Osa Ⅲ – Tulokset Landsat-aineistoista

Kuvissa 14–17 nähtävissä Landsat-aineistojen luokittelun tuloksena saadut maankäyttökartat tutkimusvuosilta 1975, 1992, 2002 ja 2018. Kuvista havaitaan rakennetun alan laajeneminen metsä- ja maatalousalueille.

Kuva 14. Maankäyttö 1975 Landsat-aineistosta. Maatalousmaan määrittämiseen on käytetty 1974 vuodelle digitoitua peltomaskia 1974.

Kuva 15. Maankäyttö 1992 Landsat-aineistosta. Maatalousmaa määritetty vuoden 1992 ilma-kuvan perusteella luotua peltomaskia 1992.

Kuva 16. Vuodelle 2002 ei saatu muodostettua peltomaskia vuoden 2002 karttojen mukaan, joten on käytetty 2005 maastotietokannan pelto-, niitty- ja puutarha-alat muokattuna.

Kuva 17. Maankäyttö 2018 Landsat-aineistosta. Maatalousalueet maastotietokannan 2108 mu-kaisesti.

Taulukko 9. Pinta-alat Landsat-luokituksen mukaan (ha).

1975 % 1992 % 2002 % 2018 %

Metsätalousmaa 3819 47 % 3485 43 % 3278 39 % 3470 42 %

Maatalousmaa 1477 18 % 1079 13 % 1050 13 % 717 9 %

Rakennettu 1537 19 % 2559 31 % 2846 34 % 3380 41 %

Paljas/vähäpuustoinen 1023 13 % 984 12 % 1096 13 % 551 7 %

Vesi 212 3 % 61 1 % 54 1 % 53 1 %

Yhteensä 8068 8168 8324 8171

Metsätalousmaan ala vuonna 1974 on ollut maaalasta 47 % ja vuonna 2018 pinta-ala se on ollut 42 %. Vastaavasti rakennetun maan pinta-pinta-ala on kasvanut 19 prosentista 41 pro-senttiin (taulukko 9). Landsat-aineiston mukaan vesialueeksi on luokittunut 3 % vuonna 1974 ja muutoin 1 %. Vesipinta-alassa ei ole mukana alueet, jotka ovat maastotietokannan mukaan vesialueita. Maatalousmaan pinta-alat ovat peltomaskeista tuotetut. Kuvissa 18 ja 19 maan-käyttö pylväsdiagrammissa prosentteina ja hehtaareina. Kuvissa näkyy hyvin rakennetun maan pinta-alan lisääntyminen ja maa- ja metsätalousmaan väheneminen.

Kuva 18. Maankäyttö prosentteina Landsat-aineiston analyysin mukaan. Maa- ja metsätalous-maa vähentynyt ja rakennetun metsätalous-maan ala lisääntynyt.

Kuva 19. Maankäyttö Landsat-aineiston analyysin mukaan hehtaareina. Rakennetun maan ala lisääntynyt huomattavasti vähentäen maa- ja metsätalousmaan alaa.

0%

Metsätalousmaa Maatalousmaa Rakennettu Paljas/vähäpuustoinen Vesi

0

Metsätalousmaa Maatalousmaa Rakennettu Paljas/vähäpuustoinen Vesi

3.3.1 Luokituksen luotettavuusarviointi

Luokituksen onnistumisen luotettavuuden arviointi on tärkeä tekijä maankäytön muutoksen tul-kinnassa. Jokaiselle tutkimusvuodelle on tehty satunnaispisteet ArcGIS-ohjelmalla sekä tarkas-tettu ilmakuvilta ja peruskartalta mikä on ollut todellinen maankäyttö kyseisessä pisteessä.

Vuoden 2002 kuvan tarkastamisessa on käytetty apuna myös luokittelematonta Landsat-kuvaa, koska kyseiseltä vuodelta ei ollut koko tutkimusalueen kattavaa ilmakuvaa. Vuoden 1975 Land-sat-aineistolle tehtiin 200 tarkistuspistettä ja muille 300. Pisteiden tarkistuksen jälkeen luotiin virhematriisi (Confusion Matrix) ArcGIS-ohjelmalla ja saatiin taulukoiden (9-12) mukaiset tu-lokset. Kappa-arvo on kaikissa virhematriisesissa yli 0.70, joten luokitus on onnistunut erittäin hyvin.

Taulukko 10. Virhematriisi 1975. Vesi ja metsä ovat luokittuneet melko hyvin oikein. Pal-jas/vähäpuustoinen ja rakennettu alue ovat sekoittuneet keskenään melko paljon. Kuitenkin kappa-arvo hieman yli 0.7.

1975 Vesi Metsä Paljas Rakennettu Yhteensä Käyttäjän

Taulukko 11. Virhematriisi 1992. Vesi ja metsä ovat luokittuneet melko hyvin. Myös raken-nettu on luokittunut kohtalaisen hyvin. Kappa-arvo on yli 0,76.

1992 Vesi Metsä Paljas Rakennettu Yhteensä Käyttäjän

Taulukko 12. Virhematriisi 2002. Vesi on luokittunut erinomaisesti. Rakennettu on luokittunut heikoimmin. Kappa-arvo erinomainen: yli 0,75.

