Kartografinen yleistys, lähinnä maastokarttojen kannalta

Osmo Niemelä

Suomen Kartografisen Seuran 40-vuotisjuhlan esitelmä 7.2.1997

Suomen Kartografinen Seura ry.


Kartografinen yleistys
Yleistyksen tarkoitus
Yleistykseen vaikuttavat tekijät
Yleistyskeinot
Valintayleistys
Graafinen yleistys
Yksinkertaistaminen
Yhdistäminen
Suurentaminen
Siirtäminen
Korostaminen
Graafiset minimimitat
Tietokoneavusteinen yleistys
Kirjallisuutta

Abstract in English


Esitys kohdistuu lähinnä yleismaastokarttoihin sekä osittain erityismaastokarttoihin.

Käsittelen aihetta rajattuna käytännön kartografiaan yleistystyötä manuaalisesti tekevän kartografin kannalta. Lainkaan en käsittele yleistyksen hienoja teorioita ja matemaattisia kysymyksiä. Tietokonepohjaisesta yleistyksestä käytän muutaman lauseen esitykseni lopussa.

Esitys perustuu esimerkkikuviin, joskin karttanäytteitä on toki varsin rajallinen määrä.

Esityksen pohjana on lähinnä PM III Osmo Niemelä 1.12.1963 Maanmittaushallituksen tiekartaston uusimisesta, joka sisältää muun ohella Suomen tiekartan 1:200 000 kuvausohjeet.

Suomen tiekartta 1:200 000 kuuluu erityismaastokarttojen ryhmään, joten sen laatimisessa käytettävä yleistys poikkeaa osittain yleismaastokarttojen yleistyksestä. Karttakuvausta suunniteltaessa on otettu huomioon, että karttaa on voitava lukea liikkuvassa ajoneuvossa ja usein lisäksi hämärässä.

Suomen tiekartta on valmistettu ensisijaisesti liikenteen ja matkailun tarpeisiin. Toissijaisesti sitä käytetään erilaisten teematietojen ja suunnitelmien pohjakarttana.

Tiekartan käyttäjän kannalta on tärkeää, että tien varressa olevat paikantamista helpottavat yksityiskohdat on kuvattu kartassa. Sopivia paikannuskohteita ovat tien alittavat joet ja purot, tien risteykset, voimajohtolinjat sekä huomattavat rakennukset, kuten kirkot, koulut ym. kohteet, jotka erottuvat selvästi maastossa. Erityisen tärkeää tunnistamisen kannalta on, että viivamaisten kohteiden leikkaussuunnat tien suhteen ovat oikeat.

Tiekarttojen kuvausperusteena on vaatimus, että kartankäyttäjä pystyy tiekartan antamien tietojen perusteella ratkaisemaan mahdollisimman monet tieverkon käytössä ilmenevät tehtävät.

Tässä yhteydessä on ilo todeta, että maanmittaushallituksen ja topografikunnan henkilöstö otti vuodesta 1963 alkaen tiekartta-haasteen omakseen ja onnistui työssä todella loistavasti. Kansainvälisen Kartografisen Seuran Tokion kongressissa vuonna 1980 Suomen tiekartta GT 1:200 000 vinovalovarjosteineen sai arvostavan huomion osakseen.

Kartografinen yleistys

Nykysuomen sanakirjassa termi yleistys –> 1. yleistäminen, yleistyminen, 2. yleistämisen, yleistymisen tulos. – Yleistyä = tulla yleisemmäksi, yleiseksi. – Sovellus kartografiaan: yleistää = laatia yleistys.

Kartografinen yleistys [1-4] liittyy ns. johdettujen karttojen valmistukseen. Tällöin suurempikaavaisesta kartta-aineistosta johdetaan pienempikaavainen kartta.

Yleistys on kokonaistehtävä, joka koskee kartan kaikkia kuvat tavia kohteita. Tietyn elementin yleistyksessä on otettava edeltäkäsin huomioon kaikissa muissa elementeissä aiottu yleistysaste. Kartan kartografista hyvyyttä (tai huonoutta) arvioidaan eri elementtien sopusuhtaisen graafisen yleistyksen perusteella ja toki myös valintayleistyksen onnistumisen perusteella.

