České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor geoinformatika katedra mapování a kartografie Název předmětu
Free software GIS číslo úlohy
název úlohy
JOSM - používané speciality a rozšířené možnosti editace OSM
Školní rok
2008/2009
1. semestr
studijní skupina
NH1
zpracovali
Kristýna Pokorná Zdeněk Jankovský
datum
24. 11. 2008
klasifikace
Licenční ujednání c 2009 Kristýna Pokorná, Zdeněk Jankovský Copyright Tento text je dostupný pod licencí Creative Commons Atribution-Share Alike 3.0. Viz http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ Je dovoleno: • Sdílení – kopírovat, rozšiřovat vystavovat a sdělovat toto dílo. • Odvozování – přepracovat a odvozovat z tohoto díla. Při dodržení následujících podmínek: • Autorství – musíte uvést autora takovým způsobem, jaký jeho licence požaduje. • Sdílení za stejných podmínek – pokud měníte, rozšiřujete či čerpáte z tohoto díla, musíte vydávat výsledné dílo pod stejnou, podobnou nebo kompatibilní licencí. • Pro každé další použití či šíření musíte dát jasně najevo, pod jakou licencí je dílo vydáváno. • Jakákoliv výše uvedená podmínka může být porušena se souhlasem vlastníka autorských práv. • Nic v této licenci nepoškozuje nebo neomezuje autorova morální práva.
2
1
Open Street Map, historie vznik
OpenStreetMap je projekt, jehož cílem je tvorba volně dostupných geografických dat. Data pak mohou být zobrazována jako silniční mapa, mapa měst a podobně. Základním kamenem sběru dat jsou záznamy z GPS přijímačů. Data jsou poskytována pod licencí Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.0. Projekt založil v červenci roku 2004 Steve Coast, žijící ve Velké Británii. V dubnu 2006 začala projekt podporovat stejnojmenná nadace. Záměrem nadace OpenStreetMap je podporovat tvorbu mapy a sdílení dat každému, kdo o ně projeví zájem. V prosinci 2006 umožnila společnost Yahoo používat její letecké snímky jako podpůrný prostředek tvorby mapy. V dubnu 2007 poskytla společnost Automotive Navigation Data projektu kompletní silniční mapu Holandska, Indie a Číny. V červenci 2007 se poté uskutečnila první OSM mezinárodní konference. V říjnu 2007 byl dokončen import silničních dat US Census TIGER. V prosinci 2007 se stala Oxford University první významnou organizací, která na svých webových stránkách používá data OSM. Od ledna 2008 by mělo být možné stahovat data OSM do přijímačů GPS a používat je pro navigaci. V březnu 2008 oznámili zakladatelé, že obdrželi obnos v hodnotě 2,4 mil. eur od firmy Cloud Made, která bude data z OSM používat.[WikiCz]
2
JOSM úvod
Pro přidávání dat OSM existuje několik různých editorů. Tato práce je zaměřena na jeden z nich a to Java OpenStreetMap editor, zkráceně. Ten je nejvhodnější pro přidávání velkého množství dat a obsahuje řadu pomocných funkcích, o kterých bude dále zmínka. JOSM vytvořil v jazyku Java 1.5 Immanuel Scholz a nyní v tvorbě a údržbě pokračuje Frederik Ramm. Program je multiplatformní, lze tedy spustit v Linuxu, Windows i Mac OS X. Nejnovější verze lze stáhnout na domovských stránkách projektu http://josm.openstreetmap.de/ Pro spuštění programu je nutné mít nainstalovanou Javu nejméně verze 1.5
3
Čeština v OSM
