3D input data voor geluidssimulaties versie 0.3.1

Wat is 3D geluidbestand NL?

De afgelopen jaren hebben Kadaster, RWS, TU Delft, RIVM en IPO samengewerkt aan de volledig automatische reconstructie van 3D input data voor geluidssimulaties. Hierbij wordt gebruik gemaakt van landsdekkende gegevensbronnen zoals de BGT, de BAG en het AHN en wordt modelinformatie van de fysieke ruimte gegenereerd die nodig is voor het uitvoeren van geluidssimulaties. 3D geluidbestand NL bevat een beschrijving van het hoogteverloop van het terrein, de eigenschappen van het bodemoppervlak en de geometrie van gebouwen.

Meer uitleg over ons project dat startte in 2017, is hier te vinden. Begin 2020 zijn de resultaten (versie 0.3) besproken met het werkveld en is besloten om de data voor deze drie thema's voor heel Nederland te genereren en beschikbaar te stellen via PDOK (het geo-portal van de overheid). Dat is de afgelopen maanden gerealiseerd, waarbij kleine verbeteringen zijn doorgevoerd die hebben geleid tot versie 0.3.1.

Deze pagina bevat een beschrijving van de data die via PDOK beschikbaar is gesteld.

Beschrijving 3D Geluid data versie 0.3.1

Met versie 0.3.1 bieden we drie input lagen aan voor geluid studies. Namelijk:

1. Gebouwen LoD 1.3
2. TIN/Hoogtelijnen
3. Bodemvlakken met geluidreflectie- en absorptie waarden

Daarnaast hebben we ook gekeken naar schermen en bruggen. Maar deze zijn geen onderdeel van deze versie.

De drie lagen zijn volledig automatisch gegenereerd op basis van BAG, BGT en AHN.

Voor deze data zijn keuzes gemaakt ten aanzien van vereenvoudiging van geometrieën, hoogte-differentiatie tussen aansluitende dakdelen, minimale afmetingen, etc. Aan de hand van ervaring kunnen deze instellingen in een volgende versie worden aangepast.

Deze gegevens kunnen worden gebruikt voor Standaard Rekenmethode II van het RMG2012 (SRM2).

3D geluid gebouwen (2D + hoogte)

De dataset met gebouwen bestaat uit 2D polygonen met een hoogte tot waar deze polygonen kunnen worden opgetrokken. Voor de modellering van de gebouwen is gebruik gemaakt van BAG panden. De toekenning van gebouwhoogtes gebeurt aan de hand van punten wolken. Hiermee kan de 2D informatie van de BAG-panden omgezet worden tot 3D blokvormen. We hebben verschillende referentiehoogtes berekend en toegevoegd aan de BAG polygonen, zodat de gebruiker zelf de optimale referentiehoogte kan kiezen voor het optrekken.

 

 

3D BAG panden zijn met eventuele hoogtesprongen gemodelleerd. Dit is de zogenaamde LoD 1.3 representatie. Dat wil zeggen dat er binnen ieder BAG-pand onderscheid gemaakt wordt tussen dakdelen als relevante hoogteverschillen tussen die dakdelen daar aanleiding toe geven zoals in het geval van een kerk met toren of een huis met aanliggende garage. Er is een uitzondering gemaakt voor zowel kassen als panden die nieuwer zijn dan AHN3 of significant geometrisch gewijzigd zijn. Deze zijn geconstrueerd met de Kadaster puntenwolk omdat deze een hogere actualiteit bevat. Deze gebouwen zijn in zijn geheel opgetrokken; zonder eventuele hoogtesprongen te modelleren, de zogenaamde LoD1.2 representatie.

 

In de LoD 1.3 versie is gekozen om een hoogtesprong te modelleren vanaf 3 meter, wat grofweg de hoogte van 1 bouwlaag is. Deze drempelwaarde kan nog veranderen op basis van feedback. Voor deze gebouwen hebben we ook eventuele ondergrondse delen (of anderszins niet op maaiveldhoogte bebouwde delen) van BAG panden verwijderd.

