من يعيش بشكل جيد في روسيا؟ كيف بحثنا عن المدينة الأكثر خضرة باستخدام OpenStreetMap وواجهة برمجة تطبيقات Overpass

كل بطاقة لها أسطورة: هي التي تخبر القارئ بما هو مبين عليها وكيف. تتوافق المنازل مع المضلعات الرمادية والطرق - الأجزاء والمنحنيات والمتنزهات والمربعات مليئة باللون الأخضر الفاتح ومزينة برسم تخطيطي للشجرة. وإلى بعض الخرائط يضيفون تطبيقًا مفيدًا - قائمة بهذه الطرق مع أطوالها ، وعدد الحدائق والمتاجر وعلب القمامة.



عندما كنا نستعد لأتمتة عمل الخدمات البلدية المحلية ، لفتنا الانتباه إلى استخدام رسم الخرائط ، والذي وجدنا أنه أداة قوية وفعالة حقًا لحل مجموعة واسعة من المهام. على الخريطة ، يمكنك عرض معلومات محدثة حول موقع الكائنات ، وطرق حركة معدات الحصاد ، والنقل ، وخطة العمل وخريطة الحرارة مع المناطق "الصحية" والمشكلة.



يساعد استخدام رسم الخرائط بشكل عام في تسريع وقت رد الفعل واتخاذ القرار بشأن القضايا العاجلة ، ويبسط عملية التخطيط والتنبؤ ، والأهم من ذلك ، أن جميع المعلومات متوفرة في أكثر الأشكال المرئية.



أثناء العمل مع أحد العملاء ، واجهنا مهمة مثيرة للاهتمام - لحساب عدد العناصر على الخريطة حسب الفئة.

لايجاد

حدد المدينة "الأكثر خضرة" في المقاطعة الفيدرالية المركزية من خلال الجمع بين البيانات التالية: عدد المحلات التجارية وصناديق القمامة والمتنزهات.

معطى

رسم الخرائط. اخترنا OpenStreetMap (يشار إليه فيما يلي باسم OSM ) كنقطة انطلاق لسبب بسيط للغاية - المصدر المفتوح.

القرار

هناك عدة طرق لحل هذه المشكلة. على سبيل المثال ، يمكننا استخدام PostgreSQL للاستعلام عن قاعدة بيانات OSM والحصول على البيانات التي نحتاجها ، أو يمكننا استخدام QGIS ، وهو نظام لإنشاء المعلومات الجغرافية المكانية وتحليلها ونشرها. ومع ذلك ، وجدنا طريقة أكثر أناقة وفعالية - Overpass API .

تعد Overpass API أداة قوية لاستخراج البيانات من قاعدة بيانات OSM بناءً على طلب المستخدم. تم تحسينه للمهام من أي نطاق: من استرداد عدة عناصر من قاعدة بيانات إلى مئات الملايين من الكائنات التي يتم تحديدها وفقًا للطلب في شكل XML أو Overpass QL - نسخة مطورة من Overpass XML. اقرأ المزيد عن Overpass API هنا .

لنبدأ من الصفر: أولاً وقبل كل شيء ، تحتاج إلى نشر OSM على الخادم. يتم استخدام Ubuntu كنظام تشغيل على أجهزتنا.



س: لماذا نشر OSM الخاص بك؟

ج: للعمل مع البيانات ، نحتاج إلى واجهة برمجة تطبيقات Overpass ، التي يتمتع خادمها العام بحد أقصى لعدد الطلبات في اليوم. لهذا السبب سنقوم بنشر خادمنا مع OSM blackjack و Overpass API.

تعليمات مفصلة لتثبيت OSM هنا .

الخطوة التالية هي تثبيت Overpass API - يمكن العثور على أحدث إصدار لها هنا .

sudo apt-get update
sudo apt-get install g++ make expat libexpat1-dev zlib1g-dev apache2 -y
wget http://dev.overpass-api.de/releases/osm-3s_.tar.gz
tar -zxvf osm-3s_.tar.gz
cd osm-3s_
./configure CXXFLAGS="-O2" --prefix=$EXEC_DIR
make install
cd ../
chmod -R 755 ./overpass

بعد التثبيت ، سوف تحتاج إلى ملء - إنشاء قاعدة بيانات. لا نحتاج إلى قاعدة بيانات للعالم كله ، لذلك سنستخدم خدمة Geofabrik ، التي تتيح لنا الحصول على البيانات الخاصة بالمناطق الإدارية المحددة.

وثمة بديل جدير Geofabrik هو BBBike .

نقوم بتنزيل وفك ضغط قاعدة البيانات التي تم تنزيلها من أوروبا> الاتحاد الروسي> دليل المقاطعة الفيدرالية المركزية بتنسيق .osm.bz2 ، على النحو التالي:

PATH_TO_INIT_OSM3S.SH PATH_TO_FILE_BZ2 PATH_WERE_Unpack_OVERPASS_API DIRECTORY

ملاحظة: في هذه الحالة ، يتم تنفيذ كل التصرفات في دليل التجاوز .

