digitaal gemaakt en geactualiseerd moeten worden. Het schema is te zien in schema 5.
Het in het onderzoek gebruikte v.v.w. van gibberagon in Australië (www.gibberagon-e.schools.nsw.edu.au) geeft een goed voorbeeld van hoe op een eenvoudige en duidelijke mannier de methoden en technieken te beschrijven zijn. (afbeelding 12)
Het gebruik van animatie i.p.v. tekeningen binnen het v.v.w. om de verschillende technieken, zoals de omgekeerde boorgat methode (afbeelding 13), uit te leggen is aan te raden. Door deze statische tekening te vervangen door een animatie waarin de werking van deze methode wordt uitgelegd, zal een student sneller de methode begrijpen.

Hydrologisch meetprogramma

Binnen dit hoofdstuk bevindt zich de eerste opdracht die de studenten in het veld moeten uitvoeren. Het hydrologisch meetprogramma is het onderdeel waarin de student in het veld hydrologische testen moet doen die bedoeld zijn om de verzadigde doorlatendheid van twee landschapseenheden te bepalen. Dit gedeelte van het v.v.w. is echter niet interactief, omdat de verwerking van de gegevens pas in het laatste hoofdstuk van het v.v.w. plaatsvindt. Ook hier gaat het weer over een theoretisch gedeelte dat grotendeels overgenomen kan worden uit de huidige veldwerkbundel. Een nuttige aanpassing is het toevoegen van een animatie die de omgekeerde boorgat methode duidelijk uitlegt.
Het schema is te zien in schema 6.

Kaarten

In dit hoofdstuk worden de kaarten en de bijbehorende legenda's besproken die de studenten tijdens het veldwerk moeten maken. Dit gedeelte van het v.v.w. is niet interactief, omdat de verwerking van de gegevens en het maken van de kaarten voor het eigen gebied pas in het laatste hoofdstuk van het v.v.w. plaatsvindt. Ook hier gaat het weer over een theoretisch gedeelte dat grotendeels overgenomen kan worden uit de huidige veldwerkbundel.
Het schema is te zien in schema 7.

Opdrachten

Veldopdrachten
Dit laatste hoofdstuk in het v.v.w. is de grootste uitdaging om te maken omdat dit een interactief gedeelte zal bevatten. Tijdens het onderzoek is geen enkel interactief v.v.w. gevonden. Het is echter noodzakelijk dat een goed v.v.w. een interactief gedeelte bevat, omdat de student daarmee meer bij het v.v.w. betrokken wordt en het een goede uitwerking van de gegevens waarborgt. Daarnaast zijn er nog verschillende didactische voordelen te noemen die niet direct verband houden met het onderwerp van het veldwerk. Zo kan er geëxperimenteerd worden met het kleurgebruik en de legenda-indeling in de kaarten die vervaardigd moeten worden. Dit geeft een direct inzicht in de resultaten van de keuzen die de student maakt en zal tot een beter eindresultaat leiden. Het structuurschema van de hoofdindeling is te zien in schema 8. Van de vier subbladen die in het structuurschema te zien zijn is alleen de verwerking van de gegevens een interactief gedeelte.
Het eerste gedeelte (opdrachten) geeft een opsomming van de opdrachten die de studenten moeten doen tijdens het veldwerk. De studenten moeten een aantal kaarten maken en een hydrologisch meetprogramma doorlopen. Als eerste moet er een waarnemingspuntenkaart gemaakt worden. Hierop moeten zo'n 40 à 45 punten komen staan waarvan het volgende is bekeken: plaats, vorm, lithologie, hellingshoek, losse materiaal, textuur, percentage stenigheid, vegetatie, percentage afdekking door vegetatie en litterlaag. Deze kaart vormt de basis voor de andere kaarten die gemaakt worden.
Voor de andere kaarten kan naast deze gegevens ook gebruik gemaakt worden van ander bronnen, zoals een topografische kaart en luchtfoto's van het gebied in kwestie.

De eerste gebiedsdekkende kaart die gemaakt moet worden is de geomorfologische kaart. Deze kaart laat de verschillende vormen zien die in het gebied aanwezig zijn zoals badlandcomplexen, landslides en glacis. De volgende kaart is de lithologie/losse materialen kaart. Deze geeft de samenstelling van de bodem weer. De derde kaart is de vegetatie kaart, die het soort begroeiing aangeeft samen met het percentage oppervlakte bedekking door planten (dak en litterlaag). Als laatste losse kaart wordt de hellingsklassenkaart gemaakt. Deze kan al vooraf gemaakt worden door gebruik te maken van een topografische kaart waar hoogtelijnen opstaan. Dit kan binnen het GIS gedeelte van het v.v.w. geautomatiseerd plaatsvinden.
Door de vier gebiedsdekkende kaarten te combineren via de overlayfunctie van het GIS gedeelte, kan een nieuwe kaart gemaakt worden: de landschapseenhedenkaart. De bedoeling van deze kaart is het aangeven van gebieden die eenzelfde opbouw hebben en dus waarschijnlijk ook eenzelfde erosiegevoeligheid. Voorbeeld: twee gebieden binnen het veldwerkgebied vallen binnen dezelfde klassen als het gaat om de vorm (geomorfologie), percentage stenenbedekking, oppervlaktebedekking door planten en vallen binnen dezelfde klasse van de hellinghoek. Dan is de aanname dat deze twee verschillende gebieden even gevoelig zijn voor erosie.
Een aanname die gedaan wordt is dat de landschapseenhedenkaart gebieden laat zien die geen interne variatie hebben met betrekking tot erosie. Om te controleren of de verschillende landschapseenheden significant van elkaar verschillen, wordt een statistische toets (Mann Withney U test) uitgevoerd. Wanneer de eenheden inderdaad genoeg verschillen kan aan het hydrologisch meetprogramma worden begonnen.
Er wordt een keuze gemaakt voor twee verschillende landschapseenheden. In beide zal de verzadigde doorlatendheid van de bodem gemeten worden door gebruik te maken van de omgekeerde boorgat methode. (afbeelding 13) Deze methode werkt als volgt: er wordt een tiental gaten geboord binnen een klein stuk van de landschapseenheid. De gaten worden allemaal gevuld met water en wanneer het waterpeil gedaald is weer bijgevuld. Wanneer het waterpeil niet meer zichtbaar daalt, is de bodem om het boorgat volledig verzadigd. Het gat wordt voor een laatste maal gevuld en per tijdseenheid wordt het dalen wan het waterpeil gemeten. Uit deze waarnemingen is de verzadigde doorlatendheid te berekenen. Door gebruik te maken van deze berekende waarde wordt een infiltration envelope getekend, waaruit de time to ponding is af te lezen. Een hoge intensiteit, korte duur regenbui is verwerkt in het model en geeft samen met de time to ponding de hoeveelheid overlandflow, welke direct verantwoordelijk is voor de erosie van de twee landschapseenheden.

Interactief
Het interactief maken van de kaarten betekend dat de kaarten niet meer op papier worden getekend, maar in de computer moeten worden verwerkt. Dit is nodig om te zorgen voor een goede visualisatie van het geheel en om de overlayfunctie te kunnen gebruiken. Het v.v.w. is op vijf punten interactief .

  1. In de eerste vier gebiedsdekkende kaarten kan de student zelf de grenzen van de aangeven van de eenheden die hij/zij in het veld herkent. Wanneer deze niet overeenkomen met die in de beschikbare basiskaart, kunnen deze gewijzigd worden.
  2. De student maakt zelf een keuze voor de indeling van de klassen die in de kaarten gebruikt worden. Veranderingen in deze indelingen zijn direct zichtbaar in de uiteindelijke kaart.
  3. De student kiest zelf de kleuren die in de kaarten gebruikt worden. De effecten van de verschillende kleuren is direct zichtbaar in de kaart.
  4. De waarde die elke klasse toegewezen krijgt ten aanzien van erosiegevoeligheid, wordt door de student zelf gekozen. vb.: in de vegetatiekaart krijgt de klasse "Braakliggend" een erosie-waarde van 10 (hoge eroseigevoeligheid) en de klasse "Grasland" een waarde van 1 (lage erosiegevoeligheid).
  5. De waarde van de indexering van de kaarten wordt door de student zelf gekozen (afbeelding 14). Dit wordt gedaan om de vier kaarten ten opzichte van elkaar te wegen met betrekking tot de erosiegevoeligheid.
Punt vijf en zes hebben beide een grote invloed op de kwaliteit van de landschapseenhedenkaart. Deze kan direct veranderd worden door waarde van de klassen of de indexering van de sub kaarten te veranderen.

Benodigdheden
Om de kaarten te kunnen vervaardigen is een basis nodig die vergelijkbaar is met de werkelijkheid in het veld. De studenten krijgen de beschikking over een viertal digitaal beschikbare kaarten/foto's, te weten een DEM (Digital Elevation Model), een topografische kaart, een kadastrale kaart waar alle percelen opstaan en luchtfoto's van het gebied van een voorgaand jaar, in dezelfde maand (i.v.m. plantengroei).
Het DEM kan gebruikt worden om de hellingsklassenkaart mee te maken. De kadastrale kaart geeft een goede basis voor de andere drie kaarten. De topografische kaart en de luchtfoto's kunnen gebruikt worden om een groot gedeelte van deze drie kaarten al in te vullen. Deze gegevens kunnen bij aankomst in het veld dan snel gecontroleerd worden.
De GIS omgeving is een toepassing die te vergelijken is met ARCVIEW GIS of MAPINFO. De applicatie kan als module aangeboden worden binnen het v.v.w., of als los programma. Dit laatste is veel eenvoudiger en heeft de voorkeur omdat het veel tijd en geld bespaart.

Het concept

Naar: Hoofdstuk 5: Conclusies


Home Cartography Section    Homepage RW Home UU Zoek Laatste keer gewijzigd:
door
Peter van der Krogt.