Karttatoteutuksista ja koordinaatistoista

Olemme PlusDeskin ensimmäisten neljän kuukauden aikana toteuttaneet muiden muassa suuret määrät erilaisia karttavisualisointeja. (Kuva 1)

Olemme tehneet niin yksittäisiin pisteisiin perustuvia Google Maps -pohjaisia karttoja kuten:

• Nouseeko kotiseudullesi jättimäisiä tuulimyllyjä? Katso kartalta
• Suomalaisten sieppaus Jemenissä - tapahtumat kartalla

kuin myös erilaisia aluisiin perustuvia Google Maps -karttoja kuten:

• Tuoko ryntäys kaivoksen naapuriisi? Katso kartalta
• Kilpailuta terveytesi – täällä yksityinen lääkäri on halvin

Kartat ovat oiva visualisointikeino kun halutaan kuvata datan spatiaalista merkitystä kuten tässä esimerkissä, jossa ilmiön voidaan keskittynyt rannikolle. (Kuva 1)

Toisinaan olemme myös piirtäneet kartalle yhtäaikaisesti yksittäisiä pisteitä ja alueita kuten Bostonin tapahtumat -jutun yhteydessä, jossa maratonin reitti piirrettiin yhtenäisenä viivana kun taas räjähdykset ja muut tapahtumapaikat yksittäisinä pisteinä.

Google Maps:n lisäksi olemme hyödyntäneet kartoissa OpenStreetMap-palvelua kuten esimerkiksi jutussa, jossa kerroimme mistä löytyy keskimäärin paras sää hiihtolomakaudella.

Mainittujen palveluiden lisäksi olemme toteuttaneet karttoja räätälöidyillä SVG-pohjaisilla ratkaisuilla kuten näissä esimerkeissä:

• Täällä punkit aiheuttavat tauteja – katso alueesi tilanne
• Täällä lohen vaellus katkeaa - katso kartalta pahimmat nousuesteet

Räätälöidyissä toteutuksissa olemme hyödyntäneet Raphaël-nimistä JavaScript-kirjastoa, joka sopii hyvin tarpeisiimme, koska se toimii myös vanhemmilla Internet Explorer -selaimilla. Tavoitteemme kun on, että Yle Uutiset ja sen sisällöt toimivat mahdollisimman laajasti kaikilla laitteilla.

Interaktiivisten ja klikattavien karttojen lisäksi olemme julkaisset staattisia kuviin perustuvia karttoja kuten tässä euroviisupisteiden jakautumista maiden välillä kuvaavassa jutussa.

Se mitä työkalua ja ratkaisua kulloinkin hyödynnämme ohjaa ensisijaisesti se minkälaista dataa olemme visualisoimassa. Joskus toiset työkalut soveltuvat paremmin toisille datoille. Esimerkiksi käsiteltäessä suuria datamassoja on Google Maps usein toimiva työkalu.

Välillä eteen tulee tilanteita, jolloin meillä on olemassa tarvittava karttapohja (kuten sairaanhoitopiirien rajat) valmiina vain SVG-toteutusta varten, joka rajaa meitä käyttämästä Google Maps:n kaltaisia palveluita, koska ne perustuvat SVG:n käyttämien pikseleiden sijaan koordinaatistotietoon.

---

Julkaisimme viime maaliskuussa jutun koskien lakkautettuja kouluja Suomessa vuosina 2006–2012. Jutun taustalla on Tilastokeskukselta tilaamamme kouluaineisto, johon olimme pyytäneet mukaan koulujen paikkatiedot. Ajatuksenamme oli visualisoida lakkautettavat koulut kartalle käyttäen OpenStreetMap-palvelua. (Kuva 2)

Toteutuksesta oli mahdollista tarkastella lakkautettuja kouluja Suomen kartalta valitulla aikajaksolla ja oppilasmäärällä. (Kuva 2)

Saimme datan Excel-tiedostona, johon oli listattu kaikki lakkautetut koulut vuosittain yhdessä koordinaattitietojen kanssa. Ongelma oli, että koordinaattitiedot olivat kartastokoordinaattijärjestelmässä (KKJ), joka on erityisesti Suomeen kehitetty koordinaattijärjestelmä, jota edellä mainitut Google Maps ja OpenStreetmap-palvelut eivät tue.

