谁在俄罗斯生活得好？我们如何使用OpenStreetMap和Overpass API搜索最绿色的城市

每张卡片都有一个图例：是她告诉读者卡片上指示的内容和方式。房屋对应于灰色的多边形，道路-线段和曲线，公园和广场都用浅绿色填充并用树形象形文字装饰。他们在某些地图上添加了有用的应用程序-这些道路的长度，公园，商店和垃圾桶的数量的列表。



当我们准备自动化本地市政服务时，我们提请注意制图的使用，我们发现它是解决各种任务的强大而有效的工具。在地图上，您可以显示有关物体位置，收割设备的移动路线，运输，工作计划以及有问题和“健康”区域的热图的最新信息。



通常，使用制图有助于加快对紧急问题的反应时间和决策速度，简化计划和预测过程，最重要的是，所有信息都以最直观的形式提供。



在与其中一位客户合作时，我们面临着一项有趣的任务-按类别计算地图上的对象数量。

寻找

结合以下数据确定中央联邦区中“最绿色的”城市：商店，垃圾桶和公园的数量。

给定

制图。我们选择OpenStreetMap（以下称为OSM）作为跳板的原因很简单-开源。

决断

有几种解决此问题的方法。例如，我们可以使用PostgreSQL查询OSM数据库并检索所需的数据，也可以使用QGIS（一种用于创建，分析和发布地理空间信息的系统）。但是，我们找到了一种更优雅，更有效的方法-Overpass API。

Overpass API是一个功能强大的工具，可应用户要求从OSM数据库提取数据。它针对各种规模的任务进行了优化：从检索数据库中的多个元素到根据XML或Overpass QL形式（Overpass XML的升级版本）根据请求选择的数亿个对象。在此处阅读有关Overpass API的更多信息。

让我们从头开始：首先，您需要在服务器上部署OSM。Ubuntu用作我们计算机上的操作系统。



问：为什么要部署OSM？

答：要处理数据，我们需要Overpass API，该API的公共服务器每天对请求数量有限制。出于这个原因，我们将使用OSM二十一点和Overpass API部署服务器。

有关安装OSM的详细说明，请参见此处。

下一步是安装Overpass API-最新版本可以在这里找到。

sudo apt-get update
sudo apt-get install g++ make expat libexpat1-dev zlib1g-dev apache2 -y
wget http://dev.overpass-api.de/releases/osm-3s_.tar.gz
tar -zxvf osm-3s_.tar.gz
cd osm-3s_
./configure CXXFLAGS="-O2" --prefix=$EXEC_DIR
make install
cd ../
chmod -R 755 ./overpass

安装后，您将需要填充-创建数据库。我们不需要全世界的数据库，因此我们将使用Geofabrik服务，该服务使我们能够获取指定管理区域的数据。

BBBike是Geofabrik的一个值得替代的选择。

我们以.osm.bz2格式下载并解压缩从欧洲>俄罗斯联邦>中央联邦区目录下载的数据库，如下所示：

PATH_TO_INIT_OSM3S.SH PATH_TO_FILE_BZ2 PATH_WERE_Unpack_OVERPASS_API DIRECTORY

注意：在这种情况下，所有操作都在立交目录中执行。

因此，该平台几乎已准备就绪-现在我们可以提出第一个请求，并找出整个地区的公园数量。

PATH_TO_OSM3S_QUERY --db-dir = PATH_To_DB

我们的请求和响应如下所示：

root@MIP-USER55:~# cd overpass/
root@MIP-USER55:~/overpass# ./osm-3s_v0.7.56.7/bin/osm3s_query --db-dir=db
encoding remark: Please enter your query and terminate it with CTRL+D.
[out:json][timeout:25];
(
nwr["landuse"="forest"];
);
out count;
{
  ...,
  "elements": [

{
  "type": "count",
  "id": 0,
  "tags": {
    "nodes": "23",
    "ways": "19723",
    "relations": "4206",
    "total": "23952"
  }
}

  ]
}

我们已经接近了：剩下的就是按地区和城市划分公园。单独运行并不断运行的Dispatcher将帮助我们应对此任务。



我们启动API，并在/etc/apache2/ports.conf目录中添加Listen PORT。

echo "_ localhost" | sudo tee /etc/apache2/conf-available/_.conf && sudo a2enconf _

sudo iptables -A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport  -j ACCEPT
sudo a2enmod cgi
sudo a2enmod ext_filter
sudo cp /etc/apache2/sites-available/000-default.conf /etc/apache2/sites-available/___.conf

检查配置。它应该看起来像这样。

<VirtualHost *:>
   ServerAdmin webmaster@localhost
   ExtFilterDefine gzip mode=output cmd=/bin/gzip

   DocumentRoot __OVERPASS_API/html

   ScriptAlias /api/ __OVERPASS_API/cgi-bin/

   <Directory "__OVERPASS_API">
      AllowOverride None
      Options Indexes FollowSymLinks
      Require all granted
   </Directory>

   <Directory "__OVERPASS_API/cgi-bin/">
      AllowOverride None
      Options +ExecCGI -MultiViews +SymLinksIfOwnerMatch
      Require all granted
   </Directory>

   ErrorLog ${APACHE_LOG_DIR}/error.log
   CustomLog ${APACHE_LOG_DIR}/access.log combined
</VirtualHost>

