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开放街道地图

用戶可以共同自由編輯的世界地圖

开放街道地图[注 1]（英语：OpenStreetMap，缩写为OSM）是一个建构自由内容之网上地图协作计划，目标是创造一个内容自由且能让所有人编辑的世界地图，并且让一般的移动设备有方便的导航方案。[5][6]

开放街道地图
OpenStreetMap
OpenStreetMap主页
网站类型
地图协作计划（英语：Collaborative mapping）
语言操作接口超过140个语言，可以有无限组的地图资料语言[1]
持有者OpenStreetMap社群
由OpenStreetMap基金会维运[2]
创始人史蒂夫·克斯特
网址www.openstreetmap.org 编辑维基数据链接
商业性质否
注册贡献者必需，查看不需要
用户8,636,070[3]
推出时间2004年8月9日，​20年前​（2004-08-09）
现状活跃（点击查看详细）
内容许可
ODbL

OSM项目由英国人史蒂夫·克斯特（Steve Coast）创立，概念启发自维基百科网站，以及英国与其他地区私有地图资料占尽优势的状况[7]。OSM已有超过五百万名注册用户[8]。与维基百科等协作型网站相同，OSM网站地图页有“编辑”按钮，亦有记录及修订历史。经注册的用户可以编辑地图资料与上传GPS路径，以及取用可编辑地图的向量数据，编辑者除透过使用OSM网站的iD在线编辑器之外，也能使用其他自由地理信息系统软件，如JOSM来进行编辑。

OSM的地图可由用户以手持GPS装置、航空摄影照片、卫星影像、政府开放资料、其他自由内容提供。只要用户对有关区域有所认识就可参与绘制。地图的向量数据以开放数据库许可方式许可[7]。OSM网站由英国非营利组织OpenStreetMap基金会赞助并维持营运[6]。

历史

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史蒂夫·克斯特（2009）

OpenStreetMap在2004年7月由史蒂夫·克斯特始创。2006年4月，OpenStreetMap基金会成立，鼓励醠多自由地理数据，及其发展和分布，并向所有人提供地理数据以供使用及分享。2006年12月，雅虎允许OpenStreetMap使用其航空摄影照片，作为编辑的根据[9]，但是有关安排已于2011年9月13日因雅虎地图API关闭而结束[10]。

2007年7月，第一届国际The State of the Map会议举行，当时OSM已经有9,000名注册用户。会议的赞助商包括谷歌，雅虎及Multimap。2007年12月，牛津大学成为第一家在其主网页采用OSM资料的大型机构。[11]

2008年1月，OSM地图资料可以下载至GPS装置，供单车用户使用。[12]而于同年3月，两名创立者包括史蒂夫·克斯特宣布获得创业投资基金投资240万欧元，并创立了CloudMade，一家以OSM资料为基础的商业机构。[13]

2010年11月24日，微软宣布开放Bing Maps航空摄影图给OSM的贡献者作编辑地图的参考，并公布该公司聘用史蒂夫·克斯特（Steve Coast）为Bing Mobile的专任设计工程师[14]。

2012年，Google地图开始引入收费机制，导致一些大型网站转以使用OpenStreetMap或其他地图服务[15]。苹果也终止与Google的合作，并用自设地图服务（见苹果地图），取用部分TomTom及OpenStreetMap数据[16]。

OSM资料

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OSM使用的资料格式是地形数据结构，当中由四个核心的元素（也称为原始资料）。

  •   节点（node）：存储经纬度，表示位置，但不存储节点在地图上的实际大小，比如说一个景点或者山峰，或一间商店或餐厅，或是做为路径的一部分。节点可依附于路径与关系。
  • 路径（way）：有序排列的节点，以折线的形式呈现，也能循环回起始节点形成封闭路径，可以循环路径或以多边形区域的方式呈现。这类原始资料可用于呈为线性资料，例如街道、河流等，或一个多边形区域，例如农田、公园、停车场、建筑物、校园或者是湖泊、森林。路径必须有节点才能显示于地图上，可依附于关系，路径资料可计算出长度、或多边形的面积、周长。
  •   关系（relation）：有排序的节点、路径和关系（三类原始资料在这里统称“成员”），在这里每个成员选择性拥有一个"角色"（字符串），以决定该成员于此关系中的性质。关系是用来表示各个原始资料（节点、路径和关系）的关系，例如道路的转弯限制，由不同路径所组成的边界，一条国道、省道或铁路路线，或者一个区域中中间空缺区域（例如被环形建筑物包围的中庭，或水体中的小岛）的多重多边形，这时"角色"字符串就能用来形容它们之间的关系。
  • k=v标签（tag）：键值对（key-value pairs，键值都是字符串），用来存储地图上物件的元数据（物件的类型，名字和物理特性），赋予OSM资料其意义，而能表示现实世界中存在的某件事物，与有关其事物的信息。标签无法独立存在，它们必须依附在一个已存在的物件，也就是节点，路径或关系。地图中物件映射的关系（本体）和标签在OSM的wiki上有比较详细的介绍，用法为鍵=值；key=value。一个原始资料称为一个物件，每个物件的同一个键，只能设置一个值。例如建筑物是building=yes，至于住宅区街道，则为highway=residential，这是OSM中最频繁被使用的标签。[17][18]

LinkedGeoData资料集是由来自莱比锡大学的Agile Knowledge Engineering and Semantic Web研究群组的研究成果，他们之前以DBpedia闻名。DBpedia使用GeoSPARQL和well-known text（WKT）RDF的词汇来表示OSM的地图资料。

另外openstreetmap.org也会收录地图注记与GPS轨迹的资料，地图注记供不熟悉编辑的用户回报地图的错误或过时信息等问题，GPS轨迹则提供实地勘查者提供轨迹供地图绘制用

地图图层则是依照其原始资料，由不同的读取引擎绘制成不同样式的地图影像，又称为图砖。

OSM资料有一个路径所含的节点不能超过2,000个的限制，而一个变更集最多可以包含10,000个物件的改动。[19]

许可

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OSM原以知识共享署名-相同方式共享2.0许可[20]，目的是为促进以商业或非商业方式，使用及分发OSM的地图资料。2012年9月12日，许可方式改为Open Data Commons的开放数据库许可（Open Database License, ODbL），OSM基金会认为有关方式较适合用于地图资料。[21]

在更改许可方式的过程中，部分地图资料须被移除，包括未有同意新许可协议的注册用户所加入或编辑的资料，而基于上述资料的随后编辑，亦会受到影响。移除程序于2012年7月进行，最终有超过99%的资料得以保留，惟部分国家如澳洲及波兰，地图资料受到较严重的影响[22]。

年会

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自2007年起，OpenStreetMap社群开始举办国际年会：State Of The Map。

 
State of the Map Asia 2017 大会海报

曾举办年会的地点如下：

地图

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OSM刚起步的时候，很多地图资料都是由志愿者使用GPS追踪记录和手提电脑、数码相机，或者录音机，在实地探查中采集的。

随着时间的推移，逐渐普及的航空、卫星摄影图像数据和其它来自商业机构或政府机关的数据也成为了重要的数据来源。这些数据可供手工写入或是进行自动导入。这大大了加快了资料采集，同时也让土地使用资料能更有效率和精确地被数码化。当前情况下，数据常常需要经过特殊的流程进行处理，以便于对自动导入过程进行控制，同时避免出现法律和技术上的问题。[40]

编辑地图的软件

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OpenStreetMap的编辑器页面对各类地图编辑软件有较为详细的介绍。

桌上或网页版本

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  • iD：浏览器内嵌的编辑器，也是当前网站的默认编辑器，适合入门的编辑者。它使用d3.js，由Mapbox编写。[41]
  • Potlatch 2：比较早期的地图编辑软件，基于Flash，同样内嵌于网页中。面向中端用户。
  • JOSM：编辑功能比较强大的桌面软件，使用Java编写。比较适合高级用户。
     
    在地面资料收集后，使用JOSM做地图编辑

除上述三个主要编辑器外，也存在一些其它编辑器。例如，为GNOME桌面环境开发的、运行在许多Linux操作系统上的GNOME Maps应用程式在3.20版本也支持了对OpenStreetMap地图的简单编辑功能。[42]

移动设备

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  • Vespucci 是第一个全功能的Android编辑器，在2009年面世。
  • StreetComplete 则是另一个 Android 软件来让没有OpenStreetMap知识的用户来解答一些简单问题（Quests）来补充现有地图数据，如某交通灯是否有盲人声音提示。
  • Maps.me则同时在iOS及Android来提供离线地图资料，并附有简单的编辑器。
  • Go Map!! 是全功能的iOS编辑器
  • Pushpin（iOS平台）则主要让用户加入地点。

OSM的贡献者

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对OSM提供资料的用户 (月份为单位)
 
已注册OSM的成员

OSM有广大不同区域的用户，由于着重在收集更当地的资料和实地资料收集，早期就有很多提供OSM资料的自愿者用脚踏车来进行路道资料的收集。[43]除此之外，有些精通于GIS的专家都通过Esri工具向OSM提供地图资料。[44]

OSM使用率的增长

  • 2008年8月：（第二次The State of the Map会议结束之后）已有50,000名用户。
  • 2009年3月：数目超出100,000名。
  • 2009年12月：几乎接近200,000名。
  • 2012年4月：用户600,000名。[45]
  • 2013年1月：用户达到一百万名[46]，其中约30%的用户至少都在OSM中提供了一个准确的地点。[47]
  • 2019年2月：用户达到五百一十万名[48]，每天有三百万变更集。
  • 2021年起，每月活跃贡献者约4万到5万名，定义是在该月内有编辑过的用户。

地面资料调查和个人当地知识

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正在使用定位器检查路线

地面道路资料调查是由地图编辑者进行收集的，他们使用的交通工具包括步行、脚踏车、轿车、机车或者船。地图上的看见的资料通常都是用GPS收集（不强制），但也有部分是使用卫星绘图所制。

当一条道路的资料（或者一个地点）被收集完整后，它就会被上传到OSM的网站，然后被导入到OSM数据库中。在这个时刻，这笔资料无法显示它是哪一类的地图资料（包括节点与路径），比如说它可以是机车道，房子或者一条运河，所以在接下来就需要使用OSM地图编辑器（例如JOSM）来编辑已上传的资料。这两个资料采集的步骤通常都是同一个地图资料采集者完成，或者第二笔资料是后期被其他编辑者补上。

因为资料的收集和编辑可以是两个分开的项目，所以就算没有GPS，也能在OSM上添加任何地图资料。还有一点就是类似学校，医院，酒吧，公车站等的地点，就需要依靠编辑者的个人当地知识的了解。

在OSM地图资料的贡献中，有些热忱的地图编辑者会认领完成整个小镇或者是一个城市在OSM中标记，也有一些成员会组织地图编辑会，集和大家的力量来完成一个区域在OSM中的标记。相对之下比较大部分的OSM用户都分散对区域性较小的资料调试工作做出贡献。

政府数据

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一些政府机构会以适当的授权发布的官方数据，从而可被OpenStreetMap所使用。其中有相当一部分来源于美国，因为美国联邦政府的作品均处于公有领域中。[49]

在美国，OSM使用的卫星图像来自Landsat 7，NOAA的Prototype Global Shoreline和Census的TIGER。在英国，OSM使用了一些Ordance Survey的开放资料，而在加拿大，OSM使用的是NRCan的Canvec中的地图向量资料，然后使用GeoBase来提供土地区域和街道。

不受著作权保护而资料并没有太大变动的地图均可以成为OSM中的良好资料来源，被著作权保护的资料则情况不一。例如，英国的Crown Copyright（英语：Crown Copyright）有50年的著作权期限，因此20世纪60年代以前的英国地形测量局地图均可被OSM合法使用。英国自20世纪40年代晚期至50年代早期的完整的1英寸/英里地图已被收集、扫描并上传而在线可用，供地图贡献者们使用。

使用地图

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使用地图的软件

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伦敦街道在OSM的Mapnik层中显示
浏览器
使用OSM最普遍的软件，现代的浏览器都能通过HTTP协议来使用OSM。
GNOME Maps
前端由Javascript所编写，推出的时候被包含在GNOME 3.10里。目前它主要的服务是通过GeoClude的技术，查询地图用户的所在地，而对于大量的查询，它也能返回各个相对的可能地址。
Marble
Marble是由KDE所开发的虚拟地球软件。
FoxtrotGPS
FoxtrotGPS是一个GTK+界面的地图观看器，比较适用于平板上的手指点击。[50]目前在SHR和Debian的软件库都能找到。[51]
Emerillon
另一个GTK+界面的地图查看器。[52][53]

