Open seminar series 3: Mapping, Geovisualization and OpenStreetMap

開放研討系列之三
Open Seminar Series 3
鄧東波 (Dongpo Deng)
于
2013.07.15
中央研究院資訊科學研究所
Mapping, Geovisualization and
OpenStreetMap
Monday, July 15, 2013

OSM & Me
• 2005年11月12日加入OSM
• 2006年第一次畫的圖是在克羅埃西亞
(Croatia)，當時，台灣只有海岸線
• OSM 提供我另一個學習的平台
• 2012年SotM Taiwan 的主辦人
• 2013年SotM Asia & Taiwan 籌備委員
• Map Features (圖徵) 繁體中文版翻譯
• 製圖區域：中研院、南港舊庄、南投
草屯、國姓、埔里、集集、武界.....

地圖
• 地圖，是根據一定的數學法則，將地球或
星球的自然現象和社會現象通過概括和符
號縮繪在平面上的圖形。
圖片來源：http://goo.gl/pwzED

圖片來源： http://goo.gl/DXOsj
以人口為基礎的比較統計地圖(Cartogram)

圖片來源：http://goo.gl/y3sTZ
& http://goo.gl/6KKuR
地圖即是權力

圖片來源：http://goo.gl/y3sTZ
& http://goo.gl/6KKuR
地圖即是權力
加註南海的新版中國護照

圖片來源：http://goo.gl/3y3su
2012.4.27 聯合國大陸礁層界線委員會(CLCS)批准
日本大陸礁層延伸案

《天下全輿總圖》，據稱是莫易仝於1763年模仿1418年的《天
下諸番識貢圖》所繪，但 1493年3月15日哥倫布發現新大陸，
難道美洲是中國人發現的嗎？
是誰發現美洲？
圖片來源：
http://goo.gl/fdlzR

草根性地圖
• 當地圖不在只是過去的地圖
• 是一個充滿個人觀點、所需和記憶的地圖
圖片來源：http://goo.gl/7zIaZ

個人觀點的地圖
圖片來源：http://goo.gl/GRacq

台灣人的世界觀
圖片來源：http://goo.gl/BjOFV

改變中的地理資訊

地理資訊
• 地圖是地理空間資訊的載體，
而地理資料呈現地圖的基礎
• 廣義而言，具有地理參照
(geo-reference)的資料都可稱
為地理資訊
• 地理坐標是清楚的地理參照，
而地名、地址、郵遞區號、電
線桿...等只要可以對應到地表
空間上的真實位置都可以是地
理參照
圖片來源：http://goo.gl/M2Xij

GPS的普及
• 美國於2000年解除人為干
擾 (SA, Selective
Availability)，民用的GPS
提高了定位精度
• 如今，GPS裝置是智慧型
手機的基本配備
• 利用智慧型手機拍照和發
送訊息都可以附加上地理
標籤(Geotag)
• 人人都可以生產地理資訊

打卡(Chick-in)了嗎？

集合眾人手機訊號的地圖
http://opensignal.com/

智慧型手機成為微型氣象站
http://weathersignal.com/

參與(Participation)

參與(participation)
• 地理資訊的生產者改變了，不再只有政府、學
術機構、或相關的單位才能生產地理資料，一
般未受地理資訊訓練的人也可以生產，且可以
與其它人合作協同地畫地圖，如OpenStreetMap

集合眾人的GPS航跡

參與者合作協同式製圖

完成一份可救災的地圖

短時間內，海地的地圖完成
並支持救災
地震前地震7日後
Source: Mikel Maron 2010

輪椅地圖
• 利用OSM的建物中wheelchair=yes的標記來告訴
使用者，那一棟建築物是無障礙空間

2010年泰國水患地圖
http://goo.gl/BcF89
利用Google Map 平台的協同合作製圖

Safecast: 民間版輻射計量器
Mobile+Geiger counter
Source:http://blog.safecast.org/

http://goo.gl/V1G5h
群眾收集輻射值揭露日本
福島核電廠週遭輻射超標

開放(Openness)

開放(Openness)
• 邁向使用開放的地理資訊「標準」和「授權」
Source:http://goo.gl/kuM3J

台北捷運地圖App被下架
http://goo.gl/0QsqnOpenData.TW Working Group 上的討論
http://goo.gl/yH2d5

公佈在網站上的資料
不等於開放資料
Source: http://goo.gl/BQisnSource: http://goo.gl/YKTtq
自2013年7月1日起開放實價申報登錄資料，將分為「不動產買賣實
價登錄批次資料」、「不動產租賃實價登錄批次資料」與「預售屋
買賣實價登錄批次資料」等3項於政府資料開放平臺正式上架 (http://
data.gov.tw/opendata/News?newsid=News11)

