OpenStreetMap

**開放街圖**（英語：**O**pen**S**treet**M**ap，縮寫為 **OSM**）是一個建構自由內容之網上地圖協作計劃，目標是創造一個內容自由且能讓所有人編輯的世界地圖，並且讓一般的行動裝置有方便的導航方案。

OSM 計畫由英國人史蒂夫・克斯特（Steve Coast）創立，概念啟發自維基百科網站，以及英國與其他地區私有地圖資料佔盡優勢的狀況。OSM 已有超過五百萬名註冊使用者。與維基百科等協作型網站相同，OSM 網站地圖頁有「編輯」按鈕，亦有記錄及修訂歷史。經註冊的使用者可以編輯地圖資料與上載 GPS 路徑，以及取用可編輯地圖的向量數據，編輯者除透過使用 OSM 網站的 iD 線上編輯器之外，也能使用其他自由地理資訊系統軟體，如 JOSM 來進行編輯。

OSM 的地圖可由使用者以手持 GPS 裝置、航空攝影相片、衛星影像、政府開放資料、其他自由內容提供。只要使用者對有關區域有所認識就可參與繪製。地圖的向量數據以開放資料庫授權方式授權。OSM 網站由英國非營利組織 OpenStreetMap 基金會贊助並維持營運。

## 歷史

OpenStreetMap 在 2004 年 7 月由史蒂夫・克斯特始創。2006 年 4 月，OpenStreetMap 基金會成立，鼓勵醠多自由地理數據，及其發展和分布，並向所有人提供地理數據以供使用及分享。2006 年 12 月，雅虎允許 OpenStreetMap 使用其航空攝影相片，作為編輯的根據，但是有關安排已於 2011 年 9 月 13 日因雅虎地圖 API 關閉而結束。

2007 年 7 月，第一屆國際 The State of the Map 會議舉行，當時 OSM 已經有 9,000 名註冊使用者。會議的贊助商包括 Google，雅虎及 Multimap。2007 年 12 月，牛津大學成為第一家在其主網頁採用 OSM 資料的大型機構。

2008 年 1 月，OSM 地圖資料可以下載至 GPS 裝置，供單車使用者使用。而於同年 3 月，兩名創立者包括史蒂夫・克斯特宣布獲得創業投資基金投資 240 萬歐元，並創立了 CloudMade，一家以 OSM 資料為基礎的商業機構。

2010 年 11 月 24 日，微軟宣布開放 Bing Maps 航空攝影圖給 OSM 的貢獻者作編輯地圖的參考，並公布該公司聘用史蒂夫・克斯特（Steve Coast）為 Bing Mobile 的專任設計工程師。

2012 年，Google 地圖開始引入收費機制，導致一些大型網站轉以使用 OpenStreetMap 或其他地圖服務。蘋果也終止與 Google 的合作，並用自設地圖服務（見蘋果地圖），取用部分 TomTom 及 OpenStreetMap 數據。

## OSM 資料

OSM 使用的資料格式是地形資料結構，當中由四個核心的元素（也稱爲原始資料）。

* 節點（node）：儲存經緯度，表示位置，但不儲存節點在地圖上的實際大小，比如說一個景點或者山峰，或一間商店或餐廳，或是做為路徑的一部分。節點可依附於路徑與關聯。
* 路徑（way）：有序排列的節點，以折線的形式呈現，也能循環回起始節點形成封閉路徑，可以循環路徑或以多邊形區域的方式呈現。這類原始資料可用於呈爲線性資料，例如街道、河流等，或一個多邊形區域，例如農田、公園、停車場、建築物、校園或者是湖泊、森林。路徑必須有節點才能顯示於地圖上，可依附於關聯，路徑資料可計算出長度、或多邊形的面積、周長。
* 關聯（relation）：有排序的節點、路徑和關係（三類原始資料在這裏統稱「成員」），在這裏每個成員選擇性擁有一個 "角色"（字串），以決定該成員於此關聯中的性質。關聯是用來表示各個原始資料（節點、路徑和關係）的關係，例如道路的轉彎限制，由不同路徑所組成的邊界，一條國道、省道或鐵路路線，或者一個區域中中間空缺區域（例如被環形建築物包圍的中庭，或水體中的小島）的多重多邊形，這時 "角色" 字串就能用來形容它們之間的關係。
* `k=v` 標籤（tag）：鍵值對（key-value pairs，鍵值都是字串），用來儲存地圖上物件的元資料（物件的類型，名字和物理特性），賦予 OSM 資料其意義，而能表示現實世界中存在的某件事物，與有關其事物的資訊。標籤無法獨立存在，它們必須依附在一個已存在的物件，也就是節點，路徑或關聯。地圖中物件對映的關係（本體）和標籤在 OSM 的 wiki 上有比較詳細的介紹，用法為 `鍵=值；key=value`。一個原始資料稱為一個物件，每個物件的同一個鍵，只能設定一個值。例如建築物是 `building=yes`，至於住宅區街道，則為 `highway=residential`，這是 OSM 中最頻繁被使用的標籤。

LinkedGeoData 資料集是由來自萊比錫大學的 Agile Knowledge Engineering and Semantic Web 研究羣組的研究成果，他們之前以 DBpedia 聞名。DBpedia 使用 GeoSPARQL 和 well-known text（WKT）RDF 的詞彙來表示 OSM 的地圖資料。

另外 openstreetmap.org 也會收錄地圖註記與 GPS 軌跡的資料，地圖註記供不熟悉編輯的使用者回報地圖的錯誤或過時資訊等問題，GPS 軌跡則提供實地勘查者提供軌跡供地圖繪製用

地圖圖層則是依照其原始資料，由不同的讀取引擎繪製成不同樣式的地圖影像，又稱為圖磚。

OSM 資料有一個路徑所含的節點不能超過 2,000 個的限制，而一個變更集最多可以包含 10,000 個物件的改動。

## 授權

OSM 原以創用 CC 姓名標示 - 相同方式分享 2.0 授權，目的是為促進以商業或非商業方式，使用及分發 OSM 的地圖資料。2012 年 9 月 12 日，授權方式改為 Open Data Commons 的開放資料庫授權（Open Database License, ODbL），OSM 基金會認為有關方式較適合用於地圖資料。

在更改授權方式的過程中，部分地圖資料須被移除，包括未有同意新授權條款的註冊使用者所加入或編輯的資料，而基於上述資料的隨後編輯，亦會受到影響。移除程式於 2012 年 7 月進行，最終有超過 99% 的資料得以保留，惟部份國家如澳洲及波蘭，地圖資料受到較嚴重的影響。

## 年會

自 2007 年起，OpenStreetMap 社群開始舉辦國際年會：State Of The Map。

曾舉辦年會的地點如下：

* 2007： 英國曼徹斯特
* 2008： 愛爾蘭利默里克
* 2009： 荷蘭阿姆斯特丹
* 2010： 西班牙赫羅納
* 2011： 美國丹佛
* 2012： 日本東京
* 2013： 英國伯明罕
* 2014： 阿根廷布宜諾斯艾利斯
* 2016： 比利時布魯塞爾
* 2017： 日本會津若松
* 2018： 義大利米蘭
* 2019： 德國海德堡
* 2020：線上舉行
* 2021：線上舉行
* 2022： 義大利佛羅倫斯

## 地圖

OSM 剛起步的時候，很多地圖資料都是由志願者使用 GPS 追蹤記錄和筆記型電腦、數位相機，或者錄音機，在實地探查中採集的。

隨著時間的推移，逐漸普及的航空、衛星攝影圖像資料和其它來自商業機構或政府機關的資料也成為了重要的資料來源。這些資料可供手工寫入或是進行自動匯入。這大大了加快了資料採集，同時也讓土地使用資料能更有效率和精確地被數位化。當前情況下，資料常常需要經過特殊的流程進行處理，以便於對自動匯入過程進行控制，同時避免出現法律和技術上的問題。

