Mobil cykelkarta för Uppsala

Transkript

1 Mobil cykelkarta för Uppsala Projektarbete Geografiska informationssystem och geografisk analys, Sveriges Lantbruksuniversitet Per Eric Rosén och Erik Strandberg Uppsala

2 Innehållsförteckning Mobil cykelkarta för Uppsala...1 Per Eric Rosén och Erik Strandberg Projektarbete Geografiska informationssystem, Sveriges Lantbruksuniversitet...1 Uppsala Sammanfattning...3 Syfte...3 Nuläge...4 Befintliga tjänster som täcker Uppsala...4 Övriga studerade tjänster...5 Tillgängliga datakällor...5 Struktur i Open Streetmap...6 Möjliga tekniska lösningar...7 Analys av datakällor...8 Metod...8 Enkel numerisk jämförelse...8 Visuell analys...8 Resultat...14 Diskussion och felkällor...14 Olika policy och arbetsmetoder bakom källorna...14 Slutsats...14 Konstruktion...15 Teknisk uppbyggnad...15 Kartografi...15 Framtida förbättringar...17 Referenser...17

3 Sammanfattning Målet med projektet var att ta fram en cykelkarta över Uppsala som kan användas från mobila enheter. Kartan använder data och program från Open Streetmap, ett globalt projekt för att publicera en fri karta som alla kan använda och bidra till. Analys visade att Open Streetmap-data ur cykelsynpunkt klarar sig bra i förhållande till de data från Lantmäteriet som många övriga tjänster är byggda på. OSM kan sakna några objekt, men är ändå generellt mer detaljrikt än Fastighetskartan. Syfte Det finns behov av en bättre cykelkarta för Uppsala, framför allt en karta som går att använda i mobila sammanhang. Syftet med projektet var att ta fram en sådan karta baserat på primärt fria databaser. Några kriterier för en mobil cykelkarta i Uppsala är Så hög täckning som möjligt av vägar tillgängliga för cyklister Relevant information för att avgöra om en väg är lämplig att cykla på för en given cyklist, till exempel beläggning och trafiknivå (trafikmängd, komplicerade korsningar, vägrenar) Möjlig att använda från mobila kartprogram Helst kartografi anpassad till konvention i Sverige och Uppsala Önskvärda utökade kriterier är Möjlighet att distribuera som fristående applikation, gärna fungerande utan nätanslutning. Möjlighet till vägbeskrivning baserat på GPS-position eller adress-sökning Möjlighet att enkelt skicka felrapporter om cykelnätet till relevant väghållare (i optimala fall genom integration med ett geografiskt ärendehanteringssystem). Möjlighet att enkelt skicka felrapporter om kartan från kartprogrammet. Gärna möjlighet att För en faktiskt användbar karta gjord på ideell basis tillkommer också Fria (öppen källkod) källor, eller i alla fall gratis att använda och distribuera renderingar av.

