開放街圖

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開放街圖
OpenStreetMap
File:Openstreetmap logo.svg
File:OpenStreetMap homepage 2018 en.png
OpenStreetMap首頁
網站類型
地圖協作計劃（英語：Collaborative mapping）
語言操作介面超過140個語言，可以有無限組的地圖數據語言[1]
持有者OpenStreetMap社群
由OpenStreetMap基金會維運[2]
創始人史提夫·克斯特
網址{{URL|example.com|可选的显示文本}}Module:EditAtWikidata第29行Lua錯誤：attempt to index field 'wikibase' (a nil value)
商業性質否
註冊貢獻者必需，檢視者不需要
用戶8,636,070[3]
推出時間2004年8月9日，​21年前​（2004-08-09）
現狀活躍
內容許可
ODbL

開放街圖[註 1]（英語：OpenStreetMap，縮寫OSM）是一個建構自由內容之網上地圖協作計劃，目標是創造一個內容自由且能讓所有人編輯的世界地圖，並且讓一般的流動裝置有方便的導航方案。[5][6]

OSM計劃由英國人史提夫·克斯特（Steve Coast）創立，概念啟發自維基百科網站，以及英國與其他地區私有地圖數據佔盡優勢的狀況[7]。OSM已有超過五百萬名註冊用戶[8]。與維基百科等協作型網站相同，OSM網站地圖頁有「編輯」按鈕，亦有記錄及修訂歷史。經註冊的用戶可以編輯地圖數據與上載GPS路徑，以及取用可編輯地圖的向量數據，編輯者除透過使用OSM網站的iD線上編輯器之外，也能使用其他自由地理資訊系統軟件，如JOSM來進行編輯。

OSM的地圖可由用戶以手持GPS裝置、航空攝影相片、衛星影像、政府開放數據、其他自由內容提供。只要用戶對有關區域有所認識就可參與繪製。地圖的向量數據以開放資料庫特許方式特許[7]。OSM網站由英國非牟利組織OpenStreetMap基金會贊助並維持營運[6]。

歷史[編輯]

File:Steve Coast - OSM im Rheinland (0604).jpg
史提夫·克斯特（2009）

OpenStreetMap在2004年7月由史提夫·克斯特始創。2006年4月，OpenStreetMap基金會成立，鼓勵增多自由地理數據，及其發展和分佈，並向所有人提供地理數據以供使用及分享。2006年12月，雅虎允許OpenStreetMap使用其航空攝影相片，作為編輯的根據[9]，但是有關安排已於2011年9月13日因雅虎地圖API關閉而結束[10]。

2007年7月，第一屆國際The State of the Map會議舉行，當時OSM已經有9,000名註冊用戶。會議的贊助商包括谷歌、雅虎及Multimap（英語：Multimap.com）。2007年12月，牛津大學成為第一家在其主網頁採用OSM數據的大型機構。[11]

2008年1月，OSM地圖數據可以下載至GPS裝置，供單車用戶使用。[12]而於同年3月，兩名創立者包括史提夫·克斯特宣佈獲得創業投資基金投資240萬歐元，並創立了CloudMade，一家以OSM數據為基礎的商業機構。[13]

2010年11月24日，微軟宣佈開放Bing Maps航空攝影圖給OSM的貢獻者作編輯地圖的參考，並公佈該公司聘用史提夫·克斯特（Steve Coast）為Bing Mobile的專任設計工程師[14]。

2012年，Google地圖開始引入收費機制，導致一些大型網站轉以使用OpenStreetMap或其他地圖服務[15]。蘋果也終止與Google的合作，並用自設地圖服務（見蘋果地圖），取用部分TomTom及OpenStreetMap數據[16]。

OSM數據[編輯]

