A Study on the Usability of Open Spatial Data for Road Network-Based Analysis – Using Openstreetmap as an Example

Abstract

For several years GIS software users could use for any purpose a dataset being to some extent an alternative to both products offered by commercial providers and official databases. It is OpenStreetMap (OSM for short) – a worldwide spatial dataset, created and edited by interested individuals and available for use by anyone with no limitations. It is built on the basis of data recorded with consumer grade GPS receivers, obtained through vectorization of aerial photographs and from other usable sources, including even sketches made in the field. The collected information is stored in a central database, the content of which is not only presented on the website as a digital map, but also offered for download as vector data. Such data can be used for, among other things, performing various analyses based on road networks, of which the most frequently used is the function of determining the optimal route connecting selected locations. The results of such analyses can only be considered reliable if the data used are of adequate quality. As the OSM database is built by enthusiasts, no plans for its systematic development are formulated and there are no built-in quality control mechanisms. Therefore, the paper proposes methods and tools to verify the usefulness of the data collected so far, as well as to correct detected errors. It focuses on the following categories of geographic data quality: location accuracy, topological consistency and temporal validity. In addition, a problem with determining the length of individual road network segments was noticed, related to data acquisition methods and ways of recording the shape of lines. Therefore, in order to carry out the so-called route calibration, it was suggested to use kilometer and hectometer posts used in transportation networks, the locations of which are successively added to the OSM database. BADANIE UŻYTECZNOŚCI OTWARTYCH DANYCH PRZESTRZENNYCH DO ANALIZ OPARTYCH NA SIECIACH DROGOWYCH – NA PRZYKŁADZIE OPENSTREETMAP Od kilkunastu już lat użytkownicy oprogramowania GIS mogą używać do dowolnych celów zbioru danych będącego do pewnego stopnia alternatywą zarówno dla produktów oferowanych przez dostawców komercyjnych, jak i urzędowych baz danych. Jest nim OpenStreetMap (w skrócie OSM) – obejmujący cały świat zbiór danych przestrzennych, tworzony i edytowany przez zainteresowane osoby i dostępny do stosowania przez każdego chętnego bez żadnych ograniczeń. Budowany jest na podstawie danych rejestrowanych turystycznymi odbiornikami GPS, pozyskiwanych poprzez wektoryzację zdjęć lotniczych oraz pochodzących z innych nadających się do wykorzystania źródeł, w tym nawet szkiców wykonywanych w terenie. Zgromadzona GEOINFORMATICA POLONICA 20: 2021 DOI 10.4467/21995923GP.21.007.14978 informacja zapisywana jest w centralnej bazie danych, której zawartość jest nie tylko prezentowana na stronie internetowej w postaci cyfrowej mapy, lecz również oferowana do pobrania jako dane wektorowe. Takie dane mogą mieć zastosowanie między innymi do przeprowadzania różnorodnych analiz bazujących na sieciach drogowych, z których najczęściej wykorzystywana jest funkcja wyznaczania optymalnej trasy łączącej wybrane lokalizacje. Wyniki takich analiz można uznać za wiarygodne tylko wtedy, gdy użyte w nich dane będą się charakteryzować odpowiednią jakością. Ponieważ baza danych OSM budowana jest przez pasjonatów, nie są formułowane żadne plany jej systematycznego rozwoju oraz brak jest wbudowanych mechanizmów kontroli jakości. Dlatego w artykule zaproponowano metody i narzędzia, które pozwolą na weryfikację przydatności zgromadzonych do tej pory danych, jak również na poprawę wykrytych błędów. Skupiono się na następujących kategoriach jakości danych geograficznych: dokładności położenia, spójności topologicznej oraz ważności czasowej. Dodatkowo dostrzeżono problem z wyznaczaniem długości poszczególnych obiektów sieci drogowej, związany z metodami pozyskiwania danych i sposobami rejestracji kształtu linii. W związku z tym do przeprowadzenia tak zwanej kalibracji trasy zasugerowano użycie stosowanych w sieciach transportowych słupków kilometrowych i hektometrowych, których lokalizacje są sukcesywnie wprowadzane do bazy danych OSM.