4 Nuläge Befintliga tjänster som täcker Uppsala allmänna vägar separata cykelvägar stigar cykelfiler / buss + cykel skyltade cykelrutter rekommenderad väg cykeltrafik förbjuden beläggning belysning cykelpumpar cykelaffärer Uppsala kommun kan gissas kan gissas - Google delvis ej som lager Eniro delvis några - OSM mapnik delvis delvis några några Open cyclemap delvis delvis några (denna karta) kan gissas delvis, extra lager några Tabell 1: Visade objekt och egenskaper hos några nätbaserade karttjänster Uppsala kommuns cykelkarta är en papperskarta i traditionellt format. Kartan visar tydligt officiella cykelvägar, cykelfiler i väg och rekreationscykelvägar. Det senare är oklart om de definieras av beläggning eller ev. avvikande policy för vinterväghållning. Kartan visar också cykling i körbana längs ett antal vägar utan särskilda cykelfaciliteter. Detta är troligen tänkt som en rekommendation, men kan också tolkas som att enbart dessa vägar är tillgängliga att cykla på. Vägar förbjudna för cykling markeras inte särskilt. Kartan visar inte beläggning på något särskilt sätt. kartan.uppsala.se är en ny digital webbtjänst från Uppsala Kommun. Kartografi och innehåll är liknande cykelkartan på papper. Kartan har också ett lager för motionsspår, men det lagret visar för närvarande enbart startpunkter, inte själva spåren. Google kartor [Google] är tillgänglig att använda från de flesta mobila plattformar. Google maps är i Sverige inte särskilt cykelanpassad. Vissa gång- och cykelvägar visas, men med svag kartografisk framtoning och utan att särskilja vad som är tillåtet för cykel. Eniro kartor [Eniro] likar google i upplägg, men har en något mer färgrik kartografi. Flera kombinerade gång- och cykelvägar visas, liksom stigar. Vissa vägar visas som öppna för allmän trafik trots att de inte är det, till exempel södra Eva Lagervalls väg norr om Ultuna. Open Streetmap mapnik [OSM]och Open Cyclemap [OCM] är två tjänster baserade på Open Streetmap (mer beskrivning av OSM på sidan 5). Cykelvägar och gångvägar visas med olika stil, och med bättre kartografisk tyngd. Mängden cykelvägar, stigar och mindre bilvägar är större än i någon annan tjänst. Några detaljproblem i källdata finns, till exempel att vissa högtrafikerade vägar är märkta förbjuden för cykling i stället för olämplig. Generellt är informationen ändå relativt relevant. Open Streetmap mapnik är standard-visningen från projekt OpenStreetmap, och är en generell karta för både gående, cyklister och motortrafikanter. Open Cykelmap är en karta anpassad mer för cykeländamål. Den visar separata cykelvägar tydligare, och visar utöver detaljer synliga i Mapnik också skyltade cykelrutter.

5 Övriga studerade tjänster Örebro Kommun visar på ett tydligt sätt prioriterade cykelvägar. Dessa är tänkta för genomfartstrafik och har bland annat prioriterad vinterväghållning. Örebro håller också på att anlägga några supercykelvägar med bättre geometri och prioritet mot korsande vägar. Cheltenham Cycle map [Cheltenham] är en karta med intressant angreppssätt: Den visar inte cykelvägar specifkt, utan hela cykelnätet, graderad på en skala 1-5 utefter vilken färdighet i cykling i blandtrafik som behövs för det aktuella vägavsnittet. Tillgängliga datakällor Lantmäteriets GSD finns tillgängligt för området. Kostnaden och villkoren för licensiering utesluter användning i ideella projekt. För offentligt finansierade eller kommersiella projekt kan GSD vara ett bra val. Den kan också vara ett bra val tillsammans med lokala data om man som kommun behöver en officiell version för myndighetsutövning. Uppsala kommun är egen lantmäterimyndighet, och levererar data till Lantmäteriet. Kommunen säljer också direkt på liknande villkor som Lantmäteriet gör. Uppsala och Knivsta kommuner är i varje fall tillfrågade om att kunna leverera data som komplement till Open Streetmap - framför allt adresspunkter under en fri OSMkompatibel licens. Även trafikregleringar (maxhastighet mm) och statistik om trafikmängd är intressanta att få väghållare, mest för att ge vägvisning-algoritmer bra indata. Dessa frågor ligger i skrivande stund som ärenden hos båda kommunerna. Open Streetmap, i kortform OSM [OSM] är ett frivllig-projekt (se nedan) för att bygga en fritt licensierad geo-databas, på samma sätt som GNU/Linux för operativsystem eller Wikipedia för encyklopedi. OSM har data över hela världen (ca 16G komprimerat totalt) men också god täckning för Uppsala (se kapitel Analys av datakällor på sidan 8). Val: Open Streetmap bedömdes som den källa som bäst uppfyllde målen. Illustration 1: OSM mapnik standardstil