OSM使用的數據格式是地形數據結構，當中由四個核心的元素（也稱爲原始數據）。

  • File:OSM node.png 節點（node）：儲存經緯度，表示位置，但不儲存節點在地圖上的實際大小，比如說一個景點或者山峰，或一間商店或餐廳，或是作為路徑的一部分。節點可依附於路徑與關聯。
  • 路徑（way）：有序排列的節點，以折線的形式呈現，也能循環回起始節點形成封閉路徑，可以循環路徑或以多邊形區域的方式呈現。這類原始數據可用於呈爲線性數據，例如街道、河流等，或一個多邊形區域，例如農田、公園、停車場、建築物、校園或者是湖泊、森林。路徑必須有節點才能顯示於地圖上，可依附於關聯，路徑數據可計算出長度、或多邊形的面積、周長。
  • OSM relation 關聯（relation）：有排序的節點、路徑和關聯（三類原始數據在這裏統稱「成員」），在這裏每個成員選擇性擁有一個「角色」（字串），以決定該成員於此關聯中的性質。關聯是用來表示各個原始數據（節點、路徑和關係）的關係，例如道路的轉彎限制，由不同路徑所組成的邊界，一條國道、省道或鐵路路線，或者一個區域中中間空缺區域（例如被環形建築物包圍的中庭，或水體中的小島）的多重多邊形，這時「角色」字串就能用來形容它們之間的關係。
  • k=v標籤（tag）：鍵值對（key-value pairs，鍵值都是字串），用來儲存地圖上物件的元數據（物件的類型、名字和物理特性），賦予OSM數據其意義，而能表示現實世界中存在的某件事物，與有關其事物的資訊。標籤無法獨立存在，它們必須依附在一個已存在的物件，也就是節點，路徑或關聯。地圖中物件對映的關係（本體）和標籤在OSM的wiki上有比較詳細的介紹，用法為鍵=值；key=value。一個原始數據稱為一個物件，每個物件的同一個鍵，只能設定一個值。例如建築物是building=yes，至於住宅區街道，則為highway=residential，這是OSM中最頻繁被使用的標籤。[17][18]

LinkedGeoData數據集是由來自萊比錫大學的Agile Knowledge Engineering and Semantic Web研究羣組的研究成果，他們之前以DBpedia聞名。DBpedia使用GeoSPARQL和well-known text（WKT）RDF的詞彙來表示OSM的地圖數據。

另外openstreetmap.org也會收錄地圖註記與GPS軌跡的數據，地圖註記供不熟悉編輯的用戶回報地圖的錯誤或過時資訊等問題，GPS軌跡則提供實地勘查者提供軌跡供地圖繪製用

地圖圖層則是依照其原始數據，由不同的讀取引擎繪製成不同樣式的地圖影像，又稱為圖磚。

OSM數據有一個路徑所含的節點不能超過2,000個的限制，而一個變更集最多可以包含10,000個物件的改動。[19]

特許[編輯]

OSM原以共享創意署名-相同方式共享2.0特許[20]，目的是為促進以商業或非商業方式，使用及分發OSM的地圖數據。2012年9月12日，特許方式改為Open Data Commons的開放資料庫特許（Open Database License, ODbL），OSM基金會認為有關方式較適合用於地圖數據。[21]

在更改特許方式的過程中，部分地圖數據須被移除，包括未有同意新特許條款的註冊用戶所加入或編輯的數據，而基於上述數據的隨後編輯，亦會受到影響。移除程序於2012年7月進行，最終有超過99%的數據得以保留，惟部份國家如澳洲及波蘭，地圖數據受到較嚴重的影響[22]。

年會[編輯]

自2007年起，OpenStreetMap社群開始舉辦國際年會：State Of The Map。

File:State of the Map Asia 2017 Conference Poster.jpg
State of the Map Asia 2017 大會海報

曾舉辦年會的地點如下：

  1. REDIRECT T:ESP赫羅納[26]

地圖[編輯]

