Koordinaattijärjestelmät Lähde:

Koordinaattijärjestelmät  Paikkatieto on sijaintiin liittyvää tietoa, missä sijainti esitetään koordinaattien avulla  Koordinaatteja monenlaisia → perustuvat aina johonkin koordinaattijärjestelmään  Erilaisia koordinaattijärjestelmiä valtava joukko → jokaisella valtiolla ja jopa paikkakunnalla perinteisesti omansa  Koordinaattijärjestelmät voidaan jakaa karkeasti: –maantieteellisiin koordinaattijärjestelmiin (pituus- ja leveysasteet) –projisoituihin koordinaattijärjestelmiin (yleensä northing- ja easting-arvot [x,y] suorakulmaisessa tasokoordinaatistossa) 2

Koordinaattijärjestelmät  Kolmiulotteinen koordinaattijärjestelmä - origo eli nollapiste + koordinaattiakselit - ellipsoidi mukaillen maapallon muotoa (olemassa erilaisia) - maantieteelliset koordinaatit eli leveys- ja pituusasteet (+ korkeus) 3

Koordinaattijärjestelmät  Koordinaattijärjestelmän realisointi eli toteutus maastossa - todelliset maaston kiintopisteet - koordinaattijärjestelmän realisaatio = koordinaatisto  Koordinaatit - lukuarvot, jotka määrittelevät pisteen sijainnin koordinaatistossa - voivat olla esimerkiksi –maantieteellisiä leveys- ja pituuskoordinaatteja (φ,λ) –geodeettisia leveys- ja pituuskoordinaatteja (φ,λ,h) –avaruuskoordinaatteja (X,Y,Z) –tasokoordinaatteja (x,y tai N,E) 4

Koordinaattijärjestelmien perustyypit Maantieteellinen koordinaattijärjestelmä Projisoitu tasokoordinaattijärjestelmä Pala maapallon pintaa projisoidaan tasopinnalle, missä sijainti esitetään y/x tai N/E-koordinaatteina Realistinen, mutta ei voida sellaisenaan esittää 2-ulotteisella pinnalla. Myös mm. etäisyyksien mittaaminen hankalaa. 5

Koordinaattijärjestelmien perustyypit Maantieteellinen koordinaattijärjestelmä Projisoitu tasokoordinaattijärjestelmä 6 -Koordinaatit yleensä kulmamittoina eli asteina, minuutteina ja sekunteina -Esim. Oulu 65⁰ 0' 45'’ N, 25⁰ 28' 19'' E -Koordinaatit metreinä -Esim. Oulu ETRS-TM35FIN Y-koordinaatti eli N: X-koordinaatti eli E: Esim. Oulu YKJ Y-koordinaatti eli N: X-koordinaatti eli E:

Projektiot  Projisoitujen koordinaattijärjestelmien taustalla on maantieteellinen koordinaattijärjestelmä  Karttaprojektio = menetelmä, joka kuvaa kolmiulotteista maanpintaa tai sen osaa kaksiulotteisena tasokuvana eli projektiona  Projektio on yksi koordinaattijärjestelmän monista parametreista  Sopiva projektio valitaan kartan käyttötarkoituksen mukaan 7

Projektiot  Pyritään tekemään siten, että kohteet säilyvät mahdollisimman oikeamittaisina ja -muotoisina  Voidaan asettaa muotoon, etäisyyteen, suuntaan ja alaan liittyviä vaatimuksia  Toisista ominaisuuksista tingitään, kun toisia tarkennetaan 8

9

Projektiot  Laadintaperiaatteen mukaan –Tasoprojektio –Lieriöprojektio –Kartioprojektio  Kuvaamistason sijainnin mukaan –Normaaliasentoinen –Poikittaisasentoinen –Vinoasentoinen 10

11

Projektiot  Laadintaperiaatteen mukaan –Tasoprojektio –Lieriöprojektio –Kartioprojektio  Kuvaamistason sijainnin mukaan –Normaaliasentoinen –Poikittaisasentoinen –Vinoasentoinen 12

Projektiot  Projisoidun kartan perusominaisuudet ja virheiden hallinta: –Pintatarkka eli oikeapintainen projektio → pinta-alat säilyvät –Kulmatarkka eli oikeakulmainen projektio → oikeanmuotoiset pienet kuviot ja niiden oikeansuuruiset kulmat –Viivatarkka projektio → jossakin suunnassa viivojen pituudet oikeita  Samanaikaisesti vain yksi ominaisuus, mutta tiettyjen rajojen puitteissa voi olla useampia, jos jostakin ominaisuudesta tingitään 13

Projektiot  Varsinkin lieriöprojektio käytössä monissa koordinaatistoissa –Mercator (merikartoissa) –Gauss-Krüger –UTM (Universal Transverse Mercator) 14

Projektiot: Transverse Mercator  Ehkä yleisimmin käytetty projektio  Menetelmässä ”lieriötä” käännetään niin, että jokin pituuspiiri sivuaa lieriötä  projektiovirhe saadaan minimoitua  Universal Transverse Mercator (UTM)  Maailmanlaajuisesti käytetty poikittainen lieriöprojektio  Maapallo jaettu kuuden asteen levyisiksi projektiokaistoiksi –Suomi kaistalla UTM35N  Suomessakin ollaan siirrytty UTM-yhteensopiviin karttoihin 15