6 Struktur i Open Streetmap Illustration 2: Dataflöde i Open Streetmap Datakällor till OSM är framför allt enskilda frivilliga bidragslämnare. Ett vanligt arbetssätt i OSM är att gå ut i terrängen med GPS och registrera spår för vägar man önskar lägga in. Registreringarna kombineras med koordinatsatta anteckningar om vägnamn, beläggning eller intressanta objekt längs vägen (ett vanligt och enkelt sätt att göra minnesanteckningar är geotaggade fotografier). Med anteckningarna som bakgrund ritar man sen in relevanta objekt, vanligen GIS-mjukvara speciellt anpassad för OSM, och skickar sin ändringar till OSM:s server. Data kan också importeras från andra fria källor; till exempel är alla naturreservat med via samarbete med länsstyrelsen. För markanvändning är tillräckligt fria satellit- / flygfoton till hjälp. Databasen innehåller alla geodata i objektform. Det finns också på samma sätt som i Wikipedia fullständig versionshistorik så att eventuella felaktiga ändringar lätt går att återställa. Databasen kan nås över nätet genom ett antal väldefinierade API:er. Kring databasen finns många tjänster byggda, en del drivna av OSM, andra av fristående organisationer. Till exempel finns det vägvisiningstjänster och geokodning av postadresser. En vanlig tjänst är faktiska kartor att visa på skärm. Dessa produceras av ett antal renderingsprogram som använder någon specifik stilbeskrivning. Dessa program (när det körs i servermiljö) anropas också via API:er, vanligen TMS eller WMS (se sidan 7). Dessa bilder kan i sin tur användas av andra tjänster eller program. Vanligt är att visa dem på webben med hjälp av till exempel javascript-gis Open Layers. OSM har en sådan webbtjänst på som visar en karta med default-stilen för renderaren mapnik. Värt att notera är att detta ändå bara är en vy av många över Open Streetmap-data.

7 Möjliga tekniska lösningar En kartbild kan renderas på plats i klientmiljö, eller renderas på serversidan. Rendering i klientmiljö har ett antal fördelar, till exempel stegvis zoom, att kunna rotera kartan och ändå få etiketter, och att kunna ändra stil själv. Nackdelar är att brist på standardisering av kartformat, portabilitet och större krav på både processor, lagring och operativsystem. Val: Rendering på servermiljö valdes pga portabilitet över plattformar och tillgången på mogen mjukvara med stora möjligheter att rendera enligt egen stil. För rendering i servermiljö av Openstreetmap-data finns ett antal system. De mest relevanta är osmarender och mapnik. Den senare är vad som används av de stora OSM-projekten, och använder sub-pixelrendering för bättre grafisk kvalitet. För distribuering av renderade kartbilder till klient finns några olika protokoll: WMS är en öppen standard, och har stöd för många olika parametrar. WMS kan bland annat ange vilka lager som ska kombineras till en bild. TMS [TMS] är ett enklare protokoll, gjort för att hämta bilder ur ett färdigt rutmönster (tiles ) i ett antal i förväg definierade zoomnivåer. Val: Vi använder Open Streetmap-versionen av TMS nu, men det går att byta lätt.

8 Analys av datakällor Den enda datakälla av de som vi utvärderat (GSD, Uppsala kommun och Open Streetmap) som uppfyller kriterierna för en fri cykelkarta är Open Streetmap. Det är dock ändå relevant att jämföra OSM med övriga källor, framför allt för att avgöra om OSM är en tillräckligt bra källa för en användbar cykelkarta. Jämförelsen gjordes mellan OSM och Fastighetskartan. Metod Analysen gjordes över ett exempelområde (SWEREF99 mellan , och , ) i södra Uppsala, innefattande både bostäder, offentlig bebyggelse och naturområden. Båda lagren hämtades ner från respektive nerladdningstjänster Digitala kartbiblioteket för Fastighetskartan, och OSM API via redigeraren JOSM för OSM-data. Analysen gjordes i ArcGIS 10. OSM-data konverterades från OSM:s ML-format till shapefiler och klipptes OSM:s API exporterar annars bara hela vägar. Vägar delades upp i huvudklasser vägar upplåtna för biltrafik och övriga vägar. För båda källorna summerades längden på vägar i repektive huvudklass. Enkel numerisk jämförelse Mest relevant här är längden av enskilda vägar antal objekt beror på hur kartografen valt att representera vägarna, och ska inte påverka vare sig utseende eller routing. Fastighetskartan respektive OSM inte har helt överensstämmande klassificering av vägar inom klasserna vägar upplåtna för biltrafik och övriga vägar. Indelningen iuvudklasserna är dock samma, och kan jämföras. Det finns alltså ingen klassificering som är tvetydiga om den är öppen för biltrafik eller ej. Vid jämförelse kommer vi fram till att längdmässigt innehåller OSM-databasen drygt 27 km (ca 22%) mer data i form av allmän väg inom analysområdet. Förhållande mellan databaserna gällande den sammanlagda mängden bilfri vägar är här annorlunda gentemot data i det första tabellstycket, då OSM-databasen är 3 gånger så mycket i fråga om både antal objekt och sammanlagd längd. Längdmässigt inehåller OSM-databasen drygt 94 km (ca 266% ) mer data i form av väg enbart för cyklister eller gående inom analysområdet. Visuell analys För en kvalitativt analys visualiserades båda lagren med samma bredder per klass men i varsin färg. På detta sätt framgick komplementet mellan mängderna vägar i båda riktningarna vad som var med i OSM men inte FK, och vad som var med i FK men inte OSM.

9 Fastighetskartan Open Streetmap Antal Total Antal Total separata väglängd, separata väglängd, Huvudklass Klassificering vägstycken meter vägstycken meter Allmän väg kl Allmän väg kl Allmän väg, skilda körbanor Bilväg / gata Sämre bilväg Allmän Gårdsgata väg/motorled Bostadsväg Traktorväg Sekundär Oklassificerad Serviceväg Tertiär Summa Väg enbart för cykel/gångtrafik Underfart Ridstig Gångväg Cykelväg Elljusspår Stigar Trappor Summa

10 Illustration 3: Enbart fastighetskartan

11 Illustration 4: Enbart OSM

12 Illustration 5: OSM över FK. Vägar enbart i FK syns i rött

13 Illustration 6: FK över OSM. Vägar enbart i OSM i blått

14 Resultat Kartdata från OSM är mer heltäckande och innehåller mer allmänna vägar såväl som vägar för cykel och gående. Den mest uppenbara skillnaden är stigar i friluftsområdet Nåsten. Gårdsgator, servicevägar som klassificeras som allmän väg är också mer väldefinierade i OSM, likaså vägnätet i allmänhet för enbart cykel och gående. De området där OSM-datat faller till korta är bland annat några villaområden med låg befolkningstäthet. Klassificeringen av vägar som båda källorna innehåller skiljer åt i några fall, där skillnaden oftast är att vägen i OSM-datat klassificerats som en allmän väg eller körväg. Det syns också att informationen skiljer sig i vissa områden åt vad gäller vägens exakta läge i verkligheten, till exempel centrala Ultuna och Uppsalaåsen. För just centrala Ultuna är det OSM som har de senaste data de är uppdaterade nyss i 2011, mot för Fastighetskartan. Diskussion och felkällor Fastighetskartan ska vara den mest detaljerade allmänna kartan från Lantmäteriet. Med tanke på resultat upprepades analysen från rådata för att kontrollera att någon information inte fallit bort. Uppsala kommun exporterar data till Lantmäteriet. Det kan dock vara så att alla data kommunen har inte tagits med i GSD. Detta har inte kunnat jämföras pga höga kostnader för att få ut stora mängder data i vektorformat, även för studiesyfte, från Uppsala kommun. Om en kommersiell aktör bygger en tjänst på GSD och inte bygger en egen cykelvägdatabas med uppmätta eller lokala kommundata borde dock resultat bli likande vid en jämförelse med OSM. En annan felkälla skulle också kunna vara att DKB inte exporterar all information om småvägar. Olika policy och arbetsmetoder bakom källorna Vissa vägar och stigar finns i praktiken, men inte officiellt. OSM tar med dessa utan åtskillnad officiella data kan vara mer korrelerade med vad som beslutats, på gott och ont. OSM och GSD görs i helt olika miljöer. I och med att det är en mängd olika personer som samlat in informationen till OSM-databasen är detta en möjlig faktor till felaktig datainformation, men på samma sätt är den samtidigt i högre grad granskad, utvecklad och snabbare uppdaterad. När det gäller vägarnas läge är ett antagande att FK borde vara mer korrekt så länge data är med alls och inte har ändrats sen vägen mättes upp; detta pga förmodandet att Lantmäteriet eller kommunala lantmätare använder betydligt noggrannare redskap och -metoder. Detta har dock inte studerats mer. Slutsats Cyklisten får med OSM-datat jämfört med fastighetskartan en mer realistisk bild av området. Analysen bekräftar att Open Streetmap är både tillräcklig och det lämpligaste valet för projektet.

