Millaista paikkatietoa tuotetaan?

Koska paikkatietoa käytetään yhteiskunnan liki jokaiselle sektorilla, sitä myös tuotetaan jatkuvasti. Kaupunkien ja kuntien kaavoitus vaatii, mutta toisaalta myös tuottaa jatkuvasti uutta paikkatietoa. Erilaiset kartoitustyöt, liittyvät ne sitten uusien liikenneväylien suunnitteluun tai uusien luonnonsuojelualueiden määrittelyyn, tuottavat uusia paikkatietoaineistoja. Tutkimusaloilla taas erilaiset ilma- ja satelliittikuvat tuovat jatkuvasti uutta paikkaan sidottua tietoa tutkijoiden ja muiden ammattilaisten käyttöön.

Teknisesti tietokonepohjaisissa paikkatietojärjestelmissä paikkatieto jakautuu tyypillisesti kahteen erilaiseen muotoon – rasteri- ja vektorimuotoiseen paikkatietoaineistoon. Usein rasteri- ja vektoriaineistoja käytetään yhdessä, mutta ne soveltuvat eri tavoin erilaisten ilmiöiden kuvaamiseen. Rasteri- ja vektoriaineistojen erot saattavat olla tuttuja esimerkiksi kuvankäsittely- ja piirto-ohjelmien kautta. Erona tavallisiin kuviin on, että paikkatietoaineistot sisältävät myös kohteiden sijainti- ja ominaisuustiedot.

Rasterimuotoinen paikkatietoaineisto

Rasterimuotoinen paikkatietoaineisto on kuvamuotoista paikkatietoaineistoa. Rasteriaineisto koostuu säännöllisistä ja tasasuuruisista ruuduista, joita kutsutaan pikseleiksi. Rasteriaineiston pikseli on kuvan pienin yksikkö ja kuvaa tiettyä aluetta, esimerkiksi yhtä neliömetriä maastossa. Mitä pienemmän alueen rasteriaineiston yksi pikseli kuvaa, sitä tarkempi on aineiston resoluutio eli erottelukyky. Esimerkiksi tarkoissa ilmakuvissa yksi pikseli saattaa kuvata 1 x 1 metrin alan. Tällöin kuvan resoluution sanotaan olevan 1 metri.

Yhdessä rasteriaineiston pikselit muodostavat kuvatiedoston – rasteriaineistot tallennetaan ja välitetäänkin juuri kuvatiedostona, usein esimerkiksi TIFF-tiedostomuodossa. Sijainti- ja ominaisuustieto rasteriaineistossa tallennetaan jokaiselle pikselille erikseen. Pikselin sijaintitieto määräytyy sen mukaan, missä pikseli sijaitsee kuvan ruudukossa. Pikselin saama värisävy tai kirkkausarvo puolestaan kuvaa pikselin tiettyä ominaisuutta.

Tyypillisintä rasterimuotoista paikkatietoaineistoa ovat esimerkiksi erilaiset ilma- ja satelliittikuvat. Paikkatietoaineistoiksi kuvat muuttuvat, kun ne sidotaan tiettyyn koordinaattijärjestelmään, jolloin jokainen pikseli saa oman sijaintitietonsa. Ilma- ja satelliittikuvia käytetään paikkatietoanalyyseissä sellaisenaan, jolloin kuvista voidaan määritellä esimerkiksi erilaisia kasvillisuus- tai maankäyttöalueita tutkimalla pikseleiden saamia heijastusarvoja. Ilma- ja satelliittikuvia käytetään kuitenkin usein myös vektorimuotoisten paikkatietoaineistojen tuottamiseen eli ne digitoidaan.

Vektorimuotoinen paikkatietoaineisto

Vektorimuotoisessa aineistossa kohteet kuvataan geometrisina pisteinä, viivoina tai alueina. Vektorimuotoinen paikkatietoaineisto ei rasteriaineistojen tavoin olekaan kuvatiedosto, eikä se sisällä rasteriaineistojen tavoin ruuturakennetta tai pikseleitä. Kullekin kuvattavalle pisteelle määritellään koordinaatit, syötetään ominaisuustiedot ja tämän jälkeen ne tallennetaan paikkatietokantaan. Yhden pisteen kuvaamiseen tarvitaan pisteen koordinaattitiedot. Suoran viivan kuvaaminen vaatii puolestaan suoran alku- ja päätepisteen koordinaatit. Alueet taas kuvautuvat alueen rajan pisteiden solmupisteinä sekä niiden sisään jäävänä alueena.

