Mercatorin projektio ei sovi maailmankarttoihin. Gall-Peters on lähes yhtä surkea vaihtoehto

Ilta-Sanomat kirjoitti karttaprojektioista ja The True Size -sivustosta, jonka avulla voi vertailla visuaalisesti maailman valtioiden pinta-aloja. Jutun pihvi on, että kaikille tuttu Mercatorin projektio antaa harhaanjohtavan kuvan maailmasta, koska se näyttää mm. Euroopan ja Pohjois-Amerikan paljon todellista kokoaan suurempina.

Aihe on tärkeä ja kiinnostava, mutta IS:n juttu vahvistaa jälleen kerran lähes kaikkia kartografiaan perehtyneitä suunnattomasti ärsyttävää myyttiä, että vasta Arno Petersin 1960- ja 70-lukujen taitteessa ”keksimä” Gall-Peters-projektio olisi ensi kertaa antanut totuudenmukaisen kuvan siitä, miltä maailma ”oikeasti” näyttää. Tosiasiassa oikeapintaisia, siis maantieteellisten alueiden pinta-alojen suhteet oikein näyttäviä karttoja on tehty jo vuosisatoja – jopa ennen kuin Gerardus Mercator julkisti keksimäänsä karttaprojektiota hyödyntävän maailmankartan vuonna 1569.  Kaiken lisäksi Gall-Peters on nykyisin tunnetuista oikeapintaisista projektioista selvästi huonommasta päästä.

Mercatorilla on käyttökohteensa

Kolmiulotteisen maapallon pintaa ei ole mahdollista esittää kaksiulotteisesti paperilla tai tietokoneen näytöllä ilman, että lopputulos vääristäisi maantieteellistä todellisuutta tavalla tai toisella (ks. tarkemmin esim. Koponen, Hildén & Vapaasalo 2016. Tieto näkyväksi, s. 180–181). Se, millaiset vääristymät ovat ongelmallisia ja mitkä voidaan hyväksyä riippuu suuresti kartan käyttökohteesta. Kuten Vox.comin julkaisema erinomainen selitysvideo hyvin osoittaa, ei ole sattumaa, että Mercatorin projektiosta on tullut niin suosittu. Ennen satelliittipaikannuksen yleistymistä Mercatorin projektioon tehdyt kartat olivat korvaamaton apuväline merenkulkijoille, ja esimerkiksi suomalaiset merikartat tehdään edelleen Mercator-projektioon. Myös pienten alueiden, kuten yksittäisen kaupungin kuvaamiseen Mercator sopii mainiosti.

Ongelmia tulee, kun Mercatorin projektiota käytetään pinta-alaltaan kohtalaisen suurta aluetta kuten Suomea kuvaavissa kartoissa. Projektio vääristää alueiden pinta-aloja sitä enemmän, mitä kauempana päiväntasaajasta ollaan ja vääristymän suuruus kasvaa eksponentiaalisesti. Niinpä Suomea kuvaavassa Mercator-projektiota käyttävässä kartassa Lappi näyttää kohtuuttoman suurelta eteläiseen Suomeen verrattuna. Maailmankartoissa ongelma on luonnollisesti vieläkin pahempi.

Tissot’n indikaattorit helpottavat karttaprojektioiden vertailua

Yksittäisten maiden ja maanosien kuvaamiseen hyvin sopivia projektioita on kehitetty vuosisatojen mittaan runsaasti (ks. esim. Tieto näkyväksi, s. 345–347). Suomalaissa kartoissa käytetään yleensä jotain Mercatorin poikittaissuuntaista muunnosta, uusissa kartoissa tavallisimmin ETRS-TM35FIN-projektiota (s. 347–348). Maailmankartat ovat kuitenkin hankalampi tapaus ja kaikki tarjolla olevat vaihtoehdot ovat jollain tavalla puutteellisia. Mercatorin ongelma on se, että se vääristää alueiden pinta-aloja, kun taas oikeapintaiset projektiot kuten Gall-Peters vääristävät niiden muotoja.

Karttaprojektioiden aiheuttamaa vääristymää voidaan havainnollistaa nk. Tissot’n indikaattoreilla. Ne ovat kartalle piirrettyjä soikioita, jotka kuvaavat karttaprojektion aiheuttamaa vääristymää. Teoreettisessa täydellisessä karttaprojektiossa indikaattorit olisivat kaikki samankokoisia ympyröitä, jotka asettuisivat kartalle tasaisin välein suoriin riveihin. Koska tällaista karttaprojektiota ei ole olemassa, soikioiden muodot, pinta-ala ja/tai sijainti poikkeavat aina tästä ideaalista ja niiden avulla eri projektioiden aiheuttamia vääristymiä voi vertailla.

(Alla olevat kuvat ovat mainiolta Map-projections.net-sivulta, jossa karttaprojektioita voi helposti vertailla toisiinsa.)

Mercatorin projektiossa soikiot säilyvät ympyröinä, mutta niiden pinta-ala vaihtelee suuresti.

Gall-Petersin projektiossa taas soikioiden pinta-alat pysyvät samoina, muta niiden muodot ovat pahasti vääristyneitä. Sama ongelma koskee periaatteessa kaikkia oikeapintaisia projektioita, mutta on olemassa useita vaihtoehtoja, joissa vääristymä on pienempi kuin Gall-Petersissä.