OpenStreetMap网站的地图界面是基于Javascript库中的Leaflet界面所开发，叫做Slippy Map（Slippy Map之前的界面开发是基于Open Layers）。Slippy Map地图中的显示的区块是使用Mapnik引擎所绘制，而有些区块的绘制则是来自不同的引擎，包括OpenCycleMap.org或者MapQuestOpen。如果预先下载好需要的地图资料，Mapnik也能提供离线地图的使用。[54]

OpenStreetMap有维护在线和离线路线选择引擎的名单，比如说Open Source Routing Machine。[55]而OSM资料对于路由的路线选择的学者们非常热门，当然也提供给开源项目或者是商业公司来构建路线选择的应用（或者其他不同的应用）。

人道主义援助

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参见：Crisis mapping（英语：Crisis mapping）、聪明行动族和Ushahidi（英语：Ushahidi）

在2010海地大地震后两天，OpenStreetMap和Crisis Commons的志愿者使用卫星映像在OSM补充了海地Port-au Price区域的道路、建筑物和避难营的标记，后来更使OSM成为“最齐全的海地数码地图”。[56][57]

在海地地图绘制完成后，不少世界各地的组织开始使用OSM的海地地图来进行援助工作，这些组织有世界银行，欧洲联合佣金研究中心，联合国指挥部，联合国救援队等其他组织。[58][59][60][61]

OSM人道主义团队（Humanitarian OpenStreetMap Team）也和类似非政府组织救灾队（USAID等）合作，从几乎空白的OSM地图开始标记海地和其他国家的区域，帮助原先地图是什么都没有的地区建立图资。[62]而各个组织同时也参与建设海地的避难营。

在海地灾情过后，OSM也在后来的发生灾难的地区产生了重大的作用，例如，马利（2013年1月）[63]，菲律宾的海燕（2013年11月）[64][65]，还有西非的埃博拉（2014年3月）[66]，再次显现了各个不同的国际组织即使通过互联网，也能从标记OSM地图中来帮助人道主义组织进行援助。

OSM人道主义团队（Humanitarian OpenStreetMap）扮演着OSM社区和人道主义组织的一道沟通的桥梁。

随着灾情结束，OSM人道主义团队和红十字会，世界银行，和其他人道主义组织，联手献力于建构风险模型给各个不同的国家比如乌干达等作为应灾措施。[67][68]

编辑检核与资料统计

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  • OSMCha [69], 可查看变更集的变动内容, 需有OSM账户
  • OSMstats [70]
  • Ohsome，可查看特定期间范围、特定地区与行政区，或自行以矩形、圆形、多边形指定区域，来查看有特定标签的资料数量、或路线长度、区域的面积与周长 [71]

法律层面

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许可条款

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OSM在欧洲使用的密度

OSM的资料著作权一开始是创作共享许可协议，它的用意是在让大众免费使用或者重新发布OSM所提供的地图资料。在2012年9月，资料的著作权更换成开放数据库许可（ODbL）[72]，因为这样更能清楚地定义OSM所拥有的地图资料更着重于收集和整理资料而不是资料的呈现。[73]

其中有些地图的资料就在上述地图著作权的转换中被移除了。当中被移除的这些资料，有部分是由于资料贡献者不赞同新著作权中的法律条规，也有些是因为资料来源无法在新著作权法下使用。OSM估计著作权转换后能保留97%以上的所有资料，当然这对一些区域时会有影响的，比如说澳洲在不同的地图资料物件中，能保留的资料从24%到84%，资料流失量因资料物件类型而定。[74]不过在完成许可证转换后，OSM计算出保留的资料超过99%，但是论地图资料的流失，还是属澳洲和波兰最为严重。[75]

目前开放数据库许可证（ODbL）都要求所有要加入OSM的地图资料都需要遵守在ODbL著作权法的规定下，比如已逾期著作权资料（Out-of-copyright），公有领域资料或者其他能遵守ODbL著作权法的数据，当中也牵涉去验证政府机关的资料来确定资料的对OSM的合法性。

用于生产、展示OpenStreetMap数据的软件来源于许多不同的项目，且具有各自的使用许可。例如，现在供用户访问以编辑地图、查看编辑历史的应用程式是基于Ruby on Rails开发的。它同时使用PostgreSQL作为存储用户数据和编辑元数据的数据库。OSM网站上的默认地图使用Mapnik渲染，存储于PostGIS中，并由Apache的mod_tile模块进行驱动。某些特定的软件，例如地图编辑软件Potlatch 2，已经成为公有领域中的软件。[76]