Käsite yleistysaste sisältää sekä kuvattavaksi valittavien seikkojen määrän että graafisen ulkoasun.

Tietyn kartan kuvausohjeet sisältävät sekä valintayleistyksen että graafisen yleistämisen pääratkaisut. Kuvausohjeista ilmenee, mitä kuvataan ja miten kuvataan. Suomen yleismaastokarttojen, tärkeimpien erityismaastokarttojen ja mm. maaperän peruskartan 1:20 000, 1:50 000 osalta kuvausohjeet ovat tuotannon pohjana.

Näin ollen kartan laadusta vastaavat sekä kartan suunnittelija että kartan laatija, kartografi. Kummankin on paneuduttava perusteellisesti kartan käyttäjän osaan ja tarpeisiin.

Maasto on kartassa aina kuvattava yleistävästi, koska kartta on maastoa monin verroin pienempi. Tällöin törmäävät täydellisyys- ja selkeysvaatimukset vastakkain. Selkeys ja luettavuus on säilytettävä täydellisyyden kustannuksella.

Yleistyksessä tulee useimmiten kysymykseen voimakas pienennys: yksi km² eli maastossa 1000 m x 1000 m, on peruskartassa 1:20 000 50 mm x 50 mm, eli kartassa on käytettävissä vain yksi neljäsmiljoonasosa alueen todellisesta pinta-alasta.

Maastokartan 1:100 000 tekeminen valokuvaamalla pienentäen peruskartasta 1:20 000 ei käy päinsä, sillä lopputulos ei ole painoasussa lainkaan luettavissa (5-kertainen pienennys).

Suurimittakaavaisissa kartoissa 1:500-1:5000 ei yleistyksestä varsinaisessa mielessä tarvitse huolehtia. Näissä kartoissa ei yleensä ole yleistysvirheitä, mutta niissä voi toki olla kartoitusvirheitä.

Keskimittakaavaisissa 1:10 000-1:100 000 kartoissa voi olla sekä kartoituksesta aiheutuvia virheitä että yleistysvirheitä. Näiden karttojen harmillisimmat virheet ovat valintavirheitä, eli on unohdettu kartasta kohteita.

Pienimittakaavaisissa kartoissa virheet johtuvat useimmiten yleistyksestä, eli on unohdettu kohteita, niiden nimiä tai selittäviä tekstejä.

Yleistyksen tarkoitus

Kartanvalmistuksen eri vaiheissa on otettava huomioon näkemisen lait ja psykologia. Professori Eduard Imhofin mukaan yleistyksen tarkoituksena on laatia valokuvaamalla pienennetystä pohja-aineistosta selkeä ja helposti luettava kartta. Näin ollen kartan selkeys on sen täydellisyyttä tärkeämpää.

Yleistyksen tarkoitus tehdä selkeä ja helposti luettava kartta toteutetaan 1. valitsemalla – valintayleistys – mitä kuvataan sekä 2. käyttämällä ao. karttaan soveltuvia kuvaustapoja – graafinen yleistys, joita käsittelen jäljempänä.

Yleistystä laativan kartografin työtä voidaan verrata karikatyyritaiteilijan työhön. Toki mittakaavaero mallin ja syntyvän kuvan välillä on yleensä varsin pieni. Kuitenkin voidaan sanoa, että hyvä kartta on hyvä maaston karikatyyripiirros!

Kartan karikatyyripiirrokseen verrattavaa havainnollisuutta tuo korostuneesti esiin korkeuskäyriä täydentävä vinovalovarjoste – GT- tiekartassa. Pelkkä vinovalovarjoste ilman korkeuskäyriä ei havainnollisuudeltaan ole kovin hyvä. Varsin hyvä havainnollisuus saavutetaan tietokoneavusteisesti valmistetulla viistokuvalla.

Yleistykseen vaikuttavat tekijät

Yleistys on riippuvainen monista seikoista. Siihen vaikuttavat mm. mittakaava, karttatyyppi, maaston luonne, kuvattava kohde tai kohderyhmä, kartan käyttötarkoitus sekä kartoitustyön tai pohja-aineiston tarkkuus.

