Geodesie is de wetenschap die de vorm van de aarde, haar rotatie en haar zwaartekrachtsveld bestudeert.
Het vakgebied geodesie omvat alle methoden en technieken waarmee we exacte posities op de aarde bepalen. Op basis van terreinmetingen worden posities in drie dimensies (x, y, z) gedefinieerd. Planimetrische metingen hebben betrekking op de horizontale positie (x, y) en altimetrische metingen op de verticale positie (z).
Nieuwe methoden en technieken
De voorbije decennia zijn de positioneringsmethoden ingrijpend geëvolueerd. Klassieke topografische meettechnieken op het terrein – zoals triangulatie en waterpassing – berustten voornamelijk op netwerken van vaste (gematerialiseerde) punten in het landschap. Deze werden aangevuld met satelliettechnieken, die vandaag op grote schaal worden toegepast.
Satellietnavigatiesystemen (GNSS) maken het mogelijk om overal ter wereld, op elk moment, precies te bepalen waar we ons bevinden. Posities kunnen met andere woorden globaal, continu en homogeen bepaald worden. Daarbij zijn we minder afhankelijk van de traditionele meetpunten en ontsnappen we aan veel van de beperkingen die traditionele terrestrische geodetische netwerken met zich meebrengen.
Er is vandaag een breed scala aan technieken voor gegevensverzameling beschikbaar: metingen op het terrein, via luchtfotografie en via satellietbeelden worden complementair ingezet. De ruimtelijke informatie vormt de initiële basis voor de opmaak van kaarten en geografische databanken. Na het verzamelen volgen nog essentiële stappen: de selectie, verwerking en coherente presentatie van de gegevens. Zo blijven hun nauwkeurigheid en compatibiliteit gegarandeerd.
In België speelt de afdeling Geodesie van het NGI een centrale rol in deze context. Zij definieert en onderhoudt de officiële coördinatenreferentie- en projectiesystemen van het land. Deze keuzes waarborgen dat alle geografische gegevens – oud en nieuw – coherent, nauwkeurig en betrouwbaar zijn en gebruikt kunnen worden door overheden, professionals en de samenleving.
Wat doet de dienst Geodesie bij het NGI?
Keuze van referentiesystemen voor nationale coördinaten
Door de aarde te modelleren kan de positie van alle punten op haar oppervlak precies worden aangegeven met geografische coördinaten. Om deze punten op een vlakke kaart weer te geven, moeten we ze omzetten van een gekromd, driedimensionaal oppervlak naar een tweedimensionaal vlak. Dat proces heet projectie. Elke kaartprojectie leidt tot een geometrische vervorming van het geografische object. Deze vervormingen hebben invloed op de vorm, de grootte (oppervlakte, afstand) of de oriëntatie van de weergave van het geografische object.
Er zijn verschillende methoden om de projectie uit te voeren, elk met hun eigen voor- en nadelen. Afhankelijk van het geografische object dat in kaart moet worden gebracht, de ligging ervan op aarde en het belang van de cartografie, kan de ene projectie de voorkeur genieten boven de andere. De dienst Geodesie van het NGI heeft gekozen voor de conforme Lambertprojectie als kaartprojectie voor België.
De Lambert-kaartprojectie
De Lambert-kaartprojectie is een zogenaamde conisch conforme kegelprojectie. Ze wordt conform genoemd omdat ze lokaal gemeten hoeken behoudt na projectie op een vlak en dus ook de lokale vormen op de kaart behoudt. Daartegenover staat dat afstanden lichte vervormingen ondergaan, die echter beheerst en voorspelbaar blijven.
De Lambertprojectie is conisch omdat ze gebaseerd is op de projectie van het oppervlak van de aarde op een geometrische kegel. Men kan zich dit voorstellen alsof een kegel rond de aarde wordt geplaatst, zodanig dat hij haar raakt langs één of twee parallellen of zodanig dat ze in twee parallellen doorgesneden wordt, de zogenaamde standaardparallellen.
