Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika Daniel Bárta Institute of Geoinformatics, VSB-TU of Ostrava daniel.barta.st2@vsb.cz Keywords: OpenStreetMap, open geodata Kĺıčová slova: OpenStreetMap, otevřená geodata Abstract This thesis discusses conditions suitable for creation of open-licensed geographic data, dis- tinguishes different levels of opennes. It focuses the OpenStreetMap community project, which has the aim to create and provide free geographic data. This paper gives a brief insight to the project, presents its key features and its history. Abstrakt Práce pojednává o podmı́nkách vhodných pro vytvářeńı geodat se svobodnou licenćı, rozlǐsuje r̊uznou úroveň jejich otevřenosti. Dále se zaměřuje na komunitńı projekt OpenStreetMap, který vytvář́ı a udržuje svobodná geografická data. Poskytuje prvotńı náhled na projekt, seznamuje s jeho kĺıčovými vlastnostmi a vývojem. Od open source k open geodata Koncem 80. let 20. stolet́ı začala vznikat, snad nejprve mezi programátory, potřeba vytvářet svobodné/otevřené programové vybaveńı. Snahy jednotlivc̊u o vytvořeńı vhodných licenćı pro publikováńı programů, propagace a př́ıpadně hájeńı práv autor̊u a uživatel̊u byly později spo- jeny pod hlavičkou nadace Free Software Foundation GNU, nebo neziskové organizace Open Source Initiative. S odstupem času můžeme ř́ıci, že mnohé projekty vzešlé z této myšlenky Geinformatics FCE CTU 2008 91 Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika hraj́ı významnou roli v mnoha odvětv́ıch informačńıch technologíı – nápad několika nadšenc̊u se změnil ve fenomén. Pro př́ıklad uved’me jádro operačńıho systému GNU/Linux, který je š́ı̌ren pod často už́ıvanou licenćı GNU GPL, která je dnes ve třet́ı verzi. Kĺıčovým prv- kem všeobecného rozš́ı̌reńı otevřeného softwaru byl přesun hardwarového vybaveńı ze sál̊u výpočetńıch středisek na každý pracovńı st̊ul v zaměstnáńı či domovech. Obdobným procesem prošel i hardware geoinformatiky a př́ıbuzných obor̊u. V devadesátých letech 20. stolet́ı byl uveden do provozu a zpř́ıstupněn veřejnosti projekt americké armády Navstar GPS [1]. Přij́ımače družicového signálu se z ponorek a amerických letadlových lod́ı postupně dostávaj́ı do každého motorového vozidla, do rukou turisty. Prvotńı potřeba běžných uživatel̊u byla zjǐst’ováńı polohy a navigace, později přibyla i zábava jako např́ıklad geocaching. Neńı tedy žádný d̊uvod proč by obdobný proces jako bylo osvobozeńı programového kódu nemohl zač́ıt v oblasti geoinformatiky a také, což je i tématem této práce, osvobozeńı geodat. Otevřenost geodat Free Software Foundation popisuje možnost nahĺıžet na poč́ıtačové programy skrze mı́ru svo- body, s jakou lze s nimi pracovat.[2] Analogíı tohoto př́ıstupu, použitou na geodata, pak můžeme uvažovat: I. svoboda Možnost zobrazit data (metadata), za jakýmkoliv účelem. Těchto možnost́ı je dnes mnoho, jak prostřednictv́ım produkt̊u komerčńıch subjekt̊u, tak státńıch organizaćı. Pro zobrazováńı dat využ́ıvaj́ı bud’ účelově sestavený nebo standardizo- vaný mapserver. Využit́ı dat je d́ıky licenci možné pouze pro zobrazeńı a osobńı potřebu, informace o metadatech jsou k dispozici jen z mlhavých dedukćı uživatel̊u. Nejjednodušš́ı zp̊usob provedeńı rozhrańı mapserveru jsou v běžném internetovém prohĺıžeči zobrazitelné webové stránky na technologíıch HTML, Javascript, AJAX. Jsou př́ıstupné zpravidla veřejně a bez registrace, bývaj́ı přizp̊usobené pro uživatele avšak nemaj́ı rozhrańı vhodné a standar- dizované pro strojové zpracováńı. České komerčńı mapové servery obsahuj́ı obvykle družicové nebo letecké sńımky, automapu, uličńı mapy měst, turistické mapy nebo trasy, př́ıpadně staré mapy z 19. stolet́ı. Jsou začasto omezené územı́m Česka, př́ıpadně nejbližš́ıch soused̊u. Př́ıkladem může být: � http://amapy.atlas.cz � http://mapy.seznam.cz � http://supermapy.centrum.cz Zahraničńı mapservery obsahuj́ıćı relevantńı data k územı́ České republiky jsou typické s nižš́ı kvalitou a stář́ım geodat, nebot’ jejich p̊uvodci jsou ciźı organizace, maj́ıćı těžǐstě zájmu mimo ČR. Poskytovány jsou zejména družicové nebo letecké sńımky, automapy a uličńı mapy měst. Např́ıklad: � http://maps.google.com Geinformatics FCE CTU 2008 92 http://amapy.atlas.cz http://mapy.seznam.cz http://supermapy.centrum.cz http://maps.google.com Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika � http://maps.yahoo.com � http://maps.live.com Výjimečně se na českém Internetu objevuj́ı netypické služby, zpř́ıstupňuj́ıćı d́ılč́ı části státńıho mapového d́ıla jako např́ıklad: � vizualizace UIR-ADR na RZM10 od MPSV1 Pokročileǰśı zp̊usob výměny vizualizovaných geodat poskytuje služba standardu WMS pro- vozovaná obvykle