Mitä on paikkatieto? | Paikkatietomies

Mitä on paikkatieto? – paikkatiedon lyhyt oppimäärä

Paikkatieto on tietoa, jolle on määriteltävissä sijainti. Sijaintitiedon lisäksi tarvitaan käsitettä ominaisuustieto eli attribuutti. Ominaisuustieto kuvaa, mitä sijaintitiedon esittämässä sijainnissa on.

Vektorimuotoisessa paikkatietoaineistossa, jossa tieto esitetään ns. paikkatietokohteina, ominaisuustietoja voi olla useita per paikkatietokohde. Rasterimuotoisessa paikkatietoaineistossa, jossa tieto esitetään pikseleinä, voidaan esittää ainoastaan yksi ominaisuustieto per pikseli. Perinteisin paikkatiedon esitysmuoto on kartta, jossa paikkatietoaineistot esitetään erilaisten karttamerkkien avulla.

Sijainnin määrittely voidaan toteuttaa paikkatietomaailmassa usealla eri tavalla. Käytetyimmät tavat sijainnin määrittämiseen ovat yleensä sijainnin määrittely kaksiulotteisessa projisoidussa tasokoordinaatistossa tai sijainnin määrittely kolmiulotteisesti maantieteellisessä koordinaatistossa. Edellä mainitut sijainnin määrittelyn tavat edustavat ns. absoluuttista sijainnin määrittelyä.

Relatiivisessa sijainnin määrittelyssa kohteen sijainti määritellään jonkin toisen toisen tunnetun kohteen mukaan. Esimerkki relatiivisesta sijainnin määrittelystä on Suomen rautatieverkolla käytössä oleva rataosoitejärjestelmä, jossa sijainti määritellään etäisyytenä Helsingin päärautatieasemalta rataverkkoa myöten.

Sijainnin määrityksen tavat

Vektori vai rasteri?

Paikkatietoja voidaan säilyttää ja esittää useassa eri muodossa. Yleisimmät paikkatiedon säilytys- ja esitystavat ovat vektorimuotoinen ja rasterimuotoinen paikkatietoaineisto.

Vektorimuotoisessa paikkatietoaineistossa tieto esitetään ns. paikkatietokohteina, joilla on ominaisuustietoja. Sijainnin esittämisen näkökulmasta keskeinen vektorimuotoisen paikkatietoaineiston käsite on geometria, joka ilmaisee sen, millaisessa muodossa sijaintitieto on. Mahdollisia muotoja voivat olla esimerkiksi piste, viiva tai monikulmio.

 

Erilaisia geometriatyyppejä

Moniosainen monikulmio eli MultiPolygon on useasta eri monikulmoista koostuva monikulmioryhmä. Kaikilla ryhmään kuuluvilla monikulmioilla on samat ominaisuustiedot.

Moniosainen viivaketju eli MultiLineString on useasta eri viivaketjusta koostuva viivaketjuryhmä. Kaikilla ryhmään kuuluvilla viivaketjuilla on samat ominaisuustiedot.

Moniosainen pisteryhmä eli MultiPoint on useasta yksittäisestä pisteestä koostuva pisteryhmä. Kaikilla pisteryhmään kuuluvilla pisteillä on samat ominaisuustiedot.

Kaari eli CompoundCurve (tai CircularString) CAD-maailmasta tuttu geometriatyyppi, joita voidaan käsitellä myös paikkatietosovelluksilla.

Kolmiulotteinen piste, viiva tai monikulmio eli PointZ, LineStringZ tai PolygonZ on geometria, jolla on x- ja y-koordinaatin lisäksi z-koordinaatti, joka ilmaisee korkeuden.

