Hoe open data in de luchtvaart een vlucht nemen dankzij BlueSky

Als je met radar van bovenaf naar het luchtruim kijkt, zie je een enorme hoeveelheid vliegtuigen over land en zee. Achter dit werk zitten allerlei modellen met algoritmen om alle verkeersstromen in de juiste en veilige richting te sturen. Een belangrijk hulpmiddel bij het maken van deze modellen is BlueSky, een simulator die snelle, realtime simulaties van het luchtverkeer mogelijk maakt. Hoogleraar Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek Jacco Hoekstra stond ruim tien jaar geleden aan de basis van deze softwaretool. “Door het luchtverkeer te simuleren met BlueSky kun je bijvoorbeeld de toekomstige inrichting van het luchtruim en luchthavens observeren en aanvliegroutes en procedures verbeteren.”

Het begon als een hobbyproject.

BlueSky is ontstaan uit een hobbyproject van Hoekstra terwijl hij herstellende was van een auto-ongeluk. “Ik heb letterlijk vanuit bed een eerste versie gemaakt, genaamd Traffic Manager. NASA en enkele universiteiten namen ook deel. Voor Traffic Manager gebruiken wij alleen eigen en dus gesloten software en data. Aan de Technische Universiteit Delft is later een nieuwe open versie gemaakt: BlueSky. “Het leek mij veel interessanter om alles openbaar beschikbaar te maken, zodat studenten en andere wetenschappers altijd toegang hebben tot alle data.”

Het idee van open source is dat het weggeven en delen van data uiteindelijk meer oplevert. In het geval van BlueSky is dit zeker een succes geweest. Ik ben daar behoorlijk trots op.

Jacco Hoekstra

Toegevoegde waarde van open source

Volgens Hoekstra heeft het open source maken van BlueSky meerdere voordelen. “Het maakt onderzoek transparant en herhaalbaar. Ook kun je verschillende oplossingen met elkaar vergelijken, bijvoorbeeld voor de luchtruimverdeling. Dit is veel moeilijker als onderzoekers met verschillende modellen, tools en variabelen werken. Als iedereen een andere taal spreekt, weten ze niet waar iedereen het over heeft. Om het gebruik zo eenvoudig mogelijk te maken, zijn alle BlueSky-bestanden in hetzelfde formaat geformatteerd. Hierdoor hoeven gebruikers niet eerst tekst of code over te zetten naar een ander type bestand.”

Gegevens uit openbare bronnen

Een ander voordeel van open data is dat het niet afhankelijk is van commerciële partijen. Vliegtuigfabrikanten en bedrijven vragen geld voor het gebruik van hun data, zegt universitair docent Joost Ellerbroek. “Bovendien stellen ze niet altijd al hun data beschikbaar. Dit maakt het lastig om onderzoeken uit te voeren. Daarom gebruiken wij alleen openbare bronnen, zoals luchthavenwebsites of databases die worden gebruikt voor vluchtsimulators. Ze zijn meestal open source en geven informatie over de locatie van vluchtbakens, luchthavens, terminals en start- en landingsbanen. “We krijgen ook data van hobbyisten die werken met data voor vluchtsimulators op pc.”

Wikipedia voor luchtverkeersbeheer

Ellerbroek speelde een belangrijke rol bij de technische ontwikkeling van het platform. Legt uit hoe onderzoekers BlueSky gebruiken. “Ze kunnen data importeren om simulaties op hun eigen computers uit te voeren. Daarnaast kunnen gebruikers informatie, zoals nieuwe kennis, toevoegen of wijzigen. De website van BlueSky is dus een soort Wikipedia. Daarnaast kunnen mensen zelf issues aanmaken, waarbij ze kunnen aangeven dat ze bijvoorbeeld iets hebben gevonden of een bug hebben gevonden. Andere gebruikers kunnen hier vervolgens op reageren. Er is dus ook ruimte voor interactie. Dit maakt BlueSky niet alleen een softwaretool, maar ook een community.”