spolu s mapserverem, kterou lze snadno dále využ́ıvat v programovém vybaveńı nebo automatizovaně zpracovávat. Např́ıklad[14]: � WMS CENIA2 (neposkytuje korektńı výstup pro EPSG:4326) � WMS Oblastńı plán rozvoje lesa ÚHUL3 � WMS Katastrálńı mapa ČÚZK4 II. svoboda Možnost studovat data a metadata a adaptovat je ke svým potřebám. Předpokladem je př́ıstup k zdrojovým dat̊um. Zde už je možnost́ı výrazně méně. Můžeme sáhnout po ucelených komerčńıch sadách sub- jekt̊u (ČÚZK viz tabulka, Arcdata, T-Mapy, ...). U těchto dataset̊u je však licence obvykle limitována – tedy k dispozici je sice forma zdrojových dat, ale zp̊usob využij́ı je podstatně omezen. Název baĺıku dat Cena za územı́ ČR Zabaged polohopis 3.700.000 Kč Zabaged výškopis 1.000.000 Kč Ortofotomapa ČR (0,5m/px) 2.400.000 Kč Ukázka ceny dat, ceńıku ČÚZK platný od 1. 1. 2007, převzato z [3] Pro některá data rastrového datového modelu (např. letecké sńımkováńı ve viditelném spek- tru) lze poskytnout zdrojová data skrze WMS službu. Vhodný zp̊usob poskytováńı zdrojových dat vektorového datového modelu je WFS služba. Jedny z mála WMS/WFS služeb provozuje ÚHUL: � WFS ÚHUL – lesńı pokryv ČR5 (aktuálně nedostupné) � WMS ÚHUL – panchromatické letecké sńımky ČR, zdroj dat ČÚZK6 III. svoboda 1 http://mapy.mpsv.cz:8080/mapy2/mpsv2.html 2 http://geoportal.cenia.cz/ 3 http://geoportal2.uhul.cz/cgi-bin/oprl.asp?service=WMS 4 http://wms.cuzk.cz/wms.asp 5 http://212.158.143.149/cgi-bin/wfs?service=WFS 6 http://geoportal2.uhul.cz/cgi-bin/oprl.asp?service=WMS Geinformatics FCE CTU 2008 93 http://maps.yahoo.com http://maps.live.com http://mapy.mpsv.cz:8080/mapy2/mpsv2.html http://geoportal.cenia.cz/ http://geoportal2.uhul.cz/cgi-bin/oprl.asp?service=WMS http://wms.cuzk.cz/wms.asp http://212.158.143.149/cgi-bin/wfs?service=WFS http://geoportal2.uhul.cz/cgi-bin/oprl.asp?service=WMS Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika Možnost vytvářet kopie a volně je distribuovat. Pro typický př́ıklad se muśıme poohlédnou do USA, kde je na data vytvořená státńımi orga- nizacemi uplatňována nejčastěji licence public domain, tedy poskytováńı dat zdarma avšak bez záruky: � vektorová data: NIMA (VMap0, VMap1), US CENSUS (Tiger) � rastrová data: NASA (DEM, Landsat 7, SRTM) Maj́ı celosvětové pokryt́ı v měř́ıtkách do 1:1 000 000 nebo podrobněǰśı pro vybraná územı́ zájmu USA (USA, Mexiko, část bývalého SSSR). V České republice lze taktéž uvažovat o volně dostupných datových sadách s možnost́ı redis- tribuce, nicméně u nich neexistuje formálně definovaná licence, byt’ např́ıklad gestor MPSV, nebo ŘSD volné nakládáńı s daty neformálně předpokládá nebo připoušt́ı, naopak např. HEIS VÚV se stav́ı proti. Obecně je postoj organizaćı a jednotlivc̊u k poskytováńı vlastńıch dat třet́ım stranám ve znameńı neochoty a nejistoty v definováńı vlastńı licence. V př́ıpadě sou- hlasu se jedná právně neformulovaný ústńı nebo do e-mailu verbalizovaný souhlas. A to i v př́ıpadě, kdy vznikaj́ı z veřejných prostředk̊u a jsou ve zdrojovém formátu veřejně dostupné nebo výsledek volnočasové aktivity jedinc̊u.[14][15] Na Českém územı́ se jedná např́ıklad o datasety: � registry: – UIR-ADR7 gestora MPSV – UIR-ZSJ8 gestora ČSÚ � vektorová data: – generalizovaná komunikačńı śıt’9 Silničńı databanky Ostrava správce ŘSD – vodńı toky10 Povod́ı Labe. Možnost data upravovat, odvozovat jiná a tyto změny veřejně sd́ılet. Předpokladem je př́ıstup k zdrojovým dat̊um. Existuj́ı licence, které definici splňuj́ı nebo vynucuj́ı, avšak datové sady š́ı̌rené pod touto licenćı v Česku nejsou známy vyjma OpenStreetMap. Předpoklady pro vznik open-geodata projektu Vznik projektu zaměřeńı na vytvářeńı p̊uvodńıch open-geodat (př́ıpadně OpenStreetMap a obdobných) je obvykle motivován: � Absentuj́ıćımi geodaty, př́ıpadně existuj́ıćı geodata nejsou dostupná veřejně a za do- statečně volných podmı́nek. � Lidskou potřebou tvořit a vytvářet hodnoty i mimo činnost finančně honorovanou. 7 http://forms.mpsv.cz/uir/ 8 http://www.czso.cz/csu/rso.nsf/i/prohlizec uir zsj 9 http://www.rsd.cz/rsd/rsd.nsf/0/DFFC2FF000FC1FB3C1256DBF002CCEE3 10 http://www.pla.cz/planet/ram.aspx?id=21 Geinformatics FCE CTU 2008 94 http://forms.mpsv.cz/uir/ http://www.czso.cz/csu/rso.nsf/i/prohlizec_uir_zsj http://www.rsd.cz/rsd/rsd.nsf/0/DFFC2FF000FC1FB3C1256DBF002CCEE3 http://www.pla.cz/planet/ram.aspx?id=21 Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika � Potřebou sd́ılet své znalosti a výsledky bez restrikćı a poskytovat je komunitě. a předpokládá: � svobodu pohybu � volný čas (po práci, po škole) � levný a dostupný hardware � př́ıstup ke službám (GPS, Internet) Za těchto okolnost́ı může vzniknout komunitńı projekt. OpenStreetMap (OSM) neńı sa- mozřejmě prvńı projekt zaměřený na vytvářeńı/soustředěńı geodat. Nejčastěji ho předcházely mapy vytvářené uživateli přij́ımač̊u/navigátor̊u GPS Garmin. Později v západńı Evropě vzni- kaj́ı lokálńı mapy na podobném principu jako OSM, účelové mapy např. pro projekt Wikipe- dia, speciálńı nebo lokálńı mapy, nebo vytvořeńım jednotného baĺıku dataset̊u třet́ıch stran FreeGeodataCZ11. OSM je ale výjimečný svou životaschopnost́ı, přizp̊usobivost́ı a lidským potenciálem. Zabývá se sběrem dat komplexně, nezávisle na ćılovém mapovém výstupu a upotřebeńı, přesto však buduje rozhrańı pro snadný import a export na stávaj́ıćı ćılová zař́ızeńı (proprietárńı GPS moduly, GIS programy). Jasně a zřetelně se hláśı k svobodným licenćım a využ́ıvá jiné legálńı zdroje dat. Části datového modelu jsou otevřené uživatel̊um, kteř́ı jej upravuj́ı dle jejich potřeb a možnost́ı. Projekt neńı určen jen pro vybraný region, národnost; vytvářet data lze pro celém světě a v libovolném jazyce. Ćılem projektu je vytvářet otevřená polohopisná geografická data s širokým okruhem ob- služných aplikaćı na principech komunitńı otevřené a sd́ılené práce. Figure 1: Logo projektu OpenStreetMap Historie OpenStreetMap Projekt OSM vzniká v červenci roku 2004 v Anglii, kde je registrována doména OSM12, stoj́ı za ńım Stephen Coast, Richard Fairhurst. Výrazné osoby se přidávaj́ı z Německa Immanuel Scholz, Frederik Ramm, Jochen Topf a daľśı... � V začátkem roku 2006 zač́ınaj́ı vznikat národńı sekce, obvykle na na úrovni stát̊u, které spolupracuj́ı při tvorbě dat v daném regionu. � V dubnu 2006 vzniká nadace OpenStreetMap, která má za úkol shromažd’ovat finančńı prostředky na podporu projektu OSM. � V ř́ıjnu 2006 se přidávaj́ı prvńı uživatelé z Česka a vznikaj́ı zde prvńı data. 11 http://grass.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/FreeGeodataCZ 12 http://www.openstreetmap.org/ Geinformatics FCE CTU 2008 95 http://grass.fsv.cvut.cz/wiki/index.php/FreeGeodataCZ http://www.openstreetmap.org/ Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika � V prosinci 2006 je pro OSM významné uvolněńı družicových sńımk̊u Ikonos prostřednictv́ım serveru maps.yahoo.com13 pro legálńı tvorbu dat. � V listopadu 2007 je v OSM ČR plně dostupná silničńı śıt’ I. a II. tř́ıd a dálnic Licence V rámci projektu OSM je zvykem využ́ıvat licence GNU GPL pro podp̊urný software. Často se jedná o Java, Perl, C, Python, Ruby aplikace využ́ıvaj́ıćı jiné knihovny svobodného softwaru. Tato licence je i v Česku podle rozbor̊u některých právńık̊u pod právńı ochranou [4],[5],[6]. Pro geodata je už́ıvána licence Creative Common Attribution-ShareAlike 2.014 (zkráceně CC BY-SA 2.0), někteř́ı uživatelé je nav́ıc poskytuj́ı pod licenćı Public Domain. Licence CC BY- SA 2.0 umožňuje data volně koṕırovat, měnit i prodávat za předpokladu, že jejich libovolná modifikace nebo interpretace bude opět dostupná pod touto licenćı. Ve Francii dř́ıve formulovaná licence Public Geodata License15 (český překlad16 PGL), nebyla nakonec komunitou použita. Referenčńı rámec a model geodat Polohopisná složka Projekt OSM se zabývá sběrem polohopisných dat, pro něž je využ́ıváno geodetické datum WGS-84, jak je definováno v EPSG:4326. Výškopis Výškopis neńı předmětem sběru dat. Pro účely překrývaj́ıćıch se objekt̊u (nejčastěji mosty, tunely, plochy zeleně a vody) lze využ́ıt tématický kĺıč, kterým lze definovat pořad́ı zobrazeńı jednotlivých prvk̊u. Uvažuje-li se o využit́ı výškopisných dat jako doplňuj́ıćı informaci k polohopisu v podobě reliéfu nebo vrstevnic, pak jako zdroj je nejčastěji už́ıván SRTM3, nebo GTOPO30. Tématická složka Tématická složka je robustńı a nejv́ıce dynamickou složkou komunitńıho wiki [7]. Uživatelé navrhuj́ı a schvaluj́ı rozličné vlastnosti, které maj́ı potřebu mapovat, nebo je považuj́ı za d̊uležité. V současné době obsahuj́ı sady značek (tag̊u) pro fyzické objekty[17]: � dopravńı komunikace a zař́ızeńı (silničńı, železničńı, vodńı a letecká doprava) 13 http://maps.yahoo.com 14 http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/ 15 http://cemml.carleton.ca:8080/OGUG/Members/drsampson/pgl/public-geodata-license 16 http://gis.templ.net/pgl/index.html Geinformatics FCE CTU 2008 96 http://maps.yahoo.com http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/ http://cemml.carleton.ca:8080/OGUG/Members/drsampson/pgl/public-geodata-license http://gis.templ.net/pgl/index.html Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika � občanské, pr̊umyslové a vojenské objekty a areály � využit́ı kulturńı, urbanistické krajiny nebo krajinný pokryv, vodstvo � občanská vybavenost � turistické a historické objekty a abstraktńı, rozšǐruj́ıćı, doplňuj́ıćı nebo