Při mapování v našem prostředí je třeba dbát na správnost českého jazyka. Chyby v názvech nejen matou uživatele, ale také velmi znesnadňují vyhledávání objektů. Všechny názvy se uvádějí zásadně s diakritikou. Psaní velkých písmen se řídí podle poslední verze pravidel českého pravopisu z roku 1993. Vzhledem k tomu, že chyby v psaní velkých písmen jsou častým jevem, několik pravidel zde citujeme. U názvů obcí, městských čtvrtí, sídlišť se píší všechna písmena velká kromě předložek (př: Dvůr Králové nad Labem, Mariánské Lázně). U názvů ulic je situace složitější. První písmeno názvu se píše vždy velké a pokud název začíná na předložku tak i druhé. Dále pak záleží, zda se jedná o jméno vlastní nebo jméno obecné. Jména obecná se píší písmenem 3
malým (př: Masarykova třída, Nové zámecké schody, Karlův most). U názvů ulic nevkládáme slovo „uliceÿ pokud to není součástí názvu. Stejně zacházíme i s dalšími obecnými názvy jako je sídliště, náměstí, rybník apod. Velká písmena nepíšeme, pokud vkládáme popisky, které nejsou názvy objektů, ale pouze usnadňují orientaci (tedy. např. „lávka pro pěšíÿ, „plzeňská výpadovkaÿ). Dále není vhodné používat ustálené zkratky jako „nám.ÿ, „ryb.ÿ a podobně.[CZ:Specifik]
4
Editace a editační speciality v OSM
4.1
Dodržování správné topologie kresby a jak na to
Při tvorbě a editaci OSM je potřeba dodržet topologická pravidla. V případě nedodržení topologie dochází k problémům zejména u síťových analýz. Model je tvořen datovými primitivy bod, linie a plocha. Pro ně platí následující pravidla.[CZ:Specifik] • body – je-li jeden objekt nositelem více fenoménů (amenity=pub; wifi=yes), měl by být reprezentován jen jedním bodem s více tagy. Někdy to však není atributově možné (obecní knihovna, obecní úřad v jednom malém objektu na vesnici) • linie – linie nesmí křížit jinou linii (pokud se nejedná o mimoúrovňové křížení, např most a řeka, elektrické vedení a cesta). Na průniku dvou linií musí být vložen bod. Existuje-li návaznost na jinou linii, musí tuto návaznost sdílet v bodě (například chodník a jeho schody, nebo dálniční sjezd a dálnice nebo řeka a její přítok). Jsou-li dvě různé osy objektů ve stejném místě, je třeba, aby sdílely svoje body (např. hranice státu a řeka). Pokud je to atributově možné, musí být linie ve stejných trasách rozděleny a reprezentovány jen jednou cestou (např. tramvajová trať a silnice). • plochy – plochy, které spolu bezprostředně sousedí mají sdílet také své hraniční uzly. Křížení, překrývání, uzlování (Plocha-1 + zúžení do 1 bodu + Plocha-1) prvku sebou samým není přípustné. Překrývání jiných ploch není přípustné. Může se ale tak stát ve výjimečných případech v rámci různých značkových sad (landuse, nature, square, military area, . . . ) • bod a linie – je-li bodový objekt v reálném světě na jiném liniovém objektu, musí být i jeho reprezentující prvek součástí liniového prvku (například železniční zastávka na trati, přechod pro chodce na silnici, most na silnici) • plocha a linie – jsou-li různé hranice a osa objektu ve stejném místě, je třeba, aby sdílely svoje body (například vodní plocha, přehradní hráz) • bod a plocha – jsou-li na hranici plochy objekty reprezentované body, je třeba, aby tyto body současně tvořili tuto plochu (například vstupní brány do uzavřeného areálu).
4
4.2
Znaky dvojtečka, středník
Znak dvojtečka (:) slouží k rozlišení – zpřesnění informace. Dvojtečka se může objevit jak v názvu tagu tak v jeho hodnotě. source:position=uhul:ortofoto Znak středník (;) slouží k oddělení více možností v hodnotě tagu. Například pro případ výše: source:position=gps;uhul:ortofoto
4.3
Otvírací doba
Do OSM lze k objektu vložit i otvírací dobu daného zařízení. Tento tag určuje vlastnost, proto se pojí jen k určitým tagům se kterými dává smysl: mohou to být například restaurace, lékárny, obchody, benzínové pumpy a tak dále. Pro vložení otvírací doby slouží tag opening_hours. Syntaxe jeho hodnoty je jedna z nejsložitějších. Je nutné vyjádřit jak jednotlivé dny v týdnu tak i otvírací hodiny pro ně. Pro shrnutí několik zásad: • dny (wd) se zkracují pomocí anglických zkratek: Mo · Tu · We · Th · Fr · Sa · Su, • hodiny (hh) se uvádí dvojciferně, ve formátu 24 hodin, tedy: 08:30-17:00, • minuty (mm) též dvojciferně, odděleny od hodin pomocí dvojtečky, • měsíce (mo) se zkracují anglickými trojpísmenými zkratkami: Jan · Feb · Mar · Apr · May · Jul · Jun · Aug · Sep · Oct · Nov · Dec, • den v měsíci (md) se vyjadřuje pomocí čísla dne v měsíci (bez tečky), např.: Dec 25. Základní syntaxe je poté: wd hh:mm-hh:mm např. Mo 09:00-16:30, nebo pro složitější mo md hh:mm-hh:mm např. May 1 09:00-12:30. Další zákonitosti pro použití: • rozmezí se oddělují pomocí -, např.: Mo-Fr, Jan-Feb, Dec 23-Jan 1, • jednotlivé dny či hodiny v jednom dni se oddělují pomocí , • jednotlivé hodiny pro různé dny se oddělují pomocí ; např.: Mo,We 07:00-12:00,14:00-16:00; Tu,Th 07:00-12:00 • za období patřící do předtím zmíněného lze přidat výjimku – slovíčko off, dobu kdy je daný objekt uzavřen. Lze psát např. Mo-Fr 07:00-12:00,14:00-16:00; Tu,Th off Pokud by ovšem uzavření platilo pro začátek či konec období, nevyjadřuje se toto pomocí výjimky, ale pomocí tradičního zápisu, 5
• pro NON-Stop otvírací dobu v některých dnech se používá 00:00-24:00, • pro NON-Stop sedm dní v týdnu se používá speciální hodnota tagu 24/7, která jako jediná ze všech je speciálně renderovaná do značky objektu, pro který otvírací hodiny platí. Příklad pro lékárnu:
Otvírací hodiny objektů nejsou v mapě nijak označeny ani zobrazeny (až na výjimku 24/7). Jejich hodnotu lze zjisti z kontextového menu nebo pomocí jiných programů. Osobně se mi povedlo k těmto datům přistupovat až po načtení do JOSM.[WikiHours] Rád bych ještě upozornil, aby se tag opening_hour nepletl s tagem access, který vyjadřuje přístupnost ve smyslu zákazu – pouze pro cyklisty, pěší, soukromé účely apod.
4.4
Sakrální stavby – náboženství
Po českých krajích se vyskytuje spousta sakrálních staveb, a to na příklad jen malých křížků či kapliček. Obecně mezi sakrální stavby můžeme počítat od katedrál, kostelů, synagog až po ty nejmenší výše zmíněné stavby. Všechny tyto stavby je v OSM možné mapovat. Snahou české komunity bylo pro lepší rozlišení staveb rozšířit některé tagy, ale tyto návrhy nebyly přijaty. Pro určení sakrálních staveb se používá tag amenity s hodnotou place_of_worship. Pro malé lokální stavby se používá tag historic s hodnotami: wayside_cross pro kříže, křížové cesty pojící se k ulicím a wayside_shrine pro kalvárie, poklony, boží muka patřící k cestám.
6
Použití názorně shrnují tabulky:[CZ:Specifik] tag amenity religion name
hodnota place_of_worship christian název
význam sakrální objekt rozlišení náboženského směru zahrnuje kostely, které mají význam pro město, větší vesnici name název (typ) zahrnuje katedrály, basiliky s regionálním významem a kaple, kapličky, které mají význam na úrovni vesnic name sv. Jan, Nanebe- u katolických objektů se používá jméno patvzetí Panny Marie, rona nebo Boží osoby jemuž je zasvěcen. sv. Kateřina U jiných denominancí, kde světci nefigurují, se může užít tradiční název loc_name Červený kostel často se také užívá místní, zvyklostní název pro daný kostel tag hodnota historic wayside_cross wayside_shrine name
4.5
smírčí kříž
význam zahrnuje kříže, křížové cesty, které se pojí k cestám, ulicím zahrnuje kalvárie, poklony, boží muka, které se pojí k cestám zvláštní typ, většinou kamenných křížů
Turistické značky
Mezi české speciality patří kvalitní a rozsáhlá síť turistických značených cest, které přímo vybízejí k mapování. Pro tento účel jsou vytvořeny speciální tagy kct_red, kct_blue, kct_green, kct_yellow, kde kct je zkratka Klubu českých turistů a za podtržítkem se uvádí barva příslušné trasy. Pro zobrazení na mapě stačí tag doplnit atributem yes, je ale vhodné specifikovat typ trasy pomocí následujících atributů – hodnoty tagu kct_barva . • major – klasická turistická značka v terénu vyznačená třemi vodorovnými pruhy • local – místní značení, v terénu diagonálně rozdělený čtverec, jeden trojhelnik bílý, druhý v jedné ze čtyř barev • learning – naučná stezka, nemusí být zřízena KČT • ruin – odbočka ke zřícenině • peak – odbočka k vyhlídce nebo vrcholu • spring – odbočka ke studánce • horse – jezdecká stezka, v terénu bílý čtverec s barevným kruhem uprostřed
7
• interesting_object – odbočka k zajímavému objektu • ski – běžecké trasy • european– Evropská stezka Název či další informace o trase je možné doplnit pomocí [CZ:Specifik] tag :kct_color =Název trasy . Například name:kct_green=Geoloci, description:kct_green=Naučná stezka po geologicky zajímavých místech v okolí Svojšína Turistické cesty nejsou rendrovány na mezinárodní stránce http://openstreetmap.com/, ale na její české verzi http://openstreetmap.cz/
5
5.1
Rozšířené zjednodušující prostředky pro editaci OSM v editoru JOSM Fotografie
Jedním ze způsobů jak si zjednodušit mapování pro OSM je používat při měření GPS fotografií. Fotografie pořízené běžným digitálním fotoaparátem po stažení do počítače lze v editoru JOSM importovat k GPS track. Výsledný soubor fotografie by neměl být příliš velký, aby editor JOSM nemusel zobrazovat – načítat – příliš mnoho dat, plně dostačuje rozlišení 1280x960, komprese JPG, tedy soubor přibližně o velikosti 0, 5 M B. Synchronizace fotografií a měření probíhá podle času; fotografie se přiděluje k GPS měření podle informací uložených fotoaparátem. Prvním krokem při použití této metody je na začátku měření – na počátečním bodě – vyfotografovat samotný přístroj GPS, a to tak, aby bylo zobrazeno datum, čas GPS, a podobné údaje. Tato fotografie slouží po načtení fotek k jejich synchronizaci s měřením.
8
Dále měření probíhá tak, že fotoaparátem zachycujeme mapované objekty kolem kterých procházíme. Například telefonní budky, recyklovaný odpad, poštovní schránky a další. Pro mapování ulic je doporučeno fotografovat název ulice když do ní vcházíme (vjíždíme) a když z ní vyjíždíme. Při dalším zpracování tak může kontrolovat jakou délku ulice zabírá. Do GPS aparatury již nemusíme vkládat waypoints či jiné značky. Pro dobrou práci s fotografiemi v softwaru JOSM je třeba nainstalovat plug-in „AgPifoJÿ (pomocí Preferences, záložka Plugins). Načtení fotografií se poté provádí následovně: po načtení měřené track, klikneme na její název pravým tlačítkem a vybereme volbu „Import Imagesÿ. Vybereme složku s fotkami a pomocí označení souborů vybereme ty, které chceme importovat. Potvrdíme volbou „Openÿ a počkáme, až se veškeré fotografie načtou. Dále je nutné synchronizovat čas GPS a fotografií: pravým tlačítkem klikneme na vrstvu „Geotagged Imagesÿ a vybereme volbu „Sync Clockÿ. Otevře se dialog pro načtení první fotografie – fotografie GPS se zobrazenými hodinami. Po volbě „Openÿ se otevře okno s názvem „Synchronize Time with GPS Unitÿ. Do vstupního pole „Enter shown dateÿ vložíme datum a čas zobrazený na GPS jednotce a do pole „GPS unit timezoneÿ musíme vložit časový posun GPS a fotografií (v celých hodinách, se znaménkem plus či mínus). Zjistit tuto hodnotu nemusí být příliš snadné, pokud například nebude čas v obou zařízeních správně nastaven, bude nutné časový posun zkoušet a dolaďovat systémem „pokus – omylÿ. Proto osobně doporučuji nastavit čas fotoaparátu podle aparatury GPS či obráceně. Dobrá synchronizace hodin je taktéž důležitá pro přesnost umístění fotografie do mapy, a tím i pro správné umístění mapovaného objektu.
