De DINO database van TNO bevat een groot aantal stijghoogte- en grondwaterstandreeksen. Deze reeksen worden veelvuldig geraadpleegd door diverse gebruikers. De doelen van deze gebruikers lopen uiteen van het bekijken van een grafiek (tijd-stijghoogtelijn) tot geavanceerde analyses van deze data met deterministische of statistische modellen. Om deze reden heeft TNO de website Grondwaterstanden in Beeld ontwikkeld. Hiermee kunnen gebruikers interactief afgeleide informatie over tijdreeksen bekijken en tijdreeksen nader analyseren. Berendrecht Consultancy heeft ten behoeve van de Grondwaterstanden in Beeld applicatie een rekenkern en web interface ontwikkeld.
Tijdreeksanalyse
Voor reeksen met een duidelijk seizoenskarakter is het mogelijk om afgeleide informatie, zoals bijvoorbeeld GxG en regiemcurve, beter te schatten met behulp van een tijdreeksmodel waarbij een verband wordt gelegd tussen het neerslagoverschot en de stijghoogtereeks. Zodra een goed tijdreeksmodel beschikbaar is ontstaat een een aantal zeer nuttige toepassingen, waaronder:
- Verlengen met meetreeksen. Hoe korter de reeks hoe minder de kans dat er structurele veranderingen optreden, maar hoe onnauwkeuriger de schatting van de kenmerken. Door het verlengen van korte reeksen kunnen de tijdreekskenmerken nauwkeurig worden bepaald, zonder dat de berekening wordt beïnvloed door structurele veranderingen in het grondwaterregiem.
- Ruimtelijke samenhang tussen meetreeksen. Meervoudige tijdreeksanalyse geeft inzicht in hoeverre een patroon in een stijghoogtereeks ruimtelijk samenhangt of dat het een gevolg in van lokale fenomenen.
- Kwaliteitscontrole. Tijdreeksanalyse geeft een scherper beeld in hoeverre een extreem past in het karakter van de reeks zelf en/of in het ruimtelijke patroon op het meettijdstip. Tevens kunnen mogelijke uitbijters scherper gedetecteerd worden. Daarmee is het een hulpmiddel bij kwaliteitscontrole van de data.
- Interpoleren van meetreeksen. Indien er in een meetreeks perioden voorkomen zonder waarnemingen (bijvoorbeeld als gevolg van een defecte drukopnemer) kan met een tijdreeksmodel de reeks worden geïnterpoleerd.
Grondwaterstanden in Beeld
Ten behoeve van de ontwikkeling van de webapplicatie Grondwaterstanden in Beeld heeft TNO Berendrecht Consultancy gevraagd om een rekenkern te ontwikkelen voor de (automatische) analyse van tijdreeksen. Voor de rekenkern hebben we met de Python programmeertaal een flexibel en modulair opgebouwd programma ontwikkeld waarmee transfer-ruis modellen en meervoudige tijdreeksmodellen geschat kunnen worden. De modellen werken voor meetreeksen met variabele meetintervallen en/of missende data. Voor het transfermodel wordt in eerste instantie gebruik gemaakt van de vooraf gedefinieerde Gamma verdelingsfunctie, maar iedere andere transferfunctie kan toegevoegd worden, waardoor de toepassingsmogelijkheden zeer uitgebreid zijn.
De webapplicatie Grondwaterstanden in Beeld is ontwikkeld met behulp van Angular gecombineerd met een Python webservice voor het runnen van Python scripts. De interface is volledig interactief, zodat gebruikers de mogelijkheid hebben om op een kaart selecties te maken, grafieken in en uit te zoomen, onderdelen aan te klikken en resultaten te downloaden als figuur of tekstbestand. Zie hieronder voor een voorbeeld, of of ga direct naar de webpagina.
Meer informatie
- Grondwatertools: Informatie over grondwaterstanden en stijghoogten
- DINOloket: Data en Informatie van de Nederlandse Ondergrond
- F.C. van Geer en W.L. Berendrecht, Meervoudige tijdreeksmodellen en de samenhang in stijghoogtereeksen, Stromingen 21(3), 2-15, p 25-36.
- W.L. Berendrecht and F.C. van Geer, A dynamic factor modeling framework for analyzing multiple groundwater head series simultaneously, Journal of Hydrology, Volume 536, May 2016, p 50-60, ISSN 0022-1694.
- Project: Grondwatertools: web interface voor tijdreeksanalyse
- Opdrachtgever: TNO - Geologische Dienst Nederland
- Periode: 2014-2017
- Functie: expert tijdreeksmodellering