omezuj́ıćı sady značek (tag̊u): � trasy (hromadná doprava, cyklokoridory) � administrativńı hranice � volnočasové aktivity � okoĺı objekt̊u � př́ıslušenstv́ı a obecné vlastnosti � omezeńı (předevš́ım dopravńı) � názvy � mı́stopis � poznámkový aparát Datová primitiva Centrálńı databáze [8] shromažd’uje uživateli vytvářená geodata, která jsou tvořena dvěma základńımi prvky, které nesou unikátńı index, časové raźıtko, autora a informaci o své existenci (platnosti). Jsou to: � nodes (uzly) – jako jediné nesou samy o sobě př́ımou polohovou informaci. � ways (cesty) – jsou uspořádané orientované posloupnosti nod̊u, kde se každý uzel vy- skytuje nejvýše jednou. � areas (plochy) – v př́ıpadě že cesta je uzavřená (prvńı a posledńı uzel je totožný), považuje se za plochu. Rozšǐruj́ıćı prvky � tags (značky) – je výčet možných proměnných a jejich hodnot pro popisnou složku geodat � relations (vztahy) – vztahy je náznak budoucnosti v rozš́ı̌rených možnostech sesku- pováńı a určováńı roĺı primitiv pro zjednodušeńı správy editace a udržováńı objekt̊u. Vývoj struktury datových primitiv je ve zkratce následuj́ıćı: [9] 1. nodes, segments (orientované hrany) + tags 2. nodes, segments (orientované hrany), ways(posloupnost hran) + tags 3. současný stav: nodes, ways + tags, relations Geinformatics FCE CTU 2008 97 Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika 4. budoucnost?: nodes, ways + tags, s plným uplatněńım relations, historie změn a meta- editačńı data [12][13] Jejich schématické zobrazeńı je na obrázku [Figure 2], strukturu zápisu do souboru na schématu [Figure 3]. Figure 2: Primitiva modelu OSM: node, way, area Figure 3. Vzorový XML zápis OSM modelu Centrálńı databáze OSM skrze API poskytuje uživatel̊um posledńı aktuálńı data z požadované geografické oblasti a jejich opravy přij́ımá pouze inkrementálně. Veškerá historie z̊ustává tedy archivována, jej́ı využit́ı neńı zat́ım do žádného uživatelského editoru plně implementováno, částečnou lze naj́ıt v online editoru Potlatch. Jako demonstraci možnost́ı historie je webová aplikace OSM History17 vytvářej́ıćı animovaný rastrový obrázek s r̊ustem dat vybrané oblasti v čase. Záznamy z GPS přij́ımač̊u Databáze má také vyhrazenou část pro sběr samotných záznamů z GPS přij́ımač̊u (tracklog) ve formátu GPX. Zdrojová data tak nez̊ustávaj́ı skryta u p̊uvodńıch uživatel̊u, ale mohou být použita jako podklad pro nová geodata odvozená jiným zp̊usobem, nebo v jiném čase. Zdroje dat Zdrojem dat pro projekt OSM jsou předevš́ım individuálńı záznamy (tracklogy) uživatel̊u z přij́ımač̊u GPS. Jejich postupný r̊ust doplňuje několik licenčně kompatibilńıch dataset̊u s rozsáhlým pokryt́ım: 17 http://openstreetmap.gryph.de/history/ Geinformatics FCE CTU 2008 98 http://openstreetmap.gryph.de/history/ Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika 1. vektorová mapa Vmap0 (autor NIMA) – celý svět 1:1 000 000 2. družicové sńımky Landsat 7 poř́ızené v roce 1999-2001 (autor NASA) – rozlǐseńı 30m 3. družicové sńımky hlavńıch měst stát̊u (poskytovatel Yahoo) – v Česku pouze Praha a okoĺı (rozlǐseńı ∼2m, sńımky družice Ikonos z roku 2002) 4. letecké sńımky územı́ ČR z let 1998-2001 jejichž p̊uvodcem je ČÚZK, poskytovatel skrze WMS a licence pro OSM je ÚHUL. 5. mapy bez autorských práv – volná licence 6. mapy, kde vypršela autorská práva – v Česku 70 let od smrti (posledńıho) autora Lokálńı datasety jako např. TIGER v USA nebo AND v Holandsku nejsou ve výčtu uvedeny a staraj́ı se o ně obvykle národńı mapovaćı skupiny OSM. Součásti projektu Projekt OSM se skládá z několika fyzicky nebo logicky d́ılč́ıch část́ı [10]: � www (Amsterdam, NL) – mapserver, který zpř́ıstupňuje databanku rastrových výřez̊u � tile (Londýn, UK) – databanka výřez̊u map v rastrovém formátu � tilegen – rendrovaćı server, který z planet.osm vytvář́ı rastrové výřezy map � planet (Londýn, UK) – týdenńı export aktuálńı verze geodat z databáze do jednoho XML souboru, jeho velikost je po kompresi bz2 ve stovkách MB (300 MB v červenci 2007) � api (Londýn, UK) – API k databázi geodat � db (Londýn, UK) – databáze geodat, provozovaná v MySQL, která poskytuje data k editaci a přij́ımá modifikovaná nebo nová data, udržuje historii dat � wiki (York, UK) – wiki rozhrańı pro dlouhodobou výměnu informaćı uvnitř projektu, spravovaná všemi uživateli � svn (York, UK) – subversion rozhrańı pro vývoj aplikaćı a skript̊u � dev (Amsterdam, NL) – testovaćı rozhrańı vývojář̊u, některý vývoj a testováńı prob́ıhá na soukromých stroj́ıch, jako např. editor JOSM v Německu. � mail (York, UK) – rozhrańı pro e-mailové konference talk, talk-dev, talk-* � blog (York, UK) – blog stručných zpráv z konferenćı a událost́ı okolo OSM