Het nulniveau van Nederland

Het Normaal Amsterdams Peil is het officiële nulpunt van Nederland. Van tijd tot tijd moet de hoogte van heuvels en gebouwen ten opzichte van dat punt opnieuw worden vastgesteld....

VERWACHT GEEN direct antwoord wanneer het hoofd Afdeling NAP van de Meetkundige Dienst van Rijkswaterstaat wordt gevraagd hoe hoog het Drielandenpunt (bij Vaals) ligt. 'Ik vraag dan: ten opzichte van wat?', zegt ing. W. van Beusekom. 'En in welk jaar?' vult medewerker dr G. Lorenz aan.

De vraag kan volgend jaar weer precies worden beantwoord. Dan begint een nieuwe meting waarbij de hoogteligging van de vele duizenden peilmerken in Nederland opnieuw wordt bepaald. De voorbereidingen zijn afgerond en Lorenz heeft de leiding over deze 'vijfde nauwkeurigheidswaterpassing'. Voor de eerste keer worden satellieten gebruikt.

Dit soort ondernemingen is voortdurend nodig, want de hoogte van een bepaald punt is niet stabiel. Veenlagen klinken in, tektoniek laat aardlagen ten opzichte van elkaar verschuiven en door menselijke activiteit zoals het winnen van aardgas daalt de bodem.

De verschillen door tektoniek zijn niet zo groot. Tussen 1930 en 1980 is het oosten van het land een centimeter of vijf gestegen ten opzichte van Amsterdam. De omgeving van Hoek van Holland is een centimeter gedaald, dus het verschil is in totaal zes centimeter. 'Dat heeft te maken met het kantelen van Nederland: het westen zakt, het oosten komt iets omhoog', verklaart Van Beusekom. Plaatselijk kunnen de veranderingen groter zijn. In de Groningse aardgasvelden is sinds het begin van de winning, in de jaren zestig, de bodem twintig centimeter gezakt.

Wie over hoogte begint, komt onherroepelijk uit bij de vraag wat het nulniveau eigenlijk is. Is dat het gemiddelde zeeniveau bij een havenplaats, het gemiddelde zeeniveau op de wereld, of een kunstmatig getrokken vlak rond de aarde? Er zijn wereldwijd veel afspraken gemaakt - over tijd, geografische positie en datum - maar over de hoogte is dat nog niet gedaan. Er is geen wereldwijd nulniveau van waaruit alles wordt gemeten, zoals met lengte- en breedtegraden.

Onbegrijpelijk is dat niet, want er is geen gemiddeld zeeniveau. Om te beginnen is er getijverschil, maar nog vervelender is, dat het gemiddelde niveau van de oceanen niet gelijk is. Door stromingen, wind en temperatuurverschillen kan het water in de ene oceaan meters hoger staan dan in de andere.

En als je tot op de meter wilt bepalen hoe hoog de Mount Everest is, maakt het uit of je begint aan de Chinese kant (Stille Oceaan) of de Indische kant (Indische Oceaan). Vroeger maakte men zich daar geen zorgen over, maar dat gebeurt wel in een tijd waarin technici gegevens in cijfers achter de komma willen.

Een andere factor is dat het zeeniveau stijgt als het op aarde warmer wordt, doordat het water uitzet en de gletsjers en mogelijk de zuidpoolkap smelten. Dat proces is al aan de gang en de laatste eeuw is de zee daardoor een centimeter of vijftien hoger komen te staan. Deskundigen op het terrein van het versterkte broeikaseffect verwachten dat door de opwarming van de aarde het zeeniveau de komende honderd jaar ongeveer zestig centimeter zal stijgen. Een probleem voor de hoogtemeting.

De praktijk is dat elk land de hoogte van een punt vaststelt ten opzichte van een referentieniveau (meestal de zee) dat in het verleden is vastgesteld. In Nederland is dat het IJ. In 1675 was er een overstroming in Amsterdam. Het stadsbestuur wilde dat niet nog een keer en bouwde bij de monding van de grachten in het IJ sluizen om het water buiten te houden.

