Python の overpass を用いて OpenStreetMap のデータをダウンロード

前準備

本記事のプログラムを実行するには、以下の環境構築が必要である。

Python のインストール(Windows上)

注: 既にPython(バージョン3.12を推奨)がインストール済みの場合は、この手順は不要である。

winget(Windowsパッケージマネージャー)を使用してインストールを行う。winget は Windows 10/11 に標準で搭載されているパッケージ管理ツールである。

1. Windowsで、管理者権限でコマンドプロンプトを起動する(手順: Windowsキーまたはスタートメニュー > cmd と入力 > 右クリック > 「管理者として実行」)。
2. winget が利用可能か確認する:

   winget --version
   

   

3. Pythonをインストールする(以下のコマンドで Python 3.12 がインストールされる)。

   REM Python 3.12 をシステム領域にインストール
   winget install --scope machine --id Python.Python.3.12 -e --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements
   
   REM パス長制限の解除
   reg add "HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\FileSystem" /v LongPathsEnabled /t REG_DWORD /d 1 /f
   reg query "HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\FileSystem" /v LongPathsEnabled
   
   REM Python のパス設定
   set "PYTHON_PATH=C:\Program Files\Python312"
   set "PYTHON_SCRIPTS_PATH=C:\Program Files\Python312\Scripts"
   if exist "%PYTHON_PATH%" setx PYTHON_PATH "%PYTHON_PATH%" /M >nul
   if exist "%PYTHON_SCRIPTS_PATH%" setx PYTHON_SCRIPTS_PATH "%PYTHON_SCRIPTS_PATH%" /M >nul
   for /f "skip=2 tokens=2*" %a in ('reg query "HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Environment" /v Path') do set "SYSTEM_PATH=%b"
   echo "%SYSTEM_PATH%" | find /i "%PYTHON_PATH%" >nul
   if errorlevel 1 setx PATH "%PYTHON_PATH%;%PYTHON_SCRIPTS_PATH%;%SYSTEM_PATH%" /M >nul
   

【関連する外部サイト】

• Python公式サイト: https://www.python.org/

【サイト内の関連ページ】

• Python詳細ガイド: Pythonまとめ »

Visual Studio 2022 Build Tools とランタイムのインストール

geopandas などの Python パッケージは、インストール時に C言語で記述された拡張モジュールのコンパイルが必要になる場合がある。このコンパイルには Visual Studio Build Tools が必要である。

管理者権限でコマンドプロンプトを起動し(手順: Windowsキーまたはスタートメニュー > cmd と入力 > 右クリック > 「管理者として実行」)、以下を実行する。--scope machine オプションはシステム全体へのインストールを指定するもので、管理者権限が必要となる。

REM Visual Studio 2022 Build Toolsとランタイムをシステム領域にインストール
winget install --scope machine --wait --accept-source-agreements --accept-package-agreements Microsoft.VisualStudio.2022.BuildTools Microsoft.VCRedist.2015+.x64

REM インストーラー、セットアッププログラム、インストールパス
set "VS_INSTALLER=C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\Installer\vs_installer.exe"
set "VS_SETUP=C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\Installer\setup.exe"
set "VS_PATH=C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\2022\BuildTools"

REM C++開発ワークロードのインストール
"%VS_SETUP%" modify --installPath "%VS_PATH%" --add Microsoft.VisualStudio.Workload.VCTools --includeRecommended --quiet --norestart
"%VS_SETUP%" modify --installPath "%VS_PATH%" --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Llvm.Clang --includeRecommended --quiet --norestart
"%VS_SETUP%" modify --installPath "%VS_PATH%" --add Microsoft.VisualStudio.ComponentGroup.ClangCL --includeRecommended --quiet --norestart
"%VS_SETUP%" modify --installPath "%VS_PATH%" --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.CMake.Project --includeRecommended --quiet --norestart
"%VS_SETUP%" modify --installPath "%VS_PATH%" --add Microsoft.VisualStudio.Component.Windows11SDK.22621 --includeRecommended --quiet --norestart

必要な Python ライブラリのインストール(Windows上)