Software API Geinformatics FCE CTU 2008 99 Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika Figure 4: Diagram komponent OSM. Převzato z [10]. API [11] je kĺıčovou část́ı OSM nebot’ propojuje vněǰśı svět s databáźı geodat. Maximálně využ́ıvá existuj́ıćıch standard̊u a jen to nezbytné přidává. Základem je śıt’ová vrstva IP, trans- portńı vrstva TCP a aplikačńı vrstva HTTP. Posledńı a jediná podporovaná verze API je 0.5. Základńı požadavek klienta je pro HTTP specifikován: "http:" "//" host [ ":" port ] [ abs_path ["?" query ]] Dotaz na jeden konkrétńı prvek node, např.: http://api.openstreetmap.org/api/0.5/node/35 Uživatelské editory dat Jedná se o programy, kterými uživatelé přistupuj́ı k datovému skladu ze svých domáćıch poč́ıtač̊u a s nimiž upravuj́ı geodata OSM. Úpravy je možno provádět jen z dat umı́stěných v centrálńımu datovému skladu a to při připojeńı: 1. dočasném (např. JOSM) – uživatel si nejprve stáhne soubor dat, provede úpravy, zkon- troluje konflikty a odešle data zpět do datového skladu. 2. stálém (např. Potlach) – uživatel si na mapserveru nalezne oblast k editaci, na požadavek je mu umožněn př́ıstup k vektorové podobě a provedené změny lze pr̊uběžně odeśılat, př́ıpadně vracet (i za hranici editaćı aktuálńıho uživatele). Mezi editory patř́ı: Geinformatics FCE CTU 2008 100 Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika � JOSM (viz Figure 5) – ”Java OSM” je plně funkčńı a použitelný editor OSM dat. Původńım autorem je Immanuel Scholz. Program vlastńı nástroje na vytvářeńı, editaci a modifikaci dat, jejich značkováńı. Umı́ řešit editačńı konflikty aktuálńıch editaćı a zobrazuje autory jednotlivých prvk̊u. Nyńı je dostupný zkompilovaný ve stabilńı verzi 1.5 a vývojové verzi. Umožňuje vytvořená data ukládat na disk, podkládat záznamy cest z GPS přij́ımač̊u (tracklogy) ve formátu GPX. Je rozšǐritelný pomoćı plugin̊u, mezi nejzaj́ımavěǰśı patř́ı pokročilý WMS klient (jehož implementace je umožňuje velmi efektivńı práci s WMS v produktech GIS jako např. ArcGIS neznámou), Mappaint pro vylepšené zobrazováńı editovaných dat, Validator korektńıho značkováńı). � Potlatch – Flash internetová aplikace pro on-line editaci dat, jej́ıž autorem je Richard Fairhurst. Aplikace je vyv́ıjena předevš́ım pro licenčńı kompatibilitu s Yahoo Maps použ́ıvaných jako podkladńı vrstva pod vynášená geodata. Vyv́ıjena od ledna 2007. � a jiné jako Osmeditor, Merkaator, Osmpedit, Java on-line applet – jejich vývoj byl z r̊uzných d̊uvod̊u ukončen nebo jejich vývojáři nedrž́ı bezprostředńı krok s vývojem projektu OSM a často jejich posledńı vydáńı neńı kompatibilńı s aktuálńım API. Figure 5: Java editor JOSM 1.5 (WMS a mappaint plugin) s daty z Brna 9. 6. 2007, podloženým sńımky z Landsatu. Provozováno na GNU/Linux Ubuntu 7.04 a SUN Java 1.6. Renderery Programy, které transformuj́ı data ze souboru XML formátu OSM na vektorové obrázky XML formátu SVG nebo rastrové obrázky PNG. Geinformatics FCE CTU 2008 101 Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika � Mapnik (viz Figure 6) – program napsaný v C++, rozhrańı v Pythonu a propojený s jinými knihovnami, určený předevš́ım pro běh na serveru. Předpokládá import Pla- net.osm do PostgreSql databáze. Po definováńı výřezu v zeměpisné š́ı̌rce a délce vy- tvoř́ı databanku obrázk̊u použitelných předevš́ım pro mapserver. Výsledek aktualizo- vaný přibližně jednou týdně je dostupný jako implicitńı zdroj dat na oficiálńım mapser- veru. � Osmarender (viz Figure 7) – individuálńı renderer aktuálńı verze 6. Využ́ıvá trans- formačńıch styl̊u XSL a skrze XML parser vytvář́ı vektorové obrázky map ve formátu SVG. Je určen pro koncové uživatele (dostupný i jako plugin pro JOSM). � tiles@home – rozš́ı̌rená a upravená verze Osmarenderu o schopnost distribuovatelných výpočt̊u podle vzoru seti@home. Uživatel si bud’ vybere oblast, kterou chce udržovat aktuálńı, nebo převezme od serveru požadavek, který je na základě žádosti uživatel̊u nebo změny dat v databázi. Klient si stáhne aktuálńı data, vytvoř́ı výstup obrázk̊u pro databanku a zašle jej zpět. Výsledek, pr̊uběžně aktualizovaný, je dostupný jako volitelný zdroj dat na oficiálńım mapserveru. Figure 6: Ukázka zobrazených dat ve webovém prohĺıžeči. Dálnice a rychlostńı silnice Česka a jeho sousedu z renderu Mapnik dostupného na mapserveru www.openstreetmap.org ze dne 2. 4. 2007. Fenomén OSM OpenAerialMap Postupně jak se projekt OSM rozšǐruje mezi uživatele vznikaj́ı sesterské projekty, které př́ımo s OSM nesouviśı, ale poskytuj́ı mu podporu, nebo rozšǐruj́ı jeho možnosti. Jedńım z takových Geinformatics FCE CTU 2008 102 Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika Figure 7: Ukázka zobrazených dat ve webovém prohĺıžeči. Oblast centra města Brna (pouze nekompletńı silničńı śıt’) z renderu Osmarender verze 4 dostupného na mapserveru www.openstreetmap.org ze dne 2. 