لذا ، أصبحت المنصة جاهزة تقريبًا - الآن يمكننا تقديم طلبنا الأول ومعرفة عدد الحدائق في المنطقة بأكملها.

PATH_TO_OSM3S_QUERY --db-dir = PATH_TO_DB

يبدو طلبنا واستجابتنا كما يلي:

root@MIP-USER55:~# cd overpass/
root@MIP-USER55:~/overpass# ./osm-3s_v0.7.56.7/bin/osm3s_query --db-dir=db
encoding remark: Please enter your query and terminate it with CTRL+D.
[out:json][timeout:25];
(
nwr["landuse"="forest"];
);
out count;
{
  ...,
  "elements": [

{
  "type": "count",
  "id": 0,
  "tags": {
    "nodes": "23",
    "ways": "19723",
    "relations": "4206",
    "total": "23952"
  }
}

  ]
}

نحن قريبون بالفعل: كل ما تبقى هو تقسيم المتنزهات حسب المناطق والمدن. سيساعدنا المرسل الذي يعمل بشكل منفصل ويعمل باستمرار على التعامل مع هذه المهمة .



أطلقنا واجهة برمجة التطبيقات وأضفنا " منفذ الاستماع" في الدليل /etc/apache2/ports.conf .

echo "_ localhost" | sudo tee /etc/apache2/conf-available/_.conf && sudo a2enconf _

sudo iptables -A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport  -j ACCEPT
sudo a2enmod cgi
sudo a2enmod ext_filter
sudo cp /etc/apache2/sites-available/000-default.conf /etc/apache2/sites-available/___.conf

التحقق من التكوين. يجب أن تبدو هذه.

<VirtualHost *:>
   ServerAdmin webmaster@localhost
   ExtFilterDefine gzip mode=output cmd=/bin/gzip

   DocumentRoot __OVERPASS_API/html

   ScriptAlias /api/ __OVERPASS_API/cgi-bin/

   <Directory "__OVERPASS_API">
      AllowOverride None
      Options Indexes FollowSymLinks
      Require all granted
   </Directory>

   <Directory "__OVERPASS_API/cgi-bin/">
      AllowOverride None
      Options +ExecCGI -MultiViews +SymLinksIfOwnerMatch
      Require all granted
   </Directory>

   ErrorLog ${APACHE_LOG_DIR}/error.log
   CustomLog ${APACHE_LOG_DIR}/access.log combined
</VirtualHost>

بعد ذلك ، نقوم بتشغيل المضيف الجديد وإرسال المضيف القديم للراحة.

sudo a2ensite .conf
sudo a2dissite 000-default.conf
sudo a2dissite __.conf
sudo service apache2 reload

حان الوقت الآن لتمكين المرسل الأول الذي سيتعامل مع طلباتنا. للقيام بذلك ، سوف نستخدم الأمر.

nohup __OVERPASS_API/bin/dispatcher --osm-base --db-dir=__DB --meta &

أول علامة على أن كل شيء

سار وفقًا للخطة هو إنشاء ملف osm3s_OVERPASS_API_VERSION_osm_base في دليل قاعدة البيانات. يعرض ملف nohup.out رسالة حالة المرسل - المرسل بدأ للتو .



ومع ذلك ، لا ينتهي العمل عند هذا الحد: فأنت بحاجة إلى بدء مرسل آخر. أولاً ، انسخ مجلد القواعد إلى الدليل بقاعدة البيانات ووزع الحقوق على osm3s_OVERPASS_API_VERSION_areas الناتج .

nohup __OVERPASS_API/bin/dispatcher --areas --db-dir=__DB &

chmod 666 "../db/osm3s_OVERPASS_API__areas"
nohup __OVERPASS_API/bin/rules_loop.sh __DB &

الآن يمكننا تقديم طلب للمنطقة وحساب عدد الحدائق في ريازان. وبالمناسبة ، هذا يعمل بالفعل في شريط عنوان المتصفح.

http://localhost:/api/interpreter?data=[output:json][timeout:25]; area[name=""]->.searchArea; ( nwr["leisure"="park"](area.searchArea); ); out count;

الجواب الذي طال انتظاره!

"elements": [

{
  "type": "count",
  "id": 0,
  "tags": {
    "nodes": "0",
    "ways": "57",
    "relations": "11",
    "areas": "0",
    "total": "68"
  }
}

  ]
}

لذا ، يمكننا الآن الغوص في قضايا التحليلات والتحسين: سنجد عدد المتنزهات والمتاجر وعلب القمامة في 25 مدينة رئيسية في المنطقة الفيدرالية المركزية ومقارنة هذه المؤشرات باستخدام الأدوات التحليلية لمنصة ODANT .

ODANT هي منصة تكامل رقمية روسية الصنع مصممة لبناء أنظمة معلومات مختلفة التعقيد والتوزيع. اقرأ المزيد عن ODANT هنا .

