Monthly Archives: January 2018

Projektiot huijaavat, 2. kurssikerta 22.1.

Tänään tutustuimme QGISiä työkaluna käyttäen siihen, miten eri karttaprojektiot voivat vaikuttaa kartalla esitettäviin ilmiöihin.

Erilaiset projektiot ovat erilaisia tapoja esittää geoidi maapallo kaksiulotteisena kartalla. Prosessissa tyypillisesti jokin seuraavista: kulma, suhteellinen pinta-ala tai etäisyys vääristyy eli kartalla alueen muoto poikkeaa sen todellisesta muodosta kolmiulotteisella maapallolla. Eri projektioissa näitä vääristymiä minimoidaan eri tavoin. Toisissa projektioissa jokin vääristymä on saatu pois kokonaan, toisissa on tehty kompromissi ja kaikkia vääristymiä esiintyy lievästi projektion tuottamalla kartalla.

Tutkimme tunnilla ensin, miten eri projektiot vaikuttavat mm. kartalla olevan alueen pinta-alaan. Mira Kylliäisellä on blogissaan hyvä taulukko:  (https://blogs.helsinki.fi/michemmi/2018/01/29/projektioiden-vertailua-22-1-2018/). QGISin mittaustyökalun avulla ja kartan projektiota muuttamalla ilmiötä voitiin testata. Tehtävissä itselläni oli tarkastelussa pääasiassa Mercatorin oikeakulmainen lieriöprojektio sekä Lambertin oikeapintainen tasoprojektio (LAEA).

Mercatorin projektio perustuu päiväntasaajaa vasten asetettuun lieriöpintaan, josta kartta muodostetaan tasoksi. Kohde maapallolla siirretään karttapinnalle vetämällä suora maapallon keskipisteen ja kohteen kautta ja viemällä kohde sitten karttapinnalle sinne missä jatkettu suora leikkaa tämän maapalloa ympäröivän kuvitteellisen lieriökarttapinnan. Tekniikka projektion tekemisessä aiheuttaa mittakaavan vääristymisen aina enemmän mitä kauempana päiväntasaajasta ollaan. Mitä lähempänä ollaan napaa sitä korkeammalle kartalla pisteiden kautta vedetty suora osuu, mikä johtaa kohteiden pituussuuntaiseen venymiseen.

Mercatorin projektiossa pituuspiirien välit ovat samansuuruiset, mutta kohteiden suhteelliset pinta-alat vääristyvät. LAEA projektiossa pinta-alat pysyvät oikeina, mutta kulmat vääristyvät.

Lambertin oikeapintainen tasoprojektio määritellään seuraavan kuvan osoittamalla tavalla:

Pallon pinnalla oleva piste siirretään pallon sivuamalle tasolle siten, että piste pallon pinnalla ja vastaava piste tasolla ovat yhtä kaukana pisteestä S. Lähde: https://fi.wikipedia.org/wiki/Lambertin_oikeapintainen_tasoprojektio

Lambertin projektioon laaditun kartan pinta-aloja voidaan pitää siis todenmukaisempina, kuin Mercatorin projektioon laaditun kartan. Seuraavaksi tarkastellaan, miten Suomen kuntien LAEA:n mukaiset pinta-alat muuttuvat Mercatorin projektiossa. QGIS-ohjelmaan tuotiin Suomen kuntia koskevaa aineistoa, joka on peräisin Tilastokeskukselta. Aineistot muunnettiin sekä Mercatorin, että Lambertin projektioiden mukaisiksi, jolloin saatiin kuntien pinta-alat kummassakin projektiossa.

Laskettiin kuntien pinta-alojen suhteellinen ero Mercatorin projektiossa seuraavasti: (pinta-ala Mercatorin projektiolla – pinta-ala LAEA projektiolla) / pinta-ala LAEA projektiolla * 100 %

Saatiin, kuinka monta prosenttia suurempi kunnan pinta-ala on Mercatorin projektiossa verrattuna Lambertin oikeapintaiseen projektioon.

Koropleettikartta kunnan pinta-alan suurenemisesta Mercatorin projektiossa

Nähdään, että pinta-ala vääristyy sitä enemmän mitä pohjoisempana kartalla ollaan. Lapissa pinta-ala kasvaa jopa 7 kertaiseksi. Karttakuvassa Suomi on Mercatorin projektiossa, jolloin mittakaavan suureneminen näkyy myös maan omituisena muotona.

Koska Mercatorin projektio vääristää pinta-aloja, se vääristää toki myös väestöntiheyttä, mikäli se lasketaan kartan pinta-alan mukaan.

Lambertin projektion pinta-alojen mukaan lasketut väestöntiheydet ovat lähempänä totuutta, koska kyseessä on oikeapintainen projektio. Mercatorin projektiossa kuntien pinta-alat ovat isompia, jolloin väestöntiheys on pienempi. Samat pääväestönkeskittymät ovat kuitenkin erotettavissa molemmista kartoista.

Viimeiseksi koropleettikartta väestöntiheyden vääristymästä:

Väestöntiheys ja pinta-ala vääristyvät lähes samalla tavalla.

Mitä tästä opimme? Kartta ei kerro totuutta!