4. 2007. projekt̊u je OpenAerialMap www.openaerialmap.org, který si klade za ćıl agregovat známé sńımky DPZ ve viditelném spektru pod volnou licenćı. Základem je sńımek z Landsat 7, který je v malých měř́ıtkách překryt podrobněǰśımi sńımky. Server komunikuje předevš́ım WMS rozhrańım a jako mapserver, který na požadavky uživatel̊u poskytuje lokálńı kopie, nebo je přepośılá na p̊uvodńı servery správc̊u dat. Pokud to licence dovoluje, jsou ukládány do vyrovnávaćı paměti. Daľśı možnost́ı je vložit př́ımo nasńımané a rektifikované sńımky. Někteř́ı uživatelé jdou až tak daleko, že kombinaćı bezpilotńıch leteckých prostředk̊u, GPS přij́ımač̊u a fotoaparát̊u, produkuj́ı svá p̊uvodńı data DPZ. The State of the Map Mnoho uživatel̊u OSM vystupuje se svými př́ıspěvky o projektu na rozličných konferenćıch. Uvnitř komunity však vznikla potřeba potřeba zpětné vazby projektu a osobńıho kontaktu. Proto byla 14.-15. července 2007 na univerzitě v Manchesteru (UK) uspořádána konference The State of the Map18 o teoretických základech, stavu a vývoji OSM či sesterských nebo jiných inspirativńıch geoinformačńıch projektech. Daľśı ročńık konference byl v Limericku (Irsko) 12.-13. července 2008. Třet́ı ročńı bude 10.-12. července 2009 v holandském Amstero- damu. Figure 8: Logo konference The State of the Map 18 http://www.stateofthemap.org/ Geinformatics FCE CTU 2008 103 http://www.openaerialmap.org/ http://www.stateofthemap.org/ Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika Mı́stńı setkáńı V zemı́ch západńı Evropy, kde se také nacháźı větš́ı počet uživatel̊u, se pořádaj́ı škoĺıćı akce pro nové uživatele, neformálńı setkáńı a mapovaćı akce. Úkolem akćı je systematicky pokrýt daty dosud plně nezaznamenanou část urbanizovaného územı́, nebo domapovat odlehlé části měst. Nadace OSM V Anglii vznikla i nadace nezávislá na projektu, která si klade za ćıl źıskávat peńıze na podporu, propagaci projektu OSM. Jedná se o právnický subjekt, který reprezentuj́ı osoby pod́ılej́ıćı se na vývoji projektu, kteř́ı nesou t́ıhu vývoje. Finančńı prostředky jsou určeny pro vývoj, provozu a udržováńı hardware projektu. Vlastnosti komunitńıho projektu Komunitńı projekty maj́ı své specifické vlastnosti, které vyplývaj́ı z charakteru uživatel̊u a jejich organizace. Při takových úvahách nám může pomoci př́ıklad Wikipedie, která má deľśı historii a popularitu a přes jiné zaměřeńı obdobné problémy. Pohled geoinformatika Pro základńı hodnoceńı projekt̊u obvykle uvažujeme měř́ıtka např. finančńı a časové efektivity, nebo účelnosti. V OSM neńı možno finančńıho měř́ıtka pro dobrovolnost využ́ıt, čas dosažeńı i obecného ćıle je velmi subjektivně chápán každým uživatelem. Jako jeden z ćıl̊u můžeme definovat vytvářeńı polohopisných map velkých měř́ıtek s možnost́ı generalizace pro středńı a malá měř́ıtka s obsahovou náplńı automap, plán̊u měst, cyklomap. Daľśı z ćıl̊u je routovaćı mapa pro navigaci. Architektura systému tyto dva ćıle umožňuje a jejich naplněńı je jen otázkou počtu dobrovolńık̊u a definováńı požadované úrovně kvality a předevš́ım obsahové náležitosti. Také hardwarové řešeńı je pro tiśıce dlouhodobě aktivńıch uživatel̊u udržitelné v provozu. Vývoj datového modelu ukazuje jeho živelný r̊ust spolu s touhou uživatel̊u pracovat. Snaha zač́ıt projekt zcela od počátku bez robustńıho a odzkoušeného datového modelu zp̊usobuje ještě nyńı komplikace. Jedná se předevš́ım o konvertibilnost formátu OSM do GIS stan- dardńıch formát̊u a následné možnosti využit́ı nástroj̊u geoinformačńıch technologíı (např. GDAL). Daľśı historickou t́ıž́ı datového modelu je nevhodnost snadné a dlouhodobé údržby dat, nebot’ dosavadńı implementace modelu v editorech vyžaduje př́ıstup k dat̊um na ńızké úrovni, tedy i dostatečné znalosti a zručnosti uživatel̊u. Původńı jednoduchost datového mo- delu umožňovala snadný vývoj obslužných aplikaćı, nyńı však v přechodném stádiu od jed- noduchého k pokročilé struktuře modelu je jak správa geoprvk̊u tak obslužných aplikaćı ne- triviálńı. Z pohledu operátora GIS má projekt využit́ı jako doplňkového zdroje dat, př́ıpadně základńı orientace, nejsou-li v daném okamžiku dostupná jiná data (např. ověřeńı informace o ele- mentárńı korektnosti georeferencováńı třet́ı stranou). Nyńı je v OSM třeba uvažovat: Geinformatics FCE CTU 2008 104 Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika � kvalita polohového měřeńı ani obsahové náplně neńı definována. � metadata o mapovaných objektech, prováděných změnách, zdroj́ı informaćı nejsou jednotná ani obecně