OSM剛起步的時候，很多地圖數據都是由志願者使用GPS追蹤記錄和手提電腦、數碼相機，或者錄音機，在實地探查中採集的。

隨着時間的推移，逐漸普及的航空、衛星攝影圖像數據和其它來自商業機構或政府機關的數據也成為了重要的數據來源。這些數據可供手工寫入或是進行自動匯入。這大大了加快了數據採集，同時也讓土地使用數據能更有效率和精確地被數碼化。當前情況下，數據常常需要經過特殊的流程進行處理，以便於對自動匯入過程進行控制，同時避免出現法律和技術上的問題。[40]

編輯地圖的軟件[編輯]

OpenStreetMap的編輯器頁面對各類地圖編輯軟件有較為詳細的介紹。

桌上或網頁版本[編輯]

  • iD：瀏覽器內嵌的編輯器，也是當前網站的預設編輯器，適合入門的編輯者。它使用d3.js，由Mapbox編寫。[41]
  • Potlatch 2：比較早期的地圖編輯軟件，基於Flash，同樣內嵌於網頁中。面向中階用戶。
  • JOSM：編輯功能比較強大的桌面軟件，使用Java編寫。比較適合進階用戶。
    File:Adding data to OSM after mapping Brighton Pier.jpg
    在地面數據收集後，使用JOSM做地圖編輯

除上述三個主要編輯器外，也存在一些其它編輯器。例如，為GNOME桌面環境開發的、執行在許多Linux作業系統上的GNOME Maps應用程式在3.20版本也支援了對OpenStreetMap地圖的簡單編輯功能。[42]

流動裝置[編輯]

  • Vespucci 是第一個全功能的Android編輯器，在2009年面世。
  • StreetComplete 則是另一個 Android 軟件來讓沒有OpenStreetMap知識的用戶來解答一些簡單問題（Quests）來補充現有地圖數據，如某交通燈是否有盲人聲音提示。
  • CoMaps 免費、開源、離線導航應用程式
  • Maps.me則同時在iOS及Android來提供離線地圖數據，並附有簡單的編輯器。
  • Organic Maps - 免費、開源、離線導航應用程式
  • Go Map!! 是全功能的iOS編輯器
  • Pushpin（iOS平台）則主要讓用戶加入地點。

OSM的貢獻者[編輯]

File:Unique Contributors to OSM Per Month.png
對OSM提供數據的用戶 (月份爲單位)
File:OpenStreetMap registered users 2021-en.svg
已註冊OSM的成員

OSM有廣大不同區域的用戶，由於着重在收集更當地的數據和實地數據收集，早期就有很多提供OSM數據的自願者用腳踏車來進行路道數據的收集。[43]除此之外，有些精通於GIS的專家都通過Esri工具向OSM提供地圖數據。[44]

OSM使用率的增長

  • 2008年8月：（第二次The State of the Map會議結束之後）已有50,000名用戶。
  • 2009年3月：數目超出100,000名。
  • 2009年12月：幾乎接近200,000名。
  • 2012年4月：用戶600,000名。[45]
  • 2013年1月：用戶達到一百萬名[46]，其中約30%的用戶至少都在OSM中提供了一個準確的地點。[47]
  • 2019年2月：用戶達到五百一十萬名[48]，每天有三百萬變更集。
  • 2021年起，每月活躍貢獻者約4萬到5萬名，定義是在該月內有編輯過的用戶。

地面數據調查和個人當地知識[編輯]

File:Motion X GPS and OSM.jpg
正在使用定位器檢查路線

地面道路數據調查是由地圖編輯者進行收集的，他們使用的交通工具包括步行、腳踏車、轎車、機車或者船。地圖上的看見的數據通常都是用GPS收集（不強制），但也有部分是使用衛星繪圖所制。

當一條道路的數據（或者一個地點）被收集完整後，它就會被上載到OSM的網站，然後被匯入到OSM資料庫中。在這個時刻，這筆數據無法顯示它是哪一類的地圖數據（包括節點與路徑），比如說它可以是機車道，房子或者一條運河，所以在接下來就需要使用OSM地圖編輯器（例如JOSM）來編輯已上載的數據。這兩個數據採集的步驟通常都是同一個地圖數據採集者完成，或者第二筆數據是後期被其他編輯者補上。