15 Konstruktion Teknisk uppbyggnad Kartan genereras på en server (använd av Uppsala Cykelförening) från en lokal PostGIS-databas. Denna databas innehåller en kopia på ett urval OSM-data (kring Uppsala) och uppdateras regelbundet med nya data från OSM:s huvudservrar med programmen osmosis och osm2pgsql. Efter import (eller uppdatering av kartans stil) genereras en ny uppsättning tiles; små bilder (i det här fallet på 256x256 pixlar) som innehåller varsin bit av kartan på olika zoomnivåer. Dessa tiles genereras av programmet mapnik specifikt några små python-script och biblioteket mapnik. Stilfilen är vad som avgör hur olika objekt kommer visas. Denna stilfil är skriven som ett antal filer i MML/MSS-format, ett format som liknar CSS. Detta omvandlas med programmet cascadenik till en fil med ML-regler som mapnik förstår. Dessa regler definierar först olika lager genom att välja ut olika objekt från databasen (till exempel cykelvägar), och sedan ett antal regler för att ge form och färg till lagret (till exempel att vägtyp=obelagd ger linestil streckad). Kartografi Målet med en cykelkarta är att tydligt visualisera de delar av verkligheten som är relevanta för cyklister i detta fall cyklister i Uppsala med fokus på cykel som transport till vardag och fritid. Cykelnätet utgörs av alla vägar öppna för cyklister, oavsett om dessa är på allmän väg, separat cykelväg eller kombinerad väg för gående och cyklister. Traditionella cykelkartor lägger ofta fokus på seperata cykelvägar. Cheltenham-kartan graderar efter funktionalitet. Målet med denna karta är att vara ett mellanting: Den utgår liksom Cheltenham från att cykelnätet är alla vägar man får cykla på. Den försöker däremot ta med några fysiska företeelser (bland annat beläggning och cykelfiler) och anger inte svårighetsgrad lika detaljerat. Vi har i detta skede valt en relativt traditionell kartografi, som är lätt att ta till sig för användare i Sverige och Uppsala. Färger är anpassade efter vad som är bruklig för cykelkartor i Sverige. Kartan har något mer fokus på separerade cykelvägar än vad författarna önskar (cykelnätet är trots allt inte samma som cykelvägar), men vi bedömer att det är vad som ger störst acceptans för kartan. Några tankar bakom kartografin har varit att vägar med cykelförbud (motor- och gångvägar) visas enbart i svag färg (för igenkänning) beläggningstyp för vägar, GC- och cykelvägar visas med streckat Alla vägar upplåtna för cykel visas, inklusive stigar och körvägar Vägar som är olämpliga för cykel markeras med diagonala streck. Det gäller vägar med huvudledklassning för bil, liksom ett antal OSM-taggar som anger hinder för cykeltrafik. Bakgrunder och övriga objekt anpassas för att erbjuda igenkänning, men inte ta visuellt fokus från det viktiga vägnätet för cykel.

16 Illustration 7: Cykelkarta på zoomnivå 13 Illustration 8: Cykelkarta zoomnivå 15

17 Framtida förbättringar Detta är på gång redan: symboler för cykelaffärer, pumpar och andra faciliteter lager för belysningsinformation Dessa förbättringar ligger i designfasen, men är inte implementerade än: Applikation för Android, IOS mm via PhoneGap och openlayers Möjlighet till vägvisning (i första sked genom att använda befintlig OSM-router med API) Möjlighet att använda app offline (förberett, Uppsala tätort tar ca 20M) Möjlighet till felrapportering av karta (integration av openstreetbugs) Möjlighet till felrapportering av verkligheten (i första skede som e-post till väghållare) Kartografi : framkomlighet för snabbare cyklister Referenser Litteraturförteckning Google: Google, Google Maps, Eniro: Eniro, Eniro Kartor, OSM: Open Streetmap et al, Open Streetmap, OCM: Andy Allen, Open Cyclemap, Cheltenham: Cheltenham & Tewkesbury cycling campaign, Cheltenham Cycle Map: Specification, TMS: OSGeo, Tile Map ServiceSpecification,