University of Helsinki
Hei taas!
Jälleen on aika nostaa sormet näppikselle ja päivittää blogiin uutta sisältöä. Toisella luentokerralla käytiin runsaasti eri asioita läpi, joten mennään suoraan asiaan. Tässä blogissa tulen kertomaan paikallisista ja ladatuista aineistoista sekä tekemistäni kartoista.
Projektiot ja niiden merkitys
Geoinformatiikan ja kartografian yksi merkittävimmistä peruselementeistä ovat projektiot. Jos haluamme lukea kaksiulotteisella pinnalla – kuten kartalla – maapallon ominaisuustietoa, joudumme projisoimaan kolmiulotteisen maapallon tasolle (Holopainen et al. 2015). Mitä suurempi osa maanpinnasta halutaan kartalle – sitä suuremmat ovat virheet (Holopainen et al. 2015). Geodeettisen datumin pohjalta voimme laatia maapallokeskisiä tai paikallisia projektioita. Geodeettisen datumin pohjalta maanpinnan koko, muoto sekä käytettävä koordinaattijärjestelmä muovautuvat. Väärän datumin käyttö koordinaatistossa voi johtaa satojen metrien virheeseen, kun sijaintia koitetaan määritellä (Holopainen et al. 2015). Seuraavaksi annan esimerkkejä liittyen syntyneisiin poikkeamiin mittauksissa. Mittauksissa meni hetki sillä aina tein saman virheen, jossa klikkasin väärää kohtaa kartalla mittausten aikana. Täten mittaukset katosivat ja jouduin aloittamaan mittaukset alusta. Tästä hankaluudesta huolimatta – mittaukset sain tehtyä!
Taulukko 1. Projektioiden välisiä eroja mittausten suhteen
| Mercator | ETRS-TM35FIN | Winkel-Tripel | Albers | Robinson | |
| Pinta-ala – Pohjois-Lappi | 71527 km² | 8931 km² | 8930 km² | 8931 km² | 12521 km² |
| Pituus –
Itä-Länsi-Suomi |
1153 km | 528.6 km | 528.6 km | 528.6 km | 755 km |
| Prosentuaalinen kokoero suhteessa
ETRS-TM35FIN –pinta-ala |
+88% | -0,01% | 0% | +29% |
Yllä olevassa taulukossa (taulukko 1) olen koonnut eri projektioilla toteutettuja mittauksia QGIS -ohjelmistossa. ETRS TM35FIN on Suomen paikallisprojektio, jossa Suomea kuvataan 13 asteen levyisissä kaistoissa. Pohjois-Lappiin olin piirtänyt hatunmuotoisen laskelman pinta-alasta, jonka arvoksi osoittautui 8931 neliökilometriä paikallisprojektiossa (taulukko 1). Jos vertaamme arvoa maailmantason projektioon, kuten Mercatoriin – Pohjois-Lapin pinta-ala ETRS TTM35FIN-projektiossa on 88% pienempi kuin Mercator projektiossa! TM35FIN on paikallisprojektio, jossa nimensä mukaan vääristymä rajatulla alueella ollaan minimoitu. Koska Mercatorin projektio koskee maailman mittakaavaa – alueelliset vääristymät vaihtelevat projisointitekniikan myötä. Robinsonin projektiossa ollaan laadittu kompromissi oikeakulmaisuuden, oikeapintaisuuden ja oikeapituisuuden välillä. Täten väristymät ovat pienemmät kuin Mercatorin projektiossa, mutta jokaisella osa-alueella silti väärät. Tämän lisäksi Robinson on maailmanprojektio. Toisin sanoen maailmanprojektiot vaikuttavat negatiivisesti tiedon luotettavuudestaan johtuen skaalasta, jossa projisointia toteutetaan. Täten esimerkiksi matkailevalla suomalaiselle paikallisprojektio soveltuisi paremmmin tarkimpien sijaintien määrittämiseen Suomessa. Albersin projektion lukuarvoista poikkeuksellisen tarkan tekee se, että projisoinnissa käytetty kartio leikkaa pohjoista ja eteläistä pallonpuoliskoa, mutta päiväntasaajan ja kalotin kohdalta kartio ei leikkaa. Täten vääristymät eivät ole radikaalit Suomen kohdalla. Tämän lisäksi Albersin projektio on oikeapintainen, jossa pinta-alat vastaavat todellisuutta.
Leveysakselilla projektioiden väliset luvut noudattavat suurin piirtein samaa kaavaa. Noin suoran viivan etäisyys Vaasasta itärajalle on 528.6 kilometriä paikallisprojektiossa, mutta 1153 kilometriä Mercatorin projektiossa ja 755 kilometriä Robinsonin kompromissiprojektiossa.
Pinta-alan moninkertaisuus eri projektioissa – Suomi
Palaamme takaisin vertaamaan ETRS TM35FIN paikallisprojektiota Mercatorin maailmanprojektioon. Alla on visualisoitu kartalla prosentuaalinen ero kuntien pinta-alojen suhteen Mercatorin projektion ja ETRS-TM35FIN projektion välillä.
Mercatorin projektiossa projisointiin käytetty lieriö leikkaa päiväntasaajan kohdalta (Markus Jylhä. 2022). Täten, mitä kauemmaksi päiväntasaajalta mennään – sitä suurempi etäisyys on ellipsoidin ja lieriön välillä, jolloin informaatio vääristyy pohjoiseen ja etelään mentäessä. Tämän vuoksi pinta-ala moninkertaistuu pohjoiseen päin mentäessä Mercatorin projektiossa. Mercatorin projektiossa suhteessa ETRS TM35FIN projektioon – Kittilän, Sodankylän, Savukosken ja Kilpisjärven kunnat ovat jopa 6,65,8,26 kertaisia! Tiesin Mercatorin aiheuttamat vääristymät entuudestaan, mutta on todella kiinnostavaa päästä näkemään oman kartan kautta vääristymiä. Kartan teko oli melko helppoa. Luennolla annettiin ohjeet, ja sitten ei muuta kuin tekemään!
Kuva 1. Mercatorin projektion kokosuhde ETRS-TM35FIN:iin
Elin Stråhlmann toi blogissaan esille sen, että mitä enemmän luokkia asetat kartalle – sitä selvemmin näet moninkertaisuuden hiljattaisen kasvun pohjoiseen siirtyessä. Yllä olevassa projektiossa on viisi luokkaa. Stråhberg myös blogissaan mainitsee, että harvemmat luokat ovat selkeitä – mutta voivat antaa karkeamman tuloksen (Stråhlmann, E. 2022). Alla olevassa kuvassa (kuva 2) voimme havaita poikkeamien hiljattaisen kasvun etelä-pohjoissuunnassa. Dramaattisuutta erojen välillä voi lisätä väriskaalaa muuttamalla.
Kuva 2. Mercatorin projektion kokosuhde ETRS-TM35FIN:iin – eri väriskaalalla ja luokkien määrällä
Vapaavalintainan karttaprojektio – Robinsonin projektio
Viimeisenä tehtävänä oli valita vapaavalintainen projektio ja verrata sen eroja suhteessa ETRS TM35FIN -projektioon. Tätä olen odottanut, sillä QGIS -ohjelmistossa on runsaasti eri karttaprojektioita! Tein muutamia, joista valitsin parhaan teille esitettäväksi.
Robinsonin projektio on Arthur H. Robinson vuonna 1963 suunnittelema pseudosylinterinen kompromissiprojektio (ArcMap. Viitattu 1.2.2022). Kompromissiprojektioissa, kuten Robinsonin ja Winkel-Tripelin projektioon pyritään minimoimaan projisoinnissa syntyneet virheet oikeakulmaisuudessa, oikeapintaisuudessa ja oikeapituisuudessa.
Kuva 3. Robinsonin projektion kokosuhde ETRS-TM35FIN:iin.
Toisin kuin Mercatorin projektiossa – Robinsonin projektiossa pinta-ala vääristymät eivät ole niin radikaalit pohjoiseen mentäessä. Robinsonin projektiossa kuitenkin jokainen osa-alue on vääristynyt hieman. Mercatorin projetiossa oikeapintaisuus ja oikeapituisuus ovat vääristyneet suuresti, mutta oikeakulmaisuus on saatu pidettyä oikeana (Helka ja QGIS. 2022).
Robinsonin projektiossa meridiaanit ovat säännöllisesti jakautuneita käyriä, joiden tarkoitus on imitoida elliptisiä kaaria. Päiväntasaaja, navat ja keskimeridiaani ovat suoria viivoja (ArcMap. Viitattu 1.2.2022).
Arvelin kuitenkin, että erot tulisivat silti olemaan suurimpia pohjois-eteläsuunnassa. Luulo osoittautui todeksi. Pohjois-Lapin kunnat näyttäytyivät 1,35-1,42 kertaisina ETRS-TM35FIN projektioon nähden. Kokoerot ovat pienimpiä etelässä, jossa kunnat näyttäytyivät 1,19,1,22 kertaisina ETRS-TM35FIN paikallisprojektioon nähden.
Kuva 4. Robinsonin projektion kokosuhde ETRS-TM35FIN:iin – eri väriskaalalla ja luokkien määrällä.
Luokkia ja väriskaalaa muuttamalla saa jälleen pinta-alojen erot projektioiden välillä näyttäytymään suuremmilta! (kuva 4). Dramaattisella mustalla värillä saa erot näyttäytymään suurilta, ja luokka-arvoja laajentamalla saa suuremman alueen Pohjois-Suomesta kuulumaan suurimpien poikkeamien joukkoon koon suhteen verrattuna ETRS-TM35FIN projektioon. Samalla muuttamalla osan luokista naurettavan pieniksi – jätämme hyvin pienen osan sen kategorian lukuarvoista näkyville.
En ollut kuullut siitä, että National Geographic käytti Robinsonin projektiota maailmankarttanaan vuosina 1988-1998 (Arc Map. Viitattu 1.2.2022).
Siinäpä se. Tehtävät tällä kertaa olivat haastavampia, mutta samalla kiinnostavampia kuin viime kerralla. Omalla läsnäololla ja aktiivisuudella pääsee pitkälle kurssilla, ja aikatauluttamisella saa laadukkaampia kurssitöitä aikaiseksi. Kiitos tämän kerran lukemisesta. Se on ensi kertaan, näkemiin!
Lähteet:
Paarlahti, A. (2022). Geoinformatiikan menetelmät 1. Harjoitus 2. Helsingin yliopisto.
Holopainen et al. (2015). Geoinformatiikka luonnonvarojen hallinnassa. Sivu 21. Helsingin yliopisto.
Markus Jylhä. (2022). Johdatus Geoinformatiikkaan maantieteessä. Luento 6: Esityskalvot. 29-30. Helsingin yliopisto.
Elin Stråhlmann. (2022). Vecka 2 – Kartprojektioner i QGIS. Helsingin yliopisto. Elins kursblogg – Geoinformatiikan menetelmät (MAA-202) (helsinki.fi)
ArcGis Desktop. (Viitattu 25.1.2023). Robinson. https://desktop.arcgis.com/en/arcmap/latest/map/projections/robinson.htm
Helka ja QGIS. (2021). https://blogs.helsinki.fi/helkawal/tag/mercator/