Stappenplan
Hieronder volgt een korte stapgewijze beschrijving van de gebruikte methodiek bij het waarderen van de molenbiotoop
met behulp van hoogtegegevens uit de AHN. Aangezien veel hoogtemetingen moeten worden verwerkt is dit geautomatiseerd
opgezet.
Bij een molenbiotoop met een straal van 400 meter gaat het om circa 500.000 m2 en dus om 30.000
hoogtemetingen (1 hoogtemeting per 16 m2). Om de berekeningen helder
te maken zijn ze uitgesplitst in de volgende stappen.
Stap 1. Gegevenspreparatie
Stap 1A. Hoogtegegevens en molengegevens inlezen / gegevensmodel opzetten
De hoogtegegevens uit het AHN moeten worden ingelezen in verwerkingssoftware (Geografische Informatiesysteem,
Database) om ze te kunnen gebruiken. Ook de molengegevens en de
molenlocaties moeten worden gecombineerd en worden ingelezen, zodat ze bruikbaar zijn om het onderzoek
te kunnen uitvoeren.
Hoogtegegevens
Het hoogtebestand bestaat uit twee delen. Een basisbestand en een bestand met uitgefilterde punten. Het
basisbestand bestaat uit de originele gefilterde laserpunten zoals deze zijn ingewonnen m.b.v. laseraltimetrie.
Het bestand met uitgefilterde punten bestaat uit metingen die aan een aantal selectiecriteria voor verwijdering
voldoen, en niet mogen worden opgenomen in het basisbestand. Het gaat voornamelijk om metingen van losse
bebouwing, in stedelijk gebied kleiner dan 1 km2, losse bomen en foutieve metingen. Door het
invoeren van zowel de basishoogtemetingen als de uitgefilterde hoogtemetingen ontstaat een gegevensmodel met
de volgende structuur.
| Gegevensmodel hoogtemetingen [basis] |
| x | x-coordinaat |
| y | y-coordinaat |
| hoogte | gemeten hoogte op de betreffende locatie |
Er is gekozen om de uitgefilterde- en basishoogtemetingen samen te voegen. Hierdoor is er geen
onderscheid meer tussen basispunten en uitgefilterde punten.
Voor het waarderen van de molenbiotoop is het onderscheid tussen
basis- en uitgefilterde hoogtemetingen niet van belang. Juist de uitgefilterde metingen van gebouwen en andere
obstakels zijn relevant voor dit onderzoek, omdat deze gebouwen en obstakels mogelijk windhinder opleveren voor de molen.
Door de inconsequente filterregels (alleen losse bebouwing in
kernen kleiner dan één vierkante kilometer) moest door de producenten van het AHN in bepaalde gevallen wel
worden gefilterd en in andere gevallen niet. Dit leidt tot verschillen tussen gebieden. Grote oppervlakten
stedelijk gebied zijn niet gefilterd, terwijl daarentegen losse bebouwing in het landelijk gebied
wel gefilterd diende te worden.
Molengegevens
Van bijna alle molens is de locatie bepaald. Het merendeel van de locaties is overgenomen uit de Top10Vector, enkele
locaties zijn afgeleid uit de bestanden van de Rijksdienst voor Monumentenzorg en een paar locaties zijn middels veldwerk
met GPS bepaald. Hierdoor zijn van de molens een x-coördinaat en een y-coördinaat bekend.
Het gegevensmodel voor de moleninformatie bestaat uit de volgende onderdelen
| Gegevensmodel Moleninformatie [molens] |
| x | x-coordinaat van de molen |
| y | y-coordinaat van de molen |
| sortez | uniek nummer om molen te relateren aan thematische gegevens NL-molenbestand |
| stelling | stellinghoogte |
| extra | hoogte van eventuele verhoging |
| vlucht | lengte van het gevlucht |
| maaiveld | maaiveldhoogte (op basis van postcode, site AGI) |
Stap 1B. Selecteren van de hoogtemetingen binnen een straal van 400 meter
De hoogtemetingen uit het AHN worden geleverd in kaartbladen van 5 x 6.25 km2. Aangezien de molenbiotoop maar een klein
deel van een kaartblad zal beslaan, moeten de niet relevante hoogtemetingen worden verwijderd om het rekenproces
te versnellen en geheugenruimte te sparen. Voor het bepalen van de biotoop is uitgegaan van een
straal van 400 meter rond een molen. Alle hoogtemetingen die binnen 400 meter van de molen liggen worden
geselecteerd voor de vervolg stappen.
