Oikean projektiovalinnan merkityksestä (kurssikerta 2)

Toisella kurssikerralla opettelimme käyttämään valintatyökaluja ja huomioimaan projektion merkityksen esitettävän informaation oikeellisuuteen.

Pallo pinnaksi

Kaikki kartat ovat aina jossain määrin vääristyneitä esityksiä todellisuudesta, sillä kolmiulotteista maailmaa ei voi ongelmitta kuvata kaksiulotteisella karttapinnalla.

Kuten kurssin harjoituskerran ohjeissa alleviivataan, myös paikkatieto-ohjelmat – QGIS mukaan lukien – perustuvat matemaattisiin malleihin, joissa kolmiulotteista pintaa väännetään tasopinnaksi aina erilaisia periaatteita noudattaen. Nämä periaatteet tunnetaan käytännössä erilaisina projektioina. Käytetty projektio vaikuttaa siihen, mikä ominaisuus kartassa vääristyy eniten.

Esimerkiksi Mercatorin projektio on oikeakulmainen, mutta vääristää maailmankartalla pinta-aloja napoja kohti mentäessä. Winkelin trippel -projektio taas on kompromissi pinta-alojen, kulmien ja etäisyyksien välillä: näissä kaikissa on vääristymiä, mutta vähemmän kuin kerrallaan vain yhden oikeellisuuteen keskittyvissä projektioissa. Jos laadit maailmankarttaa purjehtijalle, kannattaa valita Mercator, jotta kapteeni voi luottaa kartan tarjoamaan suuntaan. Jos sen sijaan haluaa kuvata maailmankarttalla skandinavian suhdetta päiväntasaajan valtioiden pinta-alaan, tämä valinta on virheellinen.

Kun QGIS-ohjelmalla työskentelee etenkin pinta-alaan suhteutuvan aineiston kanssa, Suomea hyvin kuvaava projektio on ETRS89-TM35 (EPSG:3067). Eurooppalaisia aineistoja käsiteltäessä kannattaa käyttää EU-komission ohjeiden mukaisesti Lambertin oikeapintaista tasoprojektiota (EPSG:3035).

Harjoituksia

Kurssikerralla tutkailtiin käytännössä, miten paljon projektion valinta voi vääristää kartan tietoja. Tämä olikin itselleni hyvä harjoitus QGIS:n perustoimintojen hahmottamiseen, mutta samalla muistutus tietojen tarkistamisen ja oman tekemisen ymmärtämisen tärkeydestä.

Valitsimme ensin kartasta alueen mittatyökalulla (ks. alla) ja lisäksi matkan Suomen länsilaidasta itälaitaan Suomen leveimmän kohdan tietämiltä.

Tarkastelimme sitten näiden muutoksia eri projektioilla. Mercatorin projektio vääristää huomattavasti pinta-alaa ja matkaa verrattuna esimerkiksi ETRS-TM35 -projektioon (EPSG:3067), Mercatorissa alat ja matkat muuntuvat moninkertaisiksi.

Samaa vääristymää kuvaa kuntien pinta-alan vertailu Mercatorin ja Lambertin oikeapintaisen tasoprojektion (LAEA) pinta-aloihin. Sen mukaan pinta-alat projektioiden välillä ovat Mercatorissa huomattavan erilaisia kaikkialla Suomessa, luonnollisesti kasvaen pohjoista kohti mentäessä.

Karttaa tehdessä koin tärkeäksi värivalintojen informatiivisuuden. Vaihdoin myös alimman luokan värin selkeästi vihreäksi, jotta kartta ei välittäisi ajatusta, että Etelä-Suomessa pinta-alaeroja ei projektioiden välillä ole. Myös Etelä-Suomessa ero näyttää nimittäin olevan n. 300 %, mikä vaikuttaa merkittävästi datan oikeellisuuteen, jos aineisto käsittelee pinta-alaan liittyvää tietoa.

Lisää treeniä, virheitä ja oppimista

Tein toisen projektioiden pinta-alavääristymiä kuvaavan kartan kotona opetellen samalla hyödyntämään rajapintoja.

Sain luotua  yhteyden tilastokeskuksen tietokantoihin, joista valitsin Kunnat 2018 aineiston mittakaavassa 1: 4 500 000.

Tein harjoituksen ensin useaan kertaan saaden virheellisiä tuloksia. Ilmeisesti tämä johtui siitä, että en poistanut näkymästä aiempia tietokantoja uuden tietokannan luodessani. QGIS-ohjelma otti projektiotiedon aiemmin käytetyistä tietokannoista, vaikka suljin välillä ohjelman ja päivitin projektion aina oikeaksi aktiivisena olevaan tietokantaan.

Täytyy ollakin tässä tarkkana, en olisi edes huomannut virhettä, ellen olisi verrannut pinta-aloja harjoitusohjeissa näkyviin lukuihin. Laskutoimitus ei nimittäin tullut siitä projektiosta, joka oli tarkastelemassani tasossa valittuna sekä oikeassa alakulmassa että ”general”-valikosta.