Gall-Petersin suosio perustuu lobbaukseen, ei kartografisiin ansioihin

Gall-Petersin nousu nykyiseen asemaansa liittyy enemmän taitavaan lobbaukseen kuin projektion kartografisiin ansioihin. Saksalainen elokuvaohjaaja Arno Peters julkaisi vuonna 1973 itse kehittämänsä ”uudenlaisen” maailmankartan, jonka hän väitti ensi kertaa kuvaavan maailman sellaisena kuin se on, ilman mitään vääristymiä. Nämä väitteet eivät pidä paikkaansa. Täysin vääristämätöntä projektiota ei ole mahdollista kehittää, eikä varsinkaan Petersin projektio sellainen ole. Oikeapintaisia, alueiden pinta-alat oikein näyttäviä projektioita taas on käytetty satoja vuosia ja keskustelua Mercatorin aiheuttamasta vääristymästä oli kartografian piirissä käyty pitkälti yli sata ellei useita satoja vuosia siinä vaiheessa kun Peters toi oman karttansa  suurieleisesti julkisuuteen. Esimerkiksi nykyisin Bonnen projektiona tunnettu oikeapintainen projektio, joka tuottaa sydämenmuotoisen maailmankartan on keksitty jo vuonna 1511. Peters ei edes keksinyt käyttämäänsä projektiota ensimmäisenä, vaan skotlantilainen James Gall oli keksinyt täsmälleen saman projektion jo vuonna 1855 (siitä nykyisin käytetty Gall-Peters-nimitys).

Kaiken lisäksi Peters-projektio ei ole lähellekään paras oikeapintainen projektio koko maapallon kuvaamiseen. Esimerkiksi vuonna 1906 kehitetty Eckert IV soveltuu tarkoitukseen paremmin ja oli yleisessä käytössä jo vuosikymmeniä ennen kuin Peters alkoi rummutaa ”keksimänsä” projektion erinomaisuutta. Vuonna 1973 julkistettiin myös Toblerin oikeapintainen projektio, joka aiheuttaa Tissot’n indikaattoreihin vieläkin vähemmän vääristymiä kuin Eckert.

Oikeapintainen Eckert IV -projektio
Oikeapintainen Toblerin hyperelliptinen projektio

Peters ei ollut ensimmäinen, joka yritti suistaa Mercatorin projektion sen kiistatta ansiottomasta asemasta maailmankarttojen perusvaihtoehtona. Hän onnistui paremmin kuin lukuisat edeltäjänsä ennen kaikkea siksi, että hän suuntasi lobbaustyönsä karttojen tekijöiden ja julkaisijoiden sijaan poliittisiin ja yhteiskunnallisiin toimijoihin ja onnistui määrittelemään ”keksintöönsä” kriittisesti suhtautuvat ammattilaiset eurosentrisiksi imperialisteiksi.

On surullista, että Petersin kartografisesti heikkotasoinen projektio nauttii edelleenkin mainetta ainoana Mercatorin haastajana, vaikka parempia vaihtoehtoja olisi tarjolla runsaasti. Edellä mainittujen oikeapintaisten vaihtoehtojen lisäksi voisi mainita myös ns. kompromissiprojektiot kuten Robinson ja Winkel-Tripel, jotka eivät pyri pääsemään täysin eroon vääristymissä sen enempää alueiden muodoissa kuin pinta-aloissakaan vaan hakemaan hyvän kompromissin, jossa mikään kartan osatekijöiistä ei vääristy liian pahoin.

Robinsonin projektio
Winkel-Tripel (W3) -projektio

On epäilemättä totta, että Mercatorin projektion vuosisatoja jatkunut dominanssi on vääristänyt kuvaamme ”etelän” ja ”pohjoisen” keskinäisestä maantieteellisestä painoarvosta. Ilta-Sanomienkin esiin nostamat esimerkit ovat kiinnostavia ja merkityksellisiä. Voi kuitenkin kysyä, onko pinta-ala silti lopultakaan se tekijä, joka parhaiten kuvaa valtion paikkaa maailmassa. Mauritanian pinta-ala on yli miljoona neliökilometriä, kun taas asukasluvultaan suurempi Singapore mahtuu reilun 700:n neliökilometrin alueelle. Sitä, että Mauritania saa kartassa kuin kartassa selvästi Singaporea suuremman visuaalisen painoarvon on vaikea karttaprojektiota vaihtamalla korjata.

Yhtenä ratkaisuna on käyttää kartan sijaan kartogrammia, jossa alueiden pinta-alat eivät perustu niiden todelliseen maantieteelliseen pinta-alaan vaan jonkin muun muuttujan, vaikkapa asukasluvun saamaan arvoon. Juuri tällä tavoin ratkaisimme itse äskettäisten kuntavaalien tuloksen kuvaamisen Aamulehdelle tekemässämme visualisoinnissa. Verrattuna vaalituloksen esittämiseen perinteisellä koropleettikartalla kartogrammi näyttää paremmin suurissa kaupungeissa hyvin menestyneiden kokoomuksen ja SDP:n suosion, kun perinteinen kartta ylikorostaa maaseudulla hyvin pärjäävän keskustan menestystä.

Joissain tapauksissa oikea karttaprojektio on siis ei karttaprojektiota laisinkaan. Mutta silloinkin kun kartta pidetään karttana, on projektioksi lähes aina tarjolla parempiakin vaihtoehtoja kuin Gall-Peters.

Cartograms are hard

This cartogram, purporting to show the indebtedness of Eurozone countries, has been making the rounds on the internet. To me it mostly shows that making cartograms that can actually give the reader any relevent insights is hard, and should be left to specialists.

A cartogram is a map in which the size of the countries (or municipalities, states etc.) do not correspond to their geographical dimensions but instead are scaled according to a different variable, e.g. population. (Stricly speaking, a cartogram is not a map, but in layman’s terms it is.) Truly great cartograms exist, but in my experience, 99 per cent of the time cartograms muddle the data and don’t help gain insights.

This particular cartogram comes from a Deutsche Bank research report (p. 51). The report gives no source, nor any numbers in tabular form, nor even an explanation what the data being shown is. (“Sovereign debt” might mean a variety of things.) The different colors don’t seem to signify anything.

The worst feature of the map is that only Eurozone countries have been rescaled according to debt, whereas non-Eurozone countries (nearly half of the countries shown) retain their original size (but not shape, except for UK). Unless the reader knows all the 19 Eurozone countries by heart (and recognizes their distorted, unlabeled shapes on the map), she can only guess which countries’ sizes show relevant information and which do not.

Making the assumption that the data shown in the original cartogram is public sector liabilities minus assets, per capita (excluding social security funds for better comparability across countries) I downloaded the latest (Q1/2014) available data from Eurostat and created this simple horizontal bar chart.

Edit 23.3.: It would seem that this assumption is wrong. The data shown on the cartogram can’t be liabilities minus assets, whether or not social security funds are excluded, since the Eurostat numbers for those don’t match the relative sizes of the countries on the map. (For example, Belgium should make the top 2 in both cases, but is not in the top 10 of largest countries on the map.) Either the numbers are based on a different definition of sovereign debt, or are plain wrong. I’m guessing the latter, since I can’t imagine a definition of debt which would place Belgium very far from the top among European countries.

(I also collected the data into a single csv file for anyone wishing to create their own visualizations or analyses using the same data.)

Compare the bar chart and cartogram and decide for yourself which gives you more insights about the underlying data. I think the answer is pretty obvious.

Suomen karttakuvan kehitys

Helsingin Sanomat on julkaissut hauskan artikkelin Suomen ilmaantumisesta maailmankartalle (ilmaisun kirjaimellisessa merkityksessä). Itse karttakuvat saisivat kyllä olla vielä isompia!

Olen itse työstänyt samasta aiheesta tekstiä ensi vuoden alussa julkaistavaan Informaatiomuotoilu-kirjaamme, mutta näillä näkymin sitä ei tulla ainakaan tässä laajuudessa käyttämään, joten ajattelin että tämä voisi olla hyvä tilaisuus julkaista teksti täällä blogissa.

Hesarin artikkelissa mainituista karttaprojektioiden eroista minulla on valmiina myös varsin kattava teksti, mutta sitä saatte odottaa kirjan julkaisuun asti. :)

* * *

Pohjoismaita kuvaava Tabula Rogerianan osa (saksalainen faksimiili 1800-luvulta). Pohjoinen on kartassa alhaalla.
Pohjoismaita kuvaava Tabula Rogerianan osa (saksalainen faksimiili 1800-luvulta). Pohjoinen on kartassa alhaalla.

Suomi hiipi maailmankartalle vähitellen. Ylipäänsä Pohjois-Euroopan karttakuvan kehitys on ollut hyvin hidas prosessi. Karttoja tehtiin läntisessä kulttuuripiirissä lähinnä Välimeren maissa ja tehdyt kartat kuvasivat pääasiassa Euroopan eteläisempiä osia. Helsingin yliopiston pohjoismaiden historian dosentti Mikko Huhtamies on todennut, että vielä Kalmarin unionin aikaan (1397–1523) hallitsijoilla ei ollut minkäänlaista käsitystä siitä, miltä heidän valtakuntansa olisi kartalla näyttänyt. Suomen ja Venäjän välinen rajakin oli vuosisatojen ajan vain luettelo rajamerkeistä erämaassa.

Jos edes Skandinavia kartalle mahtui – yleensä lisälehtenä, tabula nova, eteläisempiä alueita kuvaavaan varsinaiseen karttaan – se kuvattiin yleensä saarena. Joissain kartoissa niemimaa yhdistyy mantereeseen kapean maakaistaleen välityksellä, mutta tätä ei voine vielä pitää varsinaisesti Suomen kuvauksena. Suomalaisia paikannimiä ei näissä varhaisimmissa kartoissa vielä esiinny.

Tabula Rogeriana (1154) nimeää kaksi suomalaista paikannimeä: ”Abu(r)a” (Turku*) ja ”Tabast” (Häme). Tanskalaisen Claudius Clavuksen 1427 laatima kuuluisa Pohjoismaiden kartta on kadonnut, mutta siitä on säilynyt myöhempiä painettuja versioita, joista vanhin on vuodelta 1482. Tässä vielä varsin epätarkassa kartassa esiintyy paikannimi ”Findlandi”, jonka on tulkittu tarkoittavan Varsinais-Suomea. Fra Mauron maailmankartassa mainitaan ”Fillandia”-nimisen maan lisäksi ainakin ”Vibògo” (Viipuri) ja ”Abo” (Turku).

 Jacob Zieglerin kartassa vuodelta 1532 Suomen maantieteellinen sijainti osana Pohjoismaita alkaa hahmottua jo oikein, vaikka rantaviivan muoto onkin vielä aika kaukana todellisuudesta. Suomalaisia paikannimiä mainitaan jo useita, mm. ”Chimene” (Kemi), ”Strobothnia” (Pohjanmaa), ”Peunthe” (Päijänne), ”Hango” (Hanko), ”Custa” (Kustavi) ja ”Rasburghum” (Raasepori).