Yleistyksen tarve tulee esiin vasta siinä mittakaavassa, missä kuvattavien kohteiden merkit ovat kookkaampia kuin itse kohteen koko ko. mittakaavassa.

Toisaalta voidaan sanoa, että kartan tarkkuus, yleistys ja tietomäärä riippuvat sekä toisistaan että mittakaavasta [3, 2.22].

Mittakaava vaikuttaa yleistykseen aivan ratkaisevasti, sillä mittakaavan pienentyessä puoleen pienenee käytettävä kartta-ala neljänteen osaan alkuperäisestä.

Mittakaavaero maastosta karttaan on tosi merkittävä: esimerkiksi peruskartan 1:10 000 yksi neliökilometri (kartassa 100 mm x 100 mm) on maastossa pinta-alaltaan 100 miljoonaa suurempi. Neliökilometri pienenee vielä kokoon 50 mm x 50 mm valokuvattaessa 1:10 000 piirrokset mittakaavaan 1:20 000.

Kenties on mielenkiintoista todeta, että silti yleistys maastosta 1:10 000 mittakaavaan on paljon, paljon helpompi tehtävä kuin yleistys peruskartasta 1:20 000 maastokarttaan 1:100 000 (pinta-ala pienenee 1/25 osaan). (peruskartoittaja tuskin huomaa tekevänsä yleistystä!) Karttatyyppi – yleismaastokartta tai erityismaastokartta, voi vaikuttaa yleistykseen. Esimerkiksi tiekartassa kuvataan tielle näkyvä pienikin lampi, mutta vastaavat pienet lammet voidaan jättää muualla maastossa kuvaamatta. Sen sijaan ne on kuvattava yleismaastokartassa mittakaavan sallimissa rajoissa.

Maaston luonteen huomioon ottaminen on kartan kartografisen laadun kannalta tärkeää. Niinpä on pyrittävä kuvaamaan kunkin alueen tyypilliset erityispiirteet, jos ne selvästi eroavat ympäristöstä. Esimerkiksi heikko polku erämaa-alueella kuvataan, mutta vastaavanlainen polku jätetään kuvaamatta kaupungin ulkoilupuistossa. Omakotitalo jää erikseen kuvaamatta taajan asutuksen alueella, mutta kuvataan haja-asutusalueella.

Tietyt kohteet tai kohderyhmät joko kuvataan tai jätetään kuvaamatta, mikä ilmenee ko. kartan kuvausohjeista. Esimerkiksi peruskartassa kuvataan yli 2 metriset, mutta jätetään kuvaamatta alle 2 metriset kivet.

Kartan käyttötarkoitus on tärkeä yleistykseen vaikuttava tekijä. Käyttötarkoitus voi olla mitä moninaisin, joten sitä ei ole voitu käyttää jaottelun perusteena karttojen pääryhmittelyssä, vaan vain alaryhmittelyssä.

Maaston kartoitustarkkuuden ja yleistyksen suhde, jota kuvataan seuraavalla esimerkillä:

Kaksi viereistä viivaa a ja b. Niiden yleinen kulku on samanlainen, ja niiden erilaisuus voi johtua:

  • kummankin kuvaama maasto on samanlainen kuin viivatkin
  • a voi olla kartoitettu epätarkasti ja b tarkasti
  • a on liikaa, b liian vähän yleistetty

Laadittaessa peruskartan 1:20 000 pohjalta maastokarttaa 1:100 000 on yleistys tehtävä niin, ettei 1:1 milj. kartan valmistusta varten tarvitse ottaa esille peruskarttaa. Tähän kohtaan liittyy myös kysymys nimistön yleistämisestä. Peruskartan nimistö on tekstityypin ja koon mukaan jäsennelty, joten yleistyspulmat ovat tästä syystä vähäiset.

Ilmakuva- ja satelliittikuvakarttojen yleistys voidaan tehdä vain nykyaikaisin tietokoneavusteisin menetelmin.