Marita kirjoittaa blogissaan tarkemmin kurssikerran teknisestä osiosta ja hänelläkin on onnistuneita kuvia. Käykää tsekkaamassa 🙂

Lähteet:

https://en.wikipedia.org/wiki/Mercator_projection

https://en.wikipedia.org/wiki/Lambert_azimuthal_equal-area_projection

Marita Selin (2018). Kikkailua QGIS projektioiden kanssa eli Toinen harjoituskerta. Blogikirjoitus 22.1.2018. < https://blogs.helsinki.fi/selkala/2018/01/22/kikkailua-qgis-projektioiden-kanssa-eli-toinen-harjoituskerta/ >

Mira Kylliäinen (2018). Projektioiden vertailua 22.1.2018. Blogikirjoitus 29.1.2018. <https://blogs.helsinki.fi/michemmi/2018/01/29/projektioiden-vertailua-22-1-2018/>

Tutustuminen QGIS ohjelmaan 15.1.2018

QGIS on vapaa paikkatieto-ohjelmisto ja OSGeo:n (Open Source Geospatial Foundation) virallinen projekti, joka toimii vapaaehtoisvoimin. OSGeo koostuu lukuisista eri alojen asiantuntijajäsenistä, jotka haluavat yhdessä kehittää muun muassa kaikille avoimia työkaluja paikkatietoaineiston käsittelyyn. OSGeo:lla on Suomessa oma virallinen alayhdistyksensä.

QGIS ohjelmistoa kehitetään jatkuvasti monipuolisemmaksi ja sen avulla käyttäjä voi visualisoida, tuottaa, editoida ja analysoida paikkatietoa ja tehdä omia karttoja. Ohjelmaan voi tuoda internetistä tai omista tiedostoista sekä vektori- että rasterimuotoista aineistoa ja ohjelma tukee useita tiedostomuotoja. Sen avulla voi siis kätevästi yhdistää dataa eri lähteistä toimivaksi kokonaisuudeksi, vaikkapa kartaksi. QGIS:iin voi yhdistää myös GPS paikannuksen. QGISiin voi ladata tarvittaessa lisäosia Plugins-valikosta.

Tunnilla ohjelmaan avattiin karttapohjaksi OpenStreetMap. Sitten avattiin uudet vektorimuotoiset paikkatietoaineistokerrokset karttapohjan päälle. Käytetyt Itämerta koskevat aineistot ovat peräisin HELCOM:in data- ja karttapalvelusta. Harjoituksessa tuotettiin aineistosta koropleettikartta Itämeren ympärysvaltioiden typpipäästöistä. Koropleettikartta on teemakartta, jossa värin tummuus kertoo alueellisen tekijän määrästä suhteessa koko tarkasteltavan alueen yhteenlaskettuun määrään, tässä tapauksessa valtion kokonaistyppipäästön määrän suhteessa valtioiden yhteenlaskettuun kokonaistypen päästömäärään. Koska kyseessä on suhteellinen määrä, piti tämä tieto laskea saatavilla olevasta aineistosta, jossa oli ilmoitettu vain absoluuttinen typen määrä valtiota kohden. Kaikista valtioista ei ollut saatavilla typpitietoja. Tuotetusta kartasta huomataan Puolan olevan suurin typen päästäjä.

QGISillä tuotettu typpipäästökartta HELCOM alueella

HELCOM eli Helsingin komissio on Helsingin sopimuksen allekirjoittaneiden valtioiden perustama järjestö. Sopimus velvoittaa kaikki allekirjoittaneet valtiot sitoutumaan Itämeren suojeluun mm. vähentämällä kuormitusta kaikista päästölähteistä. Viimeisin versio sopimuksesta on tullut voimaan tammikuussa 2000. HELCOM perustaa Itämerensuojelutoimintansa maiden väliseen kommunikaatioon ja yhteisten ympäristösäädösten asettamiseen perustuen ajankohtaiseen tutkimusaineistoon Itämeren tilan seurannasta. Seurannan ja uusien säädösten myötä mm. jäsenvaltioiden typpipäästöjä on saatu vähennettyä. Esimerkiksi Suomen typpioksidipäästöt ovat vähentyneet vuodesta 1995 vuoteen 2014 46%.

Miksi Puola sitten saastuttaa niin paljon?

Puola on ongelmallinen siinä mielessä, että se on yksi suurimpia ja tiheimmin asutettuja Itämeren reunavaltioita ja sillä on kokoonsa nähden pitkä rantaviiva ja laaja valuma-alue Itämereen. Puolan rannikolla harjoitetaan paljon erilaista toimintaa: kalataloutta, maataloutta, turismia, teollisuutta ja laivaliikennettä, joista kaikista seuraa typpipäästöjä. Puolan talous on kasvanut nopeasti EU jäsenyyden saamisen jälkeen ja maatalous on maalle edelleen merkittävä vientitulojen lähde. Valtio käyttää edelleen energianlähteenään runsaasti polttoaineita ja öljyä, joista niin ikään päätyy typpipäästöjä ilmaan.

Lähteet:

http://www.osgeo.fi/

https://www.osgeo.org/

https://www.qgis.org/en/site/

http://www.helcom.fi/about-us/contracting-parties/poland

https://fi.wikipedia.org/wiki/Puola#Talous

http://www.helcom.fi/about-us