KKJ jakaa Suomen neljään projektiokaistaan ja projektiokaistoilla on oma koordinaatistonsa. Projektiokaistojen tehtävä on käsittääkseni poistaa maan kaarevuudesta aiheutuvaa vääristymää. (Kuva 3)

KKJ:ssa Suomi on jaettu neljään projektiokaistaan. (Kuva 3)

KKJ-järjestelmän eri projektiokaistojen käyttäminen on siinä määrin monimutkaista etenkin rajakohdissa, että siitä on kehitetty yksinkertaistettu versio nimeltään yhtenäiskoordinaatistojärjestelmä (YKJ).

YKJ tunnetaan myös nimellä KKJ3, koska se vastaa kartastokoordinaattijärjestelmän projektiokaistaa kolme jatkettuna itään ja länteen niin, että se kattaa koko Suomen. YKJ-koordinaateille on ominaista, että kolmoskaistalle sijoittuviin koordinaatteihin ei lisätä alkuun projektiokaistan merkitsevää numeroa kolme.

YKJ-koordinaatit ovat siis muotoa:

• p=6700000, i=3500000

tai lyhyemmin muotoa:

• 6700000, 3500000.

Itäinen koordinaatti lasketaan metreinä keskimeridiaanille ja pohjoinen koordinaatti kertoo matkan päiväntasaajalta pohjoiseen.

Kuten sanottua ongelma KKJ- ja YKJ-koordinaatistoissa on, etteivät kartastopalvelut tue niitä. Esimerkiksi Google Maps tukee GPS:lle kehitettyä WGS84-koordinaatistojärjestelmää, ja tämän vuoksi meidän täytyi muuntaa koordinaattien järjestelmä.

Googlen avulla löysin Luonnontieteellisen keskusmuseon ylläpitämän palvelun nimeltä Luomus, joka mahdollistaa koordinaattijärjestelmien välisen muunnoksen. Palveluun on mahdollista syöttää muunnettavat YKJ:n mukaiset itä- ja pohjoiskoordinaatit, jonka jälkeen palvelu palauttaa muunnoksen tuloksen.

Esimerkiksi kysely http://www.luomus.fi/projects/coordinateservice/?orig_system=ykj&north=6982696&east=3541961 palauttaa vastauksen:

<CoordinateData>
<result>
<new_system>etrs89</new_system>
<north>62.94538003831</north>
<east>27.823170453332</east>
</result>
<orig_system>ykj</orig_system>
<version>2.0</version>
<disclaimer>
This is coordinate translation system provided by Finnish Museum of Natural History (FMNH). Copyright FMNH and National Land Survey of Finland. FMNH makes best effort to keep the data and conversions as accurate as possible.
</disclaimer>
</CoordinateData>

Vastauksen kohdista <north>62.94538003831</north> ja <east>27.823170453332</east> ovat luettavissa annettuja YKJ-koordinaatteja vastaavat WGS84-koordinaatiston mukaiset koordinaatit.

Muunnettavia koordinaattitietoja minulla oli 26 185 Excel-rivin edestä, joten rakensin Python-ohjelmointikielellä yksinkertaisen koodinpätkän, joka automatisoi tämän muunnostyön. Toteutus on saatavilla kirjoituksen lopusta. (Kuva 4)

Tekemäni koodi muunsi YKJ-koordinaatistossa olleet tasokoordinaatit WGS84-koordinaatissa oleviksi maantieellisiksi koordinaateiksi. (Kuva 4)

Mikä on kuitenkin myös luettavissa vastauksesta on kohta <new_system>etrs89</new_system>. Eli kohdejärjestelmä ei tässä siis olekaan WGS84 vaan ETRS89. Tästä seuraavaksi.

---

Käsiteltäessä karttatietoa koordinaatistojärjestelmät eivät ole ainoa huomioitava asia vaan koordinaatit voidaan eri järjestelmien lisäksi esittää myös eri formaateissa yhden järjestelmän sisällä. Yleisiä esitysformaatteja ovat ainakin tasokoordinaatit ja maantieteelliset koordinaatit. YKJ- ja KKJ-koordinaatit ilmoitetaan kokemuksieni mukaan yleisimmin tasokoordinaatteina kun taas Google Maps tukee maantieteellisiä koordinaatteja.

Ero tasokoordinaattien ja maantieteellisten koordinaattien välillä on esitystapa. Tasokoordinaatit kertovat matkan pohjoiseen ja itään kun maantieteelliset koordinaatit kertovat leveys- ja pituuskoordinaatit. Tasokoordinaatit ovat siis kokonaislukuja ja maantieteelliset koordinaatit asteita.