Stap 2. Biotoopregels toepassen (bepaling overschrijding)
Stap 2A. Biotoopformule berekenen
Van elke hoogtemeting in de molenbiotoop kan worden bepaald of de met de biotoopformule bepaalde biotoopnorm
wordt overschreden. Ook kan worden bepaald hoe groot de overschrijding is. Voor de hoogtemetingen in een molenbiotoop
kan per molen vervolgens een relatieve overschrijding worden berekend, zodat het mogelijk is de overschrijding
van de hoogtemetingen van verschillende molens onderling te vergelijken.
Stap 2B. Drie biotoopcriteria afwegen
Van elke hoogtemeting die is gedaan in de molenbiotoop kan worden bepaald of deze onder het niveau blijft
van de met de biotoopcriteria bepaalde toegestane hoogte. De toegestane hoogte hangt af van de afstand
tot de molen, het onderste punt van de vertikale wiek en de met de biotoopformule bepaalde biotoopnorm.
De hoogte van het onderste punt van de vertikale wiek is de ondergrens. Afhankelijk van het type molen
en de hoogte van de askop strekt deze ondergrens zich minimaal 100 meter
rond de molen uit. Bij hoge stellingmolens is deze zone waar de ondergrens geldt groter.
Hoogtemetingen moeten onder deze ondergrens blijven. Na de zone waar de ondergrens de maat is om te bepalen
of een hoogtemeting windhinder oplevert geldt een opgaande lijn (biotoopnorm) die met de biotoopformule kan worden bepaald.
Wanneer een hoogtemeting de ondergrens of de met de biotoopformule
berekende biotoopnorm overschrijd is er sprake van windhinder.
Afhankelijk van het type molen zijn er twee of drie criteria waaruit de toegestane hoogte wordt bepaald.
- 100 meter vrije zone rond een molen (stellingniveau bij verhoogde molen) (ondergrens)
- vanaf 100 meter de met de biotoopformule berekende norm
- stellingniveau (ondergrens) na 100 meter tot de biotoopformule boven dit niveau komt
(bij verhoogde molens kan het zijn dat de bepaalde norm met de biotoopformule pas verder dan 100 meter van de
molen boven het stellingniveau komt. Hier is dan het stellingniveau de toegestane hoogte.)
Volgens de biotoopnormen van de Hollandsche Molen moet de eerste 100 meter rond een molen vrij zijn van obstakels.
Dit is het eerste criterium.
In het geval van een verhoogde molen, zoals een stellingmolen, geldt dat obstakels de eerste 100 meter lager moeten zijn
dat het niveau van het laagste punt van de onderste wiek, ofwel kort ondergrens. De ondergrens is bij stellingmolens
het stellingniveau, bij grondzeilers zal het maaiveld deze ondergrens vormen.(1)
Het tweede criterium is een toegestane hoogte berekend op basis van een bepaalde afstand van de molen, de lengte
van de wieken en de eventueel aanwezige stelling. Met de biotoopformule van de Hollandsche Molen kan de toegestane
hoogte op een locatie waar een hoogtemeting is verricht worden bepaald. De met de biotoopformule berekende norm is
een oplopende lijn gezien vanuit de molen.(2)
Samenstelling van de toegestane hoogte voor de beoordeling van de molenbiootoop (grondzeiler)
Daarbij treedt een kleine complicatie op. Afhankelijk van de hoogte van het stellingniveau en de lengte van de
wieken begint deze norm onder het niveau waarop de wieken draaien en komt deze op een bepaalde afstand van de
molen pas boven dit stellingniveau. Wanneer de afstand van het punt waarop de met de biotoopformule berekende
norm boven het stellingniveau komt verder dan 100 meter van de molen is gelegen dan wordt in het gebied
vanaf 100 meter tot dit punt ook als ondergrens het stellingniveau aangehouden. Dit is het derde criterium waar
rekening mee moet worden gehouden.(3)
Samenstelling van de toegestane hoogte voor de beoordeling van de molenbiootoop (stellingmolen)
Uit de drie criteria wordt de toegstane hoogte voor beoordeling van de molenbiotoop opgesteld. Als de gemeten
hoogte boven deze
toegestane hoogte uitkomt dan is er sprake van windhinder voor de molen. De hoogtemetingen die windhinder opleveren
worden geselecteerd, zodat er berekeningen kunnen worden gedaan om de mate van windhinder te bepalen en hieruit
een score voor de molenbiotoop te genereren.