農委會資料開放平台
在那裡？
以創用CC釋出資料
「好的米」真的好嗎？
Source:http://data.coa.gov.tw/

公開的資料，但沒有開放授權
Source: http://goo.gl/XkedA
Source: http://goo.gl/d7ESl

土壤重金屬「鎘」超標位置
稻米產銷履歷中所記載的產地
約28公里
https://hackpad.com/Good-Rice-eDov1lMvSoK

分享(Sharing)

分享(sharing)
• 網路內容常因朋友間相互分享訊息而產生，而
這些訊息之中常含有地理資訊，或者分享的資
訊本身即是地理資訊，如Facebook,Twitter, Flickr

社群媒體中的歧視性字眼

美國人的“仇恨”地理空間
http://users.humboldt.edu/mstephens/hate/hate_map.html中文介紹 http://geocyber.org/blog/?p=557

Google Map Trafﬁc
http://geocyber.org/blog/?p=540
為什麼這些地方塞車？

Google Map Trafﬁc
http://geocyber.org/blog/?p=540
為什麼這些地方塞車？
據說 Google 收集
Android手機用戶的位
置資訊來改善交通狀況

混搭(Mashup)

混搭(mashup)
• 線上地圖平台提供地理資訊操作與應用，個人
可依喜好混合多種不同型態的資料，如Google
Map
http://www.housingmaps.com/ http://weather.datamining.tw/uniform/

「哈比人：意外旅程」拍片位置圖
http://cartodb.github.io/cartodb.js/examples/TheHobbitLocations/互動的

舊金山市動態公車地圖
http://www.sﬂivebus.com/動態的

集體智慧(Collective Intelligence)

集體智慧(collective intelligence)
• 網路內容是由多人所貢獻，合作協同是一種競
爭和淘汰的過程，且可以形成一種共識，這樣
子的共識即是智慧，例如，使用者可以自由地
分類資料，使用標籤(tag)形成 folksonomy

由Flickr照片了解觀光客偏好的地點
紅色為觀光客，藍色為本地人
圖片來源: Eric Fischer

社群媒體監測
http://geocommons.com/overlays/96487

社群媒體監測
http://geocommons.com/overlays/96487
奧斯卡得獎電影未必讓
人得到正面的情緒

OpenStreetMap
開放街圖

• 開放且自由的地圖
• 開放地理資料
• 開放格式、開放源碼
• 在地的收集，全球的地理資料庫
• Open Data Commons Open Database License (ODbL)
• 全球性的合作協同計畫
• 收集群眾資料
• 開放授權資料
• 維基化(wiki-style)的地圖
OpenStreetMap

• Mappers
• 田野調查
• 利用GPS或walking paper在現場收集資料，並
利用OSM的編輯器(於室內)製圖
• 螢幕數化
• 利用開放授權的衛星影像來數化，如Bing
• 開放資料的輸入
• 如美國TIGER(PD)、荷蘭AND(CC)....
OSM 資料來源

• 上傳的GPS航跡和地理標籤照片
• 除了提供GPS航跡，也應參與繪圖
• 編輯地理物件的屬性
• 名稱，如街名、大樓名
• 型態，如道路等級
• POI
• 交通設施...等
An OSM Mapper

• 行前準備
• 你註冊了嗎？
• 記事本、相機、GPS、紙圖、機車或自行車...
• 現場資料收集
• 上傳GPS traces
• 編輯地圖(用Bing Map)
• 查看地圖
OSM Mapping 步驟

行前準備

你註冊帳號了嗎？

收集資料

• GPS 航跡
• 地理標籤照片
• 紙筆
(http://ﬁeldpapers.org)
• 其它，如Mobile
收集資料

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<gpx version="1.0">
<wpt lat="34.377012038603425" lon="7.912682974711061">
<time>2010-12-19T13:42:47Z</time>
<name>Water fall</name>
</wpt>
<trk>
<name>ACTIVE LOG 001</name>
<trkseg>
<trkpt lat="50.079439021646976" lon="14.420736003667116">
<ele>178</ele>
</trkpt>
<trkpt lat="50.078988997265697" lon="14.420714965090156">
<ele>195</ele>
</trkpt>
<trkpt lat="50.079096034169197" lon="14.420756958425045">
<ele>199</ele>
</trkpt>
.....
</trkseg>
</gpx>
GPS traces

Ikiya, 2012, Mapping of historical places in Japan, SotM2012
任何時候都把GPS打開記錄

草屯鎮土地公廟調查

如何利用GPS得到更好的Mapping

活用waypoints

利用waypoints決定地理物件

Kodak DCS Pro SLR/n
1400萬象素
Garmin etrex GPS
Garmin原廠傳輸線
Kodak RS232,音源線
Nikon D200
1020萬象素
Garmin 18 GPS
Garmin傳輸線
（rs232）
Nikon MC35接線
Kodak DCS Pro SLR/n
1400萬象素
Holux 236 GPS
min usb 轉RS232傳輸線
Kodak RS232,音源線
Nikon D200
1020萬象素
di GPS
GPS+Photo