5.2
Nahrávání doplňkového slova na diktafon
Aby člověk nemusel nutně zapisovat smysl každého waypoint, je možné si místo toho nahrávat hlasové poznámky na diktafon. Editaci i vlastní mapování tím uděláme mnohem příjemnější a plynulejší. Doplňkové slovo lze připojit na vrstvu track. Pro připojení klikněte pravým tlačítkem myši na požadovanou vrstvu a vyberte z nabídky „Import audioÿ. V rámci nahrávání doplňkového slova na diktafon máme v podstatě tři možnosti: [WikiJOSM] 1. Nepřerušované nahrávání hlasů a vytváření waypoints: tradičně zaznamenáváme GPS track a waypoints. Při vytváření waypoints zároveň diktujeme poznámky do jedné, po celé mapování souvislé, hlasové poznámky. Data (GPS a zvuková) by pak mělo být možné v JOSM synchronizovat a vytvořit tak prostor pro jednoduchou editaci OSM. 2. Nepřerušované nahrávání a hlasový záznam bodů: je obdoba prvního způsobu; pouze pomocí GPS netvoříme waypoints ale hlasové záznamy tvoříme například takto: „BOD! Křížení s potokem Botič!ÿ 3. Samostatné hlasové poznámky s každým waypoints: tradičním způsobem vytváříme pomocí GPS waypoints a hlasovou poznámku nahráváme pro každý bod zvlášť – každý bod, jedna krátká hlasová poznámka. 9
Z vlastní zkušenosti můžu doporučit poslední způsob: je velice prostý, jednoduchý, a nepředpokládá nutnost stahovat data z hlasového záznamníku do počítače – je možné si poznámky přehrávat přímo ze záznamníku při editaci OSM. Nejpřehledněji se poznámky pro způsob tři nahrávají asi takto: „Bod dvacet pět. Telefonní budka.ÿ „Bod dvacet šest. Křižovatka ulic Na Slupi, po které jsem přišel a U Veneráku. Pokračuji dále Na Slupi.ÿ „Bod dvacet sedm. Restaurace U Šikuly, otevřeno denně od 13 do 24 hodin.ÿ Tedy určit číslo bodu, jaký je mapovaný prvek, popřípadě raději zdůraznit okolnosti pohybu, aby při vyhodnocování dat nemohlo dojít k chybě. Mám osobní zkušenost i s první možností, ovšem potkal jsem se s těmito potížemi: • přímo stažený soubor z hlasového záznamníku nebylo možné v JOSM otevřít. Bylo nezbytné konvertovat ho pomocí programu Audacity[WebAudacity] do nového wav souboru, • byl velký problém správně synchronizovat nahrávku s postupem mapování. K naprosto dobrému výsledku jsem se nedostal – nahrávka byla umístěna na track GPS asi o plus minus 5 sekund, což představuje nepřesnost asi 6 metrů při běžné rychlosti chůze, • pokud v datech tracklogu jsou děravá místa (například dočasná ztráta signálu GPS) JOSM si s přehráváním audia neví plně rady, přehrávání se zasekává a jsou s ním potíže. Krátké hlasové poznámky, každou pro jeden waypoint, by mělo být možné také připojit pomocí odkazu v souboru gpx. Do souboru se ke každému bodu vloží značka , ve které je uveden odkaz na daný soubor wav.[JOSMAudio] Tuto možnost jsem osobně netestoval. Po osobní zkušenosti mohu nejvíce doporučit třetí způsob nahrávání hlasových poznámek.
5.3
Přidání podkladů WMS
JOSM také umožňuje připojení WMS služeb. Podmínkou je nainstalovaný WMS plug-in. Ten tedy umožňuje připojit obrázek z libovolnému mapovému serveru a zobrazit ho na pozadí projektu. Ovšem je potřeba ověřit, zda lincence poskytovatelů dovolují použití jejich dat při tvorbě OSM. Zdroje, které obecně lze použít jsou: • OpenAerialMap – http://wiki.openaerialmap.org/Using_With_OSM Letecká mapa světa poskládaná z volně dostupných leteckých snímků. Základem jsou data z Landsatu, která jsou lokálně doplněna jinými volně šiřitelnými snímky. • NASA Landsat – Snímky s nízkým rozlišením, které jsou součástí Public Domain.