Sinds 1950 heeft het NGI drie opeenvolgende Lambertprojecties gedefinieerd als officiële kaartprojecties voor België. Bij elke evolutie werden de parameters zo gekozen dat de afstandsvervorming over het volledige nationale grondgebied minimaal bleef, met een maximale vervorming van zo’n 8 cm per kilometer.
Lambert 1950: deze projectie volgde de eerder gebruikte Bonneprojectie op en was de eerste officiële Lambertprojectie in België.
Lambert 1972: deze projectie verbeterde de nauwkeurigheid van Lambert 1950 op basis van bijna twee decennia aan nieuwe geodetische metingen.
Lambert 2008: deze projectie is gebaseerd op het GRS80-ellipsoïde, die ook wordt gebruikt door satellietnavigatiesystemen (GNSS). Dankzij deze keuze vermijden we complexe coördinatentransformaties en de nauwkeurigheidsverliezen die daarmee gepaard kunnen gaan bij GNSS-bepaalde posities. Lambert 2008 voldoet aan de Europese INSPIRE-richtlijnen voor ruimtelijke gegevens en garandeert daarmee een compatibel gebruik van ruimtelijke gegevens uit de verschillende lidstaten.
Coördinatentransformaties
Veel van de beschikbare geografische gegevens zijn niet gegeorefereerd volgens de referentiecoördinatensystemen die vandaag als standaard worden gebruikt. De omzetting van coördinaten van het ene naar het andere coördinatensysteem kan daarom complex zijn.
Om deze omzettingen te vereenvoudigen biedt het NGI verschillende hulpmiddelen aan. Een daarvan is de online toepassing cConvert, waarmee zowel individuele punten als coördinatenlijsten kunnen worden omgezet naar de meest gebruikte coördinatensystemen in België.
Op deze pagina vindt u bijkomende uitleg over coördinatenconversie en een gedetailleerd overzicht van alle beschikbare tools.
Hoogtereferentie
In België refereren we hoogtes ten opzichte van de gemiddelde laagwaterstand in Oostende, gemeten in de periode 1834-1853. Tijdens de Tweede Algemene Waterpassing (TAW) werden de hoogtes van merktekens verspreid over het grondgebied bepaald ten opzichte van deze referentie. Lees hier meer over de hoogtereferenties.
Geodetische merktekens
Deze merktekens, verspreid over het gehele Belgische grondgebied, dienen als vertrekpunt of referentie voor de bepaling van coördinaten binnen de nationale referentiesystemen. Er worden drie reeksen van geodetische merktekens door het NGI ter beschikking gesteld:
3D-merktekens: de planimetrische coördinaten (x, y) en de hoogte (z) van deze punten zijn bepaald met een nauwkeurigheid in de orde van millimeters.
Altimetrische merktekens: referentiepunten voor de bepaling van hoogtes (z) volgens het nationale waterpassingssysteem (Tweede Algemene Waterpassing). De nauwkeurigheid van de hoogte op deze punten ligt in de orde van millimeters.
Planimetrische merktekens: punten waarvan de horizontale coördinaten (x, y) met een nauwkeurigheid in de orde van centimeters bepaald zijn (standaardafwijking = 15mm).
Alle informatie met betrekking tot deze merktekens is toegankelijk via onze webapplicatie G-DOC.
GPS, GNSS, satellietnavigatie
Sinds het einde van de 20ste eeuw heeft satellietnavigatie de methodes voor positiebepaling ingrijpend veranderd. Systemen zoals GPS (Verenigde Staten), Galileo (Europa), GLONASS (Rusland) en BeiDou (China) vormen samen het Global Navigation Satellite System (GNSS).