Tämä kartta on tulos ”väärästä muistista” päivittyneistä projektiotiedoista. Sen informaatio on hyvin vääristynyttä, karttahan kuvaa muka lähes samaa asiaa kuin yllä oleva kartta. Oikeasti kyse on joidenkin muiden projektioiden välisestä vertailusta.

Käytin visualisoinnissa luokkina ”equal interval” ja valitsin luokkien määräksi viisi luokkaa, sillä halusin verrata tulosta aiempaan karttaani.

Kun ymmärsin – Artun avustuksella – miten tiedot vääristyvät, vertasin harjoituksen vuoksi vielä Lambertin oikeapintaisella projektiolla laskettuja pinta-aloja KKJ0-projektioon. Käytin nyt aineistona vuoden 2015 kuntapohjaa. Kun poistin aiemmin avatut tietokannat projektista, projektiotiedot päivittyivät nyt oikein.

Vääristymät ovat hyvin pieniä näiden kahden projektion välillä, niinkuin oletinkin. Mielenkiintoista kuitenkin, kuinka vääristymä jakautuu maantieteellisesti. En osaa heti selittää, miksi Utsjoen kunnan vääristymä on samaa tasoa Etelä-Suomen kuntien kanssa, mutta esimerkiksi Enontekiön ei ole. Kartta kuvaa, kuinka paljon suurempia pinta-alat ovat Lambertin projektiossa KKJ0-projektioon verrattuna. Vääristymä on suurimmillaankin vain 1,13 %.

Väestötiheys eri projektioilla

Vertasin tämän jälkeen väestötiheyttä Lambertin oikeapintaisella projektiolla ja Mercatorin projektiolla laskettuna.

Koetin tehdä kartoista vertailukelpoisia lukijalle siten, että niiden luokat ja väriskaalat olisivat vertailukelpoisia. Esimerkiksi Riikka Matikaisen kesämökkien määriä kunnissa neliökilometreittäin vertailevat kartat (1) ovat yksinään hyvin luettavia ja visuaalisesti toimivia, mutta vaatii katsojalta paljon aivotyötä verrata kahta eri luokkaväleillä tehtyä karttaa keskenään.

Valitsin siksi omaan vertailuuni ”pretty breaks” -luokittelun ja olisin halunnut toteuttaa samat luokkavälit kumpaankin karttaan. En saanut kuitenkaan käytännössä luokitteluja samanarvoisiksi kummassakin kartassa (ts. ensimmäinen luokka 0-100 jne.).

Koetin myös skaalata värejä siten, että ne jatkuisivat loogisesti Lambertin projektiota käsittävässä kartassa, johon luokkia tuli enemmän. Väriskaalojen loogiseksi saaminen oli kuitenkin hankalaa, enkä onnistunut sävyn tarkentamisessa haluamallani tavalla.

Olisin halunnut, että ihan sama värisävy olisi jatkunut jälkimmäisessä kartassa.

Kartoista kuitenkin selviää, että Mercatorin projektio antaa aivan erilaiset tulokset väestötiheydestä. Mercatoria ei pidä käyttää pinta-alaan suhteutettavien muuttujien laskemiseen.

Parannettavaa

Pohjoisnuolien kanssa on vielä opittavaa. Vaikka jokaisessa työssä olen synkannut nuolen karttaan samalla tavoin, tulos ei ole looginen, jos karttoja vertaa keskenään. En ole varma, tulisiko synkronointi tehdä ”grid north” vai ”true north” -vaihtoehtoon. Ja toki olisi pitänyt muistaa kallistaa nämä kaksi karttaa samaan kulmaan tulostetta tehdessä. Myös fonttikoon ero häiritsee.

Lisäksi mielestäni karttaselitteissä on ongelmallista, että sama luku esiintyy aina kunkin luokan viimeisenä ja seuraavan ensimmäisenä. En kuitenkaan keksinyt, kuinka tämän voisi muuttaa. Esimerkiksi yllä luku 500 kuuluu kahteen luokkaan.

Kartan laatiminen on vastuullista puuhaa

Informaation välittäminen kartalla on mielestäni paljon vastuullisempaa puuhaa kuin esimerkiksi perinteinen kirjoittamalla julkaisu. Kartan lukijan on hyvin vaikea saada selkoa siitä, miten kartan informaatio on tuotetu ja onko tekijä tehnyt matkalla perusteltuja valintoja. Kartan lukija joutuu luottamaan kartan tekijään, ja kartan tekijän oltava tämän luottamuksen arvoinen.

 

Lähteet:

Matikainen, Riikka: Geoinformatiikan menetelmät 2019, Oppimispäiväkirja Viikko 2 – Projektioita ja tietokantaliitoksia. https://blogs.helsinki.fi/riikkama/2019/02/01/viikko-2-projektioita-ja-tietokantaliitoksia/ (Luettu 1.2.2019).

 

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *