9.4. OpenStreetMap及其作为开放数据的应用

OpenStreetMap（OSM）是通过众包自愿性地理信息（VGI）建立的世界数字地图数据库。OSM由非营利组织`OpenStreetMap Foundation <https://wiki.osmfoundation.org/wiki/Main_Page>`_支持。来自OSM的数据可在开放许可证<https://www.openstreetmap.org/copyright> _下免费提供可视化，查询，下载和修改。

OSM的工作方式类似于Wikipedia，几乎所有功能都可以由用户社区的任何成员进行编辑。OSM成立于2004年，自那时以来已发展到超过200万注册用户。尽管其中只有一小部分是频繁的地图编辑者，但地图在某些位置已经足够成熟，以至于其细节和精度足以与政府和商业实体的“权威”数据集相媲美。在西欧和美国某些地区尤其如此。宾夕法尼亚州立大学校园的下图提供了可以提交给OSM的复杂功能的想法。

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图9.1

OSM最初在政府数据不可自由获得的地方获得普及，但存在着蓬勃发展的GIS社区。例如，在2000年代中期，英国军械测量数据只能用于购买，OSM作为一种有吸引力的免费替代品迅速增长。在政府愿意自由分享数据的地方，有时会安排批量上传谈判。例如，美国有相当彻底的道路覆盖，由于美国人口普查老虎街数据大量上传。

OSM志愿者工作是许多人的一项社会活动和业余爱好，他们收集被称为“地图派对”的群体数据收集活动。这些活动组织了大批志愿者步行、骑自行车、开车穿过一个有GPS装置和记事本的城市，稍后返回一个中心实验室输入数据（Perkins and Dodge 2008）。尽管这在某些情况下仍然有用，但现在许多OSM初学者只需在简单的基于浏览器的编辑器中跟踪航拍照片就可以获得相当大的成功。除了对城市进行实地考察外，测绘团队现在还提供了OSM的培训、意识和新的热情（Hristova等人。2013年）。

9.4.1. 如何贡献和标记OSM特性

要向OSM提供特征，通常需要数字化几何图形（点、线或区域），然后添加描述性属性或标记。例如，要标记一个杂货店，可以跟踪它的建筑足迹，并用shop=supermarket标记它。您可以使用的标记没有限制，但是数据只在您标记与其他OSM用户应用标记的方式一致的程度上有用。

为了促进标记的一致性，OSM社区在OpenStreetMap Wiki <https://wiki.openstreetmap.org/wiki/Main_Page> _网站上组织了非正式的标签投票和批准过程。批准的标签将添加到在线文档中，以便其他人可以轻松找到并应用它们。例如，标签`shop = supermarket <https://wiki.openstreetmap.org/wiki/Tag:shop=supermarket>`_表示杂货店。在添加标签之前，请检查Wiki以确保您使用的是已建立的标签和语法。如果创建自己的标签并开始在许多功能上使用它，请考虑将其放入OSM提案流程<https://wiki.openstreetmap.org/wiki/Proposal_process>`_中。

9.4.2. OSM的优点和缺点

OSM不是唯一的众包VGI项目，但它是最著名的项目之一。因此，它提供了一个有用的例子，说明了众包和VGI的利弊。

OSM的一些主要好处包括：

  1. 使用这些数据是没有成本的。在某些地区，OSM可能是高分辨率GIS矢量数据的唯一免费来源。在其他地方，它可能是唯一的数据来源。

  2. 源数据可供下载并用于衍生制图产品。这里OSM不同于Google Maps部署的众包机制，称为Map Maker。制图员不能下载和重用Google地图制作者的数据；而OSM可供任何拥有足够技术知识的人获取数据。

  3. 由于OSM允许人们添加任何类型的功能，它可能包含比商业或政府地图更丰富和更具社会价值的功能集。可能包括树木、轮椅坡道、食物库、饮用水龙头等。

  4. OSM数据是灵活的，并且可以在新业务打开、桥梁被冲走等情况下快速更新。相比之下，商业和政府地图往往在固定周期上更新。

OSM的一些主要挑战包括：

  1. 没有对数据进行系统的质量检查。使用这些数据的风险由您自己承担，并且在将OSM信息用于关键任务功能时应谨慎。

  2. OSM覆盖的细节、精度和精度在空间上各不相同，而没有一种简单的检测方法。在全球南部，一些城市缺少基本的街道数据，更不用说公园、学校和城市建筑等其他有用的功能了。那个Missing Maps 这个由美国红十字会大力推动的项目，是一个试图解决这一问题的有组织的努力。

  3. OSM会受到贡献者偏见的影响。每个贡献者必须决定他或她将在地图上放置的特征类型和他或她将要地图的位置。查看openstreetmap.org上任何给定位置的地图，我们都不知道是谁创建了地图以及为什么创建了地图。基于浏览器的工具Crowd Lens for OpenStreetMap 试图向在特定位置创建OSM的人群提供一个窗口。这表明一些地方比其他地方获得了更多的关注。

  4. OSM社区确定值得社区标签系统使用的功能类型。这是通过半正式的提案和投票过程来完成的，这往往反映了贡献者的利益。2013年，斯蒂芬斯感叹说，在OSM中有多个标记用于标记性娱乐场所，而表示临终关怀服务和日间托儿服务的标记提案却陷入困境。她将这直接归因于OSM贡献者中绝大多数是男性。最近在OSM会议上的演讲者已经引起人们对OSM中性别和其他失衡的后果的关注，并提供了有关如何使OSM社区更加多样化的建议。<https://www.youtube.com/watch?v=WIzTEaMEc8k >`_。

  5. 除非您只是查看默认的地图瓦片，否则从OSM获取一组集中的数据通常需要比获取数据更多的技术技能。数据进入和检索技术将在课程演练和作业中介绍，您可以在其中自己判断这一点。

OSM的用途

OSM最基本的用途是检索其地图块作为其他专题图层的背景。以这种方式使用OSM的知名网站包括Foursquare、Craigslist和Wikipedia。一些web开发人员switched to OSM as a basemap 在Google Maps API将潜在费用引入其服务条款之后。

从技术角度来看，任何人都可以使用Mapnik这样的渲染引擎来绘制OSM数据的分片。事实上，这就是你在第5课演练中所做的。下图显示了如何在OpenStreetMap.org上选择各种基本地图渲染。其他公司，如Mapbox 制作了自己的OSM渲染，可以作为web服务使用。事实上，Mapbox的商业模式已经非常依赖于OSM，公司已经投资于对输入的OSM编辑进行近乎实时的质量监控，这个过程你可以通过他们的在线查看OSM Changeset Analyzer 工具（您需要使用OSM帐户登录才能使用该工具）。

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图9.2

现在让我们来看看OSM的一些使用方法“超出了基本图”

9.4.3. 危机应对

如此PSU地球空间革命视频<https://www.youtube.com/watch?v=gxCEb5Cv4Nk> _所述，OSM在2010年海地地震后作为救灾援助获得了宣传。在这场灾难之前，海地可公开获取的数字数据很少，而OSM仅限于主要道路和少数其他功能。地震发生后的几周内，全球的Internet志愿者追踪了图像并参考了版权保护的地图，从而在OSM中创建了该国的详细地理数据库。这为涌入该国并需要四处走动的人道主义援助人员提供了有用的底图。它还用作医院，教堂，民用设施以及响应者可以使用的其他资源的清单。

在此期间，OSM的发展非常迅速，并且有许多动画，如本视频：OpenStreetMap - Project 海地描绘了这一时期地图在海地的扩展。Zook等人（2010年）分析了地震响应中使用的各种VGI和众包方法，包括OSM和危机绘图网站Ushahidi。

当工作背后有组织力量时，众包志愿者工作效率最高。借鉴海地的经验Humanitarian OpenStreetMap Team （HOT）现在提供此功能。2013年台风海燕袭击菲律宾后，HOT提供了工具来解释和划分OSM的志愿者绘图工作，以便优先考虑最需要的特征和地理区域。访问热门网站的志愿者可以点击地图区域进行工作，并获得关于跟踪哪些功能以及如何标记这些功能的指导。下图显示了OSM任务管理器，HOT使用该应用程序对已完成的扇区和需要工作的扇区进行分类。

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图9.3

9.4.4. 为未映射或未映射的区域提供存在

在海地和菲律宾迅速组装危机绘图仪的努力令人钦佩，但是理想的情况是已经拥有OSM数据。这些区域仅需要地图，因为首先没有提供足够的信息。技术基础设施的缺乏，人力和货币资本的短缺，民事限制以及其他因素可能导致场所无法制图。Graham（2010）称这些地方为VGI中的“虚拟黑洞”。不幸的是，如果认为与该地图有关的搜索和广告功能将不会产生足够的收入来证明投资的合理性，那么商业互联网地图也可能会忽略这些地方。

OSM已经被用作一种方式，让以前未被制图的社区具有存在感。Hagen（2010）描述了在内罗毕的一个项目，当地的青年志愿者被征募和培训，以绘制Kibera贫民区的分布图。居住着数十万人，这个定居点只不过是以前地图上的一个名字。那个Map Kibera 使用OSM工具记录供水点、厕所、诊所、学校、药店、礼拜场所和非政府组织办公室。其结果是一张地图，居民可以用来寻找当地服务，并游说政府支持基础设施建设。当您使用甚至是默认的OSM地图导航到Kibera时，通过该项目添加的功能会立即显现出来。

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图9.4

在世界其他地方也可以找到类似的故事。当布宜诺斯艾利斯黑客马拉松的参与者想要在当地贫民窟中绘制社会服务地图时，他们发现该地区在商业地图中为空，并决定使用`OSM作为底图 <http://blog.ilabamericalatina.org/2013_06_01_archive.html>`_ 。即使存在街道网络，诸如公共汽车路线之类的其他层也可能对没有汽车的人有所帮助，从而为日常旅行之外的本地旅行提供了可能性。有动力的人已经在印度开通了带有公共汽车路线的OSM项目，并指出详细的当地地图也可以帮助促进旅游业。

9.4.5. 社会公益专题制图

OSM的优点之一是它灵活地存储任何类型的特征，考虑到已经存在的许多标签和基于社区的标签建议和投票过程。在某些情况下，围绕要素类型的子集创建了专门的专题地图。这些例子包括：

  • OpenCycleMap ，专门绘制人们提交给OSM的自行车道

  • OpenSkiMap ，展示滑雪梯和滑雪道

  • Wheelmap ，允许浏览和标记轮椅可到达的位置

  • Philly Fresh Food Map ，展示宾夕法尼亚州费城的城市农业资源和新鲜食品配送点。（这看起来应该很熟悉！）

在这些地图中，OSM充当了本地有用知识的自由访问存储库。这些地图功能中的一些为社区提供了巨大的价值，但在经济上并不赚钱，可能被排除在专有商业地图之外。即使是默认的OSM图块也不会显示上述所有类型的特性，因为这样做会导致地图混乱。开发人员非常需要能够从OSM中检索自定义数据子集并将其显示在专题地图中。

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图9.5

请记住，专题地图是唯一可能的，因为OSM允许免费下载和重复使用数据。使用 OSM 进行专题制图的站点通常依赖于OSM可用的各种查询API之一，例如Overpass API，它允许通过web服务提交自定义标记查询。要求web服务为您提供与某个标记匹配的所有功能，通常比为某个区域下载整个OSM数据集更容易管理。您将在课程演练中体验天桥API。

地图和查询在很大程度上依赖于用户保持与已建立的标记语法的一致性。例如，费城新鲜食品地图依赖于Food Security OSM维基的页面。

9.4.6. 工具书类

  • Graham，M.（2010年）。新地理学与地点的变化：Web2.0与虚拟地球的构建。经济社会地理杂志，101（4），422-436。

  • Hagen，E.（2010年）。把内罗毕的贫民窟放在地图上。发展外展|世界银行研究所，41-43。

  • Hristova，D.，Quattrone，G.，Mashhadi，A.和Capra，L.（2013年）。党的生活：OpenStreetMap中社交地图的影响。在AAAI网络日志和社交媒体国际会议论文集（ICWSM2013）<http://www.aaai.org/ocs/index.php/ICWSM/ICWSM13/paper/download/6098/6362> _中。

  • Perkins，C.和Dodge，M.（2008年）。用户生成地图的潜力：以OpenStreetMap项目和Mapchester绘图党为例。西北地理，8（1），19-32。

  • Stephens，M.（2013年）。性别与地理网：用户生成地图信息的制作部门。地理杂志，78（6），1-16。

  • Zook，M.，Graham，M.，Shelton，T.，和Gorman，S.（2010年）。志愿地理信息与众包救灾：以海地地震为例。世界医疗卫生政策，2（2），7–33。