Varsinainen läpimurtoteos on kuitenkin ruotsalaissyntyisen Olaus Magnuksen Roomassa 1539 julkaisema Carta marina, joka kuvaa koko Pohjoismaat, mukaan lukien Suomen, merkittävästi tarkemmin ja yksityiskohtaisemmin kuin kukaan ennen tätä. Suomalaisia paikannimiä mainitaan toistasataa, tosin maan sisäosat on kuvattu vielä puutteellisesti. Maantieteellisen tiedon lisäksi kartassa on kuvattu mm. kansojen elintapoja, sodankäyntimenetelmiä ja historiallisia tapahtumia, kuten Viipurin pamaus.

Myös Orteliuksen (1570), Waghenaerin (1588) ja Mercatorin (1595) kartastoissa Suomi kuvataan jo melko kattavasti, mutta vasta Ruotsin maanmittauslaitoksen perustajan Anders Buren tarkkoihin mittauksiin ja laajaan tietojenkeruuseen perustunut Orbis arctoi nova et accurata delineatio vuodelta 1626 antoi Suomen maantieteestä ratkaisevasti Carta Marinaa paremman kokonaiskuvan. Buren kartta pysyikin toistasataa vuotta perusteoksena, johon muut Pohjolan karttoja laatineet kartografit työnsä pohjasivat.

Suomen aluetta kuvaavat kartat laadittiin pitkään Tukholmasta tai vieläkin kauempaa käsin. Aidosti kotimaisen kartografian varhaisvaiheita edustavat 1640-luvulta alkaen kylittäin laaditut maakirjakartat. Niistä kehittivät vähitellen pitäjänkartat, jotka muodostivat 1940-luvulle asti suomalaisen kartta-aineiston rungon ja joita varten tehdylle pohjatyölle muut kartat lähes aina rakentuivat.

Merkittävä piristysruiske suomalaiselle maanmittaustoiminnalle oli Ranskan tiedeakatemian retkikunnan 1736–37 Tornionjokilaaksossa tekemä, Newtonin fysiikan teorioiden testaamiseen liittynyt laaja mittaushanke, joka toi maahan uusia menetelmiä ja välineitä.

1740-luvulla perustettiin isojaoksi kutsutun maatalousmaan uudelleenjaon toteuttamista varten maanmittauskomissio. Sen merkittävimmistä hankkeista mainittakoon Eric af Wetterstedtin johdolla laadittu ja vuorineuvos S. G. Hermelinin kustantama kattava Suomen kartasto (1799) joka oli yleisesti käytössä 1800-luvun puoliväliin saakka.

Venäjän vallan aika toi pitäjänkarttojen rinnalle uuden sotilaskäyttöön tarkoitetun karttatyypin jota kutsuttiin topografikartoiksi. Nämä kaksi karttatyyppiä yhdistettiin 1947 alkaen peruskartoiksi, jotka edelleen ovat kattavin Suomea kuvaava kartta-aineisto. Peruskarttojen lisäksi Maanmittauslaitos tuottaa mm. maastokarttoja.

Kuntien tuottamat kantakartat ovat vielä maasto- ja peruskarttojakin tarkempia karttoja, joita käytettään mm. kaavoituksen ja rakennustöiden suunnittelun pohjana.

Maanmittauslaitos julkaisi toukokuussa 2012 suurimman osan sähköisistä kartta-aineistoistaan vapaasti ladattavaksi ja käytettäväksi.

*) Turun kaupunki tosin perustettiin nykykäsityksen mukaan vasta 1249, joten voi olla että tällä on tarkoitettu jotain muuta paikkaa. Jonkinlainen markkinapaikka nykyisen Turun seudulla on toki hyvinkin voinut olla jo 1100-luvun puolivälin tienoilla kun tiedot karttaa varten on kerätty. Joka tapauksessa Al-Idrisin kartta oli alkujaan arabiankielinen ja Pohjolan eksoottiset paikannimet ovat voineet vääristyä niitä latinalaiseen kirjaimistoon muutettaessa. Karttoja on myös täydennetty uudelleenpiirtämisten yhteydessä, joten kyseessä voi olla myös myöhempi lisäys jota ei alkuperäisessä kartassa ole ollut.

Helsingin kartta vuodelta 1770 + nykyinen rantaviiva

Helsingin kaupunkisuunnitteluvirasto on julkaissut Facebook-sivuillaan hienoja vanhoja karttoja Helsingistä. Tänään vuorossa oli vuonna 1777 julkaistu kartta. On kiehtovaa miten paljon kaupunki on muuttunut vajaassa 250 vuodessa. Vaikka paikannimistö on tuttua, harva katu kulkee enää samassa paikassa kuin tuolloin ja vielä harvempi rakennus on enää pystyssä.

Yksi suuri kaupunkikuvaan vaikuttanut tekijä on maantäytöt, joilla Helsingin rantaviivaa on muokattu viimeisen parinsadan vuoden aikana hurjasti. Hahmottaakseni itsekin paremmin, miten vanhan kartan paikat vastaavat nykyisiä tein kartasta version, johon on lisätty nykyinen rantaviiva (kuva aukeaa klikkaamalla isommaksi).

helsinki1770_nykyinen_rantaviiva

Koska 1700-luvun maanmittaustekniikat eivät olleet nykyisten veroisia, vanhan kartan vääristymät ovat melko isoja eikä nykyistä rantaviivaa saanut kohdilleen täsmällisesti. Olen sovittanut sen silmämääräisesti ja muutenkin suurpiirteisesti, joten kuva on lähinnä suuntaa-antava, mutta varmaan sellaisenaankin auttaa hahmottamaan muutosta.

