Von der Basemap zur Analyse: OpenStreetMap in ArcGIS (1/2)

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Was ist OSM?

Das Kürzel OSM steht für OpenStreetMap. OSM ist eine freie Weltkarte, die von vielen tausenden Freiwilligen weltweit erzeugt und aktuell gehalten wird. Dabei entsteht eine Geodatenbank mit einer globalen Abdeckung, die viele topographische Elemente und Points of Interest (POIs) enthält. Daraus gerenderte Rasterkarten sowie die Daten selbst können lizenzkostenfrei genutzt, verändert und publiziert werden, was sie speziell für den Einsatz an Schulen und Hochschulen interessant macht. Ausführliche Informationen für Einsteiger und Profis liefert das OSM-Wiki. In diesem ersten Teil zeige ich, wie OSM als Basemap eingebunden wird, wie Daten in OSM editiert werden und wie einfache Analysen funktionieren – natürlich mit ArcGIS.

OSM als Basemap

Karten im Desktop, im Web oder auf mobilen Geräten sind aus mehreren Layern aufgebaut. Eine Basemap (oder Hintergrundkarte) liefert grundlegende Informationen und ermöglicht dem Nutzer, sich zu orientieren. Esri bietet eine ganze Reihe verschiedener Basemaps und weiterer Map Services kostenlos zur Nutzung in ArcGIS an.

Die OSM Basemap bietet sich als Alternative an, wenn beispielsweise ein besonders hoher Detailgrad gewünscht oder ein Gebiet nur in OSM erfasst ist und möglichst wenige Restriktionen in der weiteren Nutzung bestehen sollen. Sie referenziert den gekachelten Live-Karten-Service des OSM-Projekts und hat entsprechend ein Mapnik-Rendering. Dieser Service wird für diverse Klienten angeboten, dazu gehören beispielsweise ArcGIS for Desktop, ArcGIS.com Map Viewer, ArcGIS Explorer Desktop und Online.

OSM kann als Basemap über einen Dialog in ArcGIS for Desktop ausgewählt werden

OSM-Daten bearbeiten und integrieren

Wurde OSM als Basemap einmal verwendet, tritt schnell die Frage auf, wie OSM-Daten noch in ArcGIS eingesetzt werden können. Hier haben Anwender gleich mehrere Möglichkeiten.

ArcGIS Editor für OSM
Neben den gängigen OSM-Editoren wie Potlatch oder JOSM bietet Esri den ArcGIS Editor für OSM an, der unter einer Open-Source-Lizenz steht. Funktional erlaubt dieses Add-On den Download von Ausschnitten des OpenStreetMap-Datenbestandes in eine Geodatabase. Verschiedene Werkzeuge ermöglichen eine übersichtliche Visualisierung. Mithilfe von Editier-Vorlagen und einem speziellen OSM-Attribut-Editor ist damit der Einsatz der professionellen ArcGIS-Umgebung für die Datenerfassung und die Qualitätssicherung möglich. Nach Abschluss der Arbeiten können die Ergebnisse direkt zurück in den OSM-Gesamtbestand geschrieben werden.

OSM Editor auf Codeplex

Mit der Version 2.0 wurde das Add-on um eine Server-Komponente ergänzt, die es ermöglicht, ArcGIS Server Feature Services zu erzeugen, die wiederum in verschiedenen Klienten genutzt werden können. Diese Version wurde unter anderem im studentischen Projekt OSM Editor 4 Kids am Institut für Geoinformatik der Universität Münster genutzt.

WMS-Dienste
Es werden einige OSM WMS Server betrieben, die individuell gerenderte Karten nach OGC-WMS-Standard liefern, die sich einfach in ArcGIS einbinden lassen. Ist der WMS aus mehreren Sublayern aufgebaut, stehen damit einzelne Themen-Layer zur weiteren Verarbeitung in ArcGIS zur Verfügung.

Vektor-Formate
Eine ganze Reihe von Anbietern ermöglichen den Download von Auszügen im PBF und OSM-XML-Format. Diese stammen aus der zentralen Datenbank und werden zumeist täglich aktualisiert. Darin sind alle Informationen für den gewählten Raumausschnitt enthalten. Damit die Daten in ArcGIS genutzt werden können, müssen sie mit weiterer Software bearbeitet (z. B. gefiltert, konvertiert) werden. Daneben werden angepasste Shapefiles für bestimmte Regionen angeboten, die sich direkt in ArcGIS verarbeiten lassen. Allerdings sind darin nicht unbedingt die Daten enthalten, die für die eigenen Aufgaben benötigt werden.

Mit Hilfe verschiedener APIs können Abfragen auf die OSM-Datenbank gemacht werden, um beispielsweise Points-of-Interest (POIs) wie Bushaltestellen, Geschäfte, Gaststätten, Museen usw. für einen bestimmten Raumausschnitt zu extrahieren. Auch hier gibt es Unterstützung für GIS-Anwender. So hat die Hochschule für Technik Rapperswil (HSR) mit der OpenPOIMap eine Webanwendung veröffentlicht, mit der sich POIs filtern, analysieren und visualisieren lassen, um die gewünschten Objekte dann in verschiedenen GIS-Formaten herunterzuladen oder als Webservice einzubinden. Die Anwendung ist bisher nur für die Schweiz nutzbar, das Prinzip ist aber auf andere Länder übertragbar.

Bushaltestellen Chur (Graubünden), OpenPOIMap der HSR

Darstellung und Analyse in ArcGIS

Als nächstes folgen die geeignete Darstellung und Analyse der Daten in ArcGIS. Hierfür werden verschiedene Basiswerkzeuge genutzt, um die Daten zu projizieren, kartographisch zu bearbeiten, zu editieren und mit weiteren Daten zu verknüpfen. Mit Hilfe einfacher oder geostatistischer Analysen, beispielsweise mit den Spatial Statistics Tools oder verschiedenen Erweiterungen für ArcGIS for Desktop, können Beziehungen und Muster in den Daten sichtbar gemacht und damit neue Informationen generiert werden.

Bushaltestellen mit 200 und 400 m Ring-Buffern

Die Ergebnisse werden dann einfach mit Kollegen und Freunden geteilt: klassisch als Papierkarte, als PDF, als Layer oder Map Package, als Map Service mit ArcGIS for Server oder als Webkarte auf ArcGIS Online. Natürlich gilt es dabei, die Lizenzbedingungen von OSM zu beachten.

Im kommenden Teil 2 dieser kleinen Serie zu OSM klettern wir noch eine Stufe höher in der Verwendung von OSM in ArcGIS und zeigen die Möglichkeiten von Netzwerkanalysen auf Basis von OSM-Daten.

– Grischa Gundelsweiler, Education Manager