Teemakarttojen yleistyksessä on eroja: maastoteemakartat, esimerkkinä maaperäkartta 1:20 000 – kuviorikas pohjakartta, jonka avulla yleistysasteeltaan samantapaisten teematietojen paikantaminen onnistuu tarvittaessa maastossa – sekä tilastoteemakartat – pohjakartta yleensä varsin yleistetty.

Yleistyskeinot

Yleistyksen tarkoitus tehdä kartta selkeäksi ja helposti luettavaksi toteutetaan – käyttäen rinnakkain eri yleistyskeinoja.

Yleistyskeinojen valintayleistys ja graafinen yleistys avulla on pyrittävä luomaan kartasta harmoninen kokonaisuus.

Valintayleistys

Valmistettavan kartan kuvausohjeet määrittävät pääosin kuvattavaksi valittavat seikat; valintayleistyksessä on kysymyksessä ottaminen tai jättäminen.

Karttakuvauksen tunnusomainen piirre on tärkeiden, tunnusomaisten kohteiden ja myös muotojen kuvaaminen ja tarvittaessa korostaminen sekä epäolennaisten poisjättäminen.

Karttakuvausta toteutettaessa kohteen laatu ja koko määrittävät ensisijaisesti kuvaamisen tärkeyden. Toissijaisesti siihen vaikuttavat usein myös kohteen sijainti ja ympäristö.

Valintayleistyksen piiriin kuuluu mm. korkeuskäyrien pystyvälin valinta – esimerkiksi peruskartan 5 metrin pystyvälin sijasta 20 metrin pystyvälin käyttö GT-tiekartassa 1:200 000.

Graafinen yleistys

Valmistettavan kartan selkeyden kannalta graafinen yleistys on toinen tärkeä yleistyksen osa-alue. Se vaatii kartan tekijältä, kartografilta erittäin hyvää kokemusta ja ammattitaitoa.

Selkeyden ja havainnollisuuden aikaansaamiseen käytettäviä keinoja ovat kuvattavien seikkojen yksinkertaistaminen, yhdistäminen, siirtäminen ja korostaminen (suurentaminen, tummentaminen, intensiivisempi väri).

Yksinkertaistaminen

Karttakuvauksen oikea yksinkertaistaminen on johdettujen karttojen valmistuksessa varsin tärkeä tavoite. Seuraavassa esiteltävät kuvauksen yhdistäminen, suurentaminen, siirtäminen ja korostaminen tähtäävät pääosin yksinkertaistamiseen.

Tietyt viivamaiset kohteet, kuten korkeuskäyrät, purot yms. piirretään mittakaavan asettamien vaatimusten mukaisesti yleistäen; merkityksettömät mutkat jätetään pois. Erityisen tärkeää tämä on fotogrammetrisesti piirrettyjen korkeuskäyrien osalta.

Yhdistäminen

Yhdistäminen tarkoittaa samanlaisten lähekkäin sijaitsevien kohteiden yhdistämistä. Kohteiden alkuperäinen keskinäinen sijainti pyritään yhdistettäessä säilyttämään.

Yhdistettäessä useita pieniä lähekkäisiä kumpareita yhden korkeuskäyrän sisälle saadaan yksinkertaisempi karttakuva. Yhdistettäessä 8 saaren ryhmän kuvaus 4-5 saareksi on ne yleistyksessä sijoitettava niin, että ne muodostavat alkuperäisen saariryhmän muotoisen ja suuntaisen ryhmän. Kuvattaessa kuuden rakennuksen ryhmä kahdella merkillä on niiden sijoituksen mikäli mahdollista kuvattava ryhmän alkuperäisiä sijaintisuhteita.

Suurentaminen

Pienimpiä kuvattavaksi valittavia kohteita on usein suurennettava, jotta kuvaus olisi selkeä ja luettava painatusmittakaavassa. Pieniä lampia tai saaria on suurennettava niin paljon, että edelliset voidaan havaita sinisinä valkoisella karttapinnalla ja jälkimmäisiä niin paljon, että ne näkyvät valkoisina täplinä sinisen vesistövärin alueella.

Kapeat pellot ja pitkät kapeat järvenlahdet ja niemet on kuvattava niin levennettyinä, että ne ovat selvästi luettavissa kartasta.