 

Informaatiomuotoilu tekee tiedon näkyväksi

Artikkeli on julkaistu Maanmittauslaitoksen Positio-lehdessä.

Uusi tieto omaksutaan nopeimmin visuaalisesti. 

Helsingin kaupunkisuunnitteluviraston näyttelyyn toteuttamamme visualisointi havainnollistaa matka-aikoja eri kulkuvälineillä kaupungin keskustassa.

Informaatiomuotoilu merkitsee tiedon esitystavan suunnittelemista mahdollisimman selkeäksi. Työvaiheisiin kuuluvat esitettävän tiedon valitseminen, järjestäminen ja esittäminen valitun kohderyhmän tarpeet ja ominaisuudet sekä käyttökontekstin huomioiden. Yleensä käsitteellä viitataan nimenomaan tiedon visuaalisen esitysasun muotoiluun, tiedon visualisointiin.

On arvioitu, että näköaisti kykenee välittämään informaatiota ympäristöstämme aivoihin peräti sata kertaa nopeammin kuin kuuloaisti. Vaikka tarkoista luvuista voidaan kiistellä, on ilmeistä että näkö on vahvin aistimme ja että uuden tiedon omaksuminen tapahtuu nopeimmin visuaalisesti. Kuvat myös muistetaan tutkimusten mukaan paremmin kuin pelkkä teksti.

Tiedon kuvallisella esittämisellä onkin erittäin pitkät perinteet. Kuvien avulla on välitetty kertomuksia ja tietoa maailmasta jo kauan ennen kirjoitusjärjestelmien keksimistä. Varhaisimmat luolamaalaukset ovat nykykäsityksen mukaan ainakin 25 000 vuotta vanhempia kuin kirjoitustaito.

Kartat tienraivaajina

Ennen kuin voidaan puhua varsinaisesti informaatiomuotoilusta, on tehtävä käsitteellinen harppaus näköhavaintoa jäljittelevistä esittävistä kuvista abstraktimpaan ilmaisuun. Erityisesti paikkatieto ja sen visualisoiminen, kartat, ovat näytelleet abstraktin kuvailmaisun kehityksessä tienraivaajan roolia.

Jonkinlaisia karttoja on tehty liki kaikissa maapallon kulttuuripiireissä, usein jo ennen kirjoitustaidon omaksumista. Esimerkiksi Pohjois-Amerikan inuiiteilla oli jo kauan ennen eurooppalaisten tuloa erittäin tarkasti rantaviivan muotoa kuvaavia kaiverrettuja puupaloja, joita käytettiin karttoina.

Helsingin yliopiston kulttuurimaantieteen dosentin Allan Tiitan mukaan karttojen ja maisemamaalauksen välillä ei alkujaan ollut ratkaisevaa eroa: molemmat pyrkivät löytämään maiseman olennaisimmat piirteet ja luomaan niistä havainnollisen kokonaisesityksen. Vähitellen kartoille alkoi kuitenkin kehittyä oma abstrakti kuvailmaisunsa, joka erkani esittävien kuvien visuaalisesta kielestä.

Abstrakti visualisointi oivallettiin 1700-luvun lopulla

Kesti varsin pitkään ennen abstrakti kuvailmaisu levisi kartografian piiriä laajemmalle. Tähtitieteellisiä ilmiöitä jouduttiin käytännön syistä kuvaamaan jossain määrin abstrakteilla piirroksilla. Muutamia irrallisia varhaisia esimerkkejä tunnetaan muiltakin aloilta, mutta laajemmin abstraktien visualisointien mahdollisuudet alettiin huomata vasta 1700-luvun lopulla.

Eräänä käännekohtana voi pitää skotlantilaisen kansantaloustieteilijän William Playfairin Commercial and Political Atlas -kirjaa (1786), jossa kirjoittaja esitteli nykyisin pylväs- ja viivakuvioina tunnetut tilastografiikan peruskuviotyypit. (Playfair keksi hieman myöhemmin myös piirakkakuvion.) Tilastografiikan pohjalle ovat sittemmin rakentuneet lähes kaikki myöhemmät abstraktin tiedon visualisointikeinot kuten tieteelliset visualisoinnit sekä konseptuaalisia suhteita kuvaava käsitegrafiikka.

Grafiikka tutkimustyökaluna

Kartat toimivat tilastografiikan keksimisen jälkeenkin tienraivaajana visualisointien kehityksessä. Erityisesti temaattisen kartografian piirissä on otettu ensimmäisenä käyttöön sellaisia keinoja, joita sittemmin on hyödynnetty laajasti muissakin informaatiomuotoilun lajityypeissä. Esimerkiksi tästä käyvät vaikkapa elementtien värikoodaus ja kuvamerkkien eli piktogrammien käyttö.

Yksityiskohta Seamanin kartasta, joka julkaistiin The Medical Repository -lehdessä. Se on harmillisesti jäänyt paikkatiedon historiassa John Snow’n kuuluisan Lontoon vuoden 1854 koleraepidemian kartan varjoon. Snow’n kartta on valtavasti velkaa Seamanin tekemälle pohjatyölle.

