Toinen kurssikerta

Projektioiden parissa

Kurssin toisella kurssikerralla käsiteltiin jo tutuksi tulleen QGIS:sin käyttöä, erilaisia datalähteitä ja paikkatietoaineistojen tuottajia PowerPoint-esityksen muodossa. Datalähteistä jäi päällimmäisenä mieleen ladattavat aineistot, jotka ladataan rajapinnan kautta suoraan palvelimelle, josta ne voidaan esimerkiksi paikkatieto-ohjelman avulla ladata omalle koneelle tai hyödyntää sellaisenaan. Toisaalta tulipahan myös tajuttua, että käytin WFS-muotoista datalähdettä/palvelinta jo aikaisemmassa harjoituksessa, jossa samainen kunta-aineisto piti lisätä WFS-tasoksi QGIS:sissä. Datalähteiden läpikäyminen oli hyvä juttu, sillä niitä päästiinkin pian käyttämään aineistoina sekä harjoittelussa, että varsinaisissa kartoissa.

Lisäksi kurssikerralla tutustuttiin syvemmin erilaisiin projektioihin, joita QGIS meille tarjosi. Tavoitteena olikin saada valmiiksi muutamia erilaisia karttoja, joiden aiheena olivat eri projektioiden aiheuttamat pinta-alalliset vääristymiset. Eri projektiosta riippuen vääristymä saattoi vaihdella muutamasta prosentista satoihin prosentteihin, kuten Mercatorin projektiossa.

Tarkkaa valitsemista ja vieläkin tarkempaa pohdintaa

Hyvänä introna projektioiden ja niiden aiheuttaman vääristyksen maailmaan toimi kurssikerralla tehty taulukko, johon kerättiin tietyn alueen pinta-alan ja viivan pituuden muuttumista Suomen alueella, kun projektiota vaihdettiin ETRS89-TM35FIN -projektiosta muihin vapaavalintaisiin projektioihin. Mittaukset eri projektioille tehtiin QGIS:sin mittaustyökalun avulla. Alla valmis ja paranneltu taulukko.

Kuva 1. Eri projektiota ja niiden vertailua tuttuun ja turvalliseen ETRS89-projektioon.

Taulukon (Kuva 1) tekeminen ja tiedon etsiminen oli mukavaa puuhastelua niin QGIS:sin kuin Excelin yhteistyönä. Taulukosta huomataan esimerkiksi Bonnen projektion ja TM35-projektion samankaltaisuudet, vaikkakin Bonnen ulkoasu saattaa äkkisilmäykseltä hämätä (Kuva 2). Taulukon laatimisessa, alueiden mittaamisessa ja myöhemmässä vaiheessa tätä kurssikertaa korostui etenkin järjestelmällisyys ja tarkkuus pienissäkin asioissa.

Kuva 2. Bonnen projektio. Lähde: ArcMap.<3<3<3<3<3<3

Jos verrataan samaista Bonnen projektiota jo alakoulusta tuttuun Robinsonin projektioon, niin huomataan, että mittasuhteet alkavat vääristyä reilusti, vaikka itse projektio (Kuva 3) näyttää ”enemmän oikealta” verrattuna Bonnen projektioon. Moni kakku onkin päältä kaunis, ja sama pätee Robinsonin projektioon. Vaikka Suomi näyttääkin oikealta, on taulukossa (kuva 1) kuvatun alueen pinta-ala kasvanut Robinsonin projektiossa lähes 3000 neliökilometriä verrattuna TM35-projektioon.

Kuva 3. Robinsonin projektio. Lähde: Wikiwand.

Tehtävien parissa

Taulukon toimiessa johdantona tulevaan oli karttojen ja itse aineistojen analysoinnin pariin siirtyminen helpompaa, vaikkei prosessi ollutkaan yksinkertainen. Sain kuitenkin tehtyä kolme erilaista karttaa, jossa verrataan kunkin projektion pinta-alojen vääristymistä tuttuun ja turvalliseen ETRS89-TM35FIN-projektioon. Ensimmäisessä kartassa (Kuva 4) käsiteltäväksi projektioksi valitsin Robinsonin projektion. Kartan teko oli tuttua puuhaa, mutta jälleen kerran Join-toiminto tuotti paikoittain haasteita, vaikka se olikin aikaisemmasta harjoituksesta tuttu. Kertaus on kuitenkin opintojen äiti, ja huomasinkin olevan jo hieman parempi ohjelmistojen ja sen ominaisuuksien käytössä. Alla lopullinen kartta:

Kuva 4. Robinsonin projektion aiheuttama pinta-alojen vääristyminen Suomen kuntien alueella verrattuna ETRS89-TM35FIN-projektioon. Lähde: Kunnat 2020 & 2024.