因爲數據的收集和編輯可以是兩個分開的項目，所以就算沒有GPS，也能在OSM上添加任何地圖數據。還有一點就是類似學校，醫院，酒吧，公車站等的地點，就需要依靠編輯者的個人當地知識的瞭解。

在OSM地圖數據的貢獻中，有些熱忱的地圖編輯者會認領完成整個小鎮或者是一個城市在OSM中標記，也有一些成員會組織地圖編輯會，集和大家的力量來完成一個區域在OSM中的標記。相對之下比較大部分的OSM用戶都分散對區域性較小的數據除錯工作做出貢獻。

政府數據[編輯]

一些政府機構會以適當的授權釋出的官方數據，從而可被OpenStreetMap所使用。其中有相當一部分來源於美國，因為美國聯邦政府的作品均處於公有領域中。[49]

在美國，OSM使用的衛星圖像來自Landsat 7，NOAA的Prototype Global Shoreline和Census的TIGER。在英國，OSM使用了一些Ordance Survey的開放數據，而在加拿大，OSM使用的是NRCan的Canvec中的地圖向量數據，然後使用GeoBase來提供土地區域和街道。

不受版權保護而數據並沒有太大變動的地圖均可以成爲OSM中的良好數據來源，被版權保護的資料則情況不一。例如，英國的Crown Copyright（英語：Crown Copyright）有50年的版權期限，因此20世紀60年代以前的英國地形測量局地圖均可被OSM合法使用。英國自20世紀40年代晚期至50年代早期的完整的1英寸/英里地圖已被收集、掃描並上載而線上可用，供地圖貢獻者們使用。

使用地圖[編輯]

使用地圖的軟件[編輯]

File:Soho - map 1.png
倫敦街道在OSM的Mapnik層中顯示
瀏覽器
使用OSM最普遍的軟件，現代的瀏覽器都能通過HTTP協定來使用OSM。
GNOME Maps
前端由Javascript所編寫，推出的時候被包含在GNOME 3.10裏。目前它主要的服務是通過GeoClude的技術，查詢地圖用戶的所在地，而對於大量的查詢，它也能返回各個相對的可能地址。
Marble
Marble是由KDE所開發的虛擬地球軟件。
FoxtrotGPS
FoxtrotGPS是一個GTK+介面的地圖觀看器，比較適用於平板上的手指點擊。[50]目前在SHR和Debian的軟件庫都能找到。[51]
Emerillon
另一個GTK+介面的地圖檢視器。[52][53]

OpenStreetMap網站的地圖介面是基於Javascript庫中的Leaflet介面所開發，叫做Slippy Map（Slippy Map之前的介面開發是基於Open Layers）。Slippy Map地圖中的顯示的區塊是使用Mapnik引擎所繪製，而有些區塊的繪製則是來自不同的引擎，包括OpenCycleMap.org或者MapQuestOpen。如果預先下載好需要的地圖數據，Mapnik也能提供離線地圖的使用。[54]

OpenStreetMap有維護在線和離線路線選擇引擎的名單，比如說Open Source Routing Machine。[55]而OSM數據對於路由的路線選擇的學者們非常熱門，當然也提供給開源專案或者是商業公司來構建路線選擇的應用（或者其他不同的應用）。

人道主義援助[編輯]

參見：Crisis mapping（英語：Crisis mapping）、聰明行動族和Ushahidi（英語：Ushahidi）

在2010海地大地震後兩天，OpenStreetMap和Crisis Commons的志願者使用衛星映像在OSM補充了海地Port-au Price區域的道路、建築物和避難營的標記，後來更使OSM成爲「最齊全的海地數碼地圖」。[56][57]

在海地地圖繪製完成後，不少世界各地的組織開始使用OSM的海地地圖來進行援助工作，這些組織有世界銀行，歐洲聯合佣金研究中心，聯合國指揮部，聯合國救援隊等其他組織。[58][59][60][61]