Myös varhaisimmat tunnetut esimerkit
eksploratiivisesta grafiikan käytöstä ovat karttoja: amerikkalaisen lääkärin Valentine Seamanin 1798 tekemät kaksi karttaa, jotka kuvasivat New Yorkissa riehuneen keltakuume-epidemian aiheuttamia kuolemantapauksia ja alueen jätteenkaatopaikkoja, joita Seaman epäili taudin aiheuttajiksi. Hän toi näin ensi kertaa grafiikan viestinnällisen funktion rinnalle myös uuden tiedon etsimisen eli eksploraation.

Eksploratiivinen grafiikka onkin sittemmin muodostunut keskeiseksi tieteellisen tutkimuksen välineeksi. Sen mahdollisuuksia havainnollistaa hyvin tilastotieteilijä Francis Anscomben 1973 kehittämä ns. Anscomben kvartetti, neljä datasettiä joiden eroja on vaikea löytää matemaattisin menetelmin mutta joista visualisoituina on helposti nähtävissä niiden keskeiset ominaisuudet. Erityisesti poikkeavat havainnot (engl. outlier), jotka usein ovat seurausta mittausvirheestä, on visuaalisessa muodossa helppo huomata.

Anscomben kvartetti koostuu neljästä datasetistä, joiden useat matemaattiset ominaisuudet kuten varianssi ja lineaarinen regressio ovat identtisiä, mutta joiden erot tulevat helposti näkyviin visualisoituna.

Koska nykyisin tällaisia visualisointeja on mahdollista tuottaa täysin automaattisesti, tutkijat muodostavat kokonaiskuvan aineistostaan usein ensiksi nimenomaan visuaalisesti ja ryhtyvät vasta sen jälkeen soveltamaan tilastollisia menetelmiä sen perkaamiseen.

Tietotulvan hallintaa 

Elämme paraikaa tiedon visualisoinnin nousukautta. Kenties ilmeisin syy virinneeseen kiinnostukseen ovat teknisen kehityksen mukanaan tuomat helpommat välineet esitysten laatimiseen. Kun vielä 1980-luvun alussa yksinkertaisen sääkartan tuottaminen sanomalehteen saattoi vaatia kolmen ihmisen täysipäiväisen työpanoksen, nykyisin tarjolla on runsaasti erilaisia automaattisia työkaluja visualisointiin niin netti- kuin painokäyttöönkin.

Teknisen kehityksen myötä myös julkaisukanavat ovat monipuolistuneet. Kun aiemmin niin tieteellisellä puolella kuin lehdistössäkin julkaisualustana oli yleensä mustavalkoinen, huonolaatuinen painotuote, nykyisin verkko mahdollistaa värillisten ja vuorovaikutteisten esitysten julkaisemisen hyvin edullisesti.

Kartograph-kirjasto mahdollistaa selainpohjaisten karttasovellusten toteuttamisen huomattavasti vapaammin kuin Google Mapsin tapaiset karttapalvelut. Esimerkiksi käytettävän karttaprojektion voi valita liki 30 eri vaihtoehdosta.

Hyvänä esimerkkinä tekniikan uusista mahdollisuuksista ovat internetin karttapalvelut Google Maps tai Open Street Map, joihin on helppo liittää uusia visualisointitasoja ja tyylimuotoiluja valmiin infrastruktuurin ja kartta-aineiston päälle. Mikäli haluaa vapaammat kädet esim. karttaprojektion valitsemiseen, voi haluamansa aineistot ladata pienellä vaivalla Open Street Mapista tai Maanmittauslaitokselta omalle palvelimelleen ja ottaa niiden esittämiseen käyttöön vaikkapa avoimen lähdekoodin Kartograph-kirjaston.

Informaatiomuotoilu tuntuu ajankohtaisemmalta kuin koskaan aiemmin ehkä kuitenkin ennen kaikkea siksi, että tarvitsemme työkaluja meitä ympäröivän tietotulvan hallintaan. Ihmiskunta tuottaa tätä nykyä kahdessa vuodessa enemmän dataa kuin yhteensä koko edeltävän historian aikana. Sitä tuottavat niin tekniset laitteet kuin vaikkapa sosiaalisen median käyttäjätkin. Samaan aikaan avoimen datan aate tuo aiemmin piilossa pidettyä aineistoa kaikkien saataville.

Hakukoneet ja muut tekniset ratkaisut auttavat datatulvan hallitsemiseen, mutta ainakin vielä toistaiseksi sen valjastamiseen hyötykäyttöön tarvitaan ihmistä ja hänen vajavaisia aistejaan. Aisteja, joista näkö on kaikkein vahvin.

Juuso Koponen ja Jonatan Hildén

Kirjoittajat ovat informaatiomuotoiluun erikoistuneita graafisia suunnittelijoita, jotka ylläpitävät Informaatiomuotoilu.fi-blogia ja opettavat mm. Aalto-yliopistossa. Artikkeli sisältää katkelmia heidän tulevasta Informaatiomuotoilu-kirjastaan.