هكذا تبدو معاييرنا للبحث عن حاويات النفايات: في إطار عمل المهمة ، لا نفرق بين مواقع الحاويات ، وحاويات النفايات القائمة بذاتها ، ونقاط تجميع النفايات الصلبة.

nwr["amenity"="recycling"](area.searchArea);
nwr["amenity"="waste_disposal"](area.searchArea);
nwr["amenity"="waste_basket"](area.searchArea);

قمنا بتصدير المخرجات من ODANT كطاولة مسطحة.







في هذا التصنيف ، تحتل مدينة فلاديمير المرتبة الأولى المشرفة: يوجد 234 شخصًا فقط في مكان واحد لتراكم القمامة. باستخدام أدوات ODANT المدمجة ، قمنا ببناء مخططين مسليين.











دعنا ننتقل إلى العنصر التالي - المقاعد.

nwr["amenity"="bench"](area.searchArea);

نحصل على النتيجة التالية في شكل جدول.





ومرة أخرى ، تبين أن فلاديمير هو الأكثر راحة بين جميع المتنافسين: لن يكون من الممكن وضع 602 شخصًا على مقعد واحد ، ولكن في Mytishchi ، هناك صراع شرس يجري على أماكن. ومع ذلك ، يمكنك دائمًا وضع جدول زمني.



نحن نتخيل نتائجنا.











دعنا ننتقل إلى الجزء الأكثر إثارة للاهتمام: حساب مساحة الحدائق. يمكننا استخدام عدة طرق لحل هذه المشكلة ، لكن أكثر المصادر المفتوحة والأكثر روعة التي نجدها هي مكتبة Leaflet . في الاستعلام نفسه ، تحتاج إلى استبدال out count مع out geom ، مما سيعطينا إحداثيات المناطق.

Leaflet هي مكتبة JavaScript مفتوحة المصدر لعرض الخرائط على مواقع الويب. يدعم معظم الأنظمة الأساسية للجوال وسطح المكتب التي تدعم HTML5 و CSS3. يسمح Leaflet للمطور غير المألوف بنظم المعلومات الجغرافية بعرض الخرائط النقطية بسهولة المكونة من مربعات صغيرة ، ربما مع طبقات إضافية متراكبة فوق المستوى الرئيسي. اقرأ المزيد عن الكتيب هنا .

لنقم بإنشاء مضلع.

const polygon = L.polygon().addTo(map);
const area = L.GeometryUtil.geodesicArea(polygon.getLatLngs());

الآن تحتوي المنطقة على مساحة المنطقة بالمتر المربع. نقوم باستخراج البيانات الخاصة بالمدن التي اخترناها ونحصل على الجدول التالي.





وفقًا لـ OSM ، فإن Zelenograd تبرر اسمها تمامًا - 11 ٪ من مساحة المدينة تشغلها مناطق خضراء. دعنا نحصل على نسبة عدد السكان إلى عدد الحدائق.





دعنا نقدم البيانات في شكل رسوم بيانية.











وفي النهاية - تصنيف المدن ، محسوبًا بالأماكن المشغولة.

الخاتمة والاستنتاجات

بقرار من لجنة التحكيم المكونة من OpenStreetMap و Overpass API و ODANT ، يحتل

فلاديمير المركز الأول المشرف ويحصل على لقب "الأكثر خضرة في المنطقة الفيدرالية المركزية".



تجدر الإشارة إلى الحقيقة التالية: استند بحثنا فقط إلى البيانات الواردة في OSM. بطبيعة الحال ، يوجد في Mytishchi بضع مئات من المقاعد الإضافية ، وفي تولا توجد أماكن أكثر بكثير لتراكم النفايات. يمكن عرض نتائجنا من الجانب الآخر ، على سبيل المثال ، لتقييم ديناميكيات إضافة كائنات البنية التحتية الحضرية إلى قاعدة بيانات OSM. ومع ذلك ، في المتوسط ​​، يكون الأشخاص "بطيئين بنفس الدرجة" في إدخال البيانات في OSM ، لذلك يمكننا أن نفترض أن البيانات موثوقة نسبيًا وتستحق التفكير فيها.



تمكنا من حل المشكلة وإيجاد طريقة فعالة للعمل مع الكائنات على خرائط OSM: اتضح أنها مزيج من Overpass API و Leaflet. باستخدام هذه المجموعة من الأدوات ، يمكننا إجراء استعلامات لقاعدة بيانات OSM وتلقي البيانات حول عدد الكائنات وحساب مناطق المناطق. لعرض البيانات والتحليلات ، قمنا بتجميع حل قائم على الويب يعتمد على ODANT والذي يلبي جميع احتياجاتنا



هناك عدد كبير من الصناعات والأعمال والاقتصاد ، والتي يمكن أن يساعدها هذا الحل. إذا كان لديك أي أفكار أو ملاحظات ، فسيكون من الجيد مناقشتها. لقد أمضينا 28 ساعة نظيفة في المهمة ، وقد تتمكن من القيام بذلك بشكل أسرع.



مطور الواجهة الأمامية ، Infostandard - دانيال إيبيفانوف.

محرر Infostandard - نيكيتا موروزوف.