Pistemäiset kohteet, kuten rakennukset on kuvattava vähintään graafisessa minimikoossa. Karttamerkkinä mieluiten rakennuksen mukaisesti suunnattu neliö tai suorakaide, ei pyöreä merkki.

Siirtäminen

Yleistyksessä on pääsääntönä kohteen sijainnin säilyttäminen. Suomen tiekarttaa laadittaessa on rantaviivoja yleistetty varsin vähän, koska rantaviivaan nojaava vesistön pintaväri korostaa alueen kuviota (hammastettu postimerkkikin koetaan suorakaiteena).

Pitkänomaiset erillisinä sijaitsevat viivamaiset kohteet, kuten kunnanraja, sähkölinja sekä erillinen joki, tie ja rautatie voidaan miltei aina kuvata sijainniltaan oikein.

Siirtäminen tulee kysymykseen ennen muuta silloin, kun monia kuvattavia kohteita ahtautuu tiiviisti yhteen. Kolmesta kohteesta keskimmäinen kuvataan sijainniltaan oikein. Tiet, jotka useimmiten kuvataan tieluokan mukaisesti levennettyinä, aiheuttavat usein vaikeita yleistyspulmia.

Vaikeimmat pulmat syntyvät taajamissa, joiden lävitse saattaa kulkea rautatie, tiet sen molemmin puolin, joki, asutusta teiden ja rautatien välissä ja teiden ulkoreunoilla ja lopuksi koko paljous kahden järven kannaksella. Yleistystä tehtäessä on lähdettävä keskimmäisestä kohteesta. Taajama-alueella yhdellä värillä kuvattavaa tietä voidaan luokasta poiketen kaventaa.

Kohdetta tai kohteita siirrettäessä joudutaan usein myös muitakin läheisiä kohteita siirtämään, minkä on mahdollisuuksien mukaan tapahduttava siten, että kohteiden keskinäiset sijaintisuhteet säilyvät. Kahta lähekkäin sijaitsevaa rakennusta on kumpaakin siirrettävä tai ne on kuvattava yhdellä talon merkillä.

Nauha-asutuksessa joen varrella tien ja joen väliin on sijoitettava rakennuksia, ja tien ulkopuolella tiessä kiinni olevat rakennukset on kuvattava tien varteen, kun taas esimerkiksi noin 50 metrin päässä olevat rakennukset on kuvattava selvästi ulospäin siirrettyinä. Nauha-asutuksen kuvauksessa joudutaan paljonkin rakennuksia jättämään pois kartasta.

Korostaminen

Kartan havainnollisuuden vuoksi karttakuvauksessa on korostettava maaston tunnusomaisia piirteitä. Tämä toteutetaan rinnakkain muun graafisen yleistyksen kanssa (mm. yksinkertaistamiseen, suurentamiseen ja siirtämiseen liittyen).

Vesistöpiirroksen mahdollisesti tarvittavan yleistyksen teossa on tiekartassa korostettava tiestölle näkyviä vesistön muotoja, lahtia ja niemiä.

Korostamista tarvitaan teiden ja muiden kohteiden leikkauskohdissa ja teiden risteyksissä. Tien alittavan joen tielle näkyvät osat tien molemmin puolin määrittävät tien ja joen leikkauskulmat, vaikkakin joen yleinen kulku olisikin toinen. Joen tielle näkyvä osa saattaa olla siksi lyhyt, että sitä ei aina osata ottaa yleistyksessä huomioon.

Sama periaate koskee myös teiden risteyksiä. On tarkistettava, ovat päätielle näkyvät sivuteiden osat kohtisuorassa vai vinossa pääteihen nähden. Erityisesti on huomattava, että päätien poikki johtava sivutie voi olla joko kohdakkain, vähän erossa toisistaan tai kauempana toisistaan. Jos ne eivät ole kohdakkain, on niiden etäisyyttä toisistaan usein korostettava.

Graafiset minimimitat

Edellä mainittujen yleistyskeinojen käyttämiseen liittyy käsite graafiset minimimitat. Kartan onnistunut graafinen ulkoasu – kartan hyvyys – riippuu kartan merkintöjen koosta, muodosta, väristä ja keskinäisestä sijoituksesta.

