Infrastructuurplanning/Probleemanalyse

Een belangrijke eerste stap in ieder infrastructuuplanningsproces is het vaststellen van de vraag in hoeverre er nu werkelijk sprake is van een probleem die vraagt om ingrijpen in de infrastructuur. Hierbij gaat het niet alleen om de huidige situatie, maar vooral om de te verwachten toekomstige situatie. We verbeteren bestaande en bouwen nieuwe infrastructuur immers niet voor het heden, maar voor de toekomst.

Nulalternatief

Het uitgangspunt bij de probleemanalyse is het nulalternatief. Een nulalternatief is in de planologie de meest waarschijnlijk te achten ontwikkeling die zal plaatsvinden in geval het project niet wordt uitgevoerd. Het nulalternatief klinkt bijna als geen alternatief. Toch is het afzien van het voorgestelde ingrijpen - bijvoorbeeld de aanleg van een nieuw weg- of spoorwegtracé - juist een belangrijk alternatief is dat altijd in overweging moet worden genomen. Daarbij komt dat het beschrijven van de te verwachten ontwikkeling zonder ingrijpen goed duidelijk maakt hoe groot het probleem is. Het nulalternatief wordt vaak gebruikt als referentiepunt voor de andere alternatieven; de effecten van andere alternatieven hiertegen afgezet. Hierdoor wordt duidelijk wat de meerwaarde is van de voorgestelde alternatieven.

In planevaluaties, bijvoorbeeld als onderdeel van een milieueffectrapportage, is het nulalternatief de verplichte basis waartegen de effecten van de andere alternatieven worden vergeleken.

Bepalen van de autonome ontwikkeling

In dit hoofdstuk komen een aantal aspecten aan bod die vaak relevant zijn in de beschrijving van de nulsituatie. Het gaat hierbij vooral om de 'autonome' ruimtelijke ontwikkeling in de planperiode en in samenhang daarmee de verwachte behoefte aan ruimte voor verschillende functies (wonen, werken,…). Wellicht de belangrijkste vraag in Infrastructuurplanningsvraagstukken is echter het verwachte verkeersbeeld bij ongewijzigd beleid. In het vervolg van dit hoofdstuk gaan we daarom specifiek in op de raming van de behoefte aan nieuwe stedelijke functies als de raming van het te verwachten verkeersbeeld bij ongewijzigd beleid.

Ruimtelijke ontwikkelingen

Ruimtelijke ontwikkelingen, zoals de ontwikkelingen van nieuwe woonwijken en bedrijventerreinene, maar ook vergrijzing en bevolkingsafname in bestaande woonwijken, zijn in belangrijke mate van invloed op de vraag naar (verkeers)infrastructuur. Alleen al om deze reden is het heel belangrijk dergelijk ontwikkelingen mee te nemen in de probleemanalyse. Daarnaast stellen ruimtelijke ontwikkelingen als de ontwikkeling van nieuwe woonlokaties, recreatiegebieden, infrastructuur e.d. ook randvoorwaarden aan de mogelijkheden om nieuwe infrastructuur te ontwikkelen.

In de casus A8/A9 is zijn bijvoorbeeld belangrijke ontwikkelingen die verwacht mogen worden in de nabije toekomst:

• verdere uitbreiding van de woonwijk Saendelft (deel van Assendelft);
• verdere 'vergrijzing' van de bevolking in de bestaande wijken;
• capaciteitsuitbreiding bij de Coentunnel en daarmee toename van de verkeersvraag op de verbinding tussen de A8 en de A9;

Bevolkingsontwikkeling

Bij het vaststellen van de vraag naar infrastructuur moet in eerste instantie worden gekeken naar de ontwikkeling van de bevolkingssamenstelling en het aantal huishoudens. Als bijvoorbeeld de bevolking in een bepaald stadsgewest stabiel in omvang blijft, maar wel vergrijst, dan zal dit niet alleen leiden tot een daling van de behoefte aan scholen, maar ook tot een andere mobiliteitsbehoeften. De bevolkingsontwikkeling is op regionaal niveau, met een beperkte reginoale en internationale migratie en met geen sterk veranderde geboorte- en sterftecijfers, relatief goed te voorspellen. Voor dit aspect zijn dan ook betrouwbare prognoses beschikbaar. De meest gebruikte – en ook meest betrouwbare – methode om een bevolkingsprognose te maken is de cohortenmethode. Een cohort is een bevolkingsgroep die in dezelfde periode (meestal één of vijf jaar) geboren is. Uitgangspunt bij deze methode is dat iedere periode een bepaald percentage van een cohort zal sterven en een bepaald percentage zal emigreren. Na deze periode is het betreffende cohort één leeftijdsklasse opgeschoven: de 0-5 jarigen in 2005 zijn 5-10 jarigen geworden in 2010, etc. Het aantal geboortes per periode wordt afgeleid van het aantal vrouwen in de ‘vruchtbare’ leeftijdsklassen, waarbij iedere leeftijdsklasse een eigen leeftijdspecifiek vruchtbaarheidscijfer kent. Gegeven een goede schatting van de ontwikkeling van deze parameters (sterfte-, geboorte- en migratiekansen per leeftijdsklasse), kan nu een prognose worden gemaakt van de bevolkingsomvang na een willekeurig aantal periodes.

