1. KARTAN VALMISTUKSEN ASEMA METSÄTALOUDEN SUUNNITTELUSSA

• kartta sitoo kerätyn tiedon tunnettuun paikkaan
• metsätalouskartoissa kuvion numero on avain kuviotietoihin
• tuotetaan pinta-alat
• havainnollistetaan teemakartoin käsittelyjä ja puustotietoja
• kartta on osa tarvittavaa dataa ja toisaalta myös tulos

Metsätalouskartat valmistettiin aiemmin käsin, jolloin

1. tilan rajat saatiin peruskartalta
2. ennakkokuviointi ilmakuvalta
3. maastomittaukset + kuvionrajojen tarkistus
4. kuvioinnin siirto kelmulle ja oikaisu peruskartan mittakaavaan
5. puhtaaksipiirtäminen tusseilla

• virheen tai muutoksen jälkeen kaikki piti piirtää uudelleen
• teemakartat oli väritettävä käsin
• pinta-alat mitattiin käsin
• kartta muistutti piirtäjäänsä

2. KARTTATIEDON KÄSITTELY TIETOKONEELLA

Etuina

• havainnollisuus (mittakaavamuunnokset + symboloinnit;

erilaiset kartat eri tarkoituksiin, leimikko 1:5000, mtal 1:10 000)
• päivitys (kuva alla)

• piirtämisen nopeus
• osa tiedosta jo numeerista (ostettavissa), vähentää digitoimisen tarvetta
• korkeuskäyrät (vektorimuotoinen), numeerinen korkeusmalli (rasterimuotoinen),

suomaskit, peltomaskit, kiinteistörajat (vektori), tiestö
• karttatiedon yhdistäminen muuhun tietoon

a) karttatiedon analysointi mahdollista ja tehokkaampaa (pinta-alat, optimointi, jne)
b) mitä näen kukkulalta
• säilyttäminen +- ongelmatonta; tuloste tarvittaessa ja halutussa mittakaavassa

Ongelmia

1) Tietojen monimutkaisen toisiinsa kytkeytymisen takia karttatiedon hallintajärjestelmät
poikkeavat totunnaisista tiedonhallintajärjestelmistä

2) Karttatiedon esittämiseen ei ole vielä kehitetty yhtenäistä tapaa, vaan esitystapa vaihtelee
järjestelmästä toiseen

Historia

• piirtämisjärjestelmä 1960-luvulla. Piirturia ohjattiin erillisellä piirtotiedostolla.

Tiedon tallennus piirtotavan mukaan.
• karttatietojärjestelmä 1970-luvulla. Tietokoneen avulla pidetään yllä karttamuotoista mallia

ympäristöstä eli tieto tallennetaan sisällön mukaan. Voidaan tulostaa haluttu karttatietojen
yhdistelmä halutussa mittakaavassa. "Kartantuotantojärjestelmä"
• paikkatietojärjestelmä 1980-luvulla. Järjestelmä sisältää ominaisuustietoa geometrisen

karttatiedon lisäksi. Tyypillisiä tulosteita teemakartat ja raportit. "Käyttäjän tietojärjestelmä"
• paikkatiedon asiantuntijajärjestelmä nyt ja tulevaisuudessa?

'Etsi leimikot, jotka ovat alle 200 metrin päässä tiestä'

3. KARTTATIEDON PIIRTEITÄ

Paikkatieto:

Kohdetta kuvaavan sijaintitiedon ja ominaisuustiedon muodostama kokonaisuus.
Esim. kuvio ja tieto sen maalajista ja kuutiomäärästä.
 

Paikkatieto:

Sijaintitieto koordinaattitieto geometriatieto topologiatieto

Ominaisuustieto

Sijaintitieto:

Kohdetta kuvaavien koordinaatti-, geometria-, ja mahdollisten topologiatietojen yhdistelmä.