De gebouwmodellen zijn gebaseerd op het bestand 3D hoogtestatistiek gebouwen, dit bestand is onderdeel van de generieke 3D Basisvoorziening van het Kadaster. Meer informatie over de gegenereerde gebouwmodellen en hun attributen is dan ook te vinden in de productspecificaties van de 3D Basisvoorziening sectie 2.3.

De BAG stand die gebruikt is voor de reconstructie is 01-01-2020. Voor het vervaardigen van puntenwolken die zijn gebruikt voor de LoD 1.2 panden, zijn luchtfoto’s uit de winter van 2019 gebruikt.

Voor geluidsimulaties is een attribuut toegevoegd (kwaliteits_klasse) die aangeeft in hoeverre kan worden gegarandeerd dat het model goed genoeg is voor geluidsimulaties. Er zijn 3 mogelijke waarden:
• keep (het model is te gebruiken). Dat geldt voor ongeveer 94% van de gebouwen;
• discard (het model is niet te gebruiken), minder dan 1%;
• review (de kwaliteit moet worden gecontroleerd), ongeveer 5%.

Deze waarden worden bepaald aan de hand van drie criteria:
• validiteit van de 2D polygoon. Indien een 2D polygoon niet geometrisch valide is, krijgt het de waarde 'discard'.
• actualiteit, met 3 opties:
  – AHN is actueel en consistent met de BAG (keep);
  – het BAG pand is nieuwer dan de punten wolk (discard) en kan dus geen hoogte krijgen;
  – het AHN en BAG zijn ongeveer van hetzelfde tijdstip (review).
• puntdichtheid. Hierbij wordt voor ieder model het percentage oppervlakte berekend waarvoor punten worden gevonden. Een gebouw krijgt de waarde 'keep', als dit percentage groter is dan 50%. In alle andere gevallen krijgt het gebouw-model de waarde 'review'.

In totaal zitten er ruim 760.000 panden in de gebouwenset die nieuwer zijn dan AHN3, significant verbouwd zijn of type = kassen hebben. Deze modellen zijn opgetrokken tot één hoogte en bevatten daarom geen hoogteverschillen binnen eenzelfde pand (het zijn daarmee zogenaamde LoD 1.2 modellen). Veelal zijn deze panden wel geschikt voor 3D geluid simulaties, omdat niet alle panden ook daadwerkelijk significante hoogteverschillen bevatten. Er is gekozen om alle panden met een voetprint van minder dan 60m2 op ‘keep’ te zetten en de overige panden op ‘review’. Hier is voor gekozen omdat panden kleiner dan 60m2 zelden significante hoogteverschillen bevatten. Voor de overige LoD 1.2 panden kan er geen garantie gegeven worden dat deze geschikt zijn voor 3D geluid simulaties en zijn daarom op ‘review’ gezet.

3D geluid Tin/hoogtelijnen

 

 

Voor versie 0.3.1 hebben we een Triangulated Irregular Network (TIN) gegenereerd als representatie voor het terrein. Met een TIN worden de hoogtevariaties in het terrein gemodelleerd met een netwerk van driehoeken. Het TIN is berekend op basis van de maaiveld punten uit het AHN3.

Hierbij zijn de hoogtes op de randen van tiles (d.w.z. kaartbladen) naar elkaar toegerekend zodat er geen artifacten ontstaan (minieme hoogteverschillen). Daarnaast is er een filtering toegepast door middel van een slim simplificatie algoritme. Hierbij zijn vlakke gebieden in het terrein met minder driehoeken gemodelleerd dan gebieden met veel variatie in de hoogte. Het aantal driehoeken wordt hierbij geminimaliseerd, zonder een vooraf ingestelde maximale afwijking te overschrijden (tov de oorspronkelijke AHN3 maaiveld punten). Een grotere afwijking leidt tot een kleiner bestand met minder en grotere driehoeken. De beschikbare bestanden zijn gegenereerd met een drempelwaarde van 0.3m.

We zijn in versie 0.3 van lijnen naar een TIN overgestapt om de hoogte van het terrein te beschrijven. De reden hiervan is dat het volledig automatisch genereren van een TIN een beduidend robuuster proces is waarbij tevens een hogere kwaliteit van het eindresultaat gegarandeerd kan worden. We zijn ons er van bewust dat een TIN 1 niet direct ingelezen kan worden in de huidige simulatie software (alleen door de TIN om te zetten naar lijnen) en 2 dat er geen standaard efficiënt bestandsformaat voor TINs bestaat dat door GIS programma's ingelezen kan worden.