TIN eli epäsäännöllinen kolmioverkko on pisteiden väliin kolmioimalla muodostettu pintaa kuvaava geometriatyyppi, jota käytetään erilaisten mesh-mallien esittämiseen

 

Rasterimuotoisessa paikkatietoaineistossa tieto esitetään pikseleinä. Pikseli saa tapauksesta riippuen jonkin arvon. Pikselin arvo voi indikoida esimerkiksi puuston kokonaistilavuutta tai vaikkapa väestön määrää edustamallaan alueella. Se voi olla myös väriarvo kuten on esimerkiksi ortokuvien tapauksessa.

Perusajatus on, ettei rasterimuotoisessa paikkatietoaineistossa voi esittää samalle pikselille useita eri ominaisuustietoja vaan jokaista ominaisuustietoa varten tarvitaan oma pikseli. Eräänlaisen poikkeuksen tähän tekevät useasta kanavasta koostuvat multispektraaliset rasteriaineistot (esimerkiksi satelliittikuvat, joissa voi olla useita kanavia eri aallonpituuksille). Näidenkin aineistojen kohdalla on kuitenkin syytä huomioida, että jokainen kanava on ikään kuin itsenäinen aineisto.

Paikkatietoaineistoja käsitellään paikkatieto-ohjelmistoilla

Paikkatietoja käsitellään paikkatieto-ohjelmistoilla ja paikkatietojärjestelmissä. Paikkatietojärjestelmä (englanniksi GIS) on paikkatietoaineistojen käsittelyyn kokonaisvaltaisesti kykenevä järjestelmäkokonaisuus, jolla hallitaan usein organisaation paikkatietoaineistoja.

Paikkatietojärjestelmä on usein integroitu osaksi laajempaa organisaatiossa käytettävää tietojärjestelmää. Integraation tasosta riippuen onkin mahdollista, että paikkatietojärjestelmä ikään kuin keskustelee organisaation muiden järjestelmien (esimerkiksi toiminnanohjausjärjestelmän) kanssa ja hyödyntää muiden järjestelmien tuottamaa dataa.

Paikkatietosovellus on puolestaan yleensä yksittäinen ohjelmisto, jolla voidaan käsitellä ja analysoida erilaisia paikkatietoaineistoja. Paikkatietosovelluksen keskeisiä osia ovat käyttöliittymä, jonka avulla sovellusta käytetään, ja tietovarasto, johon järjestelmä tallentaa käsitellyt paikkatietoaineistot.

Paikkatietoja voidaan säilöä monella tavalla

Edellisessä kappaleessa puhuttiin tietovarastosta, johon paikkatietosovellus tallentaa paikkatietoaineistoja. Tietovarasto voi olla esimerkiksi jokin tietokoneen tiedostojärjestelmässä oleva tiedosto (esim. GeoPackage), jota paikkatietosovellus muokkaa. Yhtä hyvin tietovarasto voi olla myös paikkatietojen tallentamiseen kykenevä relaatiotietokantajärjestelmä (esim. PostGIS-tietokanta), johon paikkatietosovelluksella on yhteys.

 

Paikkatietoformaatteja

ESRI shapefile on ESRI-organisaation tuottamissa kaupallisissa paikkatietoratkaisuissa käytetty useasta eri tiedostosta koostuva vektorimuotoisten paikkatietoaineistojen säilytysformaatti. Formaatti on iältään varsin vanha ja sen käyttöön liittyy eräitä rajoitteita. Shapefile on silti kenties paikkatietomaailman tuetuin formaatti.

MapInfo TAB on Pitnew Bowesin tuottamissa kaupallisissa paikkatietosovelluksissa käytetty formaatti vektorimuotoisten paikkatietoaineistojen säilyttämiseen.

AutoCAD DWG on Autodeskin CAD-sovelluksissa käytetty natiiviformaatti, jota käytetään paikkatietokohteiden siirtämiseen järjestelmästä toiseen. DWG:n heikkous on se, ettei se tue muille vektorimuotoisille paikkatietoformaateille ominaisia ominaisuustietoja vaan mukana kulkee pelkkä geometria.