Lähteet:

Zimmermann, Manfred 1989. The nervous system in the context of information theory. Teoksessa Schmidt, Robert F. & Thews, Gerhard (toim.), Human physiology. Berlin ym., Springer-Verlag, 166–173.
Atkinson, Robert K., Levin, Joel R., Kiewra, Kenneth A., Meyers, Tom, Kim, Sung-Il, Atkinson, Laura Ann, Renandya, Willy A. & Hwang, Yooyeun 1999. Matrix and mnemonic text-processing adjuncts: comparing and combining their components. Journal of Educational Psychology 91:2, 342–357
Holmes, Nigel 1991. Pictorial maps. New York, Watson-Guptill Publications.
Tiitta, Allan 1999.  Suomen karttakuvan kehitys. Tieteessä tapahtuu 17:4, 16–23.
Koch, Tom 2012. Knowing its place: mapping as medical investigation. The Lancet 379:9819, 887–888.
Sanomalehtigrafiikan työmenetelmien kehityksestä ks. esim. Järvi, Outi 2006. ”Informatiivinen graafi premillä” – Johdatusta sanomalehtigrafiikan kielioppiin. Vaasan yliopisto, kielitiede. Väitöskirja.
Lohr, Steve 2012. The Age of Big Data. The New York Times 11.2.2012

Lapsiperheiden kantakaupunki – vai väärin laadittu koropleettikartta?

Helsinkiläinen kunnallispoliitikko Mikko Särelä on laatinut jonkin verran huomiota sosiaalisessa mediassa keränneen kartan joka näyttää, kuinka paljon lapsia neliökilometrillä Helsingin eri osissa asuu. On ihan totta, että lasten osuus kantakaupungissa on ollut kasvamaan päin; alle kouluikäisistä helsinkiläislapsista asuu nykyisin kantakaupungissa vajaan viidenneksen isompi prosenttiosuus kuin vuonna 1992. Harmi kyllä, Särelän kartta ei paljasta tätä kunnallispolitiikan kannalta varsin merkittävää seikkaa vaan tulee kertoneeksi lähinnä Helsingin eri osa-alueiden asukastiheyden.

On vanha informaatiomuotoilun nyrkkisääntö, että koropleettikartalla ei pitäisi kuvata absoluuttisia vaan ainoastaan suhteellisia lukuja. Miksi näin? Otetaanpa käytännön esimerkiksi tämä Helsingin seudun kuntia kuvaava kartta:

(Kiitos, kiitos, kyllä tällä komistuksella vielä joku design-palkinto voitetaan!)

Yllä oleva kartta kuvaa HSL:n julkaisusta Liikkumistottumukset Helsingin seudun työssäkäyntialueella vuonna 2008 löytyvää tietoa siitä, kuinka paljon ”pääasillisia autonkäyttäjiä”* alueen eri kunnissa on, neliökilometrille laskettuna. Ja kas vain! Helsingin kantakaupungissa on 1 745 pääasiallista autonkäyttäjää neliökilometrillä kun taas esimerkiksi Vihdissä heitä on vain 25/km².

Voidaanko siis päätellä, että Helsingin kantakaupungissa suurin osa ihmisistä liikkuu omalla autolla ja Vihdissä ei? No ei voida. Pääasiallisten autonkäyttäjien osuus on kantakaupungissa vertailun pienin (37 %) ja Vihdissä puolestaan suurin (68 %). Kartta näyttää käytännössä vain sen, että Helsingin kantakaupungissa asutaan tihemmin kuin Vihdissä.

Koropleettikartta on hyvin herkkä aluejaolle. Jako on harvoin sellainen että eri alueet, olivat ne nyt sitten kuntia kuten esimerkkikartassani, suurpiirejä kuten Särelän kartassa tai jotain muita, olisivat asukasluvultaan ja -tiheydeltään vertailukelpoisia. Niinpä näytettäessä absoluuttisia lukuja, tullaan yleensä kuvanneeksi vain aluejaon ominaisuuksia. Havainnollinen esimerkki löytyy Wikipediasta, jossa sama väestötieto Bostonista on kuvattu sekä absoluuttisena henkilömääränä väestölaskentaruudukon lohkoissa että asukaslukuna eekkerillä samoissa lohkoissa:

Toki absoluuttisia lukujakin kuvaava kartta jotain paljastaa. Se, että kantakaupungissa on enemmän autoja neliökilometrillä kuin Vihdissä on ihan merkittävä tieto liikenteen suunnittelun kannalta. Mutta liikenneinsinöörit tarvitsevat paljon tarkempaa tietoa kuin mitä karkean tason teemakartta paljastaa. Tällaiset kartat palvelevat lähinnä viestinnällisiä tarpeita kun halutaan puhutella muita kuin asiantuntijoita, ja absoluuttisia lukuja esittävä koropleettikartta yleensä lähettää väärän viestin.

On totta, että lapsiperheiden palvelut kantakaupungissa eivät ole kasvaneet samaa tahtia kuin lasten osuus väestöstä ja esimerkiksi päiväkotipaikkojen saaminen on vaikeampaa kuin esikaupunkialueilla. (Poikkeuksia toki on, suuntaan ja toiseen.) Päiväkotipaikkojen pitäisi olla lähellä niiden käyttäjiä, siis lapsia, ja tässä suhteellinen osuus on vähemmän merkittävä tekijä kuin lasten absoluuttinen määrä. Mutta koropleettikartta ei ole oikea väline sen kuvaamiseen. Nyt kartta antaa sellaisen mielikuvan, että kantakaupungissa asuisi suhteellisesti – tai jopa absoluuttisesti – enemmän lapsiperheitä kuin muualla Helsingissä. Kumpikaan ei pidä paikkaansa. Lapsiperheitä asuu kantakaupungissa tiheämmässä kuin esikaupungeissa, mutta niin asuu likipitäen kaikkia muitakin kuviteltavissa olevia ihmisryhmiä: autoilijoita, maahanmuuttajia, työttömiä…