1. Windowsで、管理者権限でコマンドプロンプトを起動する(手順: Windowsキーまたはスタートメニュー > cmd と入力 > 右クリック > 「管理者として実行」)。
2. 以下のコマンドを実行し、必要なライブラリをインストールする。

   pip install -U overpass
   pip install -U geopandas
   

Google Map を用いて緯度経度を調べる

OpenStreetMap からデータをダウンロードするには、対象地域の緯度と経度の指定が必要である。ここでは Google Map を使用して座標を取得する。

1. Google Map を開く。

   https://www.google.co.jp/maps

2. Google Map で任意の場所に移動する。

   

3. 目的の場所で右クリックし、「この場所について」を選択する。

   

4. 画面下部に緯度と経度が表示される。この値を記録しておく。

   

Python を用いて OpenStreetMap のデータをダウンロード

1. Python で、ダウンロードしたい地図の緯度と経度を設定する。

   以下の Python プログラムを実行する。緯度と経度には、前節で取得した値を使用する。

   MapQuery の引数は、取得範囲を示すバウンディングボックス(南端の緯度、西端の経度、北端の緯度、東端の経度)である。以下の例では、指定した座標を中心に約200m四方の範囲を取得する。

   (実行例)

   import overpass
   lat = 34.4461
   lon = 133.2315
   api = overpass.API()
   map_query = overpass.MapQuery(lat - 0.001, lon - 0.001, lat + 0.001, lon + 0.001)
   response = api.Get(map_query)
   

   

2. 結果である response オブジェクトを確認する。

   取得したデータは GeoJSON 形式 で返される。GeoJSON は地理情報データを表現するための JSON ベースの標準フォーマットであり、多くの GIS ツールやライブラリで利用できる。

   print(response)
   

   

3. 取得したいデータのタイプを指定して抽出する。

   以下は、「ライン」データのうち「highway」タグを持つもの(道路データ)を抽出する例である。

   以下の Python プログラムを実行する。

   import json
   # GeoJSON データから必要な情報を抽出
   data = json.loads(response)
   # highway タグを持つラインのみを抽出
   highways = []
   for feature in data['features']:
       if feature['geometry']['type'] == 'LineString':
           if 'highway' in feature['properties']:
               highways.append(feature)
   print(f"highway タグを持つラインの数: {len(highways)}")
   # 最初の highway を表示
   if highways:
       print(highways[0])
   

4. 「ライン」データの構造を確認する。

   ラインは複数のポイント(座標)で構成される。

   • ラインが線分の場合: 端点が2個
   • ラインが折れ線の場合: 端点が2個に加え、中間点が存在する

   以下の Python プログラムを実行する。

   # ラインのデータ構造を確認
   for i, highway in enumerate(highways[:3]):  # 最初の3つだけ表示
       print(f"ライン {i+1}:")
       print(f"  ID: {highway['id']}")
       print(f"  タイプ: {highway['properties'].get('highway', '不明')}")
       print(f"  名前: {highway['properties'].get('name', '名前なし')}")
       # 座標点の数を確認
       coords = highway['geometry']['coordinates']
       print(f"  ポイント数: {len(coords)}")
       print(f"  座標: {coords}")
       print()
   

   出力の各行は1個の「ライン」オブジェクトを表す。coordinates には、ラインを構成する各ポイントの座標が格納されている。

   注意: GeoJSON の座標は(経度、緯度)の順で格納される。これは一般的な(緯度、経度)の順とは逆である。

5. 「ノード」データの構造を確認する。

   以下の Python プログラムを実行する。

   # ノード（ポイント）のデータを抽出
   nodes = []
   for feature in data['features']:
       if feature['geometry']['type'] == 'Point':
           nodes.append(feature)
   
   print(f"ポイントの総数: {len(nodes)}")
   # 最初の数個のノードを表示
   for i, node in enumerate(nodes[:3]):  # 最初の3つだけ表示
       print(f"ノード {i+1}:")
       print(f"  ID: {node['id']}")
       print(f"  緯度経度: {node['geometry']['coordinates']}")
       print(f"  タグ: {node['properties']}")
       print()
   

   出力の各行は1個の「ポイント」オブジェクトを表す。各ポイントは ID、座標、およびタグ(属性情報)を持つ。

まとめ

本記事で取得したデータの構造は以下のとおりである。

• ラインデータ: 複数のポイント座標で構成され、道路や河川などの線形要素を表す
• ポイントデータ: ID、座標(経度、緯度)、およびタグ(属性情報)で構成される

取得したデータは geopandas などのライブラリを使用して、地図上への可視化や空間分析に活用できる。