MicroStation DGN on Bentley MicroStation CAD-sovelluksissa käytetty natiiviformaatti, jota käytetään DWG-tiedoston tapaan paikkatietokohteiden siirtämiseen järjestelmästä toiseen. Myöskään DGN:n ei tue paikkatietokohteiden ominaisuustietoja.

OGC GeoPackage on Open GeoSpatial Consortiumin kehittämä järjestelmäriippumaton formaatti paikkatietoaineistojen säilyttämiseen ja siirtämiseen. GeoPackage soveltuu niin rasterimuotoisen kuin vektorimuotoisten aineistojen tallentamiseen.

GeoTiff on rasterimuotoisten paikkatietoaineistojen tallentamiseen soveltuva avoin formaatti, joka tukee useita suorituskykyä parantavia ominaisuuksia (mm. sisäinen tiilitys, ennakkoon muodostetut yleistystasot ja useat eri pakkausalgoritmit).

ECW on Hexagon AB:n nykyään omistamana rasterimuotoisten paikkatietoaineistojen tallentamiseen soveltuva kaupallinen formaatti. ECW käyttää ns. wavelett-pakkausta, joka on erittäin tehokas ja auttaa näin säästämään levytilaa.

 

Paikkatietoformaattien moninaisuus aiheuttaa paikoin ongelmia, sillä eri paikkatietojärjestelmissä tuotetut aineistot eivät välttämättä edes avaudu jossakin toisessa paikkatietojärjestelmässä. Paikkatietoformaattien välisten muunnosten tekemiseen on onneksi olemassa erilaisia työkaluja. Avointen paikkatietosovellusten maailmassa sellainen on GDAL, jolla voi tehdä monenlaisia formaattimuunnoksia.

Paikkatietojen tuottama lisäarvo syntyy analysoimalla

Paikkatietoaineistojen analysoimisesta käytetään termiä paikkatietoanalyysi. Yksinkertaisin paikkatietoanalyysi on ns. päällekkäisyysanalyysi (overlay), jossa tarkastellaan, millaisia paikkatietoja tarkastelun kohteena olevassa sijainnissa on ja millaisia suhteita paikkatietokohteilla on toisiinsa nähden.

Toinen merkittävä paikkatietoanalyysimenetelmä on verkostoanalyysi. Verkostoanalyysien avulla voidaan esimerkiksi optimoida erilaisia reittejä viivamuotoisia geometrioita sisältävässä aineistossa ja muodostaa erilaisia saavutettavuusvyöhykkeitä.

Kolmas paikkatietoanalysoinnin muoto on naapuruussuhdeanalyysi. Naapuruussuhteita analysoitaessa tarkastellaan paikkatietokohteiden välisiä topologiasuhteita. Klassisin esimerkki naapuruussuhdeanalyysista on puskurivyöhykenanalyysi, jonka avulla voidaan etsiä puskuroitavan paikkatietokohteen ympäriltä paikkatietokohteita.

Alkoiko kiinnostamaan?

Haluatko oppia paikkatiedoista lisää itse tekemällä vai haluatko saada henkilökohtiasta koulutusta paikkatiedon perusteista? Minulla on tarjota sinulle apua molemmissa tapauksissa, sillä olen rutinoitunut paikkatietokoulutusten pitäjä; työtehtäväni sisältävät paikkatietokoulutusten pitämistä vuosittain. Tutustu tarjoamaani paikkatietokonsultointiin ja pyydä tarjousta juuri sinun tarpeisiin räätälöidystä paikkatietokoulutuksesta. Koulutukset voidaan järjestää myös etäyhteyksien avulla.

Myös Internet tarjoaa oivia mahdollisuuksia paikkatieto-osaamisen syventämiseen. Mikäli käsitteet ovat vielä hukassa ja hakusessa on selkokielinen “rautalankaväännös” aiheesta paikkatieto, suosittelen tutustumaan PaikkaOppi-sivustoon. PaikkaOppi-sivusto on koulujen paikkatieto-opetukseen kehitetty oppimisalusta, jota voi käyttää internetselaimella.