Ruimtelijke plannen

Naast de autonome groei en krimp van de bevolking en de veranderende bevolkingssamenstelling, zijn ook ontwikkelingen als de realisatie van nieuwe woonwijken en bedrijventerreinen van invloed op de ruimtelijke spreiding van wonen en werken in de toekomst. Een belangrijk onderdeel van de probleemanalyse is daarmee het verkennen van de huidige ruimtelijke plannen voor nieuwe woon- en werkgebieden en grote publieskstrekkende functies en de daarbij verwachte ontwikkelingen qua aantallen inwoners, huishoudens, arbeidsplaatsen en bezoekers per gebied.

Verkeers- en vervoersprognoses

Verkeersprognoses zijn onmisbaar in ruimtelijke planprocessen. Er verandert immers altijd wel iets aan de vraag naar verkeer (nieuwe woonwijken, nieuwe bedrijventerreinen) en/of het aanbod aan verkeersinfrastructuur (nieuwe of bredere wegen, etc.). Een goede prognose van de te verwachten verkeersintensiteiten kan echter pas worden gemaakt nadat het aanbod aan verkeersverbindingen bepaald is. Desalniettemin is het natuurlijk wenselijk om in de verkennende fase reeds een indruk te krijgen van de behoefte aan nieuwe verkeersinfrastructuur. Dit kan door een verkeersprognose te maken op basis van het nulalternatief.

Verkeerstellingen en trendextrapolaties

Met name wanneer een reeds optredend of verwacht verkeersknelpunt de aanleiding is van de planstudie, is het wenselijk om de verwachte verkeerssituatie bij ongewijzigd beleid te voorspellen. Een simpele methode hiervoor is door eerst m.b.v. verkeerstellingen een beeld te krijgen van de huidige verkeersvolumes en de huidige kwaliteit van de verkeersafwikkeling (bijvoorbeeld reistijden en snelheden). Een eventueel te verwachten groei in de verkeersvolumes kan worden meegenomen door bijvoorbeeld een landelijk verwachte jaarlijkse groei van het verkeersvolume toe te passen. Bij verkeersinfrastructuur met een beperkt aantal gebruikers, zoals spoorwegen, is het echter gebruikelijk om bij het bepalen van de te verwachten of gewenste groei in het verkeersvolume vooral gebruik te maken van informatie van vervoerders hierover.

Ook bij planstudies waarbij gewenste verbetering van de infrastructuur het uitgangspunt is – bijvoorbeeld de wenselijkheid van een snelle treinverbinding naar het Noorden – is het logisch om reeds in de verkenningsfase te kijken naar het potentiële verkeers- en vervoersvolume. Ook voor dit type planstudies kan vaak gebruik worden gemaakt van bestaande gegevens over vervoersstromen en/of bestaande prognoses die uitgaan van ongewijzigd beleid. Door middel van eenvoudige trendextrapolaties (bijvoorbeeld een landelijk verwachte jaarlijkse groei van het vervoersvolume) kan een inschatting worden gemaakt van toekomstige vervoersvolumes.

Verkeersmodellen

Een alternatief is gebruik te maken van een verkeersmodel om de toekomstige situatie bij ongewijzigd beleid te voorspellen. Op nationale en regionale schaal zijn in veel gevallen reeds prognoses beschikbaar (bijvoorbeeld d.m.v. het Nederlands Regionaal Model (NRM) dat wordt beheerd door Rijkswaterstaat). Een dergelijk (traditioneel) verkeersmodel bestaat in feite uit enkele deelmodellen die alle drie al op zich interessante informatie opleveren:

• productie-attractiemodel
• distributie- en vervoerwijzekeuzemodel
• toedelingsmodel

Het productie- en attractiemodel geeft informatie over hoeveel verkeer een bepaald gebied genereert per tijdsperiode. Het distributie- en vervoerwijzekeuzemodel resulteert in een herkomst-bestemmingsmatrix per vervoerwijze, waaruit op te maken is welke verkeers- en vervoersvolumes verwerkt moeten worden. Het toedelingsmodel deelt ten slotte het verkeer toe aan het netwerk, waardoor ook per wegvak of OV-verbinding de verkeers- of vervoersvolumes verwacht mogen worden. Door deze volumes te vergelijken met de beschikbare capaciteit kun je capaciteitsknelpunten identificeren, bijvoorbeeld in de vorm van files op autosnelwegen of overbelasting van treinen.

