Kuukausi: tammikuu 2023

Valintoja

Toisen viikon harjoitukset polkaistiin käyntiin pohtimalla eri mittakaavojen ja projektioiden vaikutuksia karttoihin. Avasimme QGIS ohjelmistoon Suomen kunnat 2020 -tietokannan kahdessa eri mittakaavassa; 1:4 500 000 ja 1:1 000 000. Toinen tietokannoista oli siis mittakaavaltaan melko tarkka, ja toinen selkeästi yleistetympi. Pohdimme, kumpaa on järkevämpi käyttää missäkin tilanteessa.

Mielestäni tarkempaa mittakaavaa on mielekästä käyttää esimerkiksi pistemuotoisen datan havainnollistamiseen. Etenkin, jos dataa tarkastellaan kuntatasolla, on tärkeää, että mittakaava on mahdollisimman tarkka, jotta data sijoittuu oikeiden kuntien alueille. Yleistetympää mittakaavaa on mielekästä käyttää esimerkiksi koropleettikartoissa, joissa kuntien rajojen tarkkuudella ei datan visualisoinnin kannalta ole merkitystä.

Mittakaavaa enemmän kartan ulkomuotoon ja mittoihin vaikuttaa karttaprojektio. Karttaprojektio on joko välimatkoiltaan, pinta-alaltaan, muodoltaan, tai suunniltaan vääristynyt kaksiulotteinen esitys maapallosta (Lehtinen & Kettunen 2019). Erilaisia karttaprojektioita on mahdollista tehdä miltei loputon määrä, eikä edes paikkatieto-ohjelmilla pystytä poissulkemaan projektioiden aiheuttamia vääristymiä. Tarkastelin eri projektioiden aiheuttamia vääristymiä mittaamalla Pohjois-Lapista kuvan 1 mukaisen alueen, ja taulukoin alueen pinta-alan muutokset karttaprojektiota vaihtaessa. Mittasin myös kartalta itä-länsi-suuntaisen matkan (kuva 1) ja taulukoin sen muutokset karttaprojektiota vaihtaessa.

Kuva 1. Mitattu matka itä-länsi-suunnassa, sekä mitattu alue Pohjois-Lapissa.

Valitsin tarkasteluun viis eri karttaprojektiota. ETRS-TM35FIN on suomalainen tasokordinaattijärjestelmä, jonka projektio on poikittainen Mercator-projektio. Gnomoninen projektio on normaaliasentoinen tasoprojektio, jossa maanpinta ajatellaan projisoiduksi tasolle, joka sivuaa maapalloa jossakin pisteessä, tässä tapauksessa pohjoisnavalla. Tästä pisteestä katsottuna kaikki suunnat näkyvät oikeina. Stereografinen projektio on oikeakulmainen tasoprojektio, joka kuvaa koko pallopinnan tasolle yhtä pistettä lukuunottamatta. Mollweiden projektio on oikeapintainen lieriöprojektio, jossa alueiden pinta-alojen suhteet ovat oikeat, mutta kulmat ja alueiden muodot vääristyvät suuresti varsinkin kartan reunoilla. Van der Grintenin projektio on ikään kuin kompromissi, joka ei ole oikeapintainen eikä oikeakulmainen. Se kuvaa koko maapallon ympyrän muotoisena, mutta napaseudut näkyvät kartassa suhteettoman laajoina.

Mitatun alueen (kuva 1) pinta-ala on tason pinnalla mitattuna 6364 km² (taulukko 1). Karttaprojektiota vaihtaessa huomataan, että myös tason pinnalla mitattu pinta-ala muuttuu. Suurin muutos tapahtuu ETRS-TM35FIN projektion ja Van der Grintenin projektion välillä, sillä pinta-alojen välinen erotus on jopa 21300 km² (taulukko 1). Tämä havainnollistaa hyvin Van der Grintenin projektion edellä mainittuja ominaisuuksia. Sen sijaan pienin muutos taphatuu ETRS-TM35FIN projektion ja Mollweiden projektion välillä, vain noin 21 km² (taulukko 1). Tämä selittyy sillä, että Suomi on Mollweiden projektiossa kuvattu lähes keskellä karttaa, eikä alueen muoto ole juurikaan vääristynyt. Ellipsoidin pinnalla pinta-ala ei muutu karttaprojektiota vaihtaessa, ainakaan näiden esimerkkiprojektioiden välillä.