### 編輯地圖的軟體

OpenStreetMap 的編輯器頁面對各類地圖編輯軟體有較為詳細的介紹。

#### 桌上或網頁版本

* iD：瀏覽器內嵌的編輯器，也是當前網站的預設編輯器，適合入門的編輯者。它使用 d3.js，由 Mapbox 編寫。
* Potlatch 2：比較早期的地圖編輯軟體，基於 Flash，同樣內嵌於網頁中。面向中階使用者。
* JOSM：編輯功能比較強大的桌面軟體，使用 Java 編寫。比較適合進階使用者。

除上述三個主要編輯器外，也存在一些其它編輯器。例如，為 GNOME 桌面環境開發的、執行在許多 Linux 作業系統上的 GNOME Maps 應用程式將在 3.20 版添加對 OpenStreetMap 地圖的編輯功能。

#### 行動裝置

* Vespucci 是第一個全功能的 Android 編輯器，在 2009 年面世。
* StreetComplete 則是另一個 Android 軟體來讓沒有 OpenStreetMap 知識的使用者來解答一些簡單問題（Quests）來補充現有地圖數據，如某交通燈是否有盲人聲音提示。
* Maps.me 則同時在 iOS 及 Android 來提供離線地圖資料，並附有簡單的編輯器。
* Go Map!! 是全功能的 iOS 編輯器
* Pushpin（iOS 平台）則主要讓使用者加入地點。

### OSM 的貢獻者

OSM 有廣大不同區域的使用者，由於著重在收集更當地的資料和實地資料收集，早期就有很多提供 OSM 資料的自願者用腳踏車來進行路道資料的收集。除此之外，有些精通於 GIS 的專家都通過 Esri 工具向 OSM 提供地圖資料。

**OSM 使用率的增長**

* 2008 年 8 月：（第二次 The State of the Map 會議結束之後）已有 50,000 名使用者。
* 2009 年 3 月：數目超出 100,000 名。
* 2009 年 12 月：幾乎接近 200,000 名。
* 2012 年 4 月：使用者 600,000 名。
* 2013 年 1 月：使用者達到一百萬名，其中約 30% 的使用者至少都在 OSM 中提供了一個準確的地點。
* 2019 年 2 月：使用者達到五百一十萬名，每天有三百萬變更集。
* 2021 年起，每月活躍貢獻者約 4 萬到 5 萬名，定義是在該月內有編輯過的使用者。

### 地面資料調查和個人當地知識

地面道路資料調查是由地圖編輯者進行收集的，他們使用的交通工具包括步行、腳踏車、轎車、機車或者船。地圖上的看見的資料通常都是用 GPS 收集（不強制），但也有部分是使用衛星繪圖所制。

當一條道路的資料（或者一個地點）被收集完整後，它就會被上轉到 OSM 的網站，然後被匯入到 OSM 資料庫中。在這個時刻，這筆資料無法顯示它是哪一類的地圖資料（包括節點與路徑），比如說它可以是機車道，房子或者一條運河，所以在接下來就需要使用 OSM 地圖編輯器（例如 JOSM）來編輯已上傳的資料。這兩個資料採集的步驟通常都是同一個地圖資料採集者完成，或者第二筆資料是後期被其他編輯者補上。

因爲資料的收集和編輯可以是兩個分開的項目，所以就算沒有 GPS，也能在 OSM 上添加任何地圖資料。還有一點就是類似學校，醫院，酒吧，公車站等的地點，就需要依靠編輯者的個人當地知識的瞭解。

在 OSM 地圖資料的貢獻中，有些熱忱的地圖編輯者會認領完成整個小鎮或者是一個城市在 OSM 中標記，也有一些成員會組織地圖編輯會，集和大家的力量來完成一個區域在 OSM 中的標記。相對之下比較大部分的 OSM 使用者都分散對區域性較小的資料除錯工作做出貢獻。

### 政府數據

一些政府機構會以適當的授權釋出的官方資料，從而可被 OpenStreetMap 所使用。其中有相當一部分來源於美國，因為美國聯邦政府的作品均處於公有領域中。

在美國，OSM 使用的衛星圖像來自 Landsat 7，NOAA 的 Prototype Global Shoreline 和 Census 的 TIGER。在英國，OSM 使用了一些 Ordance Survey 的開放資料，而在加拿大，OSM 使用的是 NRCan 的 Canvec 中的地圖向量資料，然後使用 GeoBase 來提供土地區域和街道。

不受著作權保護而資料並沒有太大變動的地圖均可以成爲 OSM 中的良好資料來源，被著作權保護的資料則情況不一。例如，英國的 Crown Copyright 有 50 年的著作權期限，因此 20 世紀 60 年代以前的英國地形測量局地圖均可被 OSM 合法使用。英國自 20 世紀 40 年代晚期至 50 年代早期的完整的 1 英寸 / 英里地圖已被收集、掃描並上傳而線上可用，供地圖貢獻者們使用。

## 使用地圖

### 使用地圖的軟體

**瀏覽器**
: 使用 OSM 最普遍的軟體，現代的瀏覽器都能通過 HTTP 協定來使用 OSM。

**GNOME Maps**
: 前端由 Javascript 所編寫，推出的時候被包含在 GNOME 3.10 裏。目前它主要的服務是通過 GeoClude 的技術，查詢地圖使用者的所在地，而對於大量的的查詢，它也能返回各個相對的可能位址。

**Marble**
: Marble 是由 KDE 所開發的虛擬地球軟體。

**FoxtrotGPS**
: FoxtrotGPS 是一個 GTK + 介面的地圖觀看器，比較適用於平板上的手指點擊。目前在 SHR 和 Debian 的軟體庫都能找到。

**Emerillon**
: 另一個 GTK + 介面的地圖檢視器。

OpenStreetMap 網站的地圖介面是基於 Javascript 庫中的 Leaflet 介面所開發，叫做 Slippy Map（Slippy Map 之前的介面開發是基於 Open Layers）。Slippy Map 地圖中的顯示的區塊是使用 Mapnik 引擎所繪製，而有些區塊的繪製則是來自不同的引擎，包括 OpenCycleMap.org 或者 MapQuestOpen。如果預先下載好需要的地圖資料，Mapnik 也能提供離線地圖的使用。

OpenStreetMap 有維護在線和離線路線選擇引擎的名單，比如說 Open Source Routing Machine。而 OSM 資料對於路由的路線選擇的學者們非常熱門，當然也提供給開源專案或者是商業公司來構建路線選擇的應用（或者其他不同的應用）。

### 人道主義援助

在 2010 海地大地震後兩天，OpenStreetMap 和 Crisis Commons 的志願者使用衛星映像在 OSM 補充了海地 Port-au Price 區域的道路、建築物和避難營的標記，後來更使 OSM 成爲「最齊全的海地數位地圖」。

在海地地圖繪製完成後，不少世界各地的組織開始使用 OSM 的海地地圖來進行援助工作，這些組織有世界銀行，歐洲聯合佣金研究中心，聯合國指揮部，聯合國救援隊等其他組織。

OSM 人道主義團隊（Humanitarian OpenStreetMap Team）也和類似非政府組織救災隊（USAID 等）合作，從幾乎空白的 OSM 地圖開始標記海地和其他國家的區域，幫助原先地圖是甚麼都沒有的地區建立圖資。而各個組織同時也參與建設海地的避難營。

在海地災情過後，OSM 也在後來的發生災難的地區產生了重大的作用，例如，馬利（2013 年 1 月），菲律賓的海燕（2013 年 11 月），還有西非的伊波拉（2014 年 3 月），再次顯現了各個不同的國際組織即使通過網際網路，也能從標記 OSM 地圖中來幫助人道主義組織進行援助。

OSM 人道主義團隊（Humanitarian OpenStreetMap）扮演著 OSM 社區和人道主義組織的一道溝通的橋梁。

隨著災情結束，OSM 人道主義團隊和紅十字會，世界銀行，和其他人道主義組織，聯手獻力於建構風險模型給各個不同的國家比如烏干達等作為應災措施。

## 編輯檢核與資料統計

* OSMCha , 可檢視變更集的變動內容，需有 OSM 帳戶
* OSMstats
* Ohsome，可檢視特定期間範圍、特定地區與行政區，或自行以矩形、圓形、多邊形指定區域，來檢視有特定標籤的資料數量、或路線長度、區域的面積與周長

## 法律層面

### 許可條款

OSM 的資料著作權一開始是創作共享授權條款，它的用意是在讓大衆免費使用或者重新發佈 OSM 所提供的地圖資料。在 2012 年 9 月，資料的著作權更換成開放資料庫許可（ODbL），因爲這樣更能清楚地定義 OSM 所擁有的地圖資料更著重於收集和整理資料而不是資料的呈現。

其中有些地圖的資料就在上述地圖著作權的轉換中被移除了。當中被移除的這些資料，有部分是由於資料貢獻者不贊同新著作權中的法律條規，也有些是因爲資料來源無法在新著作權法下使用。OSM 估計著作權轉換後能保留 97% 以上的所有資料，當然這對一些區域時會有影響的，比如說澳洲在不同的地圖資料物件中，能保留的資料從 24% 到 84%，資料流失量因資料物件類型而定。不過在完成授權條款轉換後，OSM 計算出保留的資料超過 99%，但是論地圖資料的流失，還是屬澳洲和波蘭最爲嚴重。

目前開放資料庫授權條款（ODbL）都要求所有要加入 OSM 的地圖資料都需要遵守在 ODbL 著作權法的規定下，比如已逾期著作權資料（Out-of-copyright），公有領域資料或者其他能遵守 ODbL 著作權法的數據，當中也牽涉去驗證政府機關的資料來確定資料的對 OSM 的合法性。

用於生產、展示 OpenStreetMap 資料的軟體來源於許多不同的專案，且具有各自的使用授權。例如，現在供使用者存取以編輯地圖、檢視編輯歷史的應用程式是基於 Ruby on Rails 開發的。它同時使用 PostgreSQL 作為儲存使用者資料和編輯元資料的資料庫。OSM 網站上的預設地圖使用 Mapnik 彩現，儲存於 PostGIS 中，並由 Apache 的 _mod\_tile_ 模組進行驅動。某些特定的軟體，例如地圖編輯軟體 Potlatch 2，已經成為公有領域中的軟體。

### 商業資料

有部分 OSM 地圖資料是由比較偏好自由軟體的公司提供，不管是實際收集的地圖資料或者是衛星影像，都讓 OSM 的使用者能辨識地圖道路等其他用途。

值得一提的是，Automotive Navigation Data 提供了一整套完整的荷蘭道路資料還有中國和印度大卡車道的地圖資料。在 2006 年 12 月，雅虎確定讓 OSM 使用它的垂直航空影像，之後讓 OSM 地圖編輯軟體中使用它來做地圖上的覆蓋物，使得 OSM 使用者能製作以向量地圖，並以自由和開放授權條款發佈。不過到了 2011 年 9 月 13 日，雅虎把它地圖 API 關閉後，這項技術就無法再使用了。在 2010 年 11 月，微軟公佈 OSM 社羣在編輯地圖時能使用 Bing 的垂直空中影像作爲地圖的底層。就在 2009 年到 2011 年，NearMap Pty Ltd 利用了 OSM 的地圖資料（通過 CC-BY-SA 著作權法）製成了澳洲的高解析圖像地圖（目前主要有澳洲主要城市和少部分郊區）。