商业资料

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有部分OSM地图资料是由比较偏好自由软件的公司提供，不管是实际收集的地图资料或者是卫星影像，都让OSM的用户能识别地图道路等其他用途。

值得一提的是，Automotive Navigation Data提供了一整套完整的荷兰道路资料还有中国和印度大卡车道的地图资料。在2006年12月，雅虎确定让OSM使用它的垂直航空影像，之后让OSM地图编辑软件中使用它来做地图上的覆盖物，使得OSM用户能制作以向量地图，并以自由和开放许可证发布。[77]不过到了2011年9月13日，雅虎把它地图API关闭后，这项技术就无法再使用了。[10]在2010年11月，微软公布OSM社群在编辑地图时能使用Bing的垂直空中影像作为地图的底层。[78]就在2009年到2011年，NearMap Pty Ltd利用了OSM的地图资料（通过CC BY-SA许可）制成了澳洲的高清晰图像地图（目前主要有澳洲主要城市和少部分郊区）。[79]

OSM作业

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虽然OSM的成立主要是成为一个中央的地图数据库，但是在地图的绘制和呈现上它也有不凡的水准，其中地图设计有些突显出地图资料中不同的元素或者着重置计和地图的性能。

商业服务

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OpenStreetMap.org的主页

有很多热门的应用服务都使用了地理定位和地图资料中的组件，比较值得一提的有：

2012年3月7日，苹果公司出奇地把OSM嵌入iOS的iPhoto中，但是发布iPhoto时并没有宣告地图资料来源，后来在1.0.1版的时候才做了著作权宣告的修正。虽然苹果公司拥有地图，但是其中的地图资料来源是OSM，但是更大部分的资料提供为TomTom。

Flickr使用OSM的地图资料跨越了很多个国家，包括巴格达、北京、喀布尔、圣地亚哥、悉尼和东京。[80][81][82]在2012年，Flickr选择转换使用诺基亚提供为主的资料来源，当商用资料无法在一些区域作用的时候，OSM的资料才做为辅助。[83]

2010年MapQuest发布了一项基于OSM的服务，这项服务就是后来的MapQuest Open。[84]

2013年2月29日，Foursquare通过MapBox的绘制和架构来使用OSM。[85]Craiglist也在2012年转换使用OSM，使用OSM的地图资料来绘制属于自己的地图。[86]

2009年，著名游戏生产商孩之宝，多人在线游戏大富翁Monopoly City Streets中使用谷歌地图来作为显示，可是底层的地图资料来源却是OSM。[87][88]

Moovit是个手机应用程式使用OSM的资料来作为免费公共交通的导航。[89]

Pictometry在网站中使用OSM为默认地图，显示自己特有的三维空中影像。[来源请求]

维基百科使用OSM的资料来绘制各个不同文章所使用的地图。不少语言都被包括在WIWOSM项目里（Wikipedia Where in OSM），目的是把OSM用SlippyMap显示在文章上。[90]Wikivoyage把OSM，显示城市和一些旅游的景点。

Ballardia（都柏林的一个游戏开发者），在2013年10月发布了游戏World of the Living Dead（英语：World of the Living Dead），游戏引擎中也有使用OSM地图资料。[91]游戏地图覆盖整个洛杉矶，面积为14,000平方公里。这款游戏在之前是使用谷歌地图，但由于无法负担多人在线游戏高负荷，所以在2013年关闭了谷歌地图版本并地图引擎使用的资料转换为OSM资料。[92][93]

Geotab公司的MyGeotab，使用OSM来来追踪交通工具的所在地。[94]

Niantic Labs旗下两款侵入式虚拟实境游戏《Ingress》和《Pokemon Go》在2017年12月后开始采用OSM的地图资料。[95][96][97]

香港天文台采用OSM来显示气象卫星图像[98]。

类似项目

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COSCUP 2016上的台湾OpenStreetMap社群摊位

注释

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  1. ^ 目前，OpenStreetMap社群对OSM的中文名称尚无共识，台湾用户使用“开放街图”一名，而中国大陆、香港用户则沿用英文原名“OpenStreetMap”。

参考文献

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外部链接

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