Daarom bieden we de TIN aan aan als een verzameling van 3D lijnsegmenten (de driehoekszijden) in het GeoPackage formaat waarbij iedere vertex een hoogtewaarde heeft. Vanwege de omvang hebben we iedere tile opgeknipt in 9 delen. De TIN heeft geen attributen. AHN, waarop de TIN is gebaseerd is ingewonnen tussen 2014 en 2019, zie hier. In een Proof of concept hebben we in het kader van een studenten project laten zien dat een geluidsberekening (volgens CNOSSOS-EU richtlijnen) in principe ook direct op een TIN kan worden uitgevoerd. Dit is een mogelijke toekomstige ontwikkeling.

3D geluid Bodemvlakken (2D)

Voor de modellering van akoestisch reflecterende en akoestisch absorberende oppervlakten wordt gebruik gemaakt van de geometrie en thematische informatie in de Basis Registratie Grootschalige Topografie. Alle vlakken op maaiveld uit de BGT zijn daarbij omgezet in hetzij reflecterend (waarde 0) hetzij absorberend (waarde 1) volgens de tabel hieronder. Bodemvlakken voor geluidsimulaties kennen geen hoogte-informatie (die wordt via de hoogtelijnen in de geluid-berekeningen verwerkt). Aansluitende bodemgebieden met dezelfde akoestische eigenschappen zijn samengevoegd. Vervolgens is de geometrie vereenvoudigd door kleine oppervlakten (kleiner dan 12m2) met eigenschappen die afwijken van de aangrenzende vlakken buiten beschouwing te laten en ook vormpunten te verwijderen die tot onnodige detaillering zouden leiden. Hierbij is een tolerantie van 15 cm in de ligging van een lijn aangehouden.

Invoegen plaatje bodemvlakken_metannotatie.png"

Er kunnen objecten zijn die een klein beetje kleiner zijn dan de gebruikte drempelwaarde. Dit komt doordat deze in eerste instantie net groot genoeg waren om te worden behouden, maar dat ze kleiner zijn geworden in het daaropvolgende proces waarbij details uit polygoongrenzen worden verwijderd. Er zijn enkele objecten met bodemfactor NULL omdat deze objecten geen BGT eigenschappen hebben die kunnen worden omgezet in een geluidseigenschap. Bijvoorbeeld de OnbegroeidTerreindeel BGT klasse met de waarde 'in transitie' voor het fysiekVoorkomen attribuut.

De Bodemvlakken zijn gebaseerd op de BGT met peildatum 1 januari 2020 en beschikbaar in het GeoPackage formaat.

BGT klasse en fysiekVoorkomen

attribuutwaarde

OndersteunendWaterdeel (alles)

absorberend

OnbegroeidTerreindeel (erf, gesloten verharding, open verharding, half verhard

reflecterend

OnbegroeidTerreindeel (onverhard, zand)

absorberend

BegroeidTerreindeel

absorberend

Pand (alles)

reflecterend

Scheiding (alles)

reflecterend

Kunstwerkdeel (alles)

reflecterend

OverigBouwwerk (alles)

reflecterend

Overbruggingsdeel (alles)

reflecterend

Wegdeel (anders dan ruiterpad en onverhard)

reflecterend

Wegdeel (ruiterpad, onverhard)

absorberend

OndersteunendWegdeel (verkeerseiland, gesloten verharding, open verharding, half verhard)

reflecterend

OndersteunendWegdeel (berm, onverhard, groenvoorziening)

absorberend

Waterdeel (alles)

reflecterend

Disclaimer

Het bestand 3D geluid NL versie 0.3.1 wordt ter beschikking gesteld als beta bestand. Er kunnen geen rechten aan worden ontleend. Geen van de partijen die betrokken zijn bij de totstandkoming kan aansprakelijk worden gesteld voor eventuele schade die voortvloeit uit het gebruik van de data.

Project partners