Hoewel het GNSS voor veel toepassingen voldoende nauwkeurig is, volstaat deze nauwkeurigheid niet altijd voor toepassingen die een millimeterprecisie vereisen, zoals bijvoorbeeld landmeetkundige toepassingen. Om deze beperking te omzeilen, werd een real-time positioneringstechniek ontwikkeld: Real Time Kinematik (RTK).
RTK maakt gebruik van correctiesignalen die gebaseerd zijn op continue GNSS-waarnemingen door een netwerk van referentiestations waarvan de positie met zeer hoge (millimeter)nauwkeurigheid is bepaald. Deze correctiesignalen verhogen de nauwkeurigheid van terreinmetingen met GNSS van enkele meters tot enkele centimeters.
In België zijn de gegevens over permanente GNSS-netwerken gebundeld op de website van het AGN (Active Geodetic Network). In dit kader staat het NGI in voor de bepaling en de monitoring van de referentiecoördinaten van de permanente GNSS-antennes.
Daarnaast is het NGI verantwoordelijk voor het RTK-netwerk van het Brussels Hoofdstedelijk Gewest, bekend onder de naam GPSBRU, dat real-time precisiepositionering aanbiedt aan professionele gebruikers.
Onderzoek
De dienst Geodesie voert toegepast onderzoek uit dat essentieel is voor het onderhoud en de verdere ontwikkeling van het Belgische coördinatensysteem. Deze werkzaamheden garanderen voor de gebruikers een betrouwbare, nauwkeurige en duurzame toegang tot nationale geodetische referenties.
De belangrijkste onderzoekslijnen zijn:
- Gravimetrie en hoogtesystemen
De integratie van gravimetrische gegevens in hoogtesystemen is essentieel. Gravimetrische waarnemingen zijn onder andere nodig voor de bepaling van de geoïde, een wiskundig model dat een gemiddeld zeeniveau benadert, veelal het nulpeil voor hoogtemetingen. Het geoïdemodel laat toe ellipsoïdale GNSS-hoogtes om te zetten naar fysische hoogtes binnen het Belgische hoogtesysteem.
- Aansluiting op maritieme referentieniveaus
Er wordt gewerkt aan een coherente koppeling tussen terrestrische hoogtesystemen en maritieme referentieniveaus, zodat de continuïteit en compatibiliteit van hoogtes over het volledige grondgebied gewaarborgd zijn.
- Bodembewegingen
De studie van bodembewegingen maakt het mogelijk temporele positieveranderingen te begrijpen en hiermee rekening te houden bij het onderhoud van de netwerken van geodetische merktekens.
- Geavanceerde GNSS-verwerking
Met behulp van gespecialiseerde software zoals Bernese implementeert de dienst Geodesie methodologische en technologische evoluties binnen het GNSS-domein. Deze geavanceerde verwerkingen verbeteren de nauwkeurigheid, coherentie en stabiliteit van het nationale referentiesysteem.
Samenwerkingen
Gezien het belang van geodesie in talrijke sectoren en de noodzaak om gegevens internationaal uit te wisselen, vormen samenwerkingen een essentiële pijler binnen dit domein. De dienst Geodesie werkt samen met internationale organisaties zoals EUREF, EUPOS en EPOS, onder meer rond technische kwesties en data sharing.
In België werkt het NGI nauw samen met onder andere het Agentschap Maritieme Dienstverlening en Kust, de Koninklijke Sterrenwacht van België en de Geologische Dienst van België. Daarnaast draagt de dienst Geodesie bij aan diverse infrastructuur- en onderzoeksprojecten, zoals het Oosterweelproject, het Prinses Elisabetheiland en het geologisch vooronderzoek rond de mogelijke constructie van de Einstein Telescope.
Het NGI speelt bovendien een actieve rol binnen UN-GGIM op het vlak van geodesie. Zo wordt de Europese werkgroep ‘UN-GGIM: Europe – Geodetic Reference Frames’ voorgezeten door het NGI en vertegenwoordigt het NGI ook de Belgische belangen binnen het UN Subcommittee on Geodesy.
