OpenStreetMap

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OpenStreetMap标识

OpenStreetMap(简写为OSM)是一个任何人都可以编辑和自由使用的全球地图,其目标是创建并提供开源的地理数据。其中大部分内容都是由志愿者从无到有地构建起来的,并以开放授权的形式发布。OSM为城市研究提供了免费、易于获取的基础地理数据,既可以将地图数据下载,作为研究底图或空间分析的基础数据使用,也可以在与城市量化分析的开发中作为外部数据源调用。

OSM概况

发展历程

OpenStreetMap创始人Steve Coast
  • 2004年7月,斯蒂夫.科斯特(Steve Coast)在伦敦上大学时创建OSM。OSM的创建,一方面受到了Wikipedia的启发,同时也是为了打破私有地图数据主导的局面。OSM起步期专注于英国地图,在英国及世界各地,政府运行或者依靠公共税收支撑的项目创建了大量的地理数据库,却未能得到广泛的推广和使用。
  • 2006年4月,OSM基金会成立,致力于免费地理空间数据的开发与推广,让每个人手可以使用和分享这些地理数据。
  • 2006年12月,Yahoo公司同意OSM使用其航拍图来创建和编辑地图。
  • 2007年4月, Automotive Navigation Data公司(简写为AND)向OSM捐赠了全部荷兰数据以及中国与印度的公路数据。
  • 2007年7月,OSM第一届全球大会召开,注册用户数超过9000人,大会赞助商包括Google、Yahoo、Multimap等公司。
  • 2007年10月,OSM完成了美国人口调查局TIGER道路数据的导入工作。
  • 2007年12月,牛津大学成为第一个在其网站上使用OSM地图数据的大型机构。
  • 2010年11月,微软Bing修改其使用协议,允许利用其卫星影像创建地图数据。
  • 2012年,Google地图开始对大客户进行收费,迫使一些大型网站改用OSM及其他的地图提供商,如:Foursquare, Craigslist采用了OSM数据;苹果公司中止与Google地图的合作协议,利用TomTom公司与OSM数据建立了自己的地图数据平台。

地图浏览

可以在各种设备、各种操作系统下方便的浏览OpenStreetMap地图,以下是一些常见的浏览方式:

  • 网络浏览器:用任何支持Javascript的网络浏览器访问OpenStreetMap官网
  • Maps.me: 免费的移动设备软件,支持AndroidiOS,可下载OSM矢量数据并离线使用,也可在线访问最新的瓦片地图数据;
  • OsmAnd: 免费的移动设备软件,支持AndroidiOS,可下载OSM矢量数据并离线使用(免费用户有地图下载限制)。

地图编辑

伴随wiki式OSM协作编辑软件的逐渐成熟,地图编辑方式也变得越来越多元、越来越方便,以下是一些常见的编辑方式:

  • iDOpenStreetMap官网内嵌的在线编辑器;
  • JOSM:全称为Java OpenStreetMap编辑器,免费桌面应用程序。

OSM数据应用基础

数据格式

  • OSM使用拓扑数据结构,包括四类核心要素(aka. data primitives):
    • Node(节点):地理位置点,以经纬度坐标形式存储,通常代表没有尺寸的要素,比如POI(Points Of Interest,兴趣点)或山峰的制高点;
    • Way(通道):一系列节点的列表,可以是多义线,当形成闭合路径时也可以是面;既可以代表线性要素,如街道、河流等,也可以代表面状要素,如森林、公园、停车场、湖泊等;
    • Relation(关系):节点、通道、关系的有序列表,合在一起叫做“member(成员)”,member可以有“role(地位)”属性(字符串格式);Relation用来表示已存在的节点和通道的相互关系,比如道路的转弯限制,高速公路跨越多条普通道路(并不相交),以及中间有洞的环形面等;
    • Tag(标签):关键值,键名、键值均为字符串格式,用于存储地图要素的元数据,比如类型、名称、物理属性等;标签是独立要素,但总是附着到地图要素(节点、通道、关系), 推荐的各类地图要素的标签定义及含义在一个wiki网站上进行维护。
  • OSM采用WGS 84EPSG:4326)地理坐标系。
  • OSM原始数据格式为PBF、XML;PBF压缩率更高,更便于下载。
  • OSM数据很大程度上依赖于本地参与者的贡献,因而地图数据的质量在不同地区差异很大。

数据获取

  • OpenStreetMap官网:可以导出当前地图浏览范围涉及的数据,导出格式为OSM XML。
  • OSM星球:提供每周更新的完整OSM数据库副本,包括最新数据、历史数据(包括早期版本及已删除的数据),格式包括OSM XML、OSM PBF等,2017年9月最新XML数据库文件大小约为60G。
  • Geogfabrik:定期更新的洲、 国家和特定城市数据库,格式包括OSM XML、OSM PBF、ESRI Shape文件等。
  • Mapzen城市摘录:世界主要城市和周边地区的摘录,格式包括OSM XML、OSM PBF、ESRI Shape文件、GeoJSON等。
  • ArcGIS OSM编辑器:Arcmap的免费开源扩展插件,单次下载的地图范围有限,可通过切块下载解决,同时提供了一些编辑、分析工具。
  • QGIS:内置了OSM数据下载功能,点击菜单Vector ‣ OpenStreetMap ‣ Download data,输入需要下载的范围坐标即可,下载文件格式为OSM XML。

数据清理

  • 图层拆分:OSM原始数据格式,仅区分点、线(面)等基本类型,数据使用前通常需要将不同类型的要素拆分成多个数据文件,如道路与河流,建筑物与水面等。
  • 坐标转换:OSM数据采用地理坐标系,测量距离或与其他数据共同使用时,可能需要投影和转换坐标系。

格式转换

可利用多种工具,将OSM数据库转为其他格式的数据库:

OSM数据应用实例

外部链接

参考资料