Assessment of OpenStreetMap suitability as a data source for network analysis

Abstract

Od kilku lat użytkownicy oprogramowania GIS mają do dyspozycji zbiór danych stanowiący swego rodzaju alternatywę dla produktów komercyjnych. Jest nim OpenStreetMap (w skrócie OSM) – projekt mający za cel zbudowanie edytowalnej i dostępnej bez ograniczeń mapy świata. Mapa taka tworzona jest na podstawie danych z ręcznych odbiorników GPS, zdjęć lotniczych oraz innych dostępnych źródeł danych, a także szkiców wykonywanych w terenie. Zgromadzona informacja zapisywana jest w jednej, centralnej bazie danych, z której może być pobierana w postaci obrazu mapy zaprezentowanego przy użyciu wybranej symboliki lub danych wektorowych. Dane z takiego źródła mogą być zastosowane między innymi do przeprowadzania analiz sieciowych, z których najszerzej wykorzystywana i najczęściej spotykana jest funkcja znajdowania optymalnej trasy pomiędzy dwoma punktami. Aby wynik takiej analizy można było uznać za wiarygodny, użyte dane muszą się charakteryzować odpowiednią jakością. Ponieważ baza danych OSM budowana jest przez wolontariuszy, nie są sformułowane żadne plany jej systematycznego rozwoju oraz brak jest odgórnej kontroli jakości. Dlatego w pracy zaproponowano metody i narzędzia, które pozwolą zweryfikować przydatność zgromadzonych do tej pory danych dla celów analiz sieciowych, jak również poprawić znalezione błędy. Spośród rozważanych dla danych geograficznych aspektów jakości, szczególną uwagę zwrócono na: kompletność, dokładność położenia, spójność topologiczną i dokładność czasową. Dwa pierwsze problemy wymagają w praktyce porównania z rzeczywistym przebiegiem dróg i ulic. Do rozwiązania problemu spójności geometrycznej zasugerowano wykorzystanie odpowiednich reguł topologicznych badających wybrane relacje przestrzenne pomiędzy obiektami geograficznymi. Po zasygnalizowaniu wykrytych w ten sposób błędów, można je poprawiać zarówno metodami automatycznymi, jak też metodami półautomatycznymi bądź ręcznymi.For several years now, GIS users have at their disposal the data set constituting some kind of alternative to commercial products. It is the OpenStreetMap (OSM) – a project with the objective to build an editable and available without restrictions map of the world. This map is created based on data from handheld GPS receivers, aerial photographs and other available data sources, as well as sketches made in the field. Acquired information is stored in one central database, from which it can be downloaded as a map image using selected symbols or as vector data. Data from this source can be used, among others, for network analysis, of which the most widely used and the most common function is finding the optimal route between two points. For the result of this analysis to be considered reliable, the data used must be of appropriate quality. Because the OSM database is built by volunteers, there are no plans of its systematic development and there is no top-down quality control. Therefore, the paper proposes methods and tools to verify the suitability of the so far collected data for the purposes of network analysis, as well as to correct errors found. Among the quality aspects considered for geographical data, particular attention was paid to the completeness, positional accuracy, topological consistency and temporal accuracy. The first two problems require in practice comparison with the actual course of roads and streets. To solve the problem of geometric consistency, the use of relevant topological rules examining selected spatial relationships between geographic objects was suggested. When the errors detected this way are marked, they can be corrected using automated methods, and also semi-automatic or manual methods