Ontwikkeling van operationele informatievoorziening is een samenspel tussen operator en scientific software engineer

Door Werner Kramer

Operators bij operationele diensten moeten complexe informatie snel kunnen beoordelen. Dat vergt informatievoorziening in een vorm die aansluit op hun denkwereld. Alleen door een goed samenspel van gebruiker en ontwikkelaar met domeinkennis kom je tot de juiste resultaten. In deze blog behandelen we een paar aansprekende voorbeelden.

Waterberichtgeving

Op de site waterberichtgeving.rws.nl verstrekt Rijkswaterstaat informatie over de kustwateren en het hoofdwatersysteem. Het is een belangrijke informatiebron voor waterschappen, provincies, veiligheidsregio’s maar ook voor het bedrijfsleven.
De site wordt verzorgd door het Watermanagementcentrum Nederland (WMCN) van Rijkswaterstaat. Dat is een samenwerkingsverband van de Nederlandse waterbeheerders en KNMI op regionaal en landelijk niveau.

Hydro meteo adviseurs bij het WMCN zijn 24/7 bezig met het op orde houden van de informatie en het ondersteunen van gebruikers. Deze adviseurs zijn specialisten: ze kennen het Nederlandse watersysteem op hun duimpje. Ze kunnen inschatten welke effecten de weersomstandigheden zullen hebben en waar kritieke situaties kunnen ontstaan. Om hun werk goed te kunnen doen, moeten ze op de juiste manier voorzien worden van de goede informatie.

VORtech is samen met Deltares betrokken bij de ontwikkeling van deze informatievoorziening. Het ontsluiten van modelverwachtingen en metingen middels kaarten en grafieken is daar onderdeel van. Steeds meer wordt voor deze ontsluiting gebruik gemaakt van gestandaardiseerde web componenten. Zo is het ontsluiten van data gestandaardiseerd door het gebruik van de Digitale Delta API voor tijdreeksen en de OGC Web Map Service standaard voor ruimtelijke data. Voor de front-end componenten wordt gebruikt gemaakt van moderne web frameworks.

Low level tools voor volledige controle

Een mooie ontwikkeling is de visualisatie van golfverwachtingen ter vervanging van een oude Java applet. Als eerste ziet de gebruiker een kaart van de Noordzee met een kaartlaag voor de golfhoogte en meetlocaties waarvoor meer informatie beschikbaar is. Door op zo’n locatie te klikken kan ze een panel openen met de volgende onderdelen: een polaire grafiek waarin de energiedichtheid is uitgezet tegen richting en golffrequentie, een golfspectrum en een tabel met de belangrijkste karakteristieken. In de eerste grafiek is mooi te zien dat golven (hoogfrequent) en deining (laagfrequent) in andere richtingen bewegen. Met name deze grafiek laat zich lastig maken met de standaard grafiek bibliotheken.

Daarom is er gekozen om gebruik te maken van de D3.js bibliotheek. Deze bibliotheek biedt in de basis laag-niveau visualisatie, waardoor je heel nauwkeurig kunt maken wat je hebben wilt zonder in het keurslijf van standaard visualisaties te moeten werken. Hierdoor kunnen we ook beter inspelen op de wensen van de gebruikers. In de visualisatie van de windrozen kan de schaalverdeling voor de windsnelheid makkelijk worden aangepast van meter per seconde naar Beaufort of knopen.

Van op-het-oog naar statistisch onderbouwd

Een ander interessant aspect van het werk aan de waterberichtgeving is dat het soms nodig is om datgene wat de hydro meteo adviseurs op gevoel doen, gebruik makend van hun jarenlange ervaring, ook te vangen in statistisch onderbouwde informatie. Door informatie deels automatisch te genereren bespaar je operators een hoop werk en schakel je bovendien de subjectiviteit uit.

Een mooi voorbeeld van deze vorm van informatievoorziening is de tooling voor het samenstellen van de kanstabel. Dit is een overzicht van de kans dat het hoogwater (debiet) bij Lobith boven of onder een bepaalde grenswaarde uitkomt. Dit wordt bepaald op basis van een pluimverwachting: een grote hoeveelheid voorspellingen met net iets andere instellingen waardoor je kunt zien wat de spreiding in de verwachtingen is. Een onderdeel van deze tabel is ook de trend: neemt de afvoer toe of af. Waar operators die trend vroeger handmatig bepaalden, wordt dat nu met een statistische test vastgesteld, de Cox-Stuart test. Door een minimale waarde aan te geven kan de gebruiker instellen wanneer een trend als significant gezien moet worden.

Uiteindelijk kan de gebruiker in deze tabel de overzichten handmatig aanpassen, bijvoorbeeld door in plaats van overschrijdingskansen ook onderschrijdingskansen weer te geven en door een andere limietcategorie te kiezen.

Verificatie

Een laatste voorbeeld van gespecialiseerde informatievoorziening is het verificatietooling dashboard dat nu in ontwikkeling is. Dit gaat om voorzieningen waarmee snel inzichtelijk gemaakt kan worden of de modelverwachtingen goed berekend zijn. Het laat zien hoe de modelberekeningen aansluiten op de metingen die tot op heden beschikbaar zijn, zodat eventuele fouten in het model (of in de metingen) direct zichtbaar zijn.

Daarnaast worden er ook hier weer statistieken uitgerekend van het verschil tussen metingen en modellen: de bias, oftewel de structurele afwijking tussen de twee tijdseries en de standaarddeviatie. Hiermee kan bijvoorbeeld bepaald worden wanneer het tijd is om de modellen opnieuw te kalibreren.

Ook hier is weer te zien dat operators een breed scala aan informatie tot hun beschikking moeten hebben om zich een goed oordeel over de situatie te kunnen vormen. Zo zijn de statistieken beschikbaar over verschillende tijdsperiodes (1 dag, 7 dagen, 30 dagen) en voor verschillende zichttijden (1 uur, 2 uur, 24 uur en 48 uur vooruit). Op dit moment wordt er nog aan gewerkt om de gebruiker de mogelijkheid te geven om zelf condities voor de statistiekberekening mee te geven, zodat ze bijvoorbeeld niet meer vastzitten aan de vooraf ingestelde aggregatieperiodes.

Hierbij zijn naast de ontwikkelaars niet alleen de operators en het management belangrijk, maar is ook de inbreng van het kennisinstituut Deltares van groot belang. Binnen de stuurgroep worden alle stakeholders bij elkaar gebracht. De uitdaging is dan om niet uit te komen op een compromis tussen alle stakeholders maar op een ontwerp dat voor alle stakeholders optimaal is.

Tenslotte

Het werk aan de operationele informatievoorziening voor de waterberichtgeving is bij uitstek het werk dat we bij VORtech leuk vinden. Het is niet alleen uitdagend programmeerwerk waarbij je dingen moet maken die niet met de gangbare tools te maken zijn. Het gaat ook om het luisteren naar en adviseren van de belanghebbenden. Alleen door de kennis van de gebruikers te combineren met onze kennis van statistiek, fysica, het toepassingsdomein en programmeren komen we samen tot een optimaal resultaat. En tenslotte gaat het ook om een enorm belangrijke toepassing: bij elke storm realiseren we ons weer hoe belangrijk het is dat ook wij, als klein radertje in het Nederlandse waterbeheer, ons werk goed doen.

Als we u kunnen helpen bij het ontwikkelen van een gespecialiseerd informatiesysteem, neem gerust contact met ons op voor een kennismaking.