接下来，我们打开新主机，然后将旧主机发送给其他主机。

sudo a2ensite .conf
sudo a2dissite 000-default.conf
sudo a2dissite __.conf
sudo service apache2 reload

现在是时候启用第一个处理我们请求的分派器了。为此，我们将使用命令。

nohup __OVERPASS_API/bin/dispatcher --osm-base --db-dir=__DB --meta &

一切按计划进行的第一个迹象是在数据库目录中创建了

osm3s_OVERPASS_API_VERSION_osm_base文件。nohup.out文件显示状态消息Dispatcher- dispatcher刚刚启动。



但是，工作还没有结束：您需要启动另一个Dispatcher。首先，将rules文件夹复制到数据库目录，然后将权限分配给所产生的osm3s_OVERPASS_API_VERSION_areas。

nohup __OVERPASS_API/bin/dispatcher --areas --db-dir=__DB &

chmod 666 "../db/osm3s_OVERPASS_API__areas"
nohup __OVERPASS_API/bin/rules_loop.sh __DB &

现在，我们可以请求该区域并计算梁赞的公园数量。顺便说一下，这已经可以在浏览器的地址栏中使用了。

http://localhost:/api/interpreter?data=[output:json][timeout:25]; area[name=""]->.searchArea; ( nwr["leisure"="park"](area.searchArea); ); out count;

期待已久的答案！

"elements": [

{
  "type": "count",
  "id": 0,
  "tags": {
    "nodes": "0",
    "ways": "57",
    "relations": "11",
    "areas": "0",
    "total": "68"
  }
}

  ]
}

因此，现在我们可以深入分析和改进问题：我们将找到中央联邦区25个大城市中的公园，商店和垃圾桶的数量，并使用ODANT平台的分析工具比较这些指标。

ODANT是俄罗斯制造的数字集成平台，旨在用于构建各种复杂性和分布性的信息系统。在此处阅读有关ODANT的更多信息。

这就是我们用于搜索垃圾箱的参数的样子：在任务的框架内，我们不区分容器场址，独立式垃圾箱和固体废物收集点。

nwr["amenity"="recycling"](area.searchArea);
nwr["amenity"="waste_disposal"](area.searchArea);
nwr["amenity"="waste_basket"](area.searchArea);

我们将ODANT的输出导出为平面表。







在这个等级中，弗拉基米尔市占据了光荣的第一线：只有234人在那里一个地方聚集了垃圾。使用内置的ODANT工具，我们可以构建两个有趣的图表。











让我们继续下一个元素-长凳。

nwr["amenity"="bench"](area.searchArea);

我们以表格的形式得到以下结果。





弗拉基米尔再次成为所有竞争者中最舒服的：不可能将602人放在一张长凳上，但是在梅季希（Mytishchi），地方的激烈竞争正在进行。但是，您总是可以提出一个时间表。



我们将结果可视化。











让我们继续进行最有趣的部分：计算公园的面积。我们可以使用几种方法来解决此问题，但是我们发现的最开源，最精彩的是Leaflet库。在查询本身中，您需要用out geom替换出count，这将为我们提供区域的坐标。

Leaflet是一个开放源代码的JavaScript库，用于在网站上显示地图。支持大多数支持HTML5和CSS3的移动和桌面平台。Leaflet使不熟悉GIS的开发人员可以轻松显示由小图块组成的栅格地图，并可能在主图块上叠加其他图层。在此处阅读有关Leaflet的更多信息。

让我们创建一个多边形。

const polygon = L.polygon().addTo(map);
const area = L.GeometryUtil.geodesicArea(polygon.getLatLngs());

现在该区域包含以m2为单位的区域面积。我们提取所选城市的数据并获得下表。





根据OSM的说法，Zelenograd充分证明了它的名称-城市的11％的区域被绿色区域占据。让我们得到居民数量与公园数量的比率。





让我们以图形的形式呈现数据。











而在最后-城市的等级，由所占位置计算得出。

结语和结论

根据由OpenStreetMap，Overpass API和ODANT组成的评审团的决定，

弗拉基米尔（Vladimir）获得了光荣的第一名，并获得了“中央联邦区最绿色的”称号。



值得注意以下事实：我们的研究仅基于OSM中反映的数据。自然，在Mytishchi，有几百个长凳，而在Tula，有更多的废物堆积场所。我们的结果可以从另一侧查看，例如，评估将城市基础设施对象添加到OSM数据库的动态。但是，平均而言，人们在OSM中输入数据的速度“相当慢”，因此我们可以假设数据相对可靠，值得考虑。



我们设法解决了这个问题，并找到了一种有效的方法来处理OSM地图上的对象：事实证明，这是Overpass API和Leaflet的结合。借助这套工具，我们可以查询OSM数据库并接收有关对象数量的数据，计算面积。对于数据表示和分析，我们将基于ODANT的基于Web的解决方案组合在一起，以满足我们的所有需求。



该解决方案可以帮助许多行业，商业和经济。如果您有任何想法或反馈，不妨讨论一下。我们在任务上花费了28个小时的清洁时间，您也许可以更快地完成任务。



信息标准首席前端开发人员-Daniel Epifanov。

Infostandard编辑-Nikita Morozov。