Koordinaattitieto eli metrinen tieto:

Kohteen paikantavat koordinaattilukuarvot sekä tiedot käytetystä koordinaattijärjestelmästä
ja paikannukseen liittyvästä sijaintiepävarmuudesta.

• Käytetään yleensä suorakulmaista koordinaattijärjestelmää, Suomessa yleensä KKJ

(Karttakoordinaatisto) tai YKJ (Yhtenäiskoordinaatisto)
• Kohteiden koordinaatit pyritään tallentamaan maastokoordinaatteina

--> riippumattomuus mittakaavasta, helpottaa aineistojen yhteensovittamista ja ylläpitoa
• Saadaan useimmiten digitoimalla paperikarttoja (digitointipöydät, skannerit).

Voidaan saada myös mittauslaittesta, esim. takymetri, GPS.
• Toleranssi

Yllä olevassa kuvassa havainnollistetaan toleranssia; milloin kaksi kohdetta ovat niin
lähellä toisiaan, että ne yhtyvät tai ovat samoja. Jos syntynyt sijaintivirhe on riittävän pieni,
se voidaan korjata ohjelmallisesti jatkamalla lyhyttä viivaa tai poistamalla yli mennyt osa (häntä).
Tällaiset korjaukset voidaan tehdä reaaliaikaisesti digitoinnin yhteydessä tai eräajotyyppisesti
digitoinnin jälkeen. Sijaintitarkkuusvirheiden korjaaminen on välttämätöntä esim.
topologiatietojen virheettömyyden takaamiseksi.

Geometriatieto:

Tieto kohteen kuvaamisessa käytetystä yksilötyypistä. Esim. piste - kaivo; viiva - tien osa;
alue - pelto

• yleisimmät yksilötyypit ovat piste, viiva, monikulmio (polygoni) ja hila (rasteri),

joista vektoripohjaiset järjestelmät kuten TOPOS käyttävät kolmea ensimmäistä.
• piste on yksinkertaisin (x,y ja mahd z)
• viivat koostuvat pisteistä ja voivat liittyä toisiinsa solmupisteissä
• monikulmio voidaan esittää ainakin kahdella tavalla:
• sulkeutuvana koordinaattijoukkona (x1,y1)=(xn,yn)
• topologisesti yhden tai useamman viivan joukkona: monikulmio saadaan ilmoittamalla

rajaviivat järjestettynä joukkona ja kustakin viivasta sen kulkusuunta, joka voi olla
alkuperäinen tai käänteinen. Tällöin viivat ketjuttuvat toisiinsa ja rajan alkupisteeseen
palataan rajaviivojen pisteiden kautta.
• jälkimmäinen tapa on kehittyneempi, esimerkiksi hallinnollinen alue voi koostua yhdestä

tai useammasta monikulmiosta. Topologisessa määritystavassa naapurimonikulmioiden
yhteisiä rajaviivoja ei tarvitse tallettaa kahdesti (HUOM! kuvionrajojen digitointi TOPOSissa).
Erikoistapauksia ovat enklaavit ("järvet", "reiät") ja eksklaavit ("saaret").

Sijainnin korkein yleistysaste; kohteiden sijainti ilmaistaan niiden suhteena toisiinsa.
Eli tieto kohteen topologisista suhteista toisiin geometrisiin kohteisiin. Esim. tieviivan liittyminen
muihin tieviivoihin tienristeyksessä (yhdistyvyys, connectivity). Järven reunaviivaan liitetty tieto siitä kummalla
puolella viivaa vesialue sijaitsee (vierekkäisyys, adjacency, contiguity).

• vierekkäisyys; kuvio A on kuvion B vasemmalla puolella katsottuna

yhteisen rajaviivan 4 kulkusuunnan mukaan
• yhdistyvyys; viiva 6 loppuu pisteeseen 456, josta alkaa viiva 5.