použ́ıvaná. � konvence práce při vytvářeńı jsou definovány pouze v obecné rovině. � pokryt́ı daty, rozsah zmapovaných územı́ neńı možno specifikovat a nesnadná je i sta- tistická konfrontace úplnosti (např. silnice v OSM versus Jednotná dopravńı vektorová mapa) � konvertibilnost dat je netriviálńı, komplikovaný systém roĺı neńı dostatečně triviálńı pro vytvořeńı dlouhodobého a univerzálńıho exportu do jiných formát̊u. � geodetické základy využ́ıvá parametry WGS-84, tedy po úspěšné konverzi formátu je už plná kompatibilta se standardy � znalost mı́stńıho významu obsažená v mapě může být cennou informaćı; v op- timálńım př́ıpadě může být aktuálńı (změny v klasických mapách trvaj́ı dlouho a stoj́ı nové peńıze) a vyjadřuj́ıćı skutečné využit́ı (nejen prvotńı či p̊uvodńı účel) Projekt Projekt OSM je jako organismus, neexistuje žádná finálńı nebo stabilńı verze. Stále se rozšǐruje co do kvality obsahu, tak do kvantity mapovaného územı́. Mnoho část́ı projektu je v základńım a neustálém vývoji, jsou sice použitelné a zprovoznitelné, ale vyžaduj́ı však značnou zručnost a zkušenosti. V souvislosti s neustálým r̊ustem a změnami neexistuj́ı často manuály skript̊u či programů. Časté změny pravidel pro editaci a zadáváńı dat ponechávaj́ı mnohé návazné části projekt̊u ve zpožděńı a tak např. některé značky (tagy) neńı možno v globálńım mapserveru renderovat. Velká variabilita systému je ovlivňovaná poptávkou uživatel̊u a konkrétńım zájmem mapo- vat. To dává za následek malou jednotnost a koncepčnost značkováńı geoprvk̊u. Problémem každého zač́ınaj́ıćıho projektu je ř́ıdké pokryt́ı daty, jehož r̊ust se s časem zpomaluje, př́ıpadně se zaciluje jen na urbanizovaná nebo navštěvovaná mı́sta. Každý uživatel pracuj́ıćı jen s výstupy svého GPS přij́ımače je přibližně do roka informačně vytěžen, pokud se nestává OSM jeho hlavńı końıček a cestováńı ćıleně vyhledává. V létě 2007 p̊usob́ı na územı́ ČR asi 10 uživatel̊u/editor̊u dat, na jaře 2008 už asi 20, z čehož polovina má spojitost s Prahou, daľśı jsou rozeseti po městech a městysech. Pro základńı a postupné mapováńı mı́st ”Hic sunt leones” by bylo zapotřeb́ı mnohem v́ıce uživatel̊u. Velkou otázkou také z̊ustává aktualizovatelnost dat, či samoopravný mechanismus chyb na straně uživatel̊u. Problémem jsou i změny mapovaných objekt̊u a verifikace dat bez větš́ıho počtu zodpovědných uživatel̊u, kteř́ı by měli pod svým dohledem předevš́ım data z územı́, kde se každodenně pohybuj́ı a kde jsou sami znalci mı́stńıho významu. Uživatelé Hlavńım motorem projektu je Evropa a konkrétně Angličané a Němci, nebot’ zde má projekt největš́ı počet aktivńıch uživatel̊u a vývojář̊u, vysoké pokryt́ı územı́ daty. Ti udávaj́ı základńı Geinformatics FCE CTU 2008 105 Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika tón projektu a maj́ı také velkou členskou základnu. Komunikace je mimo národńı celky vždy v angličtině. Většina uživatel̊u pocháźı profesně mimo obory geovědńı, často se jedná o studenty se zjevným zájmem v informatice. Proto se potřebuj́ı naučit elementárńı návyky ve vizuálńı interpretaci, dále syntaxi, sémantiku, systematiku a topologii. I pokud odhlédneme od r̊uzné vyzrálosti uživatel̊u a budeme předpokládat, že maj́ı znalosti stejné úrovně a aktuálńı, přesto produkuj́ı r̊uznou kvalitu dat r̊uznými metodami sběru, editace a osobńıch zvyklost́ı a každodenńı náplńı. Uživatelé maj́ı také o projektu rozličné představy z jejichž premis přistupuj́ı k projektu: � Až jednou charakterizuje uživatele, který vkládáńı dat vńımá jako dlouhodobý mara- ton � Ihned je charakter uživatele, který vńımá zadáńı a využit́ı dat aktuálně v př́ıtomném čase � Kvalita je vlastnost, která určuje, že uživatel vńımá vysokou hodnotu dat (přesnost, pravdivost, ověřenost), jako kĺıčové parametry � Cokoliv je vlastnost, která určuje, že uživatel vkládá cokoliv a hled́ı předeš́ım na vy- sokou penetraci dat Všichni uživatelé jsou si rovni a neexistuj́ı žádné formálńı tř́ıdy (správci), které by řešily spory, garantovaly editace a zásahy. Určitá privilegia maj́ı hlavńı vývojáři, velká mı́ra demokracie je při schvalováńı nových značek. Pro př́ılǐs velká b́ılá mı́sta se uživatelé prozat́ım potkávaj́ı zř́ıdka a spory jsou zat́ım jen drobné na mezinárodńı úrovni, např. Řecko, bĺızkovýchodńı oblast, kde občas prosakuj́ı vleklé politické problémy. Zaj́ımavým aspektem jsou záškodńıci, kteř́ı by chtěli projekt poškodit. Pokud by se na jejich činnost nepřǐslo včas, bylo by (po jejich zablokováńı obt́ıžné) jejich vandalismus obnovit do p̊uvodńıho stavu, nebot’ k historii v hlavńı databázi OSM lze přistupovat pouze diskrétně a od př́ıtomnosti do minulosti. Nav́ıc pro práci s historíı neńı vyvinut žádný uživatelský