Kantakaupungin lapsiperheet – ryhmä johon kuuluu paljon omiakin ystäviäni ja tuttaviani – ja heidän alimitoitetut palvelunsa ansaitsevat kyllä huomiota näin kunnallisvaalien alla käytävässä julkisessa keskustelussa. Mielestäni Särelä on aivan oikeilla jäljillä nostaessaan teeman esiin, mutta informaatiomuotoilun ammattilaisena täytyy todeta että valittu työkalu ei sovi sen datan esittämiseen, johon sitä nyt on käytetty. Jos koropleettikarttaa haluaa käyttää, sillä voisi kuvata vaikkapa tarjolla olevien päivähoitopaikkojen suhdetta lasten määrään. Jos haluaa näyttää pelkästään lasten absoluuttisen määrän, mielenkiintoisempi olisi vaikkapa aikasarja joka näyttää miten määrä on kehittynyt. Kenties asia on kuitenkin luonteeltaan sellainen, että sen ydin tulee paremmin esiin tekstin kuin grafiikan muodossa.

____

*) Tämän käsitteen tarkempi määritelmä löytyy raportin sivulta 44. Olisin mieluummin näyttänyt henkilöautojen määrän kunnissa, mutta siitä en valitettavasti nopealla googletuksella löytänyt tietoa, joten tämä hieman monimutkainen tilastointimääritelmä saa toimia tämän demonstraation tarpeisiin likiarvona sille.

Suomen Kuvalehden junaliikennevisualisointi

Suomen Kuvalehti lienee tällä hetkellä Helsingin Sanomien ohella parhaiten verkkouutisoinnissaan visualisointeja hyödyntävä suomalainen media. Vaikkei esimerkiksi The New York Timesin 30-päisen infografiikkaosaston saavutuksiin ymmärrettävistä syistä ihan ylletäkään, SK näyttää että varsin pienilläkin resursseilla voi tehdä aidosti tiedonvälitystä hyödyttäviä visualisointeja, kuhan nuo resurssit kohdennetaan nimenomaan sisältöön eikä näyttävyyteen. Lehden sivuilla esitellyt visualisoinnit, kuten tämä kuntien kehityssuuntia kuvaava kartta ovat useimmiten yksinkertaisia Google Maps -mashupeja, joihin on liitetty joku pieni juju. Vaikka lopputulos ei ehkä synnytä vau-elämyksiä, tiedonvälityksen kannalta SK:n ratkaisut ovat usein toimivampia kuin vaikkapa Yle-uutisten visuaalisuutta korostavat uutisgrafikat, jotka välillä tekevät yksinkertaisesta asiasta monimutkaisia turhalla koristelulla.

SK julkaisi tänään hienon visuaalisia keinoja ja tekstiä taidokkaasti yhdistelevän nettiartikkelin, joka avaa sitä, miksi junat Suomessa myöhästelevät niin pahasti. Informaatiomuotoilunörttiä lämmittää erityisesti, että animoidun Google Maps -mashupin lisäksi mukaan on saatu Ètienne-Jules Mareyn aikanaan kehittämä graafinen juna-aikataulu. :) Samalla selvisi itselleni, että Liikennevirasto julkaisee netissä kaikkien Suomen rataosien säännöllisen liikenteen graafisia aikatauluja! Näitä siis käytetään liikenteenohjauksessa ja muussa ammattilaiskäytössä, Marey tosin toivoi niiden syrjäyttävän kokonaan perinteiset numeropohjaiset aikataulut, mitä ei sitten ”jostain syystä” tapahtunut…

Auto-Mapic

Photo © Jean M Norgate/University of Portsmouth 2004

Nykyisin lähes joka auton varusteisiin kuuluu gps-navigaattori, mutta jo ennen satelliitteja ja mobiililaitteita on ymmärretty, että parhaan reitin löytäminen tien päällä on luonteeltaan erityyppinen tehtävä kuin yleiskartan tutkiskelu ajan kanssa ja pöydän ääressä. Brittiläinen John Ogilby julkaisi kokoelman reittikarttoja (engl. strip map) jo 1675 ja viimeistään siitä lähtien suunnittelijat ovat yrittäneet kehitellä yhä parempia tapoja opastaa maanteillä liikkuvia oikeaan paikkaan. Hans van der Maarelin blogissa käsitellään Auto-Mapicia, yhtä pisimmälle viedyistä ”analogisista” ratkaisuista tähän pulmaan.

Törmäsin itse Auto-Mapiciin ensimmäisen kerran Peter Wildburin ja Michael Burken kirjassa Information Graphics: Innovative Solutions in Contemporary Design. Vehkeestä on vaikea löytää tietoa, enkä ole päässyt itse sellaista hypistelemään, mutta ilmeisesti kyseessä on itävaltalaisen yrityksen likimain vuosina 1950–70 valmistama tuote, käytännössä muovinen kotelo, jonka sisällä on taiteltuna isohko, useampaan viipaleeseen leikelty tiekartta. Siitä saa eri osia näkyviin metallisia vipuja siirtelemällä ja kotelon taustapuolella on pienoiskuva koko kartasta, josta löytyvien numerokoodien avulla haluttu osa kartasta saadaan esiin.

iCollect247.com-sivustolla on muutamia lisäkuvia, tämä kartta kuvaa Yhdysvaltain itärannikkoa. Van der Maarenin blogin kartta on Benelux-maista ja Wildburin ja Burken kirjassa Iso-Britanniasta. Onkohan Pohjoismaista olemassa Auto-Mapic-karttaa?