Spatial Modelling with OGD and OSM data - UNIGIS Workshop, Salzburg

Räumliche Modellierung

mit OGD und OSM Daten

Martin Loidl

Department of Geoinformatics, Z_GIS

University of Salzburg

martin.loidl@sbg.ac.at | http://gicycle.wordpress.com

Wir sind überzeugt davon, dass räumliche

Informationssysteme eine integrative Plattform

für alle verkehrsrelevanten Domänen darstellen

und neue Wege zur Analyse, Planung und zum

Management unserer täglichen

Mobilitätsherausforderungen eröffnen!

www.zgis.at/gimobility

gimobility@sbg.ac.at

@gimobility

gimobility.wordpress.com

OGD

Open Government Data ≠ Open Data

data.gv.at Gebietskörperschaften und ausgegliederte

Gesellschaften des Bundes

opendataportal.at Unternehmen, NGOs usw.

Open Government Data ≠ alle vorhandenen,

behördlichen Daten

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Whitepaper Open Government Data – 1.1.0

OGD

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OGD

Straßendaten Salzburg

6

OGD

Straßendaten Salzburg via SAGIS (http://www.salzburg.gv.at/themen/se/sagis/download.htm)

WMS

B und L Straßen als Shapefile (INSPIRE)

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WMS, 11.11.2014 INSPIRE Download, 11.11.2014

OGD

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http://service.salzburg.gv.at/ogdClient/

OGD

Straßendaten Salzburg

GIP Salzburg

Graphenintegrationsplattform = einheitlicher Straßengraph

für Verwaltungsaufgaben

Schnittstelle nach außen INTREST Export (Textdatei)

Via OGD einzelne Datenschichten als Shapefile

Nicht alle Attribute vorhanden

Straßendaten Salzburg = OGD?

Siehe Open Government Data Prinzipien

9

OGD

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Whitepaper Open Government Data – 1.1.0

OSM

Seit 2004 Sammlung frei nutzbarer Geodaten

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http://tyrasd.github.io/osm-node-density/2013/

Node Dichte 2013

Diverse OSM Renderings

OSM

Modellierung

Unabhängig von Spezifika der Datenquellen – Daten

niemals zum Selbstzweck

In der Regel für bestimmte Anwendung erhoben aber

wahrscheinlich nicht nur einmal brauchbar!

Wie nutzbar machen? Modellierung

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© Wolfgang Fuchs

Modellierung für Anwendung

Art der Anwendung bestimmt über Notwendigkeit und

Umfang der Modellierung gilt für alle Datengrundlagen

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DB Anwendung

PrüfungKorrektur

Modellierung

Beispiel Radrouting OGD

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VAO Salzburg, 11.11.2014

Beispiel Radrouting OSM

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naviki, 26.06.2014

Modellierung für Anwendung

In beiden Fällen +/- direkter Zugriff auf Datenbasis

Oftmals für spezifische Anforderungen/Anwendungen nicht

konzipiert (Datenmodell, Inhalt)

Datenqualität heterogen, nicht ausreichend

„Anwendungen immer nur so gut wie Datenbasis“

ABER GIS bieten Möglichkeiten zu

Prüfroutinen (Geometrie bzw. Topologie, Attribute)

Korrektur

Modellierung

Damit signifikante Verbesserung der Anwendung

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Datenmodell

Kenntnis Datenmodell notwendig für jede aufbauende

Modellierung ( enorme Bedeutung Dokumentation)

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type = road

bicycle_infra = cycleway

type = road

type = cycleway

KN F T

A B

B A C

C B, E,

D, F

B, E,

D, F

… … …

KA F T

1 A B

2 H G

3 B C

… … …

Datenqualität

Geometrie

Vollständigkeit (Referenz notwendig)

Lagegenauigkeit (Referenz notwendig)

Topologie

Korrekte Modellierung für Routingfähigkeit

Attribute

Lücken

Fehler

Inkonsistenzen (Problem der Modellierung

und Spezifikation)

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Datenmodell GIP

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Als Shapefile via OGD bereitgestellt

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GIP Standard Version 051

Datenmodell GIP

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Nutzungsstreifen definieren bauliche Struktur

Querschnitt, haben aber keine eigene Geometrie

Nutzungsbedingungen definieren Verkehrsorganisation

(Gebote und Verbote)

Abschnitte (Bündel von Nutzungsstreifen; z.B.

Straßenzug) können Subnetz bilden

GIP bildet Straßenraum als

„Trassengraph“ ab:

1 Geometrie + Attribute = Querschnitt

Datenqualität GIP

Heterogene Datenqualität je nach Raumausschnitt und

Verkehrsmodus

MIV in Zentralräumen und im übergeordneten Straßennetz

sehr gut

Langsamverkehr bisher nicht priorisiert ausgehend von

Zentralräumen sukzessive Verbesserungen

Zum Teil mangelhafte Datenqualität hinsichtlich

Topologie

Attributive Fehler/Falschklassifikationen

Attributive Inkonsistenzen

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Datenmodell OSM

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Node Way

Relation

Key = Value

Tag

Highway IS NOT Null Teil des Wegnetzes.Weitere Spezifikation mittels zusätzlicher Tags

