Opi koordinaatit

Mihin sijaintia tarvitaan?

Sijainti kertoo missä jokin paikka on. Sijainti voidaan ilmoittaa monella tavalla, esimerkiksi osoitteena.

Kaikilla paikoilla ei ole osoitetta, kuten järvillä tai kaupungeilla. Tällöin sijainti voidaan kertoa numeroina eli koordinaatteina.

Koordinaatteja tarvitaan joka päivä. Koordinaattien käyttöä kutsutaan paikkatiedon hyödyntämiseksi. Joitakin esimerkkejä tästä ovat:

• puhelinten karttapalveluiden toiminta
• autojen GPS-paikantimien toiminta
• Instagramissa ja muissa somepalveluissa sijainnin määrittäminen
• bussipysäkeillä ja rautatieasemilla kulkuneuvojen arvioitujen saapumisaikojen määrittäminen
• hätäkeskus voi toimittaa avun perille koordinaattien avulla
• laivojen ja lentokoneiden reittien määritys
• säätietojen toimittaminen kännykkään paikalle, jossa juuri sillä hetkellä olet

Koordinaatit määritetään leveys- ja pituuspiirien avulla

Maapallo on pyöreä pallo. Maan pintaa voidaan kuvata paperilla karttana. Kartta on suora paperi, mutta maapallo on pyöreä pallo.

Vinkki! Kokeile kääriä paperi pallon ympärille. Saatko paperin peittämään pallon tasaisesti? Jääkö jokin kohta paljaaksi? Onko paperi kaksinkerroin jossain kohdissa?

Karttoihin on piirretty viivoja, jotka helpottavat paikkojen sijainnin esittämistä kartalla. Näitä viivoja kutsutaan leveyspiireiksi ja pituuspiireiksi. Koordinaattien määritys onnistuu leveys- ja pituuspiirien avulla.

Leveyspiirit

Leveyspiirit ovat poikittaisia eli länsi – itä -suuntaisia viivoja. Esimerkiksi päiväntasaaja on leveyspiiri.

Päiväntasaaja jakaa maapallon kahteen osaan, pohjoiseen (N) ja eteläiseen (S) pallonpuoliskoon. Päiväntasaaja on 0°-leveyspiiri.

Leveyspiirien numero eli asteluku kasvaa kuljettaessa päiväntasaajalta kohti napoja. Pohjoisnavan asteluku on 90° N ja etelänavan 90° S.

Päiväntasaajaa lähellä olevat leveyspiirit ovat pisimpiä. Lähellä napoja sijaitsevat leveyspiirit ovat lyhyitä.

Pituuspiirit

Pituuspiirit ovat pystysuuntaisia eli pohjois-etelä -suuntaisia viivoja.

Pituuspiirit kulkevat pohjoisnavalta etelänavalle. 0°-pituuspiiri kulkee Lontoon kohdalla. Maapallon vastakkaisella puolella, keskellä Tyyntämerta, kulkee 180°-pituuspiiri.

0°-pituuspiiri ja 180°-pituuspiiri jakavat maapallon läntiseen (W) ja itäiseen (E) pallonpuoliskoon.

Kaikki pituuspiirit ovat yhtä pitkiä.

Alla on kuva Lontoon Greenwichissä sijaitsevasta kuninkaallisesta tähtitornista Iso-Britanniassa. Nollapituuspiiri kulkee tuon rakennuksen kautta.  Jos menet seisomaan oven puolivälin kohdalle, toinen jalkasi on itäisellä ja toinen läntisellä pallonpuoliskolla!

Asteverkon avulla määritetään koordinaatit

Leveys- ja pituuspiirit muodostavat asteverkon. Asteverkon avulla paikan sijainti voidaan ilmoittaa koordinaatteina.

Maapallon asteverkko voidaan pelkistää neljäksi osioksi kuten kuvassa yllä. Mikä tahansa paikka maapallolla voidaan sijoittaa jollekin näistä neljästä kentästä. Koordinaateissa ilmoitetaan ensin leveysasteet  _° N  tai  _° S) ja sitten pituusasteet (_° W tai _°E).

Esimerkiksi Suomi sijaitsee:

• päiväntasaajasta eli 0-pituuspiiristä pohjoisessa, siis pohjoisella pallonpuoliskolla.
• Lontoon kautta kulkevan 0-pituuspiirin itäisellä puolella, siis itäisellä pallonpuoliskolla.
• Näin Suomi sijoittuu keltaiseen laatikkoon, ylös oikealle.

Koordinaattien ilmansuunnat ilmoitetaan kirjaimin N, E, S ja W. Ne ovat lyhenteitä englanninkielisistä ilmansuunnista North (pohjoinen), East (itä), South (etelä) ja West (länsi).

Tiesitkö?

Maantieteellisen koordinaatiston koordinaattien mittayksikkö on aste eli °. Yksi aste jakautuu 60 minuuttiin (’) ja yksi minuutti 60 sekuntiin (’’).

• pieni pyöreä merkki ° numeron oikealla puolella on aste
• Yksi lyhyt viiva numeron oikealla puolella ′ on kulmaminuutin merkki 
• kaksi lyhyttä viivaa on ″ kulmasekunnin merkki

Esimerkiksi Turun linnan maantieteelliset koordinaatit ovat 60°26′07″N, 22°13′43″E.

Vinkki 1. Voit kokeilla koordinaattien toimivuutta kopioimalla edellä mainitut koordinaatit Google Mapsin hakukenttään.

Vinkki 2. Koordinaattien lukemista kannattaa harjoitella ääneen vaikka parin kanssa!

Turun linnan koordinaatit luetaan:

60 astetta, 43 minuuttia ja 7 sekuntia pohjoista leveyttä  ja

22 astetta 13 minuuttia ja 43 sekuntia itäistä pituutta

Mihin sijaintia tarvitaan?

Tarkan sijainnin määrittämistä eli paikan koordinaatteja tarvitaan arkielämässä. Tätä kutsutaan paikkatiedon hyödyntämiseksi.

Nykyisin muun muassa älypuhelimissa on valmius GPS -satelliittipaikannusjärjestelmän (Global Positioning System) käyttöön. Esimerkiksi hätäkeskus voi toimittaa avun perille koordinaattien avulla hyödyntäen puhelimen GPS:siä. Tähän on olemassa sovellus 112 Suomi, jonka avulla voit soittaa hätäkeskukseen ja sovellus välittää sijaintisi koordinaatteina hätäkeskukselle.

Paikkatietoa käytetään myös geokätköilyssä, jossa kätköjä etsitään koordinaattien avulla. Tarkkojen koordinaattien määrittäminen on tarpeen myös esimerkiksi kaavoituksessa, kartoituksessa ja tontin sijainnin määrittämisessä. Muita esimerkkejä paikkatiedon arkipäiväisestä hyödyntämisestä ovat:

• puhelinten karttapalveluiden toiminta
• autojen GPS-paikantimien toiminta
• Instagramissa ja muissa somepalveluissa sijainnin määrittäminen
• bussipysäkeillä ja rautatieasemilla kulkuneuvojen arvioidut saapumisaikojen määrittäminen
• hätäkeskus voi toimittaa avun perille koordinaattien avulla
• laivojen ja lentokoneiden reittien määritys
• kännykkään säätiedot paikasta, jossa juuri sillä hetkellä olet

Paikkojen koordinaatteja voi määrittää paperikarttojen tai sähköisten karttojen avulla. Paperikarttoja ovat esimerkiksi:

• autoilijan tiekartta
• merikartat
• peruskarttalehdet

Sähköisiä karttoja on tarjolla Internetin karttapalveluissa PaikkaOpin lisäksi muun muassa:

• Paikkatietoikkunassa
• Kansalaisen karttapaikassa
• Google Maps- tai Google Earth -karttapalveluissa

Koordinaatit muodostuvat leveys- ja pituusasteista

Maantieteellisessä koordinaatistossa koordinaatit esitetään leveys- ja pituusasteina.

Leveys- ja pituusasteet saadaan leveys- ja pituuspiireistä. Leveyspiirit ovat länsi-itä -suuntaisia viivoja. Niistä tunnetuin on päiväntasaaja eli 0°-leveyspiiri. Päiväntasaaja jakaa maapallon kahteen osaan, pohjoiseen (N) ja eteläiseen (S) pallonpuoliskoon.

Leveyspiirien asteluku kasvaa kuljettaessa päiväntasaajalta kohti napoja. Pohjoisnavan asteluku on 90° N ja etelänavan 90° S eli yhteensä 180°. Leveyspiirit ovat eripituisia, päiväntasaaja on pisin ja 90° N ja S lyhyimmät.

Pituuspiirit ovat pohjois-etelä -suuntaisia viivoja. Ne kulkevat pohjoisnavalta etelänavalle. 0°-pituuspiiri kulkee Lontoossa sijaitsevan Greenwichin tähtitornin kautta.

Maapallo on pallo ja 0°-pituuspiirin vastakkaisella puolella, keskellä Tyyntämerta, kulkee 180°-pituuspiiri. 0°-pituuspiiri ja 180° -pituuspiiri jakavat maapallon läntiseen (W) ja itäiseen (E) pallonpuoliskoon.

Kaikki pituuspiirit ovat yhtä pitkiä.

Alla on kuva Lontoon Greenwichissä sijaitsevasta kuninkaallisesta tähtitornista Iso-Britanniassa. Nollapituuspiiri kulkee tuon rakennuksen kautta.  Jos menet seisomaan oven puolivälin kohdalle, toinen jalkasi on itäisellä ja toinen läntisellä pallonpuoliskolla!

Leveys- ja pituuspiirit muodostavat asteverkon. Asteverkon avulla paikan sijainti voidaan ilmoittaa koordinaatteina.

Maapallon asteverkko voidaan pelkistää neljäksi osioksi kuten kuvassa alla. Mikä tahansa paikka maapallolla voidaan sijoittaa jollekin näistä neljästä kentästä. Koordinaateissa ilmoitetaan ensin leveysasteet  _° N  tai  _° S) ja sitten pituusasteet (_° W tai _°E).

Esimerkiksi Suomi sijaitsee:

• päiväntasaajasta eli 0-pituuspiiristä pohjoisessa, siis pohjoisella pallonpuoliskolla.
• Lontoon kautta kulkevan 0 pituuspiirin itäisellä puolella, siis itäisellä pallonpuoliskolla.
• Näin Suomi sijoittuu keltaiseen laatikkoon, ylös oikealle.

Koordinaattien ilmansuunnat ilmoitetaan kirjaimin N, E, S ja W. Ne ovat lyhenteitä englanninkielisistä ilmansuunnista North (pohjoinen), East (itä), South (etelä) ja West (länsi).

Tiesitkö?

Maantieteellisen koordinaatiston koordinaattien mittayksikkö on aste eli °. Yksi aste jakautuu 60 minuuttiin (’) ja yksi minuutti 60 sekuntiin (’’).

• pieni pyöreä merkki ° numeron oikealla puolella on aste
• Yksi lyhyt viiva numeron oikealla puolella ′ on kulmaminuutin merkki 
• kaksi lyhyttä viivaa on ″ kulmasekunnin merkki

Esimerkiksi Turun linnan maantieteelliset koordinaatit ovat 60°26′07″N, 22°13′43″E.

Vinkki 1. Voit kokeilla koordinaattien toimivuutta kopioimalla edellä mainitut koordinaatit Google Mapsin hakukenttään.

Vinkki 2. Koordinaattien lukemista kannattaa harjoitella ääneen vaikka parin kanssa!

Turun linnan koordinaatit luetaan:

60 astetta, 43 minuuttia ja 7 sekuntia pohjoista leveyttä  ja

22 astetta 13 minuuttia ja 43 sekuntia itäistä pituutta

Mihin sijaintia tarvitaan?

Tarkan sijainnin määrittämistä eli paikan koordinaatteja tarvitaan arki- ja työelämässä. Tätä kutsutaan paikkatiedon hyödyntämiseksi. Joitakin arkipäiväisiä esimerkkejä koordinaattien hyödyntämisestä:

• Älypuhelimissa on valmius GPS -satelliittipaikannusjärjestelmän (Global Positioning System) käyttöön. Muun muassa älypuhelimien karttapalvelut käyttävät näitä sijainnin määrittämisessä apuna.
• Hätäkeskus voi toimittaa avun perille koordinaattien avulla hyödyntäen puhelimen GPS:sää. Tähän on olemassa sovellus 112 Suomi, jonka avulla voit soittaa hätäkeskukseen ja sovellus välittää sijaintisi koordinaatteina hätäkeskukselle.
• Geokätköilyssä kätköjä etsitään koordinaattien avulla.
• Instagramissa ja muissa somepalveluissa sijainnin määrittäminen perustuu paikkatietoon.
• Bussipysäkeillä ja rautatieasemilla kulkuneuvojen arvioidut saapumisajat ja laivojen sekä lentokoneiden reittien määritys perustuu paikkatiedon hyödyntämiseen.
• Tarkkojen koordinaattien määrittäminen on tarpeen myös esimerkiksi kaavoituksessa, kartoituksessa ja tontin sijainnin määrittämisessä.
• Työelämässä paikkatiedosta on hyötyä esimerkiksi kaupan alalla myymälöiden sijaintisuunnittelussa ja suoramarkkinoinnin alueellisessa kohdentamisessa. Peliteollisuudessa kehitellään paikkatietopohjaisia pelejä (kuten Pokemon Go). Ympäristöalalla ympäristön tilan seurannassa eri alueilla on paikkatiedosta valtava apu.

Paikkojen koordinaatteja voi määrittää paperikarttojen tai sähköisten karttojen avulla. Paperikarttoja ovat esimerkiksi:

• autoilijan tiekartta
• merikartat
• peruskarttalehdet

Sähköisiä karttoja on tarjolla Internetin karttapalveluissa PaikkaOpin lisäksi muun muassa:

• Paikkatietoikkunassa
• Kansalaisen karttapaikassa
• Google Maps- tai Google Earth -karttapalveluissa

Koordinaatit muodostuvat leveys- ja pituusasteista

Maantieteellisessä koordinaatistossa koordinaatit esitetään leveys- ja pituusasteina. Leveys- ja pituusasteet saadaan leveys- ja pituuspiireistä.

Leveyspiirit ovat länsi-itä -suuntaisia viivoja. Niistä tunnetuin on päiväntasaaja eli 0°-leveyspiiri. Päiväntasaaja jakaa maapallon kahteen osaan, pohjoiseen (N) ja eteläiseen (S) pallonpuoliskoon.

Leveyspiirien asteluku kasvaa kuljettaessa päiväntasaajalta kohti napoja. Pohjoisnavan asteluku on 90° N ja etelänavan 90° S eli yhteensä 180°. Leveyspiirit ovat eripituisia, päiväntasaaja on pisin ja 90° N ja S lyhyimmät.

Pituuspiirit ovat pohjois-etelä -suuntaisia viivoja. Ne kulkevat pohjoisnavalta etelänavalle. 0°-pituuspiiri kulkee Lontoossa sijaitsevan Greenwichin tähtitornin kautta. Koska maapallo on pallon muotoinen, 0°-pituuspiirin vastakkaisella puolella, keskellä Tyyntämerta, kulkee 180° -pituuspiiri.

0°-pituuspiiri ja 180°-pituuspiiri jakavat maapallon läntiseen (W) ja itäiseen (E) pallonpuoliskoon. Kaikki pituuspiirit ovat yhtä pitkiä.

Leveys- ja pituuspiirit muodostavat asteverkon. Sen avulla paikan sijainti voidaan ilmoittaa koordinaatteina. Koordinaateista ilmoitetaan ensin leveysasteet (_° N ja_° S) ja sitten pituusasteet (_° W ja _°E).

Koordinaattien ilmansuunnat ilmoitetaan kirjaimin N, E, S ja W, jotka ovat lyhenteitä englanninkielisistä ilmansuunnista North (pohjoinen), East (itä), South (etelä) ja West (länsi).

Koordinaatistoja on monia

Maapallo ei ole täysin symmetrinen, vaan se on navoiltaan litistynyt geoidi, jonka levein kohta on hieman päiväntasaajan eteläpuolella.

Maapallon epäsäännöllinen muoto vaikeuttaa sijainnin määrittämistä koordinaatein. Siksi eri alueille ja eri tarkoituksia varten on kehitetty erilaisia koordinaatistoja.

Näin yksi sijainti maapallon pinnalla saa eri koordinaatistoissa eri koordinaattiarvot. Lisäksi koordinaatistot käyttävät sijainnin ilmoittamiseen asteita (maantieteelliset koordinaatit) tai metrejä (suorakulmainen tasokoordinaatisto).

WGS84 on maailmanlaajuinen maantieteellinen koordinaatisto, joka ilmoittaa sijainnit asteina. Esimerkiksi GPS -satelliittipaikannusjärjestelmä ja Suomen hätäkeskuslaitos käyttävät sitä.

Suomessa on käytössä kansallinen EUREF-FIN-koordinaatisto. EUREF-FIN-koordinaatiston koordinaatit ovat joko maantieteellisiä koordinaatteja tai erilaisia tasokoordinaatteja, jotka muodostavat kartalle suorakulmaisen ruudukon. Tavalliselle kartankäyttäjälle tärkein EUREF-FIN-pohjainen tasokoordinaatisto on ETRS-TM35FIN-tasokoordinaatisto, joka kattaa koko Suomen.

ETRS-TM35FIN -koordinaatiston nimi on arkikäytössä hankala muistaa. Siksi koordinaatistolle mietitään parhaillaan helpommin muistettavaa nimeä. Siitä kerrotaan tällä sivulla myöhemmin.

Suomalainen EUREF-FIN-koordinaatisto poikkeaa maailmanlaajuisesta WGS84-koordinaatistosta niin vähän, ettei tavallisen kartankäyttäjän tarvitse välittää erosta lainkaan.

Yllä olevassa kuvassa EUREF-FIN -maantieteellinen koordinaatisto eli asteverkko on violetilla (kaarevat viivat) ja ETRS-TM35FIN-tasokoordinaatisto on sinertävänvihreällä (tasavälinen ruudukko). Kuva on PaikkaOpin karttapalvelusta. Se löytyy kartta-aineistoista nimellä ”koordinaatistot ja ruudukot”.

• Suorakulmainen tasokoordinaatisto ilmoittaa sijainnit metreinä koordinaatiston sovitusta nollapisteestä. Koordinaatisto itse muodostuu tasavälisestä ruudukosta. Suorakulmaisissa koordinaatistoissa erot koordinaattien arvoissa vastaavat metrejä maastossa. Vastaavuus koordinaattiarvojen ja maaston etäisyyksien välillä ei kuitenkaan ole aivan tarkka, koska maapallon kaarevaa pintaa ei voida täysin virheettä kuvata tasossa olevalle tasaiselle ruudukolle.
• ETRS-TM35FIN on suorakulmainen tasokoordinaatisto. ETRS-TM35FIN:ssa keskimeridiaani on maantieteellisen koordinaatiston pituuspiiri 27°, jolle on annettu arvo 500 000. Luku pienenee kuljettaessa länteen ja kasvaa kuljettaessa itään päin. Tämän voi kokeilla valitsemalla PaikkaOpin kartta-alustalla kartta-aineistoista ”Koordinaatistot ja ruudukot” -teemasta molemmat aineistot auki ja vertaamalla asteverkon 27 pituuspiiriä ja ETRS-TM35FIN itäkoordinaatin arvoon 500 000 m.

Esimerkki: Turun linnan koordinaatit eri koordinaatistoissa

WGS84 (Google Maps, kuva alla vasemmalla): 60°26′07″N, 22°13′43″E

Lukuohje: 60 astetta ja 43 minuuttia ja 7 sekuntia pohjoista leveyttä ja 22 astetta 13 minuuttia ja 43 sekuntia itäistä pituutta.

ETRS-TM35FIN –tasokoordinaatit (PaikkaOppi, kuva alla oikealla) E: 237509 N: 6709409

Lukuohje: 237 509 metriä itään ja 6 709 409 metriä pohjoiseen.

EUREF-FIN koordinaatiston maantieteelliset koordinaatit olisivat samat kuin WGS84-koordinaatit, koska ero on niin pieni, että se hukkuisi jo kartan tai GPS:n tarkkuuteen.

Huomaa, että eri koordinaatistoissa saatetaan ilmoittaa leveys- ja pituusasteet eri järjestyksessä!

Tiesitkö?

Maantieteellisen koordinaatiston koordinaattien mittayksikkö on aste eli °. Yksi aste jakautuu 60 minuuttiin (’) ja yksi minuutti 60 sekuntiin (’’).

• pieni pyöreä merkki ° numeron oikealla puolella sanotaan aste
• yksi lyhyt viiva numeron oikealla puolella ′ on kulmaminuutin merkki 
• kaksi lyhyttä viivaa on ″ kulmasekunnin merkki

Eri luku, sama paikka? -koordinaattien muuntaminen

Koska koordinaattiarvoja voidaan esittää eri koordinaatistoissa ja samankin koordinaatiston koordinaatteja eri esitysmuodoissa, tulee kartan ja koordinaattien käyttäjälle joskus tarve muuntaa koordinaattiarvoja koordinaatistosta tai esitysmuodosta toiseen. Tähän tarkoitukseen löytyy internetistä useita työkaluja.

Tavallisimmat koordinaattimuutokset voi helposti tehdä Kansalaisen karttapaikan koordinaattimuuntimella (kuva alla). Laajempiin ja vaativampiin muunnoksiin voi käyttää Maanmittauslaitoksen sivulta löytyvää muunnos-ohjelmaa Coordtrans, jolla voi suorittaa muunnoksia kaikkien Suomessa käytössä olevien koordinaatistojen välillä.

Ohjelmissa on vaihtelua koordinaatistojen nimeämisessä. Esimerkiksi alla on Kansalaisen karttapaikassa valittu syöttömuodoksi ”ETRS89 maantieteelliset (~WGS84)”. Tässä ”ETRS89 maantieteelliset” tarkoittaa Suomessa samaa kuin EUREF-FIN maantieteelliset. Suluissa (~WGS84) viittaa siihen, että EUREF-FIN-koordinaattien arvot ovat myös ”noin” WGS84-koordinaattien arvot, joten näitä voidaan käsitellä samoina.

Perustietoa koordinaatistoista

Maantieteellisen koordinaatiston tehtävä on tarjota perusta minkä tahansa paikan sijainnin ilmoittamiseen yksikäsitteisesti koordinaattiarvoina. Laajimmin tunnettu ja samalla vanhin tapa ilmaista pisteen paikka maapallolla on jakaa maapallo leveys- ja pituuspiireihin ja ilmoittaa pisteen sijainti leveytenä, pituutena ja korkeutena. Muita tapoja ovat esimerkiksi

• maapallokeskinen kolmiulotteinen koordinaatisto
• tasokoordinaatistot

Maapallokeskisiä kolmiulotteisia koordinaatteja käytetään vain tieteellisessä työssä. Tasokoordinaatistoja käytetään rajattujen alueiden kuvaamiseen tavalla, joka on lähellä suorakulmaisia tasokoordinaatteja. Esimerkiksi UTM-koordinaatisto on laajalti käytetty tasokoordinaatisto.

Koordinaatiston perustana on aina koordinaattijärjestelmä (coordinate reference system) eli määritys siitä, kuinka ja mihin perustuen koordinaatiston pisteiden arvot määritetään ja mitataan.

Varsinaisen koordinaatiston muodostaa valittu joukko kiinteitä tunnistettavasti merkittyjä pisteitä (coordinate reference frame), joiden koordinaattiarvot on mitattu valitun koordinaattijärjestelmän mukaisesti. Tällainen koordinaatistoa määrittävä piste voi olla esimerkiksi kallioon isketty pultti maastossa tai vaikkapa kiinteä GPS-mittausasema. Esimerkiksi nykyisin Suomessa käytössä oleva EUREF-FIN-koordinaatisto on määritelty tuhansilla maastoon mitatuilla ja merkityillä pisteillä sekä joukolla pysyviä GPS-mittausasemia.

Maapallo on koordinaatistojen määrittämisen kannalta haasteellinen kohde, sillä maapallo on monella tavalla elävä. Maapallon mannerlaatat liikkuvat toisiinsa nähden suurimmillaan yli 10 cm vuodessa. Maapallon pyörimisakselin paikka vaeltaa vuoden mittaan monen erilaisen syklin summana epäsäännöllistä n. 10 metrin levyistä ympyrää. Lisäksi maapallon maamassoja liikuttelee joukko muita pienempiä eri sykleillä tapahtuvia ilmiöitä.

Koska mannerlaattojen liike ylittää jo vuodessa selkeästi koordinaatistoille asetettavat tarkkuusvaatimukset, täytyy normaalikäyttöön tarkoitettujen koordinaatistojen olla mannerlaattoihin kiinnitettyjä. Siksipä Suomessa käytössä oleva EUREF-FIN koordinaatisto samoin kuin muutkin eurooppalaiset koordinaatistot on kiinnitetty Euraasian mannerlaatan eurooppalaiseen osaan. Mannerlaatan liike ei silloin vaikuta koordinaatistoihin, koska koordinaattipisteet liikkuvat mannerlaatan mukana.

Aikaisempina aikoina maapallon epästabiilius ei ollut koordinaatistojen määrityksessä ongelma, koska koordinaatistot olivat joka tapauksessa varsin paikallisia eikä koordinaatistojen tarkkuudelle ja yhteensopivuudelle ollut nykyisen kaltaisia vaatimuksia.

Useimmilla mailla oli omat koordinaattijärjestelmänsä, jotka saattoivat poiketa merkittävästi toisistaan. Esimerkiksi Suomessa käytettiin 2000-luvun alkupuolelle asti KKJ-koordinaatistoa, jonka koordinaattiarvot poikkeavat nykyisestä globaalisti yhteensopivasta EUREF-FIN-koordinaatistosta suurimmillaan jopa lähes 200 metriä.

Maapallon laajuiset, eri maiden rajat ylittävät toiminnot ja järjestelmät, mm. satelliittinavigointijärjestelmät, tarvitsevat maakohtaisten ja muiden paikallisten koordinaattijärjestelmien rinnalle maapallonlaajuisia koordinaattijärjestelmiä.

Tunnetuin ja laajimmin käytetty maapallonlaajuinen koordinaattijärjestelmä on GPS-järjestelmän käyttämä WGS84-koordinaattijärjestelmä.

WGS84-koordinaattijärjestelmän on luonut ja sitä ylläpitää Yhdysvaltain puolustusministeriö.

Maapallonlaajuisissa koordinaattijärjestelmissä ei voida poistaa maapallon epästabiiliuden vaikutusta kiinnittämällä koordinaatistot mannerlaattoihin. Tästä seuraa se, että koordinaattipisteet ovat jatkuvassa eri suuntiin tapahtuvassa liikkeessä. Siksi maapallonlaajuisissa koordinaattijärjestelmissä on hyväksyttävä koordinaattiarvojen riippuminen ajankohdasta, mikä on käytännön sovelluksissa mahdotonta, tai maapallon epästabiiliuden kertaluokkaa oleva epätarkkuus koordinaattiarvoissa. Tämän johdosta WGS84 koordinaattijärjestelmä ei sovellu käytettäväksi kartastotöissä eikä missään suurta tarkkuutta edellyttävissä tehtävissä. Sen sijaan paikannuksen ja navigoinnin vaatimissa tarkkuuksissa on WGS84-koordinaattijärjestelmän epätarkkuus ja ero paikallisiin koordinaattijärjestelmiin täysin merkityksetön.

Tarkinta ja jatkuvasti ajantasaista tietoa maapallon ja sen pinnan liikkeistä tuottaa kansainvälinen tieteellinen palvelu nimeltään International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS). IERS-palvelun tuottaa kansainvälinen geodeettinen organisaatio nimeltään International Association of Geodesy (IAG). Tämä organisaatio on tuottanut globaalin koordinaattijärjestelmän nimeltään International Terrestial Coordinate Reference System (ITRS) sekä vastaavan koordinaatiston eli koordinaattijärjestelmän realisaation nimeltä International Terrestial Reference Frame (ITRF).

ITRF perustuu ympäri maapalloa sijoitettuun tiiviiseen mittausasemien verkkoon. IERS ylläpitää koordinaattitietoja maapallon laajuisesti tieteellisellä tarkkuudella olemassa olevia havaintoaineistoja hyväksikäyttämällä. Koska koordinaattipisteet ovat jatkuvassa liikkeessä, IERS ylläpitää tietoa koordinaattipisteiden liikkeestä eli suunnasta ja nopeudesta sekä koordinaattien arvoista tietyillä ajan hetkillä.

Jatkuvasti liikkeessä olevat eli muuttuvat koordinaattiarvot sopivat kuitenkin huonosti arkikäyttöön. Siksi IERS julkaisee säännöllisesti koordinaattiarvot tietyillä ajanhetkillä ja nimeää näin syntyvät koordinaatistot ajanhetken mukaan.

Esimerkiksi ITRF89 tarkoittaa ITRF-koordinaatiston koordinaattien arvoja ajankohtana 1989 eli epookkina 1989.0. Vastaavasti on julkaistu esimerkiksi ITRF koordinaatistot ITRF90, ITRF91, … , ITRF2005, ITRF2008 ja ITRF2014.

Suomen nykyiset koordinaatistot sekä useimmat eurooppalaiset koordinaatistot perustuvat koordinaattijärjestelmään ERTS89. ETRS89 on koordinaattijärjestelmä, joka pohjautuu ITRS-koordinaattijärjestelmän Euraasian mannerlaatan Euroopan puoleiseen kiinteään osaan ajankohtana 1989 eli epookkina 1989.0. ETRS89 koordinaattijärjestelmästä on tehty realisaatioita eli koordinaatistoja eri aikoina eri Euroopan maihin. Suomen kansallisen ETRS89-realisaation eli koordinaatiston nimi on EUREF-FIN.

Suomessa käytössä olevat koordinaatistot

Suomessa otettiin 2000-luvun alussa käyttöön nykyinen EUREF-FIN koordinaatisto, joka on yleiseurooppalaisen ETRS89-koordinaattijärjestelmän kansallinen realisaatio.

Tämä tarkoittaa sitä, että EUREF-FIN-koordinaatiston pisteet on mitattu ja määritetty ETRS89-koordinaattijärjestelmän mukaisesti.

EUREF-FIN-koordinaatisto määriteltiin alun perin sadalla maastoon mitatulla ja merkityllä pisteellä sekä 12 pysyvällä GPS-mittausasemalla. Tämän jälkeen on EUREF-FIN pisteverkkoa tihennetty hierarkisesti eri vaiheissa ja eri toimijoiden tekemänä tuhansiin pisteisiin.

Nykyisin käytössä olevan EUREF-FIN-koordinaatiston edeltäjä oli vuonna 1970 käyttöönotettu KKJ-koordinaatisto. Vaikka siirtyminen KKJ-koordinaatistosta EUREF-FIN-koordinaatistoon tehtiin 2000-luvun alussa, esiintyy KKJ-koordinaatiston mukaisia koordinaatteja erilaisissa listoissa, vanhoissa dokumenteissa jne. vielä pitkään.

KKJ-koordinaattien muuttamiseksi nykykoordinaateiksi on tarjolla useita vapaasti käytettävissä olevia muunnosohjelmia verkkopalveluina. Kattavin näistä on Geodeettisessa laitoksessa kehitetty koordinaattimuunnospalvelu.

Kaikki kartastotyö ja mittaustyö Suomessa tehdään EUREF-FIN-koordinaatiston mukaisesti. GPS-järjestelmä taas käyttää WGS84-koordinaatistoa. EUREF-FIN-koordinaattien ja WGS84-koordinaattien ero on tällä hetkellä hieman alle metrin ja on hitaasti kasvamassa. Ero on kuitenkin niin pieni, että se voidaan kokonaan sivuuttaa paikannuksessa, navigoinnissa sekä useimmissa muissa tavallisen paikkatiedon käyttäjän sovelluksissa.

Kuitenkin on kysymys kahdesta eri koordinaatistosta: EUREF-FIN on paikallinen, pysyvä ja tarkempi, WGS84 on globaali, muuttuva ja epätarkempi.

EUREF-FIN-koordinaatit voidaan esittää useassa eri muodossa; näistä lista esimerkkeineen alla. Lisäksi listassa on vertailun vuoksi saman pisteen koordinaatit vanhentuneessa KKJ-koordinaatistossa.

Kaikki listan EUREF-FIN koordinaattimerkinnät ovat siis saman EUREF-FIN-koordinaatiston saman pisteen koordinaattiarvojen eri esitysmuotoja.

EUREF-FIN Maantieteelliset koordinaatit

Maantieteelliset koordinaatit voidaan ilmoittaa asteina, asteina ja minuutteina tai asteina, minuutteina ja sekunteina.

Kun halutaan välttää väärinkäsityksiä välitettäessä koordinaattitietoja toisille, on varminta käyttää maantieteellisiä koordinaatteja.

Kannattaa muistaa myös se, että EUREF-FIN koordinaatisto ja WGS84-koordinaatisto poikkeavat toisistaan niin vähän, että koordinaattitietoa välitettäessä on yhdentekevää, kummasta koordinaatistosta puhutaan.

Maastokartoissa maantieteelliset koordinaatit ilmoitetaan asteina ja minuutteina. Hätäkeskus suosittaa ilmoittamaan koordinaatit asteina ja minuutteina, sillä hätäkeskuslaitoksen tietojärjestelmä käyttää esitysmuotoa ddd°mm.mmm’ eli asteet, minuutit ja minuutin desimaalit.

ETRS-TM35FIN

ETRS-TM35FIN-koordinaattimuoto on koko Suomen kattava tasokoordinaatisto. Globaalin UTM-koordinaatiston kaista 35 yhtyy ETRS-TM35FIN-koordinaatistoon, mutta ETRS-TM35FIN ulottuu UTM-kaistaa laajemmalle koko Suomen yli.

ETRS-TM35FIN-koordinaattien ja vastaavien tasokoordinaatistojen tarkoitus on tarjota kartan ja koordinaattien käyttäjälle koordinaatisto, joka on mahdollisimman lähellä tasoon asettua suorakulmaista koordinaatistoa, jossa yksikkö on metri.

Koska maan pinta ei ole taso, ei tämä ole täysin mahdollista, mutta rajatulla, jopa Suomen kokoisella alueella päästään hyvin lähelle. Siksi ETRS-TM35FIN-koordinaateilla voidaan suorittaa laskutoimituksia kohtuullisella tarkkuudella aivan kuin kyseessä olisi suorakulmainen tasokoordinaatisto.

Esimerkkinä linnuntie-etäisyyden laskeminen välillä Vaasa-Kotka:

• Vaasan ETRS-TM35FIN-koordinaatit: 7015316, 231624
• Kotkan ETRS-TM35FIN-koordinaatit: 6707100, 495422

Lasketaan pohjoiskoordinaattien erotus = 308216 metriä, ja itäkoordinaattien erotus = 263798 metriä. Pythagoraan lauseella näistä saadaan etäisyydeksi 405693 metriä. Todellinen lyhyin etäisyys maapallon pintaa myöten laskettuna on 405733 metriä. Näin ollen eroksi jäi vain 40 metriä. Jos vastaava laskelma tehdään välille Helsinki-Sodankylä, saadaan maapallon pintaa myöten lasketuksi etäisyydeksi 811755 metriä ja ETRS-TM35-koordinaateista Pythagoraan lauseella lasketuksi etäisyydeksi 811481 metriä. Näin ollen etäisyyseroksi välillä Helsinki-Sodankylä tulee 274 metriä eli 0,034% kokonaisetäisyydestä.

ETRS-TM35FIN-koordinaatisto ei siis täysin vastaa suorakulmaista metristä tasokoordinaatistoa, vaan eroaa siitä määrällä, jota kutsutaan projektiovirheeksi. Kyse ei kuitenkaan ole varsinaisesta virheestä vaan erosta, joka tunnetaan ja on laskettavissa tarkasti.

Kannattaa erityisesti huomata, että projektiovirhe vaikuttaa vain projektion ominaisuuksiin kuten mittakaavaan tai pinta-alaan, eikä lainkaan koordinaattien arvoihin. Koordinaattien arvot eivät siis ole epätarkempia siellä, missä on suurempi projektiovirhe.

ETRS-TM35FIN-koordinaatiston ruudut osoitetaan maastokartoilla UTM-kaistojen 34 ja 36 alueilla mustin viivoin ja UTM-kaistan 35 alueella mustin ristein.
ETRS-TMnn, nn=34, 35 tai 36

Maastokarttoihin on merkitty myös kolme Suomen alueelle osuvaa UTM-koordinaatistoa, kuitenkin EUREF-FIN-pohjaisina: ETRS-TM34, ETRS-TM35 ja ETRS-TM36.

Näistä ETRS-TM35 yhtyy ETRS-TM35FIN-koordinaatistoon UTM-kaistan leveydeltä.

Nämä kolme UTM-koordinaatistoa merkitään maastokarttoihin sinipunaisin viivoin.
ETRS-GKnn, nn=19,20 … 31

ETRS-TM35FIN -koordinaatiston nimi on arkikäytössä hankala muistaa. Siksi koordinaatistolle mietitään parhaillaan helpommin muistettavaa nimeä.

ETRS-GK-koordinaatisto on tasokoordinaatisto, jota käytetään sovelluksissa, jossa tarvitaan ETRS-TM35-koordinaatteja pienempää projektiovirhettä. Tämä on saavutettu käyttämällä pientä yhden asteen kaistaleveyttä. Siksi Suomen peittämiseen tarvitaan 13 ETRS-GK-kaistaa, ETRS-GK19 – ETRS-GK31. Kunnat valitsevat kartoitukseensa kunnan aluetta parhaiten peittävän GK-kaistan. Jos kunnan alue ulottuu usealle GK-kaistalle, kartoitetaan monet kunnat kuitenkin yhteen GK-kaistaan levittämällä valittu kaista kattamaan koko kunnan alueen. Tässä kunnat tekevät siis kuten Suomi on tehnyt UTM:n 35-kaistan kanssa.

ETRS-GK-koordinaatistoja ei merkitä valtakunnallisiin maastokarttoihin.

Koordinaatistojen tarkkuudesta

Keskustelu koordinaattijärjestelmien teoreettisista eroista ja esimerkiksi koordinaattijärjestelmien välisten muunnosten laskennallisten virheiden suuruudesta antaa helposti kuvan, että koordinaattien käsittelyssä syntyvät virheet ovat pienempiä kuin ne käytännössä yleensä ovat. Kuitenkin jo koordinaattien muistiin merkitsemisessä kartalta tai sovelluksessa voi syntyä kaikkia teoreettisia virheitä suurempia virheitä; jo kynän paksuus tai karttasovelluksen resoluutio voi selvästi ylittää muussa käsittelyssä syntyvät virheet.

Geodeettinen ja kartografinen perustyö, GPS-tekniikka sekä käyttäjän navigointityö ovat kaikki mittaamista mittaamisen perään ja aina kun mitataan, tehdään virheitä. Kokonaisvirhe on eri vaiheissa tehtyjen virheiden kokonaisvaikutus.

Alla on lueteltuna vaiheita, joissa syntyy väistämättä mitta- tai laskentavirheitä, vaikka itse toiminta olisi virheetöntä. Tämän lisäksi tulevat tietysti käyttäjän tai tekijän omat virheet – väärinkäsitykset, merkintävirheet, tulkintavirheet jne.

• virheet koordinaatiston mittaamisessa ja merkitsemisessä maastoon
• kartantuotannossa tapahtuvat virheet
• virhe, kun käyttäjä määrittää kartalla olevan pisteen koordinaatit tai koordinaattien perusteella kartan pisteen
• koordinaatistojen välisten muunnosten virheet, mahdollisesti useassa kohdassa navigointiketjua
• GPS-järjestelmän virheet

Termistöstä

Koordinaatistoihin liittyvää termistöä ollaan uusimassa. Tässä kirjoituksessa on kuitenkin käytetty vanhentunutta termistöä, koska se on tavalliselle kartan ja koordinaattien käyttäjälle tutumpaa.

Alla on kuitenkin esitetty pari keskeisintä uutta termiä, koska niitäkin jo käytetään.

Yhteenveto – mitä edellä olevasta on hyvä muistaa

• Maailmassa on viime aikoihin asti ollut eri valtioilla ja alueilla käytössä toisistaan poikkeavia ja yhteensopimattomia koordinaattijärjestelmiä.
• Nykyään eri maiden koordinaattijärjestelmät ovat suurimmaksi osaksi niin yhteensopivia, kuin hieman epästabiili maapallomme pinta sallii. Myös Suomella oli 2000-luvun alkuun asti käytössä oma KKJ-koordinaattijärjestelmä, joka poikkesi merkittävästi Suomen nykyisistä ja naapurimaiden vastaavista koordinaattijärjestelmistä.
• Nykyään eri mailla on pääosin yhteensopivia koordinaattijärjestelmiä. Koordinaatistojen kehittämisen nykyiseen tarkkuuteen ja yhteensopivuuteen on mahdollistanut mittaus- ja muun tekniikan kehitys, eikä vähiten avaruusteknologia, koko planeettamme kiertävien paikannussatelliittien käyttö. Toisaalta sama kehitys sekä globalisoituminen ovat vaatineet koordinaattijärjestelmien yhteensopivuutta.
• Nykyiset useimpien maiden koordinaattijärjestelmät perustuvat jollakin tavalla globaaliin koordinaattijärjestelmän nimeltä International Terrestial Coordinate Reference System (ITRS). Tätä koordinaattijärjestelmää ylläpitää kansainvälinen tieteellinen palvelu nimeltään International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS).
• Suomessa nykyään käytössä oleva koordinaatisto on nimeltään EUREF-FIN. EUREF-FIN-koordinaatiston käyttöön siirryttiin 2000-luvun alussa. EUREF-FIN perustuu yhteiseurooppalaiseen koordinaattijärjestelmään ERTS89. ETRS89 taas perustuu globaalin ITRS-koordinaattijärjestelmään.
• Suomen EUREF-FIN koordinaatteja voidaan esittää maantieteellisinä koordinaatteina eri esitysmuodoissa, valtakunnanlaajuisen ETRS-TM35FIN tasokoordinaatiston koordinaatteina, UTM-koordinaatteina tai 13 kaistaan jakautuvan ETRS-GK-koordinaatiston koordinaatteina. Eri esitysmuotoja voidaan kutsua koordinaatistoiksi, mutta ne ovat saman EUREF-FIN-koordinaatiston koordinaattien eri esitysmuotoja, jotka voidaan muuttaa toisikseen puhtaasti laskennallisesti.
• GPS-järjestelmä käyttää globaalia WGS84 -koordinaattijärjestelmää. WGS84 -koordinaattijärjestelmä on globaalina järjestelmänä epätarkempi kuin maahan kiinnitetyt kansalliset järjestelmät. Erot ovat kuitenkin niin pieniä, ettei niillä ole merkitystä tavallisen käyttäjän käytössä esimerkiksi navigoinnissa.
• Hätäilmoituksissa ja muussa koordinaattitietojen kiireellisessä välittämisessä suositetaan käytettäväksi maantieteellisiä koordinaatteja muodossa ddd°mm.mmm’ eli asteet, minuutit ja minuutin desimaalit.

Kertausta vielä kerran asioista, jotka menevät helposti sekaisin

Suomalaiset kartat ja koordinaatistot

• Missään suomalaisissa kartoissa ei käytetä WGS84-koordinaatteja (joitain erikoiskarttoja lukuunottamatta).
• Kaikissa nykyisissä suomalaisissa kartoissa käytetään EUREF-FIN-koordinaatteja (jotka ovat ETRS89-pohjaisia, joitain erikoiskarttoja lukuunottamatta).
• EUREF-FIN koordinaatteja voidaan esittää maantieteellisinä koordinaatteina (pituus ja leveys) tai tasokoordinaatteina.
• On olemassa monta eri EUREF-FIN-tasokoordinaattimuotoa, joista kartankäyttäjälle on tärkein ETRS-TM35FIN-tasokoordinaatisto.

WGS84-koordinaatisto

• GPS-satelliittinavigointijärjestelmä käyttää globaalia eli maapallonlaajuista WGS84-koordinaattijärjestelmää.
• Myös useimmat maapallonlaajuisesti käytetyt karttasovellukset käyttävät WGS84-koordinaatistoa, esim. Google Maps.

Suomalaiset kartat ja koordinaatistot  verrattuna WGS84-koordinaatistoon

• Suomalainen EUREF-FIN-koordinaatisto ja maapallonlaajuisesti käytetty WGS84-koordinaatisto ovat niin lähellä toisiaan, ettei tavallisen kartankäyttäjän tarvitse välittää erosta.
• EUREF-FIN on paikallinen, pysyvä ja tarkempi, WGS84 on globaali, muuttuva ja epätarkempi.