• aluetopologia; alueiden esittäminen yhdistyvien rajaviivojen järjestettynä ja

suunnattuna joukkona. Tarvitaan verkko-analyysissä (kuljetusreittien optimointi),
naapuruutta selvittävissä tiedonhauissa (millä alueella jokin piste on?). Topologia
voidaan luoda digitoinnin yhteydessä tosiaikaisesti (TOPOS) tai eräajona myöhemmin
(ARC/INFO). Topologia edellyttää muiden sijaintitietojen oikeellisuutta. (vrt. toleranssi)

Rasteri vs. Vektorimuotoinen tieto

• Kohteiden esittäminen: Epäsuorasti viitekoodien avulla (R)/ Täsmällisesti (V)
• Sijaintitarkkuus: Riippuu pikselikoosta (R)/ Riippuu tiedonkeruumenetelmästä

ja lähdeaineiston mittakaavasta(V)
• Tiedon tallennus: Helppoa, satelliittikuvat (R)/ Vaikeata, vaatii paljon laskentaa (V)
• Tilan tarve: Yleisesti suuri (R)/ Tiiviimpi (V)
• Parhaat käyttöalueet: Pinnat (korkeus, lämpötila yms aineistot;

sumeat kohteet, vaihettumavyöhykkeet) (R)/ Kohteiden käsittely, verkostot (V)

Vektorimuotoisen tiedon hallintaan on olemassa runsaasti algoritmeja,
mutta rasterimuotoinenkin on jo kilpailukykyinen.

4. TOPOSW-KARTANPIIRUSTUSJÄRJESTELMÄ

TOPOSW luokitellaan karttatiedon hallintajärjestelmäksi

Käyttöympäristö:

mikrot, X-ympäristö

Toiminnot:

Tiedon ylläpito ja käsittely:

• interaktiivinen piste-, viiva-, ja aluedatan ja sen ominaisuuksien muuttaminen
• mittakaavan muunnokset
• koordinaattien sovittaminen haluttuun projektioon
• tarkasteltavan alueen suurennos tai pienennnös
• halutun alueen leikkaaminen omaksi kokonaisuudeksi
• vektorimuotoisen tiedon muuttaminen rasterimuotoon
• yksinkertaisia rutiineja kohteiden laskemista varten. Tulokset kirjoitetaan tekstitiedostoihin

jatkokäsittelyä varten.
• numeerisen ilmakuvan tai satelliittikuvan hyödyntäminen
• kuvien oikaisu numeerisen korkeusmallin avulla

• halutun alueen zoomaus/ikkunointi tulostusta varten
• mittakaavamuunnokset
• värivalinnat
• tektifonttien muunnokset, viivojen värit, koot jne.
• esitettävän tiedon valinta käyttäen karttatasoja

• kohdelistat
• rastereiden luonti
• hilat ja pistetiedostot
• digitaalinen maastomalli

Karttajärjestelmät poikkeavat toisistaan siinä, minkä muotoisiin tietokantoihin ne tallettavat
karttatiedot. Niissä on kuitenkin yleensä mahdollisuus lukea ja kirjoittaa normaalia tekstimuodossa
olevaa koordinaattitietoa, sillä se mahdollistaa tiedonsiirron eri järjestelmien välillä. Topologista
tietoa ei tällöin siirretä, vaan vastaanottava järjestelmä konstruoi topologisen mallin uudelleen.

TOPOS-järjestelmässä on mahdollisuus tallettaa tieto sekä tavallisiin tekstitiedostoihin,
että järjestelmän ommin binäärisiin karttatiedostoihin. Tavallisiin tekstitiedostoihin talletettavan
topologian määrä on minimoitu. TOPOs tallettaa tiedon ainoastaan niistä viivapisteistä,
jotka ovat myös solmupisteitä.

