Drone brengt lichtbeeld Bossche binnenstad in kaart

Tekst: Mark Bos 

Op een warme, heldere zomeravond in juni van dit jaar zoeft op een hoogte van 182 meter een drone door het luchtruim boven ‘s-Hertogenbosch. Het met een luminantie-camera uitgeruste onbemande vliegtuigje brengt met drie vluchten van ruim 30 minuten het lichtbeeld van een groot deel van de Bossche binnenstad in kaart, op verzoek van de gemeente.  

“We onderzoeken hoe we met behulp van techniek het energieverbruik van de openbare verlichting kunnen verminderen”, vertelt Johny Schellings, senior specialist openbare verlichting bij de gemeente. Gedurende het retrofit project van de spandraadverlichting in de binnenstad , waarbij een zuinige lichtbron in de bestaande behuizing werd geplaatst, ontstond de vraag of de winst van die verledding aantoonbaar te maken is.  “We zijn volop aan het verledden, in de binnenstad zitten we al op circa 80 procent. Tijdens dat proces kwamen we op het idee om verschillen tussen conventionele, led- en vooral ook calamiteitenverlichting over een groter gebied meetbaar te kunnen maken.” 

“Eén van de ideeën voor energiebesparing is het dimmen van armaturen in de binnenstad, rekening houdend met het effect van omgevingsfactoren zoals bijvoorbeeld strooilicht van winkelruiten, weerkaatsing van gevels of de aanwezigheid van mensen.” Dat klink eenvoudiger dan het is, vervolgt Schellings. “Want hoe bepalen we realtime naar welke stand een armatuur gedimd kan worden? Die berekening kan een armatuur niet zelf maken, maar dat kan wél met een camera die de luminantie over een groter oppervlakte meet.” 

Voorwaarden voor een dronevlucht 

Na enige navraag komt Schellings bij De Kruijter Public Lighting uit en zo zag het project dronevlucht het levenslicht. De inzet van een drone voor deze doeleinden staat nog in de kinderschoenen en is nog geen algemeen toepasbaar instrument, maar directeur Nico de Kruijter had al enige ervaring opgedaan.  

“We krijgen er regelmatig vraagstukken over”, zegt De Kruijter. Hij haalt een voorbeeld van een Amersfoortse rotonde aan, waarbij de vraag was hoeveel licht er van de rotonde naar het openbaar gebied toeging, hoeveel licht er naar het midden uitstraalde en of er sowieso niet te veel licht op die rotonde ingezet werd. “We waren al een tijdje naar drone-oplossingen aan het kijken voor luminantie-, lux en spectrummetingen en hebben die daar toen ingezet. Om dat op een verantwoorde manier te kunnen doen, zijn we een opleidingstraject aangegaan en hebben we als bedrijf de benodigde certificaten gehaald.” 

Hij legt uit wat daar onder andere bij komt kijken. “Op het moment dat je gaat vliegen moet je een STS-certificaat van de European Union Aviation Safety Agency hebben, waarmee je meer mag dan met een standaard A1/A3-certificaat . Die vallen in de categorie voor standaard dronevluchten overdag en lager dan 120 meter buiten stedelijk gebied. Dan heb je nog de categorie A2 waarmee je overdag en niet hoger dan 120 meter boven stedelijk gebied mag vliegen. En als derde dus het STS-certificaat waarmee je eigenlijk onbeperkt bent: je mag dan bijvoorbeeld boven een hoogte van 120 meter vliegen, of in de nacht, of met een zwaardere drone en met toestemming zelfs boven luchthavens.” Voorwaarde is wel dat je een handboek hebt en een vliegplan opstelt, benadrukt De Kruijter. In dat operationele plan staan onder andere alle uitgangspunten en risicoanalyses, waarbij je onder een bepaalde waarde moet blijven om goedkeuring te krijgen. 

Het was ook de een van de eerste vragen die Schellings te binnen schoot: ‘mag dit zomaar?’. “Hier moeten we onderscheid maken tussen een gewone camera die beelden opneemt en een luminantiecamera, die alleen lichtintensiteiten registreert”, zegt Schellings. “Omdat we alleen luminantie beelden opnamen, had dit dus geen consequenties voor de privacy. En voor ons doel was het nodig om op grote hoogte te vliegen, daar komen zeer specialistische voorwaarden bij kijken, waaraan De Kruijter met het certificaat kon voldoen.” 

De vlucht 

Om de juiste informatie op te kunnen halen, voedde de gemeente De Kruijter met informatie over het te meten gebied en de gewenste uitkomsten. “We hadden als doel dus om het verschil in lichtbeeld tussen armaturen met een conventionele lamp en een ledlamp aantoonbaar te maken. Daarnaast wilden we een tweede vlucht laten uitvoeren om hetzelfde voor de calamiteitenstand in kaart te brengen.” De gemeente gaf daarbij diverse locaties mee met verschillende ondergronden (denk aan natuursteen, asfalt, rode klinkers) om de reflectie daarvan te bepalen. 