In kaart brengen van de nulsituatie

Uit de probleemanalyse komen vooral ruimtelijke gegevens: lokatiegeschiktheidsgegevens, maar ook verkeersprognoses. Deze ruimtelijke gegevens dienen vervolgens weer als basis om de ruimtelijke randvoorwaarden vast te stellen en om alternatieven te ontwerpen.

Bij het plannen van stadsuitbreidingen en nieuwe tracés maken we vanouds gebruik van kaarten. 'In kaart brengen' is echter in dit geval een verouderde term. Natuurlijk: we zouden alle informatie op papieren kaarten kunnen weergeven, net als we het tracé op een papieren kaart zouden kunnen ontwerpen. Tegenwoordig is een kaart meestal echter niet meer (en niet minder) dan een papieren product dat wordt gemaakt op basis van een digitaal informatiesysteem: een geografisch informatiesysteem (GIS). Maar geografische informatiesystemen kunnen meer dan alleen het karteren van de informatie: het kan eveneens worden gebruikt ter ondersteuning van het ontwerp van de tracés, de afweging tussen alternatieve tracés en uiteindelijk bij het beheer van de infrastructuur.

Kaarten en coördinaten Om de nulsituatie in kaart te brengen, hebben we allereerst een éénduidig coördinatensysteem nodig. In (continentaal) Nederland is het gebruikelijke coördinatenstelsel RD-NAP, waarbij RD staat voor Rijksdriehoeksnet (het oorspronkelijke systeem voor plaatsbepaling in het horizontale vlak) en NAP staat voor Normaal Amsterdams Peil. Geldigheidsgebied van het RD-stelsel RD-coördinaten Rijksdriehoekscoördinaten (RD-coördinaten) zijn de coördinaten die in continentaal Nederland worden gebruikt als grondslag voor geografische aanduidingen en bestanden, zoals op kaarten van het kadaster, zoals de Grootschalige Basiskaart van Nederland (GBKN). Het RD-stelsel is een Cartesisch (rechthoekig) coördinatenstelsel. De waarde van de x-coördinaat loopt van west naar oost, die van de y-coördinaat loopt van zuid naar noord. De oorsprong van het stelsel was voor 1960 de spits van de Onze-Lieve-Vrouwetoren ('Lange Jan') in Amersfoort. Daarom wordt ook wel gesproken van Amersfoortcoördinaten. De coördinaten zijn echter in de periode 1960-1978 rekenkundig opgehoogd. Hierdoor heeft elk punt in Nederland nu altijd een positieve waarde voor x en y en is de kleinste waarde van de y-coördinaat altijd groter dan de grootste x-coördinaat en kan geen verwarring optreden tussen de x- en de y-coördinaat. De Lange Jan heeft daarmee nu de coördinaten X = 155 000, Y = 463 000 gekregen. De geldigheid van de RD-coördinaten (het domein) is gedefinieerd binnen een nauwkeurig omschreven gebied waarvan de x-waarde ligt tussen -7 en +300 km en de y-waarde tussen +289 en +629 km. Door de toegepaste transformatie ligt de oorsprong (0, 0) van het stelsel 120 km ten zuidoosten van Parijs, op een akker 1 km ten oosten van het plaatsje La Celle-Saint-Cyr. Kaartprojectie Het RD-stelsel is een zogenaamd geprojecteerd coördinatenstelsel. De aarde is (bij benadering) bolvormig; kaarten zijn echter plat. Om (topografische) kaarten te maken, is het dus nodig om een driedimensionale werkelijkheid te projecteren naar een tweedimensionale weergave. In het RD-stelsel kan een X-coördinaat direct worden vertaald in een horizontale positie en een Y-coördinaat naar een verticale positie op de kaart, gegeven natuurlijk de kaartschaal en de gekozen oorsprong van de kaart. De voor het RD-stelsel gebruikte kaartprojectie bestaat uit twee stappen. De eerste stap corrigeert voor afwijkingen van de ellipsoïdale vorm van de aarde - de afplatting als gevolg van de rotatie van de aarde om de eigen as - ten opzichte van de bolvorm. Vervolgens wordt een stereografische projectie toegepast. Als projectievlak is een vlak gekozen dat de bol snijdt op een afstand van ongeveer 122 km van het centrale punt Amersfoort. Het projectiepunt ligt diametraal tegenover het centrale punt aan de andere kant van de bol. Het projectievlak (en daarmee het kaartvlak) is evenwijdig aan het raakvlak van de aarde in Amersfoort. Iedere projectie van het gekromde aardoppervlak naar een plat kaartvlak geeft een vertekening, maar door het vlak te laten snijden met de aardbol in plaats van te raken in het centrale punt, is deze vertekening minimaal. Bij de RD-projectie worden hoeken waarheidsgetrouw afgebeeld, afstanden niet, behalve op de snijcirkel van het projectievlak. De vertekening is echter klein, altijd minder dan 18 cm/km. Meer weten? Behalve het RD-NAP stelsel zijn er veel meer coördinatenstelsels, zoals de wereldcoördinaten waarvan GPS-systemen gebruik maken. Hetzelfde geldt voor kaartprojecties. Het verdiepingshoofdstuk Coördinatensystemen en kaartprojecties gaat hier dieper op in.