Kartan tekeminen oli miellyttävää, sekä etenkin visuaalinen lopputulos miellyttää silmää. Värit (ja luvut) kertovat pinta-alojen vääristymisen, joka kasvaa pohjoiseen mentäessä melko jyrkästi. Esimerkiksi Suomen pohjoisimman kunnan Utsjoen pinta-ala vääristyy Robinsonin projektiossa 34-42 prosentin verran. Luokat ovat onnistuneita, mikä oli mielestäni tärkein asia kyseisen kartan teossa sen värimaailman lisäksi. Lisäksi karttaselitteen kääntäminen laskevaan järjestykseen teki kartan tulkinnasta askeleen mukavampaa, jota myös Gaius Eriksson ja Henrikki Kopsa (2024) jäivät omissa blogeissaan pohtimaan. Selvyyden vuoksi jokainen kartta on esitetty ETRS89-TM35FIN-koordinaatistossa, ellen tästä mainitse erikseen.

Kuva 5. Plate carrée -projektion aiheuttama pinta-alojen vääristyminen Suomen kuntien alueella verrattuna ETRS89-TM35FIN-projektioon. Lähde: Kunnat 2020 & 2024.

Tässä kartassa spottivalossa on oikeapituinen Plate carrée -lieriöprojektio (ArcGis, 2021), joka vääristää mittasuhteita todella paljon, erityisesti pohjoisilla alueilla, jossa vääristymä saattaa olla 2,8-kertainen verrattuna todelliseen pinta-alaan tai pituuteen, kuten Suomen pohjoisimpien kuntien tapauksessa. Vaikkakin Plate carréen aiheuttama vääristymä näyttää visuaalisesti samalta kuin Robinsonin projektiossa, on lukijan kuitenkin huomioitava yli kaksinkertaistuneet karttaselitteen arvot, eli pinta-alan vääristymisen kertoimet. Jälkeenpäin olisinkin muuttanut värimaailmaa erilaiseksi tässä kartassa, mutta toisaalta se tuo mahdollisuuden vertailla karttoja paremmin, kuten Pietu Nuortimo (2024) blogissaan toteaa, varsinkin kun asioiden vertailu on oleellisessa asemassa tehtävää, kuten tässä kurssikerran osiossa.

Kuva 6. Sanson-Flamsteedin -projektion aiheuttama pinta-alojen vääristyminen Suomen kuntien alueella verrattuna ETRS89-TM35FIN-projektioon. Lähde: Kunnat 2020 & 2024.

Valitsin vielä viimeiseksi tämän osion kartaksi (kuva 6) oikeapintaisen projektion, jossa lopputulos eroaa selvästi aikaisemmista. Siinä missä pinta-alojen vääristymän muutos oli pohjois-eteläsuuntainen, niin nyt se on länsi-itäsuuntainen, joskin sen kasvun myös pohjoissuunnassa huomaa Utsjoen kunnasta (sinisellä). Tässä kartassa on kuitenkin huomioitava luokkien suuruudet, mitkä saattavat vääristää mielikuvaa pinta-alojen vääristymisestä.

Sanson-Flamsteedin projektio toi kuitenkin mukavaa vaihtelua kahteen edelliseen karttaan, jotka olivat äkkisilmäykseltä visuaalisesti lähes identtisiä. Tässä kurssikerran osiossa painottui järjestelmällisyys ja tarkkuus, joiden sivuuttaminen johti väistämättä virheisiin.

Kuva 7. Sanson-Flamsteedin -projektio. Leveyspiirit suoria, pituuspiirit sinikäyriä. Lähde: Wikipedia.

Lisätehtävä jälkiruuaksi

Päätin vielä karttojen tekemisen jälkeen tehdä lisätehtävän, sillä se vaikutti todella mielenkiintoiselta ja väärässä en suinkaan ollut. Tehtävän kanssa tuli kuitenkin hikoiltua hetkinen, sillä aineistot eivät olleet täysin virheettömiä, ja omat taidot eivät ollet timanttiset. Kunnat 2024 -aineisto ei tarjonnut valmista väestöntiheys-muuttujaa, mutta Kunnat 2020 -aineistossa oli yksi lakkautettu kunta (Honkajoki Satakunnassa), mutta haasteista kuitenkin selvittiin. Lopuksi tajusin, että olisin voinut lisätä WFS-palvelimen kautta uuden tason, mutta se olisi ollut liian yksinkertaista. Alla ovat valmiit kartat (kuvat 8, 9 & 10), jotka esittävät pinta-alaan suhteutetun muuttujan (tässä tapauksessa väestöntiheyden) vääristymistä Suomen kunnissa koropleettikartan muodossa.

Kuva 8. Väestöntiheys Suomessa kunnittain, projektiona ja pohjakarttana Plate carrée. Lähde: Kunnat 2020 & 2024.

Kuva 9. Edellisestä kartasta (kuva 8) paranneltu versio; kiinnitä huomio muokattuihin luokkarajoihin, jotka vastaavat nyt ”normaalitilannetta”, eli kuvaa 10. Lähde: Kunnat 2020 & 2024.

Kuva 10. Väestöntiheys Suomessa kunnittain, projektiona ja pohjakarttana ETRS89-TM35FIN. Lähde: Kunnat 2020 & 2024.

Lisätehtävän kartoista huomataan, miten asukastiheys vääristyy valitun projektion myötä, tässä tapauksessa Plate carréen johdosta. Kuvan 8 ja 10 välillä huomataan selviä eroja, etenkin karttaselitettä tarkastellessa, jossa luokat ovat yli kaksinkertaisia toisiinsa verrattuna. Kuva 9 taas kertoo lukijalle paremmin visuaalisen vääristymisen, sillä kuvassa 9 ja 10 luokkarajat ovat samoja ja siten karttojen lopputulokset ovat erilaisia, koska luokkarajojen muodostamiseen on käytetty luonnollisia välejä, jotka kulkevat QGIS:sissä nimellä Natural Breaks (Jenks).

Päätin vielä tehdä kaksi karttaa lisää, sillä koin väestöntiheyden jossain määrin tylsäksi muuttujaksi, sekä toisaalta itselläni oli myös tylsää vapaapäivän johdosta. Tutkin Kunnat 2020 -aineistoa, josta löytyikin Natura 2000 -alueiden laajuutta kuvaava muuttuja, jonka valitsin viimeisten karttojen muuttujaksi. Vastaavasti vertailtaviksi projektioiksi valitsin TM35:sen ja Mercatorin. Karttojen tekoprosessi oli jälleen mukava ja samanlainen, mutta jotkin komennot olivat pääseet unohtumaan ja etenkin järjestelmällisyyden kanssa oli haasteita. Homma kuitenkin helpottui, kun löysin Vector-pudotusvalikosta löytyvän Add geometry attributes -kohdan. Alla valmiit kartat:

Kuva 11. Natura 2000 -alueiden yhteenlasketut pinta-alat kunnittain, projektiona ETRS89-TM35FIN. Natura-alueita ovat pääosin ls. alueet, erämaa-alueet ja suojeluohjelmien kohteet. Lähde: Kunnat 2020 & 2024 ja Metsähallitus.

Kuva 12. Natura 2000 -alueiden yhteenlasketut pinta-alat kunnittain, projektiona Mercator. Lähde: Kunnat 2020 & 2024

Kartoista (kuvat 11 & 12) huomataan, miten oikeakulmainen Mercator vääristää pinta-aloja yli seitsemänkertaiseksi pohjoisimmilla alueilla. Tästä syystä kuvassa 11 Inarin kunnan Natura-alueiden osuus on 10135 km² (58 % kunnan kokonaispinta-alasta), kun taas kuvassa 12 niiden osuus on 78114 km².  Vaihdoin karttojen värit erilaisiksi, jotta karttojen sisäiset erilaisuudet koostuvat paremmin. Kartoista huomataan etenkin kuntien Natura-alueiden määrän kasvaessa kohtu pohjoista ja koillista.

Kurssikerta oli kaiken kaikkiaan onnistunut, ja odotan seuraavilta kurssikerroilta vielä enemmän ja vähintään saman verran kuin tältä ja edelliseltä.

Lähteet:

ArcGis. (2021). Bonne. Viitattu 29.1.2024. Bonne—ArcMap | Documentation (arcgis.com)

ArcGis. (2021). Plate carrée. Viitattu 29.1.2024. Plate carrée—ArcMap | Documentation (arcgis.com)

Eriksson, G. (2024). Gaiuksen kurssiblogi: MAA202 Toinen viikko. Viitattu 30.1.2024. MAA202 Toinen viikko – Gaiuksen kurssiblogi (helsinki.fi)

Kopsa, H. (2024). Henrikin blogi:  Geoinformatiikan menetelmät 1. Viitattu 30.1.2024. Geoinformatiikan menetelmät 1, toka luento/työpaja! – Henrikin blogi (helsinki.fi)

Metsähallitus. Natura 2000 -alueiden verkosto suojelee luontotyyppejä ja lajeja. Viitattu 31.1.2024. Natura 2000 -alueet | Metsähallitus (metsa.fi)

Nuortimo, P. (2024). Pietun GIS-seikkailu: Toinen kurssikerta. Viitattu 29.1.2024. Toinen kurssikerta – Pietun GIS-seikkailu (helsinki.fi)

Tilastokeskus. (2024). WFS-palvelin: Kunnat 2020 ja Kunnat 2024. Viitattu 30.1.2024 http://geo.stat.fi/geoserver/tilastointialueet/wfs

Wikiwand. (2012). Robinsonin projektio. Viitattu 29.1.2024. Robinsonin projektio – Wikiwand