Tyypillisimpiä vektoriaineistoja ovat esimerkiksi erilaiset digitointien avulla tuotetut aineistot. Digitoitaessa esimerkiksi ilmakuvaa, kuvan vektorimuotoiset kohteet jäljennetään ikään kuin kuvan päälle. Tällöin rasterikuvasta voidaan tehdä tulkinta, jossa esimerkiksi erilaiset maankäyttötyypit digitoidaan aluemaisiksi kohteiksi. Vektoriaineistoina kuvataan usein myös viivamaiset kohteet kuten tiet. Esimerkiksi autonavigaattoreiden tielinjat ja GPS-vastaanottimella määritellyt reitit ja pisteet ovat kaikki vektorimuotoisia aineistoja.

Miksi kaksi erilaista aineistomuotoa?

Rasteri- ja vektoriaineistot ovat luonteeltaan ja toiminnoiltaan monin osin erilaisia, jolloin niillä kummallakin on omat sovellusmahdollisuutensa paikkatietojärjestelmissä. Samalla kummallakin aineistotyypillä on myös omat rajoitteensa. Koska rasteriaineistot ovat usein resoluutioltaan tarkkoja kuvatiedostoja, ovat ne myös tiedostokooltaan isoja. Niinpä rasteriaineistojen käsittely paikkatieto-ohjelmistoissa tai siirto tietoverkkoja pitkin saattaa olla hidasta. Vektoriaineistot ovat puolestaan tiedostokooltaan usein hyvin pieniä, jolloin niiden lataus ja käsittely on vaivatonta.

Vektoriaineistot ovat myös rasteriaineistoja helpompia käsitellä. Yksittäisen pisteen sijaintia ja sen ominaisuustietoja voidaan muokata ja kohteille tallennettuja ominaisuustietoja voidaan etsiä paikkatietokannasta. Lisäksi vektoriaineistoilla voidaan kuvata kohteiden luonnollisia muotoja tarkemmin kuin rasteriaineistoilla; vektorialue voi noudatella esimerkiksi järven reunoja sen ”oikeiden” muotojen mukaisesti, kun taas rasteriaineistossa järvi kuvautuu väistämättä nelikulmaisten pikselielementtien kautta.

Vektori- ja rasteriaineistojen erot tulevatkin selkeimmin esille, kun aineistoja tarkastellaan lähempää paikkatieto-ohjelmien tai karttapalveluiden zoom-toiminnoilla. Rasteriaineistoa zoomatessa se pikselöityy, eli sen pikselirakenne tulee esille ja aineiston luettavuus kärsii. Vektorimuotoinen aineisto on sen sijaan vapaasti skaalautuvaa eli sen luettavuus ei rasteriaineistojen tavoin kärsi suurentamisesta. On kuitenkin muistettava, että vektoriaineiston suurentaminen ei vaikuta itse aineiston tarkkuuteen; aineisto on aina tuotettu tiettyyn mittakaavaan, mikä vaikuttaa kartan yleistystasoon ja kohteiden sijaintitarkkuuteen.

Rasteriaineistot ovat monista puutteistaan huolimatta käyttökelpoisia monissa paikkatietosovelluksissa. Rasteriaineistot ovat usein esimerkiksi suhteellisen yksinkertaisia ja edullisia tuottaa. Niiden merkittävä etu vektoriaineistoihin nähden on myös kyky esittää niin kutsuttuja jatkuvia ilmiöitä. Esimerkiksi korkeuserojen kuvaaminen onnistuu rasteriaineistolla hyvin. Korkeita alueita voidaan kuvata mustalla ja matalalla sijaitsevien alueita puolestaan valkoisella.