Graafiset minimimitat riippuvat:

  • ihmissilmän normaalista näkökyvystä
  • valokuvaus-, kopiointi- ja painatustekniikasta
  • tietokoneavusteinen tuotanto on ollut omiaan sallimaan jonkin verran aiempaa pienemmät minimimitat

Absoluuttisella minimimitalla tarkoitetaan erilleen piirretyn viivan tai merkin pienintä kysymykseen tulevaa kokoa. Absoluuttinen minimimitta riippuu painopaperin ja painovärin keskinäisestä suhteesta. Yleissääntönä on, että mustan viivan minimileveys valkoisella painopaperilla sen laadusta riippuen on 0,05-0,07 mm, mutta tämä vaatii valokuvaus-, kopiointi- ja painatusvaiheissa suurta huolellisuutta. – Vastaava neliön minimimitta on 0,3 mm, sillä pienemmän silmä tajuaa vain pisteenä.

Suhteelliset minimimitat – jotka riippuvat merkintöjen kokonaisuudesta eli merkintöjen väreistä, sävyistä ja keskinäisestä sijainnista – ovat kartan selkeyden tähden erittäin tärkeitä.

Erilaisten graafisten merkintöjen minimimitat valkoisella paperilla ja mustalla värillä painettuina:

  • erillinen viiva 0,05-0,07
  • kaksi yhdensuuntaista viivaa, joiden leveys on 0,05-0,07 mm, eivät saa olla 0,25 mm lähempänä toisiaan
  • kaksi leveää > 0,3 mm yhdensuuntaista viivaa, väli vähintään 0,15 mm
  • neliö tai suorakaiteen lyhin sivu vähintään 0,3 mm
  • kahden talon merkin väli vähintään 0,2 mm
  • talon merkin etäisyys viivasta samassa värissä vähintään 0,2 mm
  • talon merkin nurkan sijoitus kiinni mustaan viivaan vaatii vähintään 30°:n kulman.

Käsitteellisessä yleistämisessä on kysymys yhdistämisestä. Se voi koskea määrää (kahden talon sijasta yksi, kolmen tai neljän sijasta kaksi), mutta se voi kohdistua myös laatuun (saha, meijeri, mylly tms. tehtaan merkillä).

Tietokoneavusteinen yleistys

Tässä yhteydessä totean, että tietokoneavusteisessa karttatuotannossa esiintyy nähdäkseni omia, jossakin määrin toisenlaisiakin pulmia. Nämä uudet yleistysmenetelmät soveltuvat tärkeinä ja ainoina yleistyskeinoina mm. satelliittikuvien yleistykseen, ja saatuja tuloksia voidaan manuaalisesti korjailla näyttöpäätteellä.

Tietokoneavusteinen karttatuotanto toisaalta mahdollistaa ja toisaalta pakottaakin tietojen pohjasijainnin suhteen varhempaa tarkempaan kuvaukseen. Kartankäyttäjien tarpeet – mm. puolustusvoimien – vaatinevat hyvää pohjasijaintia, vaikkakin eräissä tapauksissa lähekkäin olevat kohteet, esimerkiksi rantaviiva, tie, rautatie ja tie, joutuvatkin päällekkäin. Myös tienvieren kapeat pellot, tullakseen näkyviin, vaatisivat siirtämistä. Yleisesti ottaen tietokoneavusteisessa tuotannossa on päätettävä, korjaillaanko karttaa siltä osin, mikä on siirtämisen ja korostamisen osalta ollut tapana tavanomaisessa kartografisessa yleistyksessä. Peruskartografin – luulen – on tähän suostuttava!

Kirjallisuutta

Imhof, Eduard (1968). Gelände und Karte. Erlenbach-Zürich.

Niemelä, Osmo (1976). Suomen tiekartta – monikäyttökartta. Suomen kunnat 13.

Suomen Kartasto. Vihko 112 Suomen kartoitus (1984). Toimittaja Osmo Niemelä. Maanmittaushallitus ja Suomen Maantieteellinen Seura.

Töpfer, Friedrich (1974). Kartographische Generalisierung. VEB Hermann Haack. Gotha/Leipzig.