Haast was daarbij geboden: in de zomer is het langer licht en staat de verlichting in de dimstand. Wachten op de donkere periode was geen optie omdat het verledden van de verlichting doorging en een nulmeting dan niet meer mogelijk was. “We hebben hier moeten schipperen en de eerste datum gekozen waarbij de weersverwachting dronevluchten toeliet”, zegt Schellings. Voor goede beelden moet het droog, helder en windstil zijn. 

De gemeente voorzag De Kruijter van rasters van de gebieden waar gevlogen moest worden. In een software pakket dat rechtstreeks met de drone kan communiceren, tekende De Kruijter die gebieden in. De drone kreeg de opdracht mee om orthofoto’s te maken: afbeeldingen die recht van boven worden gemaakt zodat je geen zijkanten van gebouwen krijgt en geen herkenbare personen of bijvoorbeeld voertuigen in beeld hebt.  

De software rekent uit hoeveel foto’s moeten worden gemaakt voor een goed beeld, op welke hoogte moet worden gevlogen en hoe lang de vlucht moet duren. “We kozen in dit geval bijvoorbeeld voor een snelheid van 2,5 meter per seconde. Het is donker en de beelden van de camera mogen niet bewegen, dus je moet zorgen dat je een bepaalde sluitertijd garandeert.” De camera is gekalibreerd en heeft een correctiebestand voor lensvertekening, helderheid, kleurgevoeligheid en linealiteit, waardoor je betrouwbare metingen kunt doen. De binnengehaalde plaatjes worden omgerekend naar daadwerkelijke luminantie waardes. Door een schaalverdeling in lux aan te geven en de correctiewaarde in te voeren, zijn de donkere en lichte punten duidelijk onderscheiden. 

Na het opleveren van de beelden volgt de analyse, waarbij de gemeente bijvoorbeeld aangeeft in een bepaalde straat een waarde van 5 lux te willen met een gelijkmatigheid van 0,2. De Kruijter checkt door het aanbrengen van rasters op de kleurenplaat of de straat daaraan voldoet en kan dit voor het hele gewenste gebied in kaart brengen. De tijdwinst is gigantisch. “Je kunt nu in 31 minuten 400.000 vierkante meter in kaart brengen. Normaal kost het je een hele avond om een profiel van 30 bij 20 meter te doen”, rekent De Kruijter voor.” Schellings: “En je hebt meteen een heel overzicht zonder dat je al die metingen aan elkaar hoeft te plakken.”  

De resultaten 

Schellings is erg te spreken over de resultaten van het experiment met de drone. “De eerste resultaten laten heel duidelijk zien dat met een drone een betrouwbare meting over een groot gebied te maken is. Dit is op zich al een mijlpaal”, zegt hij.  

“We hebben gezien dat ledverlichting een mooier lichtbeeld geeft dan het conventionele. En we hebben verschil inzichtelijk gemaakt tussen de natuurlijke en de calamiteitenstand waarbij de lichtintensiteit verhoogd wordt. Dat was heel mooi te zien in een groot overzicht. Het verschil was duidelijk zichtbaar van boven, terwijl je op ooghoogte maar een beperkt verschil waarneemt. ” 

Verder kreeg de gemeente inzicht in de hotspots van de onder- en overbelichte delen. Daarbij viel het strooilicht van de winkeliers op, dat soms fors is en waardoor de openbare verlichting op dergelijke plekken lager zou kunnen worden afgesteld. “Ook viel op dat er enkele schijnwerpers erg naar boven waren gericht, je ziet dat er daar erg veel licht naar boven schijnt. Daar kunnen we in de toekomst naar kijken om die beter af te stellen.” 

Dat geldt ook voor het strooilicht bij het Bossche binnenwater van de Binnendieze. “Dat willen we voor de flora en fauna beter afstemmen, kijken wat het strooilicht doet en hoeveel er in het water komt. Het geeft ons allemaal inzicht in hoe het nu is en hoe we ons beleid erop aan kunnen passen. Het is allemaal bijvangst.” 

Bijkomende ‘meevaller’ was een netwerkstoring tijdens de dronevlucht, zodat de gemeente kon zien wat een dergelijke Enexis-storing doet met het lichtbeeld van de openbare verlichting op plekken waar wel sprake is van de omgevingsverlichting van de winkeliers. “Dat is dan weliswaar vele malen minder, maar op bepaalde plekken is dan toch nog wel verlichting aanwezig.” 

Schellings noemde al het woord bijvangst, omdat het initiële doel van de dronevlucht het aantoonbaar maken van energiebesparing door de verledding was. Ook op dat gebied heerst tevredenheid over de opbrengst van het project. “Er is al veel gewonnen door de ombouw naar ledverlichting”, noemt Schellings. “En ik denk dat we in beeld hebben gekregen dat er nog meer te winnen valt door op bepaalde plekken het licht  verder te dimmen. We kunnen snel en overzichtelijk zien of er plekken zijn met te veel of te weinig licht die kunnen zorgen voor lichtvervuiling of -overlast. De uitkomst van deze metingen helpen ons om de leefbaarheid en sociale veiligheid van de stad te vergroten.”