OSM人道主義團隊（Humanitarian OpenStreetMap Team）也和類似非政府組織救災隊（USAID等）合作，從幾乎空白的OSM地圖開始標記海地和其他國家的區域，幫助原先地圖是甚麼都沒有的地區建立圖資。[62]而各個組織同時也參與建設海地的避難營。

在海地災情過後，OSM也在後來的發生災難的地區產生了重大的作用，例如，馬利（2013年1月）[63]，菲律賓的海燕（2013年11月）[64][65]，還有西非的伊波拉（2014年3月）[66]，再次顯現了各個不同的國際組織即使通過互聯網，也能從標記OSM地圖中來幫助人道主義組織進行援助。

OSM人道主義團隊（Humanitarian OpenStreetMap）扮演着OSM社區和人道主義組織的一道溝通的橋樑。

隨着災情結束，OSM人道主義團隊和紅十字會，世界銀行，和其他人道主義組織，聯手獻力於建構風險模型給各個不同的國家比如烏干達等作為應災措施。[67][68]

編輯檢核與數據統計[編輯]

  • OSMCha [69], 可檢視變更集的變動內容, 需有OSM帳戶
  • OSMstats [70]
  • Ohsome，可檢視特定期間範圍、特定地區與行政區，或自行以矩形、圓形、多邊形指定區域，來檢視有特定標籤的數據數量、或路線長度、區域的面積與周長 [71]

法律層面[編輯]

許可條款[編輯]

File:OpenStreetMap GPS trace density.jpg
OSM在歐洲使用的密度

OSM的數據版權一開始是共享創意特許條款，它的用意是在讓大衆免費使用或者重新發佈OSM所提供的地圖數據。在2012年9月，數據的版權更換成開放資料庫許可（ODbL）[72]，因爲這樣更能清楚地定義OSM所擁有的地圖數據更着重於收集和整理數據而不是數據的呈現。[73]

其中有些地圖的數據就在上述地圖版權的轉換中被移除了。當中被移除的這些數據，有部分是由於數據貢獻者不贊同新版權中的法律條規，也有些是因爲數據來源無法在新版權法下使用。OSM估計版權轉換後能保留97%以上的所有數據，當然這對一些區域時會有影響的，比如說澳洲在不同的地圖數據物件中，能保留的數據從24%到84%，數據流失量因數據物件類型而定。[74]不過在完成特許條款轉換後，OSM計算出保留的數據超過99%，但是論地圖數據的流失，還是屬澳洲和波蘭最爲嚴重。[75]

目前開放數據庫特許條款（ODbL）都要求所有要加入OSM的地圖數據都需要遵守在ODbL版權法的規定下，比如已逾期版權數據（Out-of-copyright），公有領域數據或者其他能遵守ODbL版權法的數據，當中也牽涉去驗證政府機關的數據來確定數據的對OSM的合法性。

用於生產、展示OpenStreetMap數據的軟件來源於許多不同的專案，且具有各自的使用特許。例如，現在供用戶訪問以編輯地圖、檢視編輯歷史的應用程式是基於Ruby on Rails開發的。它同時使用PostgreSQL作為儲存用戶數據和編輯元數據的資料庫。OSM網站上的預設地圖使用Mapnik渲染，儲存於PostGIS中，並由Apache的mod_tile模組進行驅動。某些特定的軟件，例如地圖編輯軟件Potlatch 2，已經成為公有領域中的軟件。[76]

商業數據[編輯]

有部分OSM地圖數據是由比較偏好自由軟件的公司提供，不管是實際收集的地圖數據或者是衛星影像，都讓OSM的用戶能辨識地圖道路等其他用途。

值得一提的是，Automotive Navigation Data提供了一整套完整的荷蘭道路數據還有中國和印度大卡車道的地圖數據。在2006年12月，雅虎確定讓OSM使用它的垂直航空影像，之後讓OSM地圖編輯軟件中使用它來做地圖上的覆蓋物，使得OSM用戶能製作以向量地圖，並以自由和開放特許條款發佈。[77]不過到了2011年9月13日，雅虎把它地圖API關閉後，這項技術就無法再使用了。[10]在2010年11月，微軟公佈OSM社羣在編輯地圖時能使用Bing的垂直空中影像作爲地圖的底層。[78]就在2009年到2011年，NearMap Pty Ltd利用了OSM的地圖數據（通過CC BY-SA特許）製成了澳洲的高清晰圖像地圖（目前主要有澳洲主要城市和少部分郊區）。[79]

