University of Helsinki
Näkyvyysanalyyseja Kevon kanjonin alueelta
Ajattelin viime kerralla, että päästäisiin jo näistä Kevon kanjonin alueelta tehtävistä raporteista, mutta täällä taas ollaan, samalla alueella, mutta tällä kertaa päätutkimuskohtamme ei ole uomat, vaan vaellusreitti. Tehtävän aineistoina toimivat Maanmittauslaitoksen pistemuotoinen data mastoista, joiden antennien korkeus on johdettu MLL:n laserkeilausaineistosta sekä rasterimuotoinen data korkeusmallista (10m).
Ennen tehtävän tekoa luin kurssikirjallisuudesta, mitä tehtävässä käytettävä näkyvyysanalyysi yleisesti tarkoittaa. Helsingin yliopiston laitoksen metsätieteiden julkaisuissa ”Geoinformatiikka luonnonvarojen hallinnassa” (julkaisut 7, 2015) kerrotaan näkyvyysanalyysin määrittelevän yhdestä tai useammasta pisteestä näkyvät alueet. Lisäksi käyttötarkoituksista kerrotaan näin:
”Sitä voidaan käyttää mm. maisema-alueiden suunnittelussa sekä metsänhoidollisten toimenpiteiden vaikutusten selvittämiseen. Analyysi sopii sekä rakennettujen, että rakentamattomien alueiden näkyvyystarkasteluihin.”
Kevon retkeilyreitti
Aluksi toin tehtävässä käytetyt aineistot ArcGis:iin ja muokkasin korkeusmallin haluamani näköiseksi. Tämän jälkeen piirsin vaellusreitin kartalle apunani muokkaamani korkeusmalli sekä Open Street Mapin karttapohja, josta seurasin Kevon vaellusreitin ääriviivoja. Kevon reitti on 63 kilometriä pitkä, joka sopi hyvin tehtävässä määritellyn reitin ideaalimittoihin. Valmis reitti näkyy kartassa näkyvällä värillä, jotta se erottuisi selvästi sitä ympäröivästä korkeusmallista (kuva 1).
Kuva 1 – Kevon vaellusreitti.
GSM- signaalien katvealueiden selvittämistä
Alueella maastonmuodot vaihtelevat jonkun verran, jolloin reitin varrella olevien mastojen GSM-signaalit eivät yllä kaikille alueille, kuten maastoesteiden taakse. Seuraavaksi selvitettiinkin reitin osat, jotka jäävät katvealueille. Näkyvyysanalyysi tehtiin Visibility-työkalulla, jonka lopputuloksen luokat muunnettiin tutulla Reclassify-työkalulla ja sen jälkeen saatu aineisto muutettiin Raster to Polygon -työkalulla vektorimuotoon. Saadulle lopputulokselle tehtiin vielä päällekkäisanalyysi Erase-työkalun avulla, josta saimme selville reitin osat, jotka jäävät kuuluvuusalueen ulkopuolelle. Saadussa kartassa (kuva 2) kuvataan punaisen eri sävyillä mastojen näkyvyysanalyysia ja vaellusreitin katvealueetkin ovat merkitty punaisella. Alkuperäinen vaellusreitti näkyy taustalla sinisellä. Kartassa on käytetty räikeitä värejä, jotta eri analyysien tulokset erottuisivat toisistaan sekä taustakartasta mahdollisimman hyvin.
Kuva 2 – GSM-signaalien kuuluvuusalueet ja Kevon reitin katvealueet.
Kartassa vaellusreitistä näyttää jäävän GSM-verkon katvealueeseen suurin osa, noin 70-80 prosenttia. Saatu tulos kuuluvuusalueista on suhteellisen realistisen näköinen, vaikka sitä voi olla vaikeaa tulkita. Näkyvyysanalyysin alueet sijoittuvat kartalle aika loogisesti, mutta alueita on yllättävän paljon. Toisaalta mastot on sijoitettu ilmeisesti maastonmuotojen korkeimpiin kohtiin, joista näkyvyys saattaa olla yllättävänkin pitkälle. Vaellusreitin katvealueet osuvat odotusten mukaisesti näkyvyysalueiden ulkopuolelle, jolloin voidaan varmistaa, että työkaluilla tehdyt analyysit ovat menneet oikein. Toisaalta kaikki punaisella merkityt reitin osat eivät välttämättä ole katvealueita, koska kuuluvuuden ei luulisi olevan täysin riippuvainen maastoesteistä. Lisäksi joissakin kohdissa reittiä katvealueen ja muun alueen väli on erittäin häilyvä, kuten lähellä reitin puoliväliä sekä reitin lopussa. Todellisuudessa katvealueet eivät välttämättä jakaudu kyseisissä kohdissa ihan kartan mukaisesti. Häilyvyyteen voi vaikuttaa esimerkiksi pienemmät mäet, jotka ovat määritelty maastoesteiksi aineistossa. Pienet mäet eivät kuitenkaan välttämättä vaikuta GSM-verkon kuuluvuuteen merkittävästi. Kokonaisuudessaan katvealueita kuvaava kartta vaikuttaa kuitenkin suhteellisen realistiselta.