## OSM 作業

雖然 OSM 的成立主要是成爲一個中央的地圖資料庫，但是在地圖的繪製和呈現上它也有不凡的水準，其中地圖設計有些突顯出地圖資料中不同的元素或者著重設計和地圖的效能。

### 商業服務

有很多熱門的應用服務都使用了地理定位和地圖資料中的元件，比較值得一提的有：

2012 年 3 月 7 日，蘋果公司出奇地把 OSM 嵌入 iOS 的 iPhoto 中，但是發佈 iPhoto 時並沒有宣告地圖資料來源，後來在 1.0.1 版的時候才做了著作權宣告的修正。雖然蘋果公司擁有地圖，但是其中的地圖資料來源是 OSM，但是更大部分的資料提供爲 TomTom。

Flickr 使用 OSM 的地圖資料跨越了很多個國家，包括巴格達、北京、喀布林、聖地亞哥、雪梨和東京。在 2012 年，Flickr 選擇轉換使用諾基亞提供爲主的資料來源，當商用資料無法在一些區域作用的時候，OSM 的資料才做爲輔助。

2010 年 MapQuest 發佈了一項基於 OSM 的服務，這項服務就是後來的 MapQuest Open。

2013 年 2 月 29 日，Foursquare 通過 MapBox 的繪製和架構來使用 OSM。Craiglist 也在 2012 年轉換使用 OSM，使用 OSM 的地圖資料來繪製屬於自己的地圖。

2009 年，著名遊戲生產商 Hasbro，多人線上遊戲大富翁 Monopoly City Street 中使用 Google 地圖來作爲顯示，可是底層的地圖資料來源卻是 OSM。該遊戲能讓玩家虛擬購買街道和房地產發展自己的物業，但是它是個期間限定遊戲，在 2010 年 1 月結束後關閉。

Moovit 是個手機應用程式使用 OSM 的資料來作爲免費公共運輸的導航。

Pictometry 在網站中使用 OSM 爲預設地圖，顯示自己特有的三維空中影像。

維基百科使用 OSM 的資料來繪製各個不同文章所使用的地圖。不少語言都被包括在 WIWOSM 專案裏（Wikipedia Where in OSM），目的是把 OSM 用 SlippyMap 顯示在文章上。Wikivoyage 把 OSM，顯示城市和一些旅遊的景點。

Ballardia（都柏林的一個遊戲開發者），在 2013 年 10 月發佈了遊戲 World of the Living Dead，遊戲引擎中也有使用 OSM 地圖資料。遊戲地圖覆蓋整個洛杉磯，面積爲 14,000 平方公里。這款遊戲在之前是使用 Google 地圖，但由於無法負擔多人在線遊戲高負荷，所以在 2013 年關閉了 Google 地圖版本並地圖引擎使用的資料轉換爲 OSM 資料。

Geotab 公司的 MyGeotab，使用 OSM 來來追蹤交通工具的所在地。

Niantic Labs 旗下兩款侵入式虛擬實境遊戲《Ingress》和《Pokemon Go》在 2017 年 12 月後開始採用 OSM 的地圖資料。

香港天文台都採用 OSM 來顯示氣象衛星圖像。

## 類似專案

* Google Earth
* HKmap.live
* WikiMapia
* Windows Live Local
* World Wind
* Yandex 地圖編輯器

## 注釋

## 參考文獻

## 外部連結

* 官方網站
* 官方部落格
* OpenStreetMap 臺灣（繁體中文）
* OpenStreetMap 基金會（英文）
* OpenStreetMap 的 Facebook 專頁
* OpenStreetMap 臺灣的 Facebook 專頁
* Project Wiki （英文）
* 香港 OSM 社群（繁體中文）
* 台灣 OSM 社群（繁體中文）
* 大陸 OSM 社群（簡體中文）