TOPOS-järjestelmään voidaan tuoda karttatietoa seuraavista lähteistä:

• käsinsyöttö
• digitointi hiiren avulla näytöltä, ..digitointipöytä (alkaa olla historiaa)
• skannatut kuvat; ilmakuva, satelliittikuva, peruskartta
• maanmittaushallituksen elektroniset kartta-aineistot
• kiinteistörajat
• peruskartta
• korkeuskäyrät
• ilmakuvat, satelliittikuvat
• muut järjestelmät
• kommunikointi tekstitiedostoin

Karttakohteisiin liittyviä ominaisuustietoja ei normaalisti talleteta karttakohteisiin ts. kohteen kuvaajaan.
Tavallisesti kuvaajaan talletetaan vain karttakohteen tunnistetiedot. Varsinaiset ominaisuustiedot
talletetaan eri tiedostoihin tai tietokantaan. Ominaisuustietokanta voidaan kytkeä TOPOSiin joko
siirtotiedostojen välityksellä tai MS-Windowsin ns. Dynamic Data Exchange-kytkennällä.
Esim. Excel-taulukkolaskin voidaan kytkeä TOPOSiin. Teemakarttoja voidaan värittää Exceliä tai tavallista
tekstitiedostoa hyväksikäyttäen.

5. TILANNE SUOMESSA TÄLLÄ HETKELLÄ

Käytössä olevia karttatiedon hallintajärjestelmiä tai paikkatietojärjestelmiä:

• NALLE (Esim. Metsähallitus)
• TOPOSW (Esim. Helsingin yliopisto)
• X-FOREST (Esim. Metsäkeskukset)
• ARC/INFO (Esim. Helsingin yliopisto, Metla)
• ArcView
• MAPINFO (Esim. Metsähallitus)
• FORESTAR (Esim. muutamat metsänhoitoyhdistykset)
• ER-Mapper (Esim. Helsingin yliopisto)
• FOREST GRAPHICS(?)

6. TULEVAISUUDEN NÄKYMIÄ

• ongelma edelleen suuret kuva-aineistot
• sterotarkastelu
• paikkatiedon asiantuntijajärjestelmät, oppimiskykyiset systeemit

GIS = Geographical Information System = Paikkatietojärjestelmä

Paikkatietojärjestelmä käsittelee kohdetta kuvaavan sijaintitiedon ja ominaisuustiedon
muodostamaa loogista tietokokonaisuutta.

Paikkatiedon erityisluonne on paikannettavuus. Ensisijainen paikannustapa on sijaintikoordinaatti,
mutta myös tunnus, kuten paikannimi voidaan katsoa paikannustavaksi.

8. GPS

GPS eli Global Positioning system on amerikkalaisiin satelliitteihin perustuva paikannusjärjestelmä,
joka antaa mahdollisuuden tarkkaan maailmanlaajuiseen paikanmääritykseen.
GPS-laitteet käyttävät eri koordinaatteja kuin Suomen kartastot. GPS-laitteita on sekä ammatti-
että harrastekäyttöön. Määrityksen tarkkuusvaatimus vaihtelee, vapaa-aikana ja liieknteessä ei tarvita
yhtä suurta tarkkuutta kuin esimerkikis maanmittauskessa. Paikanmääritys voidaan tehdä yhdellä
GPS-laitteella eli absoluuttisesti. Määritys on kuitenkin altis häiriöille ja GPS-signaalin häirinnälle.
Tarkemmassa paikannuksessa käytetään kahden tai useamman laitteen havaintoja. Differentiaalisessa
paikannuksessa laitteen tarkkuutta parannetaan radioteitse saatavan korjauksen avulla. Korjaus havaitaan
tunnetulla pisteellä olevalla toisella vastaanottimella. Menetelmää käytetään esimerkiksi liikenteen
seurannan tarpeisiin. Tarkin menetelmä on relatiivinen GPS. Siinä käytetään vähintään kahta
samanaikaisesti mittaavaa laitetta, joiden avulla määritetään pisteiden välisiä koordinaattieroja.
Relatiivista GPS-mittausta käytetään esimerkiksi maanmittauksessa.