Stap 2C. Relatieve overschrijding berekenen
De in de vorige stap bepaalde overschrijding kan dimensieloos worden gemaakt en worden geschaald zodat het onafhankelijk
is van de wieklengte van de molen. De relatieve overschrijding is de absolute overschrijding gedeeld door
een halve lengte van het gevlucht.
relatieve overschrijding = overschrijding (m) / (0.5 x lengte van het gevlucht(m))
(Er is gekozen voor een relatieve overschrijding ten opzichte van een halve vluchtlengte omdat het effect van
een opstakel meestel op tweemaal de hoogte van het obstakel nog merkbaar is. Dit betekent dat een obstakel zo
hoog als de helft van het gevlucht, dus de hele molen belemmert.)
Stap 3. Standaardiseren van de hoogtemetingen
Stap 3A. Toekennen van een hoek t.o.v. de molen
Uit de vorige stap zijn de hoogtemetingen die de biotoopnorm overschrijden overgehouden. Deze hoogtemetingen
liggen willekeurig verspreid in de molenbiotoop van een molen. De ligging en het aantal hoogtemetingen is
voor elke molen weer anders. Om ervoor te zorgen dat molens onderling vergelijkbaar zijn moeten de
willekeurige overschrijdingen gestandaardiseerd worden. De mate van overschrijding is al gestandaardiseerd
door dit te relateren aan de wieklengte van een molen, hierdoor is de absolute overschrijding
vergelijkbaar te maken voor verschillende molens. Het uiteindelijke doel is om tot één biotoopcijfer per
molen te komen. Dit cijfer is weer opgebouwd uit verschillende biotoopcijfers voor de 8 hoofdwindrichtingen.
Binnen een hoofdwindrichting is gekozen om een indeling te maken in sectoren. Om de hoogtemetingen in deze
sectoren in te kunnen delen moet allereerst de hoek worden berekend. Hierbij wordt de normale indeling in
graden aangehouden zoals die gebruikt worden in de meteorologie, dus 0 graden is Noord, 90 graden is
Oost, 180 graden is Zuid en 270 graden is West. Zie onderstaand figuur.
Indeling in hoofdwindrichtingen
Stap 3B. Indelen in sectoren a.d.h.v. hoek en afstand
Op basis van afstand en hoek kunnen de hoogtemetingen per molenbiotoop in sectoren worden ingedeeld.
Deze sectoren zijn voor iedere molen gelijk. Met behulp van de sectoren kunnen de molenbiotopen
onderling vergeleken worden. Er is gekozen om de hoogtemetingen per hoofdwindrichting in te delen
in 36 sectoren. Perhoofdwindrichting wordt de volgende indeling gemaakt. Er worden acht ringen
gemaakt van elk 50 meter breed zodat de volledige 400 meter wordt beslagen, zie onderstaand figuur.
Indeling in ringen van 50 meter
Afhankelijk van de ring wordt deze verdeeld in 1 tot 8 sectoren. Per hoofdwindrichting ontstaan
dus 36 sectoren. De sectoren zijn volgens een drie-cijfer-code genummerd. Het eerste getal geeft de
hoofdwindrichting aan waarbij 1 Noord is en 2 Noordoost … via 5 Zuid …tot en met 8 Noordwest. Het
tweede cijfer geeft de ring aan waarin de hoogtemeting is gelegen, beginnend bij 1, wat staat voor de
ring van 0 – 50 meter, via 2 van 50 – 100 meter, naar 8 van 350 - 400 meter. Het laatste cijfer van de
code geeft vervolgens weer de sector binnen de ring aan, waarbij ring 1 uit 1 sector bestaat en ring 8
uit 8 sectoren, waarbij het getal met de klok mee oploopt. Als voorbeeld is sector Noord weergegeven in
de onderstaande figuur. Hierbij blijft de in beschouwing genomen oppervlakte redelijk constant,
zie onderstaande tabel.