In de buitenmuren van die sluizen werd een vloedsteen gemetseld met een groef erin. Als het water in het IJ bij die streep kwam te staan, moesten de sluizen dicht. Dit alarmpeil lag 2,67 meter boven het gemiddelde vloedniveau van het IJ in de zomer, een waarde die de natuurkundige Christiaan Huygens heeft bepaald. Het Amsterdams Peil was geboren.

Door Koninklijk Besluit van 1818 gold in het hele koninkrijk dat peil, dat in de periode 1875-1885 door waterpassen in het hele land werd overgebracht. Uit die tijd stamt de term Normaal Amsterdams Peil (NAP). Duitsland en Oostenrijk hebben destijds hun nulniveau hiervan afgeleid.

België heeft een eigen nulpunt, ruim tweeëneenhalve meter onder het NAP, gebaseerd op de gemiddelde ebstand bij Oostende. Het verschil is goed te zien op topografische kaarten, op plaatsen waar Nederland aan België grenst. De hoogtelijnen houden bij de grens op en komen verderop weer tevoorschijn.

In 1955 werd het niveau van de Amsterdamse vloedsteen, toen de laatste van de acht sluizen werd gesloopt, overgebracht naar een bout in een heipaal voor het Paleis op de Dam, op een hoogte van NAP +1,43 meter. Sinds enige jaren wordt het nulpunt zelf permanent tentoongesteld bij het stadhuis in Amsterdam, waar het is te bezichtigen als een koperen plaat op de kop van een heipaal. De bout onder de Dam blijft uitgangspunt voor de nauwkeurigheidswaterpassingen.

Dat waterpassen, waarmee het peil over het land wordt verspreid, is een techniek die in wezen niet is veranderd. Ook bij de vijfde meetsessie gaat het ongeveer zoals vroeger, hoewel sneller, dank zij satellieten en computers.

Een persoon staat op een plaats waarvan de hoogte bekend is, bijvoorbeeld een peilmerk. De ander staat op het punt waarvan de hoogte moet worden gemeten. Hij houdt een baken met centimeterschaal loodrecht omhoog. De eerste kijkt door een soort verrekijker, dat hij waterpas houdt, naar het baken. Zo kan hij het verschil in hoogte tussen beide punten aflezen en dan is de hoogte van het nieuwe punt bekend. Dat gaat zo door tot heel Nederland is bezocht.

Vroeger duurde het optisch waterpassen van Nederland minstens tien jaar. 'Per kilometer moet je tien waarnemingen doen', zegt Van Beusekom. 'Bij de eerste meting, toen het Amsterdams Peil in Nederland werd verspreid, is 1500 kilometer opgemeten. Per kilometer hadden we twee vellen papier met cijfers.'

Om zeker te weten dat de meting in orde is, meet de karavaan altijd heen en weer. Bovendien gaat ze zo nu en dan langs een al gemeten punt. De uitkomst moet hetzelfde zijn als bij het eerste bezoek, maar desondanks sluipen er altijd fouten in. Om die binnen de perken te houden, is voortdurende controle nodig.

Op bepaalde punten brachten landmeters in de jaren dertig het peil over naar 47 betonnen platen die werden gefundeerd op een stabiele zandlaag. Op 53 duizend plaatsen zijn daarna in de loop der jaren bouten geslagen in gebouwen, om overal een basis voor hoogtemetingen te hebben. Het niveau van al deze zogenoemde peilmerken wordt bij de nauwkeurigheidswaterpassing opnieuw bepaald.

Sinds de jaren zestig wordt ook het hydrostatisch waterpassen gebruikt, dat is afgeleid van het principe van de communicerende vaten (aan de uiteinden van een gebogen buis staat een vloeistof op gelijk niveau). De Meetkundige Dienst gebruikt voor deze meetmethode een tien kilometer lange slang van stevig materiaal. Als die is uitgerold, kan het verschil in niveau aan de uiteinden op een schaalverdeling worden afgelezen.

Om een goede meting te doen, moet de temperatuur in de buis gelijkmatig zijn en het luchtdrukverschil tussen de uiteinden van de buis moet bekend zijn. Van Beusekom: 'Eentiende millibar verschil geeft een afwijking van een millimeter. We bepalen daarom de luchtdruk tot op 0,01 millibar nauwkeurig.' Ook de stand van zon en maan wordt erbij betrokken. Het getij kan een verstoring van 0,1 millimeter per kilometer geven.