Universal Transverse Mercator (UTM)  Maapallo jaettu 6 asteen levyisiksi projektiokaistoiksi –Suomi kaistalla UTM35N  Suomessa käytössä oleva tasokoordinaatisto ETRS-TM35FIN 16

Suomen koordinaattijärjestelmät  Kartastokoordinaattijärjestelmä (KKJ) –Peruskoordinaatiosto (kaistat 0-5) –Yhtenäiskoordinaatisto (YKJ eli vain kaista 3) –Virallisesti käytössä 1970 –

Kartastokoordinaattijärjestelmä KKJ  Kuusi kaistaa (0-5), käytännössä käytössä ainoastaan kaistat 1-4  Jokainen kaista 3 astetta leveä  Mittayksikkönä metri  Koordinaattien esittämistapa: P (northing, N): etäisyys ekvaattorista I (easting, E): etäisyys kaistan keskimeridiaanista + ”valeitä” P I kaistan keskimeridiaani etäisyys päiväntasaajasta (m) etäisyys kaistan keskimeridiaanista (m) + valeidän (false easting) arvo 18

Kartastokoordinaattijärjestelmä KKJ P I kaistan keskimeridiaani etäisyys päiväntasaajasta (m) etäisyys kaistan keskimeridiaanista (m) + valeidän (false easting) arvo 19 Lyhennekaistatunnuskeskimeridiaaniitäkoordinaatin arvo keskimeridiaanilla KKJ0 018° m KKJ1121° m KKJ2224° m KKJ3327° m KKJ4430° m KKJ5533° m

Yhtenäiskoordinaatisto (YKJ) 27º  Kaikki kaistat projisoitu 3. kaistan keskimeridiaanin mukaan (27⁰) → kaikki itäkoordinaatit alkavat arvolla 3  Välttämätön, jos halutaan esittää koko Suomi samassa koordinaatistossa  Aiheuttaa kartan reunoilla projektio- virheen, joka Länsi-Suomessa on jo luokkaa 2m / km. 20

Suomen koordinaattijärjestelmät  EUREF-FIN –Uusi suomalainen koordinaattijärjestelmä, korvannut KKJ:n –Lähes yhteensopiva GPS-järjestelmässä käytetyn WGS84 -koordinaattijärjestelmän kanssa –Yhteiseurooppalaisen ETRS89:n realisaatio –EUREF-FIN –järjestelmässä olevan aineiston projisoinnissa käytetään UTM-projektiota 21

Koordinaattijärjestelmien vertailua Tarkkuus Kattavuus 22

Koordinaattimuunnokset Koordinaatistomuunnos Muunnos tapahtuu koordinaattijärjestelmästä toiseen Tarvitaan lukuisia muunnosparametreja, aiheuttaa muunnosvirhettä Koordinaattikonversio Muunnos tapahtuu saman koordinaattijärjestelmän sisällä Suoritetaan matemaattisten kaavojen avulla, ei aiheuta muunnosvirhettä KKJ EUREF-FIN Maantieteelliset EUREF-FIN -koordinaatit Suorakulmaiset ETRS- TM35FIN -koordinaatit 23

Georeferointi

= rasterikuvan (esim. skannattu karttalehti tai ilmakuva) kiinnittäminen johonkin koordinaattijärjestelmään -> Voidaan käyttää yhdessä muiden paikkatietoaineistojen kanssa -Menetelmiä useita -Kaikissa tapauksissa rasterikuvan sijainti todellisessa maailmassa on oltava jollain tavalla ennalta tiedossa y x ? Georeferointi

- Rasteri siirretään koordinaatistossa oikeaan paikkaan. - Sopii yleensä vain tilanteisiin, joissa rasterin sijaintia on tarpeen ainoastaan ”hienosäätää” (siirrossa kysymys vain muutamista pikseleistä) y x Esimerkki ”hienosäädöstä”: 1. keino: siirtäminen (Shift)

a)Otetaan georeferoitavan rasterin rinnalle toinen, samaa aluetta kuvaava rasteri- tai vektoritaso, joka on jo valmiiksi georeferoitu b)Etsitään muutama kiintopiste, jotka erottuvat selkeästi molemmista tasoista. c)Linkitetään rasterit toisiinsa kyseisistä kiinnityspisteistä, jolloin georeferoitava rasteri voidaan kiinnittää samaan koordinaatiostoon kuin ”apuna” toiminut tasokin. -Menetelmä vaatii samalta alueelta valmiiksi georeferoidun tason, rasterissa resoluutio on lisäksi vähintään yhtä hyvä kuin georeferoitavassa rasterissa. 2. keino: linkitys toiseen tasoon

a)Etsitään rasterilta selkeästi erottuvia kiintopisteitä, joiden koordinaatit voidaan selvittää esim. paperimuotoiselta peruskartalta tai GPS-paikantimen avulla maastossa. b)Määritellään nämä kiinnityspisteet rasteriin ”käsin”, jolloin rasteri voidaan kiinnittää koordinaattipisteiden mukaiseen koordinaatistoon. X: Y: X: Y: X: Y: keino: koordinaattien määrittely manuaalisesti

Digitointi - Datamallit 29

Vektorimuotoisen paikkatiedon rakenne