Indeling in sectoren
| ring | oppervlakte (m2) |
| 1 | 982 |
| 2 | 1473 |
| 3 | 1636 |
| 4 | 1718 |
| 5 | 1767 |
| 6 | 1800 |
| 7 | 1823 |
| 8 | 1841 |
Oppervlakte van de sectoren in een ring
Na de bewerking zijn alle hoogtemetingen die de norm van de molenbiotoop overschrijden ingedeeld in de
volgende sectoren; zie onderstaand figuur. Voor de complete molenbiotoop ontstaan 8 * 36 = 288 sectoren
Hierna kunnen de hoogtemetingen met behulp van de sector-indeling gestandaardiseerd worden, zodat
verschillende molens onderling vergeleken kunnen worden.
Totale indeling in 288 sectoren
Stap 3C. Maximale overschrijding per sector bepalen
Om de molenbiotopen te standaardiseren wordt de maximale waarde van een overschrijding per sector bepaald.
Dit wordt representatief geacht voor de windhinder in een sector.
Van meerdere hoogtemetingen in een sector wordt op deze wijze teruggegaan naar één waarde per sector.
Elke molen heeft één waarde voor eenzelfde sector, waardoor ze onderling vergelijkbaar worden.
De gemiddelde oppervlakte van een sector is ongeveer 1600 m2 wat neer komt op 40 bij 40 meter. Het hoogste
obstakel in zo’n sector is dus representatief voor deze sector. Lage objecten vallen in de "windschaduw"
van hoge objecten. Lage objecten hebben geen extra invloed op de windhinder, veroorzaakt door het hoogste
object. Een gemiddelde per sector is onmogelijk omdat het aantal hoogtemetingen met overschrijding varieert
per sector en bovendien het gemiddelde dan genomen wordt over de hoogtemetingen met overschrijding in
plaats van alle hoogtemetingen. Bovendien wordt de mate van windhinder bepaald door het hoogste object
en niet door een gemiddelde.
Stap 4. Informatie afleiden
Stap 4A. De maximale relatieve overschrijding per sector indelen in categoriën
Om het mogelijk te maken de maximale relatieve overschrijding per sector te kunnen gebruiken is de relatieve
ingedeeld in 5 categoriën. Hierdoor ontstaat per sector een score van 1 t/m 5.
Deze vijf categoriën zijn beter te visualiseren. Bovendien zijn de vijf categoriën
gebruikt om totalen per windrichting en per molen af te leiden.
| categorie | bereik van de maximale overschrijding |
| 1 | <= 0.2 |
| 2 | > 0.2 & <= 0.4 |
| 3 | > 0.4 & <= 0.6 |
| 4 | > 0.6 & <= 0.8 |
| 5 | > 0.8 |
Indeling van de maximale overschrijding in categoriën
Alle 288 sectoren kunnen op deze manier ingedeeld worden in de vijf categoriën. Wanneer er geen hoogtemeting met een
overschrijding in een sector ligt krijgt deze sector geen waarde, ofwel 0.
Stap 4B. Informatie afleiden, op molenniveau en per hoofdwindrichting
Na de vorige stap is een tabel beschikbaar waarin per molen 288 sectoren zijn voorzien van informatie over
de molenbiotoop. Er kunnen uit de gecategoriseerde sectorscores veel afgeleide scores worden bepaald op een
hoger abstractieniveau. Bijvoorbeeld per windrichting of voor de gehele molen. Ook kunnen er wegingen aan
de hand van afstand, hoek, categorie en score worden toegepast. Hier zijn eindeloos veel mogelijkheden.
Per sector is de maximale overschrijding (in meters), de maximale relatieve overschrijding en de categorie waarin de
overschrijding is ingedeeld (sectorscore) aanwezig. Aangezien het onmogelijk is om het overzicht te bewaren over
288 sectorscores moet deze informatie bewerkt worden om uitspraken te doen over de molenbiotoop.
Op hoofdlijnen kunnen uitspraken worden gedaan voor een molen.
- Een waarde voor de gehele molenbiotoop
- Een waarde per hoofdwindrichting (8) van de molenbiotoop
Hiervoor zijn een aantal technieken beschikbaar die worden gevat onder de term beschrijvende statistiek. Afhankelijk
van het gewenste doel kunnen de volgende technieken gebruikt worden.
- Sommatie van de waarden, al dan niet gewogen
- Bepaling gemiddelde, mediaan en modus
- Indeling van de waarden in quantielen enz.