BlueSky is niet alleen een softwaretool, maar ook een community.

Joost Ellerbroek

Toepassing voor luchtverkeersleiding

Naast onderzoekers wordt BlueSky ook gebruikt door commerciële bedrijven, zoals vliegtuigfabrikanten en luchtverkeersorganisaties, zegt Hoekstra. “Deze partijen hebben meestal hun eigen programma’s en gebruikersomgeving. Maar als je onder het schild kijkt, zie je de software van BlueSky. Onderzoekers van de Spaanse luchtverkeersleiding vertelden ons dat BlueSky het standaard onderzoeksinstrument is geworden. De Nederlandse Luchtverkeersleiding (LVNL) gebruikt de tool momenteel om een prototype te maken van de reorganisatie van het luchtruim. Dit moet worden herzien vanwege de toegenomen drukte en strengere geluids- en emissieregels. “BlueSky is een ideaal hulpmiddel om deze reorganisatie te simuleren.”

Drones in stedelijk gebied

Hoewel BlueSky vooral wordt gebruikt voor toepassingen in de conventionele luchtvaart, biedt het ook een oplossing voor andere vliegtuigtypes. Ellerbroek: “De afgelopen jaren is er sprake van een sterke toename van kleiner vliegverkeer, zoals drones. Omdat deze vliegtuigen ook onderdeel worden van het luchtruim hebben we BlueSky uitgebreid met de mogelijkheid om simulaties uit te voeren van een groot aantal drones in stedelijk gebied. Het creëren van deze extensie was een uitdaging omdat we de software zo hetzelfde mogelijk wilden houden.”

OpenAP, de spin-off van BlueSky

In het ruim tienjarig bestaan heeft de ontwikkeling van BlueSky ook aanleiding gegeven tot een spin-off: OpenAP. Universitair docent Junzi Sun, die OpenAP in 2015 als PhD-project startte, legt uit wat deze open source tool precies is. “Je kunt met BlueSky luchtverkeerssimulaties doen, maar je kunt OpenAP ook afzonderlijk gebruiken om de prestaties van vliegtuigen te berekenen. Bijvoorbeeld als het gaat om brandstofgebruik of de uitstoot van broeikasgassen. Gebruikers kunnen een pakket importeren dat bestaat uit gegevens zoals vliegtuigtype, vlieghoogte en vliegafstand. “Het model maakt vervolgens een prestatieberekening.”

Het mooie aan de TU Delft is dat het gebruik van open source en open data hier al de standaard is.

Jun Zi Zon

Drie soorten datapakketten.

OpenAP wordt momenteel aangeboden in drie pakketten, zegt Sun. “De eerste bestaat uit data om de hoeveelheid broeikasgassen te analyseren die een vliegtuig op een bepaalde route uitstoot. Het tweede pakket geeft heel precies de uitstoot weer per fase van de vlucht. Met deze gegevens kunt u het vliegtraject optimaliseren met een zo laag mogelijke uitstoot. Met het derde pakket kun je grof maar snel inschatten hoeveel brandstof een vliegtuig verbruikt op een vlucht van A naar B. Die schatting is nog steeds niet 100 procent accuraat, maar dat is niet altijd nodig.”

TU Delft pionier op het gebied van open data

Net als Hoekstra en Ellerbroek is Sun een groot voorstander van open data. “Het mooie aan de TU Delft is dat het gebruik van open source en open data hier al de standaard is. Om een open source tool of software te ontwikkelen hoef ik niet eerst allerlei commissies te doorlopen. In die zin loopt de TU Delft echt voorop in de onderzoekswereld. “Het mooiste zou zijn als we ons hierdoor niet meer onderscheiden, maar als open source en data overal vanzelfsprekend zijn.” Hoekstra vult aan: “Het idee van open source is dat het weggeven en delen van data uiteindelijk meer oplevert. In het geval van BlueSky is dit zeker een succes geweest. “Daar ben ik heel trots op.”