2002 Vesi Metsä Paljas Rakennettu Yhteensä Käyttäjän

Taulukko 13. Virhematriisi 2018. Vesi on luokittunut hyvin. Rakennettu on luokittunut hei-koimmin, mutta kokonaisuutena luokitus on varsin hyvin onnistunut kappa-arvon ollessa lähes 0,75.

4 TULOSTEN TARKASTELU

Joensuun alueella on erittäin selkeästi näkyvissä kaupungistumisen vaikutus rakennetun pinta-alan laajentumisena, ja sen myötä maa- että metsätalousmaan pinta-pinta-alan vähenemisenä. Myös tieverkoston pinta-ala on lisääntynyt huomattavasti, mikä lienee seurausta osaltaan ajoneuvo-liikenteen lisääntymisestä, kaupungistumisesta ja osaltaan myös metsäautoteiden rakentami-sesta. Sama kehitys on odotettavissa tulevaisuudessa kaupungin kaavoituskatsauksen perus-teella (Kaavoituskatsaus 2019). Uusia asuinalueita on kaavoitettu muun muassa Multimäen alu-eelle ja Karhumäen asuinalualu-eelle (Maankäytön toteutusohjelma 2018). Myös Landsat-aineiston avulla on saavutettu hyvin maankäytön kehityksen suuntalinjat. Epätarkkuuksia on erityisesti

alueilla, jotka ovat pienipiirteisempiä, kuten kapeammat tielinjaukset. Virhematriisien perus-teella voidaan kuitenkin sanoa, että luokittelu on päälinjoittain onnistunut erinomaisesti kappa-arvon ollessa yli tai lähes 0,75 kaikilla tarkasteluvuosilla.

Tutkimuksen mukaan suuri osa maatalousmaasta on siirtynyt rakennetuksi alueeksi tai metsi-tetty. Maapinta-alasta vuonna 1974 on ollut metsätalousmaata 58 prosenttia (4677 ha) ja vuonna 2018 48 prosenttia (3919 ha) osan II analyysin mukaan (taulukko 8). Vastaavat maatalousmaan-pinta-alat ovat olleet 18 ja 9 prosenttia (1474 ja 715 ha). Rakennettua pinta-alaa on ollut vuonna 1974 23 prosenttia (1870 ha), kun taas vuonna 2018 sen pinta-ala on ollut 44 prosenttia (3576 ha). Väestömäärään suhteutettuna 1970-luvulla on ollut noin 520 neliömetriä henkilöä kohden rakennettua pinta-alaa, kun taas vuonna 2018 noin 620 neliömetriä.

Kuten taulukon 8 mukaan voi havaita, että maapinta-ala on muuttunut lähes 200 ha, mikä osit-tain selittyy täytemaiden siirtämisellä vesistöalueille, kuten syväsataman alueella ja Noljakan seudulla. Todellisuudessa maapinta-alan muutos ei liene niin suuri, sillä ero selittyy osaltaan analyyseistä. Luokitus onkin ongelmallista eri kriteerein ja erilaisista tietolähteistä koostuvissa aikasarjoissa (Holopainen ym. 2015). Osassa II vuoden 1974 metsämaskia digitoitaessa on jää-nyt osa metsäalueista huomioimatta metsäalueiksi, jotka vuoden 2018 metsämaskissa ovat met-säalueiksi luokittuneet. Näitä alueita on muun muassa ranta-alueilla (kuva 20), jotka ilmakuvien perusteella eivät näytä metsältä, vaan enemmänkin vesijättömailta tai muuten puuttomilta alu-eilta. Samoin Landsat-aineiston analyysissä osa näistä ranta-alueista on luokittunut maa-alu-eeksi, vaikka todellisuudessa ovat puuttomia tai vesikasvillisuutta kasvavia alueita (kuva 21).

Landsat-aineiston perusteella havaitaan sama maapinta-alan muutos kuten osassa II. Koska ve-sialueet luokittuvat melko tarkasti Landsat-aineistosta tehdyissä analyyseissä (Torahi & Rai 2010, Coulter ym. 2016), voidaan saadun pinta-alan muutosta pitää kohtalaisen oikein tulkit-tuna, huomioiden kuitenkin Landsat 2-satelliitin resoluution (60 metriä). Tämä seikka voi ai-heuttaa epävarmuutta pinta-alan määrityksessä suuntaan tai toiseen. Huomion arvoista on myös ranta-alueiden kasvillisuuden vaikutus vesialueiden luokittelussa. Kuten taulukosta 9 voi ha-vaita maapinta-alaksi tulkitun alueen pinta-ala vaihtelee, mikä ilmeisesti osaltaan johtuu ranta-kasvillisuudesta. Kuvasta 21 voidaan havaita myös, että Landsat-aineisto ei vastaa sijainniltaan todellisuutta ja olisi tarvinnut georeferoinnin paremman lopputuloksen saamiseksi. Saman orto-oikaisun epätarkkuuden ovat havainneet Tatem ym. (2006) tutkimuksessaan. Landsat-satelliit-tikuvien geometrinen tarkkuus olisi tarkastettava ennen tutkimuksen aloittamista (Phiri & Mor-genroth 2017).

Kuva 20. Metsämaski 2018 Noljakan alueelta. (c) Metsäkeskus ja ilmakuva: Maanmittauslai-tos/Esri Finland

Kuva 21. Landsat 2018 metsätalousmaaksi ja vedeksi luokittuneet alueet. Maastotietokannan vesialueet poistettu.