OSM作業[編輯]

雖然OSM的成立主要是成爲一個中央的地圖資料庫，但是在地圖的繪製和呈現上它也有不凡的水準，其中地圖設計有些突顯出地圖數據中不同的元素或者着重設計和地圖的效能。

商業服務[編輯]

File:OpenStreetMap homepage 2018 en.png
OpenStreetMap.org的首頁

有很多熱門的應用服務都使用了地理定位和地圖數據中的元件，比較值得一提的有：

2012年3月7日，蘋果公司出奇地把OSM嵌入iOS的iPhoto中，但是發佈iPhoto時並沒有宣告地圖數據來源，後來在1.0.1版的時候才做了版權宣告的修正。雖然蘋果公司擁有地圖，但是其中的地圖數據來源是OSM，但是更大部分的數據提供爲TomTom。

Flickr使用OSM的地圖數據跨越了很多個國家，包括巴格達、北京、喀布爾、聖地亞哥、悉尼和東京。[80][81][82]在2012年，Flickr選擇轉換使用諾基亞提供爲主的數據來源，當商用數據無法在一些區域作用的時候，OSM的數據才做爲輔助。[83]

2010年MapQuest發佈了一項基於OSM的服務，這項服務就是後來的MapQuest Open。[84]

2013年2月29日，Foursquare通過MapBox的繪製和架構來使用OSM。[85]Craiglist也在2012年轉換使用OSM，使用OSM的地圖數據來繪製屬於自己的地圖。[86]

2009年，著名遊戲生產商孩之寶，多人線上遊戲大富翁Monopoly City Streets中使用谷歌地圖來作爲顯示，可是底層的地圖數據來源卻是OSM。[87][88]

Moovit是個手機應用程式使用OSM的數據來作爲免費公共交通的導航。[89]

Pictometry在網站中使用OSM爲預設地圖，顯示自己特有的三維空中影像。[來源請求]

維基百科使用OSM的數據來繪製各個不同文章所使用的地圖。不少語言都被包括在WIWOSM專案裏（Wikipedia Where in OSM），目的是把OSM用SlippyMap顯示在文章上。[90]Wikivoyage把OSM，顯示城市和一些旅遊的景點。

Ballardia（都柏林的一個遊戲開發者），在2013年10月發佈了遊戲Lua錯誤：attempt to index field 'wikibase' (a nil value)。，遊戲引擎中也有使用OSM地圖數據。[91]遊戲地圖覆蓋整個洛杉磯，面積爲14,000平方公里。這款遊戲在之前是使用谷歌地圖，但由於無法負擔多人在線遊戲高負荷，所以在2013年關閉了谷歌地圖版本並地圖引擎使用的數據轉換爲OSM數據。[92][93]

Geotab公司的MyGeotab，使用OSM來來追蹤交通工具的所在地。[94]

Niantic Labs旗下兩款侵入式虛擬實境遊戲《Ingress》和《Pokemon Go》在2017年12月後開始採用OSM的地圖數據。[95][96][97]

香港天文台採用OSM來顯示氣象衛星圖像[98]。

類似專案[編輯]

File:COSCUP 2016 OpenStreetMap.jpg
COSCUP 2016上的台灣OpenStreetMap社群攤位

註釋[編輯]

  1. ↑ 目前，OpenStreetMap社群對OSM的中文名稱尚無共識，台灣用戶使用「開放街圖」一名，而中國大陸、香港用戶則沿用英文原名「OpenStreetMap」。

參考文獻[編輯]

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外部連結[編輯]

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