Taulukko 1. Mitatun alueen pinta-ala eri karttaprojektioilla tason ja ellipsoidin pinnalla.

	Pinta-ala (km²)
Projektio	Karteesinen	Ellipsoidinen
ETRS-TM35FIN	6364	6369
Gnomoninen	7713	6369
Stereografinen	14872	6369
Mollweide	6385	6369
Van der Grinten	27664	6369

Kartalta mittaamani matkan (kuva 1) pituus on tason pinnalla mitattuna noin 494 km (taulukko 2). Kuten pinta-alankin kohdalla, niin myös tason pinnalla mitattu pituus muuttuu karttaprojektiota vaihdettaessa. Niin ikään suurin muutos tapahtuu ETRS-TM35FIN projektion ja Van der Grintenin projektion välillä (taulukko 2). Pienin muutos sen sijaan tapahtuu ETRS-TM35FIN projektion ja Gnomonisen projektion välillä. Kuten ei pinta-alakaan, ei pituuskaan muutu ellipsoidin pinnalla karttaprojektiota vaihdettaessa.

Taulukko 2. Mitatun matkan pituus eri karttaprojektioilla tason ja ellipsin pinnalla.

	Pituus (km)
Projektio	Karteesinen	Ellipsoidinen
ETRS-TM35FIN	493,9	494,0
Gnomoninen	552,2	494,0
Stereografinen	704,6	494,0
Mollweide	597,0	494,0
Van der Grinten	910,7	494,0

Vääristymiä

Edellinen mittausharjoitus osoitti, että kohteiden pituudet ja pinta-alat muuttuvat karttaprojektiota vaihdettaessa. Myös datan luotettavuus muuttuu karttaprojektiota vaihtelemalla. Tarkastelin eri projektioiden aiheuttamia vääristymiä Suomen kuntien pinta-aloihin laskemalla vääristymäkertoimen ETRS-TM35FIN projektion ja valitsemani toisen projektion välille.

Ensimmäisenä tarkastelin ETRS-TM35FIN projektion ja Mercatorin projektion välistä vääristymää. Kuva 2 osoittaa, että vähiten kuntien pinta-alat vääristyvät Etelä-Suomessa ja vääristymäkerroin kasvaa, mitä pohjoisemmaksi mennään. Mercatorin projektiossa napoja lähellä olevat alueet näkyvät kartalla huomattavasti suurempina kuin todellisuudessa, joten siitä syystä pohjoisessa Suomessa pinta-alan vääristymäkerroin on suurempi. Mielestäni aineiston luokittelu seitsemään luokkaan toimii hyvin, sillä se tuo esiin ilmiön vyöhykkeisyyden. Väritys niin ikään osoittaa ilmiön voimistumisen värin tummetessa.

Kuva 2. Suomen kuntien pinta-alojen vääristymä ETRS-TM35FIN projektion ja Mercatorin projektion välillä.

Seuraavaksi tarkastelin ETRS-TM35FIN projektion ja Van der Grintenin  projektion välistä vääristymää. Kuvasta 3 on nähtävillä, että vääristymä on kuvan 2 tapaan vyöhykkeinen ja kasvaa mitä pohjoisemmaksi mennään. Huomionarvoista kuitenkin on, että ETRS-TM35FIN projektion ja Van der Grintenin välinen vääristymä on kokonaisuudessaan vähäisempää (kuva 3) kuin ETRS-TM35FIN projektion ja Mercatorin projektion välinen vääristymä (kuva 2). Van der Gintenin projektio venyttää myös napojen läheisiä alueita, mutta näemmä vähemmän kuin Mercatorin projektio.

Kuva 3. Suomen kuntien pinta-alojen vääristymä ETRS-TM35FIN projektion ja Van der Grintenin projektion välillä.