10
• Yahoo! Aerial Imagery – http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Yahoo!_Aerial_Imagery Yahoo dala povolení využít své letecké snímky pro vektorizaci pro OSM. Dříve bylo potřeba mít nainstalovaný zvláštní plug-in YWMS, který umožní použít Yahoo! Aerial Imagery jako lokální WMS server a poté se přidají snímky pomocí WMS plug-in do JOSM. Nově je YWMS součástí WMS plug-inu, není tedy třeba nic dále instalovat. Česká komunita se snaží pro naše území získat další data, která by bylo možno použít. Dále uvádíme výčet podkladů, které jsou licenčně nekonfliktní a je možné je použít pro editaci dat v OSM. • WMS UHUL – ortofotomapa – dobrý podklad pro vektorizaci, snímky mají dostatečné rozlišení, i přes distorzi v krajích snímků či stíny. I zde tedy platí, že vkládaná data by měla být alespoň ze dvou zdrojů či dvou měření (za zdroj se pokládá i místní znalost). Při použití UHUL jako zdroje dat se vkládá tag source=uhul:ortofoto. Nastavení URL je http://geoportal2.uhul.cz/cgi-bin/oprl.asp?SERVICE=WMS&VERSION=1.1.1& REQUEST=GetMap&SRS=EPSG:4326&LAYERS=Ortofoto_cb&STYLES=default& FORMAT=image/jpeg&TRANSPARENT=TRUE • WMS ČÚZK – katastrální mapa – testovací provoz aktuálních katastrálních map. Tento podklad je vhodný pro odvození silniční sítě případně zastavěných ploch. Při použití vkládáme source=cuzk:km, nastavení URL je http://wms.cuzk.cz/wms.asp?service=WMS&VERSION=1.1.1& REQUEST=GetMap&SRS=EPSG:4326&LAYERS=...& FORMAT=image/png&TRANSPARENT=... Za LAYERS doplníme libovolnou kombinaci z následujících: I kn – základní mapa I prehledky – hranice krajů, pracovišť a katastrálních území I def_budovy – definiční body budov – včetně čísel popisných např. kn,prehledky Za TRANSPARENT vybereme jednu z možností I TRUE – průhledné pozadí, lze poměrně dobře využít při kombinaci s mapou UHUL I FALSE – neprůhledné, bílé pozadí Dále je možné použít další zdroje, většinou se však týkají pouze jednoho tématu, např. silniční a dálniční síť ŘSD či elektrická přenosová soustava ČEPS. Jsou tedy vhodná spíše k dávkovému importu než k lokálnímu mapování. Používáme editor JOSM: Java OpenStreetMap Editor Version 1108
11
Literatura [CZ:Feature] České stránky projektu http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Cz:Map_Features [CZ:Specifik] Ceska specifika?? http://wiki.openstreetmap.org/wiki/WikiProject_Czechia/ /Editing_Standards_and_Conventions – české turistické značky – specifika silnic – sakrální stavby [DiplPrace] Čísi diplomová práce z Ostravy http://gis.templ.net/dp-osm_git.pdf [JOSMAudio] http://josm.openstreetmap.de/wiki/Help/HowTo/AudioMapping [WikiCz] http://cs.wikipedia.org/wiki/OpenStreetMap [WikiJOSM] http://wiki.openstreetmap.org/index.php/JOSM [WebAudacity] http://audacity.sourceforge.net/ 8.12.2008 [WikiHours] http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Key:opening_hours
Další možné zdroje informací Možnost stáhnout data v různých formátech: shapefile, osm, Garmin POI, . . . http://downloads.cloudmade.com/europe/vatican_city#breadcrumbs Spousta informací o českém OSM na jedné stránce http://wiki.openstreetmap.org/index.php/WikiProject_Czechia Informace o WMS v česku použitelné pro OSM http://wiki.openstreetmap.org/wiki/WikiProject_Czechia/free_map2osm WMS server z dat OSM, nepodařilo se nám bohužel zprovoznit http://kubajz.kbx.cz/junk/wms/index.php?