Koordinaatistoformaatteihin ja niiden muunnoksiin pääsin tutustumaan kun teimme äskettäin jutun painorajoitettavista silloista Suomessa. Saimme Liikennevirastolta tiedot 391:stä tulevaisuudessa uuden painorajoituksen saavasta sillasta ja mukana olivat siltojen paikkatiedot. Paikkatiedot olivat saamassamme Excel-tiedostossa ETRS89-koordinaatiston suomalaisen EUREF-FIN-nimisen projektion mukaisia. ETRS89-koordinaatit vastaavat käytännössä WGS84-koordinaatteja (ero on alle metrin).

Koordinaattitiedot olivat kuitenkin tasokoordinaatistoformaatissa, jotka eivät tietääkseni ole tuettuja Google Maps -työkalussa. Tässä tapauksessa minun ei kuitenkaan tarvinnut muuntaa koordinaattijärjestelmää toiseen vaan kuten edellä vaan vaihtaa vain koordinaattien esitystapa. Luomus.fi-palvelusta ei harmikseni löytynyt työkaluja formaattimuunnoksiin, mutta löysin ratkaisun Karttapaikka.fi-palvelusta Juho Salmisen avustuksella.

Karttapaikka.fi-palvelusta löytyvän Karttapaikka-nimisen työkalun avulla on mahdollista tehdä monipuolisesti erilaisia koordinaatteihin liittyviä muunnoksia. Palveluun voi syöttää koordinaatteja niin taso- kuin maantieteellisessä formaatissa, jonka jälkeen palvelu palauttaa tiedot kattavasti. Tarjolla ovat kaikki Suomessa yleisesti käytetyt koordinaatistojärjestelmät ja -formaatit.

Tein myös tässä tapauksessa samanlaisen yksinkertaisen koodinpätkän, jolla automatisoin formaattimuunnoksen tekemisen kaikille hallussani olleille koordinaateille. Tämäkin toteutus on saatavilla kirjoituksen lopusta. (Kuva 5)

Tekemäni koodi muunsi kaikki painorajoitettujen siltojen tasokoordinaatit maantieteellisiksi koordinaateiksi. (Kuva 5)

Itseasiassa ensimmäisessäkin esimerkissä lähdeaineistomme oli aluksi tasokoordinaatistoformaatissa. Eli Luomus.fi-palvelu teki itseasiassa muunnoksen niin koordinaattijärjestelmän kuin myös koordinaattiformaatin osalta.

---

Yhteenvetona voitaneen todeta, että paikkatieto ja sen esittäminen on melko moninaista, mutta kokemuksieni mukaan Suomessa paikkatietodata julkaistaan useimmin tasokoordinaatteina joko YKJ- tai KKJ-järjestelmässä, jotka siis ovat hankalia käytössä olevien karttapalveluiden kannalta.

2000-luvulla Suomessa on pyritty siirtymään ETRS89-järjestelmään, mutta esimerkiksi Tilastokeskuksen ruututietokanta on siirtynyt siihen vasta vuonna 2011. Suunta on kuitenkin kohti ETRS89:ää, joka vastaa siis melkein WGS84-järjestelmää. Eli ETRS89-koordinaatteja on mahdollista käyttää esimerkiksi Google Maps:ssä kunhan ne vain ovat maantieteellisessä formaatissa.

---

Tämän kirjoituksen myötä julkistan Yle Plus -GitHub-repositorion. Repositorion tarkoitus on toimia julkaisukanavana Yle Uutisten ja ainakin PlusDeskin tekemille avoimille lähdekoodille. (Kuva 6)

Tulemme käyttämään Yle Plus-repositoriota toteuttamiemme koodien julkaisemiseen avoimena lähdekoodina. (Kuva 6)

Ensimmäisinä työkaluina julkaisemme tässä kirjoituksessa mainittujen koordinaattimuunnosten lähdekoodit, jotka siis mahdollistavat YKJ-tasokoordinaattien muuntamisen WGS84-järjestelmän maantieteellisiksi koordinaateiksi sekä ETRS89-tasokoordinaattien muuntamisen maantieteellisiksi koordinaateiksi.

Lähdekoodit julkaistaan CC-BY-SA-lisenssillä, joka mahdollistaa koodien hyödyntämisen niin yksityisessä kuin kaupallisessakin käytössä. Ainoat rajoitteet ovat, että käytettäessä alkuperäinen lähde (Yle Uutiset) on mainittava ja että kaikki mahdolliset jatkototeutukset on jaettava samalla lisenssillä.