Geografische informatiesystemen

Het in kaart brengen van de nulsituatie is niet zozeer het tekenen van kaarten, maar het bouwen van een geografisch informatiesysteem (GIS). In een GIS kunnen diverse (informatie)lagen over elkaar worden gelegd. Met GIS-technieken kunnen ruimtelijke gegevens worden gegenereerd, gevisualiseerd, bewerkt en geanalyseerd. In het spraakgebruik, ook door GIS-specialisten zelf, wordt met GIS vaak nog in een bredere definitie bedoeld.

Gebruik van GIS GIS-model De kern van een GIS is het GIS-model. GIS-modellen bestaan uit gestapelde, digitale lagen (geo-)informatie (datasets). De lagen liggen in één overeenkomstig assenstelsel. Elke laag bevat (de locaties van) objecten. Elke locatie of object is gelinkt aan een database met attribuut-informatie (in het figuur de Z-as). De 'Z'-as is in dit verband niet per definitie een 'hoogte'as, maar geeft - voor welke laag dan ook - de attribuutwaarde weer. Bijvoorbeeld de hoogte, het grondgebruik, de onderhoudstatus of de aanwezige of toekomstige infrastructuur. Op basis van overeenkomstige Z- en Y-waarden kunnen de Z-waarden in een model verder verwerkt of gebruikt worden. Het kunnen combineren van de kaartlagen geldt dus niet alleen voor het kaarten maken, maar ook voor verdere analyses. De attribuutwaarden zelf kunnen namelijk geherclassificeerd worden. Of ze kunnen samen met attribuutwaarden van andere lagen gecombineerd worden, door zogenaamde ruimtelijke analyses. Een voorbeeld van een GIS-model, hier afgebeeld als een serie op elkaar gestapelde lagen informatie. Elke locatie (met een X- en Y-coördinaat) kan zo met meerdere kenmerken (Z-waarden) beschreven worden. GIS: visualisatie en analyse De visualisatie van een GIS gebeurt meestal in kaartvorm. Zo ontstaan ruimtelijke relaties tussen de verschillende informatielagen, relaties die zonder locatiecomponent niet gemaakt konden worden en die zonder gebruik van een GIS dus verborgen zouden blijven. Elke informatielaag (zie ook de bovenstaande figuur) bevat een aantal bij elkaar horende ruimtelijke objecten, zoals wegen, percelen en straatverlichting. Bij de definitie van GIS alléén aan een kaartengenerator denken, is echter veel te beperkt. Met een GIS kunnen namelijk ook ruimtelijke analyses worden uitgevoerd met die informatielagen. GIS is in de tachtiger jaren ontstaan als meer een ruimtelijk, analytisch rekensysteem dan als een 'kaartengenerator'. Een hoogtekaart kan bijvoorbeeld om worden gerekend naar een hellingpercentagekaart. En vijf kaarten bij elkaar - locaties van supermarkten, wegen, aantal inwoners, gemiddeld inkomen per adres of wijk en de grondprijs - kunnen omgerekend worden naar een geschiktheidskaart voor de beste plekken voor een nieuwe supermarkt. Op vergelijkbare wijze kan met behulp van een GIS een belemmeringen- of zeefkaart worden gemaakt voor een nieuw wegtracé. Meer weten? Om de mogelijkheden van GIS in het planningsproces van nieuwe infrastructuur beter te begrijpen, is meer kennis nodig over hoe een GIS intern is opgebouwd en wat de kaartbewerkings- en analysemogelijkheden zijn van geografische informatiesystemen. Voor meer informatie hierover, verwijzen we naar het Handboek Geovisualisatie, in het bijzonder de hoofdstukken Inleiding GIS en Vervolg GIS. Voetnoten: