HARJOITUS 1: SAAVUTETTAVUUS PÄÄKAUPUNKISEUDULLA

HARJOITUS 1: SAAVUTETTAVUUS PÄÄKAUPUNKISEUDULLA

1 Harjoituksen tavoite TÄMÄN HARJOITUKSEN TAVOITETTENA ON tutustuttaa opiskelija QGIS -ohjelmistoon. Harjoituksessa tutustutaan ohjelman käyttöliittymään sekä sen yleisimpiin toimintoihin toteuttamalla yksinkertainen paikkatietoanalyysi saavutettavuudesta pääkaupunkiseudulla. Harjoituksen lopuksi opiskelija oppii tuottamaan karttaesityksen QGIS:n avulla. Kaikki harjoituksessa käytettävä materiaali on avointa ja verkosta avoimesti ladattavissa, mutta sitä on paikoin esiprosessoitu tätä harjoitusta varten. Harjoituksessa käytettävä aineisto Kunnat Pääkaupunkiseudun kuntien rajat. Paljon aineisto pääkaupunkiseudulle on saatavilla osoitteesta: <http://www.hri.fi/fi/dataset?q=&sort=metadata_created+desc> Meri Meren rantaviiva Metro Metrolinja Helsingissä Rautatie Junaradat pääkaupunkiseudulla Paatiet Pääkaupunkiseudun tiestö pääteiden osalta. Koko Suomen kattavaa tieaineistoa voi ladata seuraavasta osoitteesta : <http://www.digiroad.fi/hyodyntaminen/fi_fi/aineistotoimitus/> MetropAccess YKR_grid EurefFIN Koko pääkaupunkiseudun kattava 250 x 250 m tyhjä ruutumatriisi EUREF-FIN koordinaatistossa. Aineisto on saatavilla kokonaisuudessaan seuraavasta osoitteesta: <http://blogs.helsinki.fi/saavutettavuus/data/> Time to 5973738 Tekstitiedosto, joka sisältää matka-ajat Helsingin rautatieasemalta kävellen, julkisella liikenteellä ja autolla kaikkiin pääkaupunkiseudun muihin MetropAccess matriisiruutuihin.

2 Ongelma: Missäköhän ajassa pääsen Helsingin k eskustasta esimerkiksi Espoon eri alueille? Mikä olisi nopein kulkumuoto? Kuinkakohan suuria kulkumuotojen väliset erot matka-ajassa mahtavat olla pääkaupunkiseudulla? Kuinka saada vastaus ongelmaan? Paikkatietojärjestelmien (GIS) avulla on helppo selvittää vastaus mitä moninaisimpiin kysymyksiin, kuten vaikkapa tähän meidän ongelmaamme. Viime vuosien aikana avoimen lähdekoodin ilmaiset ohjelmistot ovat nousseet haastamaan yksityiset maksulliset ohjelmistot entistä paremmilla ja monipuolisemmilla toiminnoillaan, mikä on tarkoittanut, että paikkatietojärjestelmät ovat nykyään kaikkien ulot tuvilla. Tässä harjoituksessa käytämme Helsingin Yliopiston maantieteen laitoksella kehitettyä matka-aikamatriisia, jonka avulla on mahdollista tarkastella matka -aikoja paikasta toiseen pääkaupunkiseudulla. Aineiston matka -ajoissa on huomioitu koko matkaketju ovelta-ovelle, eikä pelkästään kulkuneuvossa kuluvaa aikaa. 1. Aineistojen lataaminen ja tuominen QGIS:iin Aloita harjoitus lataamalla Harjoitus1_Aineisto.zip niminen aineistopaketti oheisesta linkistä <http://luma.fi/file_download/730/harjoitus1_aineisto.zip >. Harjoituksessa tarvittava aineistopaketti on pakatussa muodossa, joten aluksi se on purettava. Avaa sijainti, jonne latasit aineistopaketti ja klikkaa hiiren oikealla painikkeella nimeä Harjoitus1_Aineisto.zip. Riippuen koneellasi olevasta aineistojen purkuohjelmasta (esim. 7-zip, Winrar, Winzip), purkutoiminto saattaa olla erilaisilla nimillä, mutta koita

3 löytää joko extract tai pura ja valitse se. Hetken kuluttua tiedostosijaintisi pitäisi ilmestyä uusi kansio, joka sisältää harjoituksessa tarvittavan aineiston purettuna. Seuraavaksi, avaa QGIS-ohjelmisto. Etsi työpöydältäsi tai valikosta QGIS_Desktop ja avaa se. Riippuen käyttämästäsi versiosta, numerosarja ohjelman nimessä vaihtelee (esim. QGIS_Desktop_2.8.1). Pienen hetken kuluttua ohjelman pitäisi avautua ja näet edessäsi QGIS käyttöliittymän. Ennen kuin alat tarkemmin tutustumaan erilaisiin toimin toihin, tuo purkamasi aineistot ohjelmaan. Paina Add Vector Layer sivun vasemmassa reunassa olevassa tasopaneelissa ja valitse sitten browse uudessa ikkunassa. Valitse tiedostotyypiksi ESRI Shapefiles ja etsi sitten purkamasi aineistokansio. Kansiossa pi täisi olla yhteensä 6 tiedostoa, jotka päättyvät.shp. Valitse kaikki nämä tiedostot ja paina open. Tämän jälkeen palaat aiempaan ikkunaan, jossa nyt voit painaa toisen kerran open. Tässä vaiheessa on hyvä hetki tallentaa projektisi. Paina vasemmasta yläkulmasta Project -> Save As ja etsi tiedostosijainti, jonne haluat tallentaa. Muista tallentaa projektiasi aina sitä mukaan kun etenet harjoituksessa, sillä ohjelma saattaa aika ajoin kaatua. Näin voit myös palata siihen mihin jäit, vaikka et saisikaan harjoitusta kerralla valmiiksi. HUOM! Kun tallennat projektisi tai luot uusia tiedostoja paikkatieto -ohjelmassa muista AINA antaa tiedostonimi, joka ei sisällä ä tai ö-kirjaimia, eikä myöskään mitään erikoismerkkejä tai turhia välilyöntejä, sillä ne aiheuttavat usein ongelmia. Tiedostonimessä olevan kahden sanan väliin on luontevaa laittaa alaviiva (esim. C/MyDocuments/Uusi_tiedosto)

4 Nyt sinulla pitäisi olla kaikki shapefile-muotoiset tiedostot tuotuna QGIS:iin. Tarkista tässä vaiheessa ruudun oikeasta alareunasta, että sinulla on oikea koordinaattijärjestelmä. Sen pitäisi olla joko EPSG: 3047 tai EPSG:3067, jotka kummatkin tarkoittavat yleisemmin EUREF-TM35FIN nimellä tunnettua järjestelmää. Mikäli sinulla on määrittynyt jokin toinen koordinaattijärjestelmä, paina oikean alakulman koordinaattijärjestelmän nimestä, raksita Enable on the fly CRS transformation, etsi joko EPSG:3047 tai EPSG:3067 ja paina lopuksi OK. 2. Aineistoon ja käyttöliittymään tutustuminen Käytä nyt hetki tutustuen QGIS:n käyttöliittymään. Hyödynnä Geopisteen sivulta löytyvää QGIS_yleisohje.pdf (http://luma.fi/file_download/733/qgis_yleisohje.pdf) ohjetta eri toimintoihin tutustuessa. Muuta tasojen näkyvyyttä painamalla tason nimen edessä olevasta rastista vasemmassa paneelissa. Vaihda tasojen järjestystä vetämällä niiden nimestä, jotta esimerkiksi tiestötaso ei peity ruudukon alle. Mieti samalla minkä tasojen olisi järkevintä olla päällimmäisenä.

5 Vaihtele myös tasojen ulkoasua tuplaklikkaamalla kunkin tason nimen edessä olevaa pientä symbolia. Tällöin avautuu kunkin tason ominaisuusikkuna (Layer Properties). Style-välilehdellä voit muuttaa värejä, leveyksiä ja muotoja, jotka taso saa. Tehtyäsi muutokset, paina OK ja näet ne myös ruudulla. Valitse tämä välilehti saadaksesi lisää visualisointivaihtoehtoja Lisätietoa tason muista ominaisuuksista saat ominaisuusikkunan muilta välilehdiltä. Sieltä löytyy yleistä tietoa sekä metadataa, joka antaa tärkeätä informaatiota esimerkiksi tason koordinaattijärjestelmästä, tiedostotyypistä jne. Avaa nyt jonkin tason ominaisuustietotaulu (attribute table), joka sisältää kaiken ominaisuustiedon mitä tasolle on määritetty. Tässä harjoituksessa käytämme ainoastaan vektorityyppisiä aineistoja, minkä vuoksi kaikilla tuoduilla aineistoilla on ominaisuustietotaulu. Saat ominaisuustietotaulun avattua klikkaamalla hiir en oikealla painikkeella tason nimeä ja valitsemalla Open Attribute Table. Uudessa ikkunassa voit tarkastella esimerkiksi tiestötason ominaisuustietoja, jotka näyttäisivät sisältävän tien nimen sekä tyypin.

6 3. Tietokantaliitos Paikkatieto-ohjelmissa on mahdollista tehdä tietokantaliitoksia, mikä tarkoittaa esimerkiksi taulukkomuodossa olevan tiedon liittämistä toiseen tasoon, jolle on jo määritetty koordinaattijärjestelmä. Tämä toiminto on mahdollist a molemmissa tasoissa olevan yhteisen kentän avulla, jonka arvot vastaavat toisiaan kullakin rivillä. Seuraavaksi liitämme tekstitiedoston, joka sisältää kaikki matka -ajat Helsingin rautatieaseman matriisiruudusta, tyhjään ruutumatriisiaineistoon. Ensiksi meidän on kuitenkin tuotava tuo tekstitiedosto aineistokehykseen. Valitse Add Delimited Text Layer vasemmassa reunassa olevasta paneelista, ja uusi ikkuna aukeaa. Paina Browse ja etsi tiedostokansiosi, jossa aineistosi sijaitsevat. Kansiosta pitäisi löytyä tiedosto nimeltä time_to_5973738.txt. Valitse tämä tiedosto, paina Open ja palaat aiempaan ikkunaan. Tee samat valinnat kun alla olevassa kuvassa (sarake-erotin on puolipilkku, ensimmäisellä rivillä ovat otsikot, eikä tiedostolla ole geometriaa vielä) ja paina sitten OK. Tekstitiedoston tulisi nyt ilmestyä aineistokehykseesi.

7 Voit nyt avata tekstitiedoston ominaisuustietotaulun ja tarkastella mitä tietoja sieltä löytyy. Siellä pitäisi olla matka-ajat ja -etäisyydet jokaiseen ruutuun Helsingin rautatieasemalta kävellen, julkisilla (PT) ja autolla. Seuraava tehtävämme on siis liittää tekstitiedosto matriisiin. Hiiren oikealla painikkeella klikkaa MetropAccess YKR_grid EurefFIN -tasoa ja valitse Properties. Mene sitten Joinsvälilehdelle. Paina vihreää plusmerkkiä vasemmassa alakulmassa, ja uusi ikkuna aukeaa. Valitse taas asetukset kuten alla olevassa kuvassa (Join field = from_id, Target field = YKR_ID), jotta ohjelma tietää mikä on taso, joka liitetään ja mitkä kentät kahdessa tasossa vastaavat toisiaan, ja paina sitten OK. Sulje vielä ominaisuusikkuna (Layer Properties) painamalla OK ja mene katsomaan MetropAccess YKR_grid EurefFIN -tason ominaisuustietotaulua (Open attribute table). Huomaatko tiedon lisääntyneen? Nyt sinulla pitäisi olla matka-aikatieto liitettynä jokaiseen ruutuun.

8 4. Tulosten visualisointi Seuraavaksi voitkin visualisoida tuloksen. Tarkoituksenamme on visualisoida ruudut matka-aikaa esittäviin luokkiin. Mene siis taas MetropAccess YKR_grid EurefFIN -tason Properties ikkunan Style-välilehdelle, mutta valitse tällä kertaa yläreunasta Simple symbolin sijasta esittämistavaksi Graduated. Valitse sivun yläreunassa olevaan Column-kenttään haluamasi kulkumuoto, vaikkapa time_to_5973738_pt_total_time, jos haluat esittää kartallasi julkisen liikenteen matka - aikoja. Paina Classify ja lisää sitten luokkien määrä (classes) esimerkiksi kahdeksaan. Valitse sitten haluamasi värisävy luokille (Color ramp). Koska tässä tapauksessa valmiit luokkarajat eivät sovellu kovin hyvin meidän tarkoitukseen, eikä mikään luokittelutavoista anna kovin hyödyllistä lopputulosta, luokkavälit on määritettävä itse. Tuplaklikkaa yksi kerrallaan kutakin Values-sarakkeen arvoista ja vaihda ne manuaalisesti 10 minuutin välein, kuten alla olevassa kuvassa. HUOM! Matka-aika-aineistossa on useita ruutuja, jonne ei pääse esimerkiksi julkisella liikenteellä. Nämä ruudut ovat saaneen arvon -1. Voisimme poistaa nämä ruudut visualisoinnista tai aineistosta kokonaan kyselyn avulla, mutta tässä tapauksessa on helpompaa käyttää vain erilaista visualisointitapaa näille ruuduille. Aseta siis ensimmäinen luokka välille -1 0 ja vaihda sen väriksi valkoinen. Kirjoita legendasarakkeessa kyseiselle riville NoData (tieto puuttuu).

9 Kun olet saanut luokittelun tehtyä, paina lopuksi O K. Aineiston tulisi olla nyt visualisoitu matka-aikojen perusteella. Mikäli haluat vielä muuttaa esimerkiksi luokkien määrää tai luokkavälejä voit palata Style-välilehdelle niin tekemään. 5. Vertailukartan tuominen Jotta voisit hieman paremmin tarkastella millaisilla alueilla matka -ajat ovat esimerkiksi julkisella liikenteellä hyvät, tarvitset pohjakartan. Koska tämän kaltaiset kartat ovat kuitenkin usein hyvin raskaita ladattavaksi koneelle, tuomme yhden sellaisen suoraan internetistä rajapinnan välityksellä. Valtaosa QGIS:n toiminnoista mahdollistuu erilaisten liitännäisten avulla ja niin tämäkin. Nämä liitännäiset eli pluginit on tosin aina ensiksi asennettava erikseen. Valitse siis yläpalkista Plugins -> Manage and Install Plugins ja etsi liitännäinen nimeltä OpenLayers plugin, joka mahdollistaa erilaisten pohjakarttojen tuomisen aineistokehykseen. Valitse Install plugin ja kun asennus on valmis, sulje ikkuna painamalla OK. Nyt sinulla pitäisi olla yläpalkin Web-valikkoon ilmestynyt uusi valikko nimeltä OpenLayers plugin. Valitse siis Web> OpenLayers plugin > OpenStreetMap > OpenStreetMap ja aineistokehykseesi pitäisi ilmestyä OpenStreetMapin karttapohja. Hyödynnä sitä vertaillessasi minkälaiset alueet ovat paremmin ja minkälaiset huonommin saavutettavia pääkaupunkiseudulla. VINKKI: Voit asettaa MetropAccess YKR_grid EurefFIN -tason Style-välilehdeltä läpinäkyvyyttä (Layer Transparency) tasolle esimerkiksi 50 %. Vedä sitten taso järjestyksessä uuden pohjakartan yläpuolelle ja sinun pitä isi nähdä molemmat tasot samanaikaisesti kartalla (kuten alla olevassa kuvassa)

10 6. Kartan laadinta Harjoituksen viimeinen vaihe on laatia karttaesitys matka-ajoista. Sitä varten on siirryttävä erilliseen tulostusikkunaan. Valitse Project -> New Print Composer, anna sille mikä tahansa nimi ja valitse OK. Tyhjän ikkunan pitäisi nyt avautua. Valitse Add New Map vasemmasta sivupalkista ja vedä aineistokehys vastaamaan koko valkoista alaa. HUOM! Muista, että AINA kun teet muutoksia varsinaisessa työskentelyikkunassa, pitää sinun päivittää karttanäkymä tulostusikkunan puolella painamalla Update preview! Näet painikkeen sijainnin alla olevasta kuvasta. Jos haluat liikuttaa paperia, paina pikanäppäintä V (tai Layout -> Move Item) ja raahaa paperi haluamaasi paikkaan layout-näkymässä. Jos taas haluat liikuttaa karttaa, paina pikanäppäintä C (tai Layout -> Move Content) ja raahaa aineistoa kartalla. Voit zoomata joko rullalla tai vaihtamalla oikean puoleisesta valikosta Scale-arvoa. Toinen vaihtoehto on palata varsinaiseen työskentelyikkunaan ja zoomata näkymä haluamaksesi. Palaa sitten takaisin tulostus-ikkunaan ja paina oikean puoleisessa Item properties -valikossa Set to map canvas extent.

11 1) Seuraavaksi tarvitsemme kartalle legendan, joka kertoo mitä kartta oikein kuvaa. Paina Layout -> Add Legend ja vedä neliö esimerkiksi johonkin kulmaan, jonne legenda mahtuu. Klikkaa kartalle ilmestynyttä legendaa, jotta se aktivoituu muuta sen asetuksia ja oikealla olevassa paneelissa. Voit vaihtaa esimerkiksi otsikon (Title) suomeksi ja informatiivisemmaksi, fonttien kokoa ja väriä (Fonts-valikon kautta), sekä ylipäänsä sitä mitkä tasot ovat mukana legendassa (Legend items). Ota ensiksi rasti Auto update -ruudusta pois, minkä jälkeen vaihtoehdot esimerkiksi legendassa olevien tasojen järjestyksen vaihtoon ja uudelleen nimeämiseen sekä poistamiseen aktivoituvat. 2) Toinen asia, joka kartalla on oltava, on mittakaava. Mene Layout -> Add Scalebar ja vedä alareunaan neliö mittakaavaa varten. Voit säätää mittakaavankin asetuksia aktivoimalla sen klikkauksella ja oikeasta palkista muuttamalla ensisijaisesti Segments-valikon arvoja, kuten kuvassa oikealla. 3) Viimeinen kartalle lisättävä asia on pohjoisnuoli. Mene Layout -> Add Image ja vedä jompaankumpaan yläkulmaan neliö. Aktivoi pohjoisnuoli klikkaamalla ja avaa Search directiories -valikko oikean puoleista päävalikosta. Valitse sitten mieleisesi pohjoisnuoli ja paina Add, jonka jälkeen nuoli ilmestyy yläkulmaan.

12 HUOM! Mikäli haluat lopulliseen tulosteeseesi OpenStreetMap-kartan näkyville, pitää aineistokehyksen reunojen olla vedetty täysin kattamaan valkoinen pohjapaperi (siis reunojen jotka vedit kartallesi kun avasit Print composerin ja toit karttasi siihen)! Muuten kartta piirtyy lopulliselle tulosteelle vain osittain jättäen osan alueista valkoisiksi, mikä johtuu pienestä bugista ohjelmassa. Toinen vaihtoehto on käyttää OpenStreetMap-karttaa vain tulosten tarkasteluun, mutta jättää se pois lopulliselta tulosteelta. Nyt sinulla pitäisi olla kaikki tarvittavat elementit kartallasi. Voit vielä tehdä viimeiset hiomiset, jotta kartta näyttäisi mahdollisimman tasapainoiselta. Kun olet tyytyväinen karttaasi, tulosta se kuvatiedostoksi valitsemalla Composer -> Export As Image. Määritä ikkunassa tiedostonimi ja tyyppi (esim. PNG) ja paina Save. Karttasi pitäisi nyt ilmestyä tiedostokansioosi. Olet valmis!

13 7) Bonustehtävä: Auton ja julkisen liikenteen matka-aikojen erotus Jos sinulle jää aikaa, voit myös halutessasi laskea erotuksen kahden kulkutavan matka - aikojen välillä jokaiseen matriisiruutuun. Ajatellaan, että haluamme vertailla julkisen liikenteen matka-aikoja suhteessa autoon Helsingin rautatieasemalta. Avaa siis taas MetropAccess YKR_grid EurefFIN -tason ominaisuustietotaulu (Open Attribute Table). Aktivoi muokkaustila painamalla Toggle editing mode ominaisuustietotaulun vasemmasta yläkulmasta. Nyt voit luoda uuden sarakkeen erotuksen laskemista varten. Valitse New column -painike ylhäältä keskeltä, anna uudelle kentälle nimi ja määritä leveydeksi 5 (kuva oikealla). Kun painat OK, uusi sarake ilmestyy tietotauluun. Seuraava tehtävä on laskea arvoja uuteen sarakkeeseen. Koska aineisto sisältää jonkin verran -1 arvoja, meidän on ensiksi tehtävä kysely valitaksemme juuri ne rivit. Paikkatieto-ohjelmissa on mahdollista suorittaa erilaisia kyselyjä. Kyselyt voivat olla joko tason ominaisuuksiin perustuvia (Select by Attributes) tai sijaintiin perustuvia (Select by Location). Ominaisuustietotaulun vasemmasta yläkulmasta löytyy Select features using an expression -painike ominaisuustietokyselylle. Valitse tämä painike ja uusi ikkuna aukeaa jossa sinun on mahdollista määrittää kyselylauseke. Kirjoita seuraavanlainen lauseke Expression-kenttään: "time_to_5973738_pt_total_time" = - 1 Voit käyttää apunasi Fields and Values ja Operators valikoita oikealla puolella, jotta sinun ei tarvitse kirjoittaa manuaalisesti kaikkea. Paina lopuksi Select ja sulje ikkuna.

14 Nyt sinulla pitäisi olla 674 riviä valittuna. Voit tarkistaa asian katsomalla ominaisuustietotaulun ylimpään osaan. Avaa seuraavaksi laskin painamalla Open Field Calculator -painiketta ja täytä kentät kuten alempana olevassa kuvassa. Päivität siis jo olemassa olevaa kenttää (erotus), mutta laskutoimitus kohdistuu vain valitsemiisi 674 riviin. Kaikille näille riveille annetaan arvo -999. Paina lopuksi OK.

15 Seuraavaksi haluammekin valita kaikki muut kuin nyt valittuna olevat rivit, koska niille täytyy myös laskea arvot. Tämä tapahtuu helposti käänteisvalinnan avulla. Paina Invert Selection ominaisuustietotaulun yläosasta ja valinta kääntyy. Valittuna pitäisi nyt olla 12 557 riviä. Avaa uudestaan äskeinen laskin (Open Field Calculator) ja täydennä kuten alempana kuvassa. Haluamme vähentää matka-ajan autolla julkisen liikenteen matka-ajasta. Käytä siis lausekkeena seuraavaa: "time_to_5973738_pt_time" - "time_to_5973738_car_time" Nyt sinulla pitäisi olla erotus laskettuna uuteen kenttään. Tallenna lopuksi muutokset painamalla Save Edits ja poistu sitten muokkaustilasta painamalla uudestaan kynän kuvasta. Voit nyt sulkea ominaisuustietotaulun ja visualisoida erotuksen kartalla samaan tapaan Style-välilehdeltä kuin teit aiemmin harjoituksessa kohdassa 4. Käytä visualisoinnissa uutta saraketta, johon juuri laskit arvot.