Vielä lopuksi otin tarkasteluun ETRS-TM35FIN projektion ja Mollweiden projektion välisen vääristymän. Toisin kuin edellisissä esimerkeissä, nyt vääristymä ei kasvakkaan vyöhykemäisesti etelästä pohjoiseen siirryttäessä (kuva 4). Suurinta vääristymä näyttää olevan Kaakkois-Suomessa ja vähäisintä Länsi-Suomessa. Jostain syystä Utsjoen kunnan alueella vääristymä on lähialueitaan suurempaa. Kokonaisuudessaan kaikki luokat saavat pienemmän arvon kuin yksi, joten vääristymä on kohtalaisen pientä kaikkialla. Luokkien väliset erot ovat myös äärimmäisen pienet, joten suuria johtopäätöksiä on hankala tehdä. Mollweiden projektiossa alueiden muodot venyvät kartan reunoilla, joten tämä selittää sen, miksi Pohjois-Suomen vääristymäkerroin ei ole kuvien 2 ja 3 tapaan kaikkein suurin.

Kuva 4. Suomen kuntien pinta-alojen vääristymä ETRS-TM35FIN projektion ja Mollweiden projektion välillä.

Eri mitta-asteikkojen ja projektioiden käyttöä on harkittava tarkasti. Eri projektioiden runsaaasta lukumäärästä huolimatta jokaiselle projektiolle on jokin käyttötarkoitus (Lindblom 2022). Esimerkiksi merenkulussa käytetään eri karttaprojektiota kuin teemakartoissa. Myös monille maanosille ja jopa valtioille on omat projektionsa. Tämän viikon harjoitukset osoittavat, että väärän projektion valitessaan kartantekijä voi saada datan näyttämään paljon todellisuutta vääristyneemmältä.

Lähteet

Lehtinen, J. & Kettunen, P. (2019) Maailma venyy ja paukkuu kartalla. Tietoa Maasta 2/2019. https://www.maanmittauslaitos.fi/tietoa-maanmittauslaitoksesta/ajankohtaista/lehdet-ja-julkaisut/tietoa-maasta/maailma-venyy-ja-paukkuu

Lindblom, E. (2022) 2. kurssikerran harjoitukset. 1.2.2023. https://blogs.helsinki.fi/lierika/2023/01/30/kurssikerta-2-harjoitukset/

QGIS tutuksi

Ensimmäisellä kurssikerralla keskityimme QGIS-paikkatieto-ohjelmistoon tutustumiseen, sekä teimme pari yksinkertaista karttaesitystä oppimisen tueksi. Olen käyttänyt aiemmin ArcGIS Pro -paikkatieto-ohjelmistoa, joten tiesin ja tunsin QGIS-ohjelmiston perusperiaatteet jo entuudestaan. Varsinkin symbology ja attribute table -välilehdet ovat mielestäni aika samanlaiset ohjelmistosta riippumatta. Haastavinta harjoituksissa olikin ehkä ohjelmistossa navigointi ja eri toimintojen löytäminen.

Ensimmäinen kurssilla tuotettu karttaesitys tehtiin pääosin yhdessä kurssin opettajan johdolla. Tämä oli mielestäni hyvä tapa päästä kiinni sekä kurssin aiheeseen, että uuden ohjelmiston käyttöön. Karttaesityksen aiheena on Itämeren merellisen ympäristön suojelukomission (HELCOM) jäsenmaiden typpipäästöt. Sopimus itämeren merellisen ympäristön suojelemisesta allekirjoitettiin Helsingissä vuonna 1974. Sopimusta uusittiin vuonna 1992 ja nykyisellään se kattaa koko Itämeren sekä sen rannikko- ja valuma-alueet. HELCOM-sopimuksen osapuolia ovat Euroopan unioni ja kaikki Itämeren rantavaltiot. (HELCOM 2023)

HELCOM-maista selkeästi eniten typpipäästöjä tuottaa Puola ja vähiten Viro (kuva 1).  Suomen typpipäästöt ovat tässä vertailussa melko keskinkertaiset. Typpipäästöjen tarkastelu on oleellista Itämeren suojelun kannalta, sillä typpi on ravinne, joka aiheuttaa Itämeren rehevöitymistä (Pohjola 2020). Rehevöityminen taas aiheuttaa haittaa monen vedessä elävän lajin elämään, ravintoverkkoon ja lopulta koko ekosysteemiin (Pohjola 2020).  HELCOM-sopimus on osaltaan onnistunut vähentämään Itämeren ravinnekuormitusta viimeisten vuosikymmenten aikana, mutta meren tila ei siitä huolimatta ole merkittävästi kohentunut (Pohjola 2020). Mielestäni Saksan typpipäästöt ovat verrattaen pienet valtion kokoon ja teollisuuteen nähden (kuva 1). Mikäli Saksa onnistuu pitämään typpipäästönsä noin matalina, en näe mitään syytä sille, mikseivät muut enemmän typpipäästöjä aiheuttavat valtiot pystyisi samaan.