Erilaisia koordinaattijärjestelmiä

Koordinaatit ilmaisevat pisteen sijaintia sovitussa järjestelmässä, koordinaatistossa.
Koordinaatisto voi olla maailmanlaajuinen, yhden maan kattava, tai vaikkapa kuntakohtainen.
Maailmanlaajuiset koordinaatistot on yleensä sidottu maan keskipisteeseen ja pyörimisakseliin.
Pituus- ja leveysasteet ilmaistaan maapallon muotoa kuvaavan vertausellipsoidin avulla.
GPS-laitteet käyttävät maailmanlaajuista WGS84 -järjestelmää. Karttakoordinaatit taas ovat kunkin
maan tasokoordinaatistossa ilmaistuja arvoja. Karttakoordinaateissa koordinaatiston origo eli nollapiste
on sijoitettu niin, että kaareutuva maan pinta voidaan kuvata tasolla mahdollisimman tarkasti. Suomella on oma kartastokoordinaattijärjestelmä kkj. Kartat ja satelliittimääritys kertovat myös pisteen korkeuden.
Kartoilla korkeudet ovat merenpinnan suhteen. Satelliittimenetelmä taas antaa korkeuden ellipsoidin pinnasta,
joten sillä ei voi suoraan määrittää maastokartoilla esitettyjä korkeuksia.

Satelliittimääritys ja karttakoordinaatit Suomessa

GPS-laitteilla saadaan määritetyksi koordinaatteja WGS84 (World Geodetic System) -järjestelmässä.
Se on maapallokeskeinen, ellipsoidin arvot ovat a=6378137 m ja f=1:298,257223563.
WGS-järjestelmän koordinaattiarvot poikkeavat Suomen yleisissä kartastotöissä käytetyn
kartastokoordinaattijärjestelmän arvoista runsaat 100 metriä.

Kartastokoordinaattijärjestelmä (KKJ) otettiin käyttöön vuonna 1970. Sen perustana on Geodeettisen
laitoksen kolmiovcrkko. Ellipsoidin on kansainvälinen eli Hayfordin ellipsoidi, a=6378388 m ja f=1:297.
Järjestelmässä Suomi on jaettu neljään kaistaan, joiden keskimeridiaanit ovat 21, 24, 27 ja 30 astetta.
Koordinaatiston origo on päiväntasaajan ja keskimeridiaanin leikkauspisteessä. Satelliittimittauksella
määritetyt koordinaatit voidaan muuntaa Suomen kartastokoordinaattijärjestelmän mukaisiksi laskennallisesti.

Esimerkkejä GPS:n käytöstä GIS-paikkatietomittauksissa:

Sähkö-ja puhelinlaitokset, voimayhtiöt

• johdot ja verkot-uudet sekä vanhat
• pylväät, kaapelit, ym
• maastosuunnittelu ja pylväspaikkojen dokumentointi
• kenttävoimakkuudet
• mastopaikkojen määritys

• metsäautotiet, puupinojen merkintä
• metsien inventointi
• hoidon suunnittelu ja toteutus
• hakkuualueiden merkintä ja haku

• peltoalueiden mittaus ja valvonta
• täsmäviljely

• uhanalaiset lajit, linnusto
• saaste., melu-ym mittaukset

• venereitit, väylätutkimukset
• kartoitus jäällä
• vedenalaiselle kohteelle paikannus

• teiden kartoitus, liikennemerkit
• onnettomuudet
• maankäytön suunnittelu/toteutus
• ulkoilureitit, marjastuskartat

Blom, T. 1996. Paikkatietojärjestelmien perusteet.
Helsingin yliopiston maantieteen laitoksen opetusmonisteita 37. 3.Painos.

GPS-satelliittikoordinaatit kartalle. Maanmittauslaitoksen esite.

Trimble-GPS -paikkatietomittauksissa. Suomen GPS-keskus Geostar oy:n esite.

Topos-Käyttäjän opas. Timo Pekkonen.