Datenmodell OSM

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Datenmodell OSM

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http://taginfo.openstreetmap.org/

http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Map_Features

Datenqualität OSM

Abdeckung in D-A-CH sehr gut

Attributive Qualität sehr heterogen je nach

Raumausschnitt bzw. Communityaktivität

Zahlreiche attributive Implikationen bedingt durch

Communityansatz (s. Loidl et al. 2014)

Lückenhafte Attribuierung

Attributive Fehler

Attributive Mehrdeutigkeit

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Loidl et al. 2014: Aufbereitung von Open Street Map Daten für GIS-Modellierungen und Analysen. AGIT, 505-514

Herausforderung

Anwendung mit heterogenen Datenquellen

Unterschiedliche Datenmodelle

Unterschiedliche Attributstruktur und -definition

Unterschiedliche Zuständigkeiten (Hoheit über Daten)

Unterschiedliche Datenqualitäten

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Ansätze

Datenmodell

Transformation Datenmodell

Harmonisierung auf Zwischenebene

Datenqualität

Abhängig von Verantwortlichkeiten/Kompetenzen und

Performanz

Datenprüfung im Zuge der Datenaufbereitung

Evaluierung Rückmeldung Korrektur (Datenhalter)

Datenprüfung während Modellierung

Evaluierung (semi-) automatisierte Korrektur

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Umsetzungsbeispiel

Radlkarte Salzburg

29

30

Radlkarte.info

Ausgangslage

OpenStreetMap

9.029 Kanten, 1.110 km Netzlänge

Datenhalter: Community

GIP (INTREST Export)

18.359 Kanten, 1.957 km Netzlänge

Datenhalter: Stadt & Land Salzburg

Durchgängiges Routing, optimiert für Alltagsradfahrer mit

Routingkriterien

Kürzeste Route

Empfohlene (sicherste) Route Bewertung des Netzes

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Netzbewertung „Sicherheit“

Indikatoren-basiertes

Bewertungsmodell

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Loidl & Zagel 2014: Assessing bicycle safety in multiple networks with different data models. GI-Forum, 144-154

Vorgehen

1. Evaluierung und Rückmeldung GIP Daten

2. Evaluierung und Korrektur/Schätzungen OSM Daten

3. Geometrische Zusammenführung

Definierte Anknüpfungsstellen

4. Definition Indikatoren

Für Kriterium „Sicherheit“

5. Bewertungsmodell

Gewichtete Indikatoren

6. Indexwert als Kostenattribut in Routing

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Evaluierung GIP

Beispiel Topologie

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Evaluierung GIP

Beispiel Modellierungsfehler: Radwegbenützungspflicht

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Evaluierung OSM

Attributive Lücken

Beseitigung in crowd-sourced Data

Communtiy Aktivität

Schätzung

Schätzung bei funktionalen Abhängigkeiten

Bei flächendeckenden Modellierungs-/Analyseansätze

oftmals ausreichend

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highway = motorwaysurface = …

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def function(maxspeed, access, bicycle, foot, highway, motorcar, ref, tracktype, Speed):

if (highway == "residential" or highway == "living_street" or highway == "tertiary") and (access

== " " or access == "designated" or access == "destination" or access == "yes"):

return 50

elif highway == "cycleway" or highway == "footway" or bicycle == "yes" or bicycle == "designated"

or foot == "yes" or foot == "designated" or foot == "official" or foot == "permissive":

return 0

elif (highway == "track" or highway == "path" or highway == "unclassified") and bicycle != "no"

and foot != "no" and motorcar != "yes" and (tracktype == "grade3" or tracktype == "grade4" or

tracktype == "grade5"):

return 0

elif highway == "motorway":

return 130

elif highway == "motorway_link":

return 100

elif highway == "primary_link":

return 80

elif access == "no" or motorcar == "no" or highway == "steps":

return 0

elif motorcar == "agricultural" or highway == "path" or (highway == "track" and access != "no"):

return 10

elif highway == "living_street" or (highway == "service" and access == "private") or (highway ==

"residential" and access == "private") or (highway == "construction" and tracktype != None):

return 20

elif highway == "service":

return 30

usw.

Schätzung der Geschwindigkeit mittels funktional abhängiger Attribute

Evaluierung OSM

Attributive Fehler

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Netzzusammenführung

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Indikatorendefinition

Harmonisierung Datenmodell auf Zwischenebene

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Anz. der einmündenden Straßen Anz. der Fahrbahnen Beschilderung, Radrouten Bodenbelag Breite der Fahrbahn Höchstzulässige Geschwindigkeit JDTV Landnutzung Umgebung Radinfrastruktur Schienen Steigung (klassifiziert) Straßenbegleitendes Parken Straßenkategorie

Bewertungsmodell

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Bewertung

Je mehr (qualitative) Daten vorhanden sind, desto aussagekräftiger ist Bewertungsergebnis!

Bewertetes Netz

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I = 0,06

I = 0,625

I = 0,39

Routing

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Zusammenfassung

Durch Prüfung/Korrektur/Modellierung signifikante

Qualitätsverbesserung der Anwendung

GIS erlaubt (räumliche) Modellierung mit heterogenen

Datenquellen

Mechanismen bei OGD – OSM sehr verschieden

erfordert unterschiedliche Workflows

Räumliche Modellierung als Kernkompetenz von

Geoinformatikern!

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@gicycle_

gicycle.wordpress.com

Herzlichen Dank für

die Aufmerksamkeit!