Kuva 1. Itämeren merellisen ympäristön suojelukomission jäsenvaltiot sekä niiden typpipäästöt.

Karttaesitys (kuva 1) on mielestäni varsin onnistunut. Kartasta erottuvat informaation kannalta oleelliset valtiot ja vesialueet. Näin jälkeenpäin mietittynä luokittelun olisi voinut tehdä hieman eri tavalla siten, että Viro olisi saanut jonkun muun värityksen kuin valkoisen. Valkoinen väri hukkuu hieman kartan valkoiseen taustaan, eikä tule tarpeeksi selkeästi näkyville. Lisäksi kartan lukeminen vaatii hieman ennakkotietoja etenkin siitä, mitä HELCOM-maat ovat ja mikä on tämän jaottelun taustalla. Tämän blogin lukijoille sitä tästä syystä hieman jo avasinkin.

Luokittelua ja havainnollistamista

Ensimmäinen kurssikerta ei suinkaan ollut vielä siinä, vaan tarkoituksena oli luoda omatoimisesti karttaesitys haluamastaan aineistosta. Valitsin aineistoksi alle 15-vuotiaiden osuuden väestöstä kunnittain. Valinnalle ei oikeastaan ollut sen kummempia perusteita. Hypoteesini oli kuitenkin se, että suurinta alle 15-vuotiaiden osuus väestöstä olisi Pohjalaismaakuntien kunnissa. Perusteena tälle on tietämykseni alueen uskontokunnista.

Hypoteesini osui oikeaan. Kuten kuvasta 2 on selkeästi nähtävillä, suurinta alle 15-vuotiaiden osuus väestöstä on nimenomaan Pohjalaismaakuntien alueella. Etenkin Kempele, Tyrnävä, Liminka, Lumijoki ja Muhos erottuvat kartasta selkeänä tummana ryppäänä Oulun eteläpuolella. Kerttu Rinkinen pohti omassa blogipostauksessaan (2023) sitä, miten lestadiolaisuus saattaa olla yksi runsasta alle 15-vuotiaiden lasten määrää selittävä tekijä. Lestadiolaisuus on levinnyt voimakkaimmin Suomessa Pohjois-Pohjanmaan seudulle ja lestadiolaisten elämänmuotoon kuuluvat usein suuret perheet (Suomen evankelis-luterilainen kirkko 2023). Minunkin mielestäni tämä on selkein syy Pohjalaismaakuntien kuntien erottumiselle kartalta.

Kuva 2. Alle 15-vuotaiden osuus väestöstä kunnittain.

Suhteessa vähiten alle 15-vuotiaita näyttää olevan Itä-Lapin kunnissa. Tälle en näin äkkiseltään keksi oikein mitään selitystä. Ehkä näissä kunnissa on muutenkin vähän perheitä ja väestörakenne keskittyy vanhuksiin tai yksin asuviin työssäkäyviin ihmisiin. Varmuudella voin kuitenkin todeta, että missään kunnassa alle 15-vuotiaiden osuus väestöstä ei ole täysin nolla.

Kuten edellisenkin kartan teko, tämänkin kartan teko onnistui kohtalaisen vaivattomasti. Aineiston luokittelu sekä väritys ovat mielestäni kohdallaan. Lopputulokseen olen niin ikään tyytyväinen. Kurssin lähtötaso on nyt asetettu, ja nähtäväksi jää, millaisia tuotoksia tulevien viikkojen aikana on luvassa. Pysykäähän kuulolla!

Lähteet

HELCOM (2022) About us. 23.1.2023. https://helcom.fi/about-us/

Pohjola, P. (2020) Rehevöityminen Itämerellä. Itämeri.fi. 23.1.2023 https://www.ostersjon.fi/fi-FI/Luonto_ja_sen_muutos/Itameren_tila/Rehevoityminen

Rinkinen, K. (2023) 1. harjoituskerta. 23.1.2021.  https://blogs.helsinki.fi/rkerttu/

Suomen evankelis-luterilainen kirkko (2023) Lestadiolaisuus. 23.1.2023. https://evl.fi/sanasto/-/glossary/word/Lestadiolaisuus