Uuden tukiasemamaston sijoittaminen GSM-verkon kattavuuden parantamiseksi
Seuraavaksi luotiin uusi tukiasemamasto täydentämään näkyvyysanalyysia retkeilyreitin ympäristössä. Tavoitteena oli, että katvealueet retkeilyreitin varrella vähentyisivät. Uusi näkyvyysanalyysi tehtiin Visibility-työkalulla vaellusreitin katveosuuksien ja maston korkeustiedon perusteella. Tässä vaiheessa oli tärkeää tarkistaa työkaluun annettavat tiedot, koska monesti olin vahingossa laittanut jonkun tiedon väärään kohtaan, jolloin jouduin pyörittämään vaiheen monesti uudelleen sen epäonnistuessa kerta toisensa jälkeen. Realistiseen lopputulokseen kuitenkin päädyttiin, vaikkakin oma päätelmäni maston sijoittamisesta ei vastannut kovinkaan hyvin lopputulosta. Visualisoin kartan (kuva 3) niin, että korkeimman kohdan eli parhaimman tukiasemamastopaikan erottaa selkeästi muusta ympäristöstä.
Kuva 3 – Tutkimusalueen GSM-verkon uusi näkyvyysanalyysi.
Kartassa pieni vihreä alue kuvastaa maastonmuotojen korkeinta kohtaa, johon uusi tukiasemamasto tullaan sijoittamaan. Tämän kohdan koordinaatit ovat N693201,36 ja E264704,81. Muut alueen tulokset ovat puolestaan visualisoitu vaalean liilan eri sävyin. Oli oletettavaa, että masto sijoittuisi lähelle retkeilyreittiä ja tietenkin korkeimmalle kohdalle, mutta oma veikkaukseni maston sijoittumisesta, joka on merkitty karttaan mustana pisteenä, ei osunut ihan oikealle alueelle. Analyysia tehdessä muutimme resoluutiota niin, että uusi resoluutio oli 100, jotta ohjelma pyörittäisi analyysin paremmin. Resoluution pienentäminen ei kuitenkaan vaikuttanut visuaalisesti kovin merkittävästi analyysin tulokseen. Tuloksesta tuli erittäin selkeä ja helppotulkintainen.
Uusi masto ja uudet kuuluvuusalueet reitille
Lisäsin uuden tukiasemamaston korkeimmalle (vihreä väri) kohdalle ja tein näkyvyysanalyysin uudelleen uusi masto mukaan luettuna. Tässä kohdassa työkalut eivät enää pelanneetkaan halutulla tavalla, enkä monen tunnin yrityksen jälkeen päässyt haluamaani lopputulokseen. Apukädetkään eivät osanneet auttaa minua tässä tilanteessa. Sain kuitenkin lisättyä uuden tukiaseman kartalle ja tehtyä näkyvyysanalyysin Visibility-työkalulla, mutta Reclassify-, Raster to Polygon- ja Erase-työkalut eivät enää tuottaneet haluttua tulosta jostain syystä. Lopulliseen tulokseen ei muodostunut retkeilyreitin katvealueita ja tulos näyttää siis kartalla keskeneräiseltä (kuva 4). Visualisoin kartan vielä lopuksi hieman selkeämmäksi (kuva 5). Tuloksen pystyy kuitenkin havainnoimaan kartalta: kaikki reitin osat, jotka eivät osu oranssille alueelle, ovat katvealueella.
Kuva 4 – Välivaihekuva saaduista tuloksista.
Kuva 5 – Tutkimusalueen uudet kuuluvuusalueet.
Tulos, sen puutteista huolimatta, on kuitenkin jotakuinkin realistinen, koska uusi masto kattaa aikaisempaa isomman kuuluvuusalueen reitille. Vaikka reitin katvealueita ei olekaan kartassa näkyvissä, voi kuitenkin silmämääräisesti arvioida, että vaellusreitin kuuluvuus on parantunut reitillä. Katvealueiden osuuden voisi arvioida uuden maston lisäämisen jälkeen olevan noin 60 prosenttia, kun se alussa oli noin 70-80 prosenttia. Kartassa on kuitenkin erittäin paljon parannettavaa. Katvealueiden havainnollistaminen reitin varrella olisi selkeyttänyt karttaa huomattavasti. Näkyvyysanalyysi näyttää viimeisissä kartoissa hieman erilaiselta kohdista, joista en olettanut sen muuttuvan. Tietenkin reitin kuuluvuusalueet parantuivat suurimmassa osassa reittiä, mutta reitin loppupää on hieman kyseenalainen.
Kurssikerran vaikeuksista huolimatta päädyin jonkunlaiseen lopputulokseen, joka on jo saavutus. Työkalujen käyttö on kuitenkin tässä vaiheessa selkeytynyt huomattavasti ja ne eivät ole (ainakaan yleensä) kovin tuskallisia käyttää. Toivottavasti ensi kerralla työkalujen kanssa ei tule ongelmia ja pääsen parempaan lopputulokseen.
Käytetyt lähteet:
Holopainen et al. (2015). Geoinformatiikka luonnonvarojen hallinnassa. Helsingin yliopiston metsätieteiden laitoksen julkaisuja 7, saatavilla: http://hdl.handle.net/10138/166765
Tehtävässä käytetty data:
Maanmittauslaitos, Mastot
Maanmittauslaitos, Korkeusmalli_10m