Alleen bij kanalen, rivieren of zeeën kan zo worden gemeten. Het lukt in het dichtbevolkte Nederland niet om over vele kilometers een buis over het land te leggen. Bovendien is de temperatuur van de vloeistof in de buis overal gelijk als hij in het water ligt. Bij de waterpassing van volgend jaar wordt duizend kilometer hydrostatisch gemeten en de korte stukken over land (vierduizend kilometer) gaan op de ouderwetse optische manier.

Elk van de ruim vijftigduizend peilmerken krijgt zo een nieuwe hoogte, met bijbehorend jaartal. De kop van de dakvormige steen bij het Drielandenpunt is NAP +321,9 meter. Dat is onlangs nagemeten, na twijfels over de vraag wat het hoogste punt van Nederland is. Dat is niet het Drielandenpunt, want in de buurt is een wal opgeworpen van NAP +323,0 m. Ook als deze kunstmatige verhoging buiten beschouwing wordt gelaten, heeft het Drielandenpunt niet het record. Dan komt de eer toe aan een speelweide in de buurt (NAP +322,4 m).

Aan de huidige hoogtebepaling kleeft een groot gevaar. Als het uitgangspunt, de heipaal onder de Dam, langzaam wegzakt, zoals wordt vermoed, kloppen de getallen niet meer. Lorenz en Van Beusekom: 'We houden het Normaal Amsterdams Peil in de gaten door te vergelijken met andere plaatsen in Europa. En dan kun je in principe veranderingen opmerken; maar de koppeling moet nog worden gedaan.'

Nieuwe technieken zouden dit probleem overboord kunnen zetten. Er draaien satellieten in de ruimte die een plaats op aarde nauwkeurig kunnen bepalen. Eén systeem is het Global Positioning System (GPS) van het Amerikaanse leger. Als het signaal van drie kunstmanen binnen bereik is, kan de ontvanger de geografische lengte en breedte berekenen.

Als er vier satellieten worden gebruikt, kan ook de hoogte worden vastgesteld. Maar dan vanuit een ander uitgangspunt: er wordt gekeken naar het verschil tussen een bepaald punt en een denkbeeldige schil die om de aarde wordt gelegd. 'Omdat de aarde niet rond is, maar afgeplat, is dat een ellipsoïde', zegt H. van der Marel van de faculteit Geodesie van de Technische Universiteit Delft.

Het probleem is dat deze ellipsoïde niet hetzelfde is als de geoïde, de denkbeeldige schil rond de aarde van punten waartussen een vloeistof niet zou stromen, het enige relevante gegeven bij het bepalen van hoogte.

De verschillen tussen geoïde en ellipsoïde zijn soms wel honderd meter. Van der Marel: 'Nederland ligt bijvoorbeeld 43 meter boven de ellipsoïde van het Wereld Hoogte Systeem.' Dus volgens dat systeem zou Zandvoort aan Zee op 43 meter hoogte liggen.

De geoïde heeft als nadeel dat het geen regelmatige, vlakke schil is, maar een golvende. Of water van een punt naar een ander punt stroomt, hangt af van de zwaartekracht. Door verschillen in ondergrond en in het binnenste van de aarde verschilt die kracht van plek tot plek. Bovendien liggen de polen 22 kilometer dichter bij het middelpunt van de aarde dan de evenaar, dus in de tropen is de zwaartekracht geringer dan aan de polen. Kortom, ook de geoïde is geen ideaal uitgangspunt om bergtoppen met elkaar te vergelijken.

Feitelijk wordt daarom in de praktijk het meetsysteem gebruikt dat het best uitkomt. Het NAP is ooit vastgesteld, en vervolgens verspreid volgens de geoïde. Elk land heeft zoiets gedaan, maar steeds met een ander uitgangspunt, om te bereiken dat plekken aan zee ook echt op nul meter liggen.

'In de toekomst gaan we satellieten gebruiken', verwachten de landmeters. 'We gaan nu bij de vijfde nauwkeurigheidswaterpassing kijken hoe groot het verschil is tussen de satelliet- en de landmeting. Dat herhalen we bij de zesde en als het verschil even groot blijft, kunnen we met satellieten volstaan.'

Marc van den Broek

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.