program, nebo sada skript̊u. Závěr Projekt OpenStreetMap tu existuje několik let a žije svým vlastńım životem mimo dosavadńı struktury zaj́ımaj́ıćı se o mapováńı povrchu předevš́ım urbanizované země. Prodělává možná zbytečně dětské nemoci, je na počátku, nedaleko chv́ıle, kdy mapa byla zcela prázdná. Zaplněńı b́ılých mı́st je možná na prvńı, v ČR nepočetnou, generaci nadšenc̊u př́ılǐs velký úkol. Tedy ještě dlouho nebude jako jediný zdroj možné uvažovat o OSM. Nicméně OpenStreetMap je životaschopným zdrojem svobodných geodat. Veřejnost, která si ho pomalu bere za sv̊uj, je jeho velký potenciál. Je jen na geoinformatićıch, zda se budou cht́ıt do něho zapojit a promı́tnout v něm své zkušenosti tak, aby jej mohly později využ́ıvat jako relevantńı nebo paralelńı zdroj geodat. Geinformatics FCE CTU 2008 106 Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika Reference 1. Rapant Petr: Družicové polohové systémy. VŠB-TU Ostrava, 2002. 200 str. ISBN 80- 248-0124-8. [cit. 2008-03-30] Dostupný na WWW: online19 2. Free Software Foundation: The Free Software Definition online20. [cit. 2007-06-30]. 3. Zeměměřický úřad (2007): Výňatek z ceńıku výkon̊u a výrobk̊u ZÚ [online]. [cit. 2007- 06-30]. Dostupný na WWW: online21. 4. Aujezdský Josef (2005): GNU GPL a použit́ı českého práva [online]. Root [cit. 2007-06- 30]. Dostupný na WWW: online22. 5. Otevřel Petr (2007): Rozsudek ohledně GNU/GPL – přituhuje? [online]. Právo v in- formačńıch technologíıch [cit. 2007-06-30]. Dostupný na WWW: online23. 6. Čermák Jǐŕı (2001): GNU/GPL – Právńı rozbor licence [online]. Root [cit. 2007-06-30]. Dostupný na WWW: online24. 7. wiki OpenStreetMap (2007): Map Features [online]. [cit. 2007-06-30]. Dostupný na WWW: online25. 8. wiki OpenStreetMap (2007): Database schema [online]. [cit. 2007-06-30]. Dostupný na WWW: online26. 9. Coast Stephen (2007). This Mapping Stuff Could Really Take Off. In The State Of The Map 2007. Manchester : [s.n.], 2007. Dostupný na WWW: online27. 10. wiki OpenStreetMap (2007): Platform Status [online]. [cit. 2007-06-30]. Dostupný na WWW: online28. 11. wiki OpenStreetMap (2007): Protocol [online]. [cit. 2007-06-30]. Dostupný na WWW: online29. 12. Ramm Frederik, Topf Jochen (2007): Towards a New Data Model for OSM [online]. [cit. 2008-03-30]. Dostupný na WWW: online30. 13. Schuyler Erle (2007): In response to ”Towards a New Data Model for OSM” [online]. [cit. 2008-03-30]. Dostupný na WWW: online31. 19 http://gis.vsb.cz/Publikace/Knizni Publikace/DNS GPS/DNS GPS.pdf 20 http://www.gnu.org/philosophy/free-sw.html 21 http://www.cuzk.cz/GenerujSoubor.ashx?NAZEV=30-ZU CENIK 22 http://www.root.cz/clanky/gnu-gpl-a-pouziti-ceskeho-prava/ 23 http://www.pravoit.cz/view.php?nazevclanku=rozsudek-ohledne-gnugpl-prituhuje&cisloclan \ ku=2007050004 24 http://www.root.cz/clanky/gnugpl-pravni-rozbor-licence/ 25 http://wiki.openstreetmap.org/index.php/Map Features 26 http://wiki.openstreetmap.org/index.php/Database schema 27 http://www.slideshare.net/chippy/this-mapping-thing-could-really-take-off/ 28 http://wiki.openstreetmap.org/index.php/Platform Status 29 http://wiki.openstreetmap.org/index.php/Protocol 30 http://www.remote.org/frederik/tmp/towards-a-new-data-model-for-osm.pdf 31 http://freemap.in/ sderle/osm-data-model.html Geinformatics FCE CTU 2008 107 http://gis.vsb.cz/Publikace/Knizni_Publikace/DNS_GPS/DNS_GPS.pdf http://www.gnu.org/philosophy/free-sw.html http://www.cuzk.cz/GenerujSoubor.ashx?NAZEV=30-ZU_CENIK http://www.root.cz/clanky/gnu-gpl-a-pouziti-ceskeho-prava/ http://www.pravoit.cz/view.php?nazevclanku=rozsudek-ohledne-gnugpl-prituhuje\&cisloclanku=2007050004 http://www.root.cz/clanky/gnugpl-pravni-rozbor-licence/ http://wiki.openstreetmap.org/index.php/Map_Features http://wiki.openstreetmap.org/index.php/Database_schema http://www.slideshare.net/chippy/this-mapping-thing-could-really-take-off/ http://wiki.openstreetmap.org/index.php/Platform_Status http://wiki.openstreetmap.org/index.php/Protocol http://www.remote.org/frederik/tmp/towards-a-new-data-model-for-osm.pdf http://freemap.in/~sderle/osm-data-model.html Projekt OpenStreetMap z pohledu geoinformatika 14. OpenStreetMap, talk-cs: WikiProject Czechia/free map2osm32 seznam vybraných da- taset̊u pro OSM-cs, [cit. 2008-06-30] 15. Martin Landa: odpověd’ v konferenci33 in FreeGeoCZ 27. prosinec 2006. [cit. 2007-06-30] 32 http://wiki.openstreetmap.org/index.php/WikiProject Czechia/free map2osm 33 http://mailman.fsv.cvut.cz/pipermail/freegeocz/2006-December/000118.html Geinformatics FCE CTU 2008 108 http://wiki.openstreetmap.org/index.php/WikiProject_Czechia/free_map2osm http://mailman.fsv.cvut.cz/pipermail/freegeocz/2006-December/000118.html