拍照可以記錄重要的資訊

拍照的位置並非mapping目標的位置

http://www.openstreetmap.org/traces
上傳GPS

http://walking-papers.org
Walking Paper來收集資料

將掃瞄且上傳的walking paper用
在JSOM上做地圖編輯

編輯地圖

幾何資料型態
Tag
Node
Way
Open polyline
Closed polyline
Area
Relation
更多資訊 http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Data_Primitives

Node
(lat, lon)
Relation Way
Tag
(Key,Value)
(role)
0..n 0..n
(role)
0..n 0..n
0..n
0..n
1 1 1
(role)
0..n 0..n
<use>
is part of
0..n
OSM幾何資料模型

<node id='1762782473'
timestamp='2012-12-12T03:49:16Z'
uid='1048' user='dongpo' visible='true'
version='2' changeset='14245247' lat='23.864527'
lon='121.5217101'>
<tag k='name' v='立川漁場' />
<tag k='tourism' v='attraction' />
<tag k='source' v='survey' />
<tag k='addr: housenumber' v='45' />
<tag k='addr:district' v='魚池' />
<tag k='addr:town' v='壽豐鄉' />
<tag k='addr:county' v='花蓮縣' />
</node>
Node

<way id='118416207'
timestamp='2012-05-23T17:43:06Z'
uid='1048' user='dongpo' visible='true'
version='4' changeset='14246301'>
<nd ref='1088092959' />
<nd ref='1088092953' />
....
<nd ref='1600948228' />
<tag k='highway' v='primary' />
<tag k='lanes' v='2' />
<tag k='oneway' v='yes' />
<tag k='ref' v='Hwy 11C' />
<tag k='ref:zh' v='台11丙線' />
</way>
Way

<relation id='2498406' timestamp='2012-10-14T19:01:55Z'
uid='1048' user='dongpo' visible='true' version='1'
changeset='13497007'>
<member type='way' ref='185846446' role='outer' />
<tag k='admin_level' v='8' />
<tag k='boundary' v='administrative' />
<tag k='name' v='草屯鎮 (Caotun)' />
<tag k='name:en' v='Caotun' />
<tag k='name:zh' v='草屯鎮' />
<tag k='type' v='boundary' />
</relation>
Relation

changeset

highway=motorway_link
highway=motorway
highway=primary
highway=cycleway
highway=trunk
highway=residential
highway=tertiary
highway=unclassiﬁed
highway=secondary
highway=bus_stop

圖徵 (Map feature)

Potlatch 2

• Apple iOS
• e.g. Go Map!!
• Andriod
• e.g. OSMAnd
See more details http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Software
智慧型手機中Apps

資料檢核
• 和所有自由軟體一樣，資料品質的檢核是由社群完成
• Linus’ law
• given enough eyeballs, all bugs are shallow
• 充夠的繪圖者和地圖使用者，所有問題很快的就會被
發現。

OSM的架構
Geodata Editing Backend Rendering Visualization

Backend database: PostgreSQL
• OSM doesn’t use geometry type of PostgreSQL
and geospatial functions of PostGIS.
• OSM API v0.6 is used for the main central OSM
DB running on servers.
• http://wiki.openstreetmap.org/wiki/API_v0.6
• Osmosis is used to populate a more general
PostgreSQL/PostGIS DB from Planet.osm dump
ﬁle.
• http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Osmosis

Rendering system

Mapnik
www.mapnik.org
• OSM uses Mapnik to render 256 X
256 pixels tiles
• osm2pgsql is used to convert OSM
data to postgreSQL for Mapnik
rendering
• Map sytles are controlled by
stylesheet (XML) ﬁles.
• Useful tutorial! https://github.com/
mapnik/mapnik/wiki/MapnikTutorials

Mod tile
• Mod tile is a system to serve tiles, for
example to use within a slippy map.
• The implement of Mod ﬁle is split into two
ports
• mod_tile is a custom Apache module
which is responsible for serving tiles and
requests the rendering of tiles
• renderd - A rendering daemon which calls
mapnik and writes the map tiles to the
ﬁlesystem

tile@home
• Tiles@home (short:T@H or tah) is a distributed
program to render Osmarender maps.
• T@H has a server software,Tahngo (generation
2), running at the Tiles@home website, which get
requests to render tiles from updated mapdata.

Visualization

Slippy map
• The slippy is an Ajax component. JavaScript runs in the
browser, which dynamically requests tiles from the
server in the background (without reloading web page)
to give a smooth map browsing experiences.
• The implementation of slippy map is mostly provided
by OpenLayers
• The tiles rendering usually comes from two resources
• Mapnik tile rendering
• Osmrender (tiles@home) tile rendering
See details http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Develop

Question?
dongpo@iis.sinica.edu.tw

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