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/