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

前準備

winget install --id Python.Python.3.12 -e --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_test=0 Include_pip=1 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1 TargetDir=\"C:\Program Files\Python312\""
powershell -Command "$p='C:\Program Files\Python312'; $s=\"$p\Scripts\"; $m=[Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine'); if($m -notlike \"*$s*\") { [Environment]::SetEnvironmentVariable('Path', \"$p;$s;$m\", 'Machine') }"

python --version

overpy ライブラリのインストール（Windows 上）

overpy は Python のライブラリであり、C/C++ コンパイラなどの追加ツールは必要としない。Python がインストールされていれば、以下の手順で導入できる。

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. 以下のコマンドを実行する。

   pip install -U overpy

Google マップを用いた緯度経度の取得

データをダウンロードする際には、対象地域の緯度と経度を指定する。ここでは、Google マップを使用して緯度経度を調べる方法を説明する。

1. Google マップ（https://www.google.co.jp/maps）を開く。
2. 目的の場所に移動する。

   

3. 地図上で右クリックし、「この場所について」を選択する。

   

4. 表示される緯度と経度を記録する。

   

Python の overpy を用いた OpenStreetMap データのダウンロード

Overpass API と OpenStreetMap のデータ構造

Overpass API は、OpenStreetMap のデータを検索・取得するための読み取り専用 API である。クエリを送信すると、条件に合致するデータが返される。overpy は、この API を Python から利用するためのライブラリである。

OpenStreetMap のデータは、以下の 3 種類の要素で構成される。

• ノード（Node）：緯度・経度を持つ点。店舗や信号機などの地物を表す。
• ウェイ（Way）：複数のノードを順に結んだ線。道路や建物の輪郭を表す。
• リレーション（Relation）：複数の要素をグループ化したもの。バス路線などを表す。

各要素にはタグ（属性情報）を付与できる。タグは「キー=値」の形式で、例えば highway=primary は「主要道路」を意味する。

データのダウンロード手順

1. 緯度と経度の設定

   前準備で調べた緯度と経度を Python の変数に設定する。

   lat = 34.4461
   lon = 133.2315

   

2. 取得するタグのキーの設定

   取得対象を絞り込むタグのキーを指定する。ここでは「highway」（道路）のキーを持つウェイを取得する。

   key = 'highway'

   

3. データのダウンロードと表示

   指定した緯度経度を中心に、緯度・経度ともに ±0.01 度の範囲内にあるデータを取得する（一辺は緯度方向で約 2.2km。経度方向の実距離は緯度によって変化し、高緯度ほど短くなる）。

   import overpy
   
   api = overpy.Overpass()
   result = api.query("""
       way(%f, %f, %f, %f) [%s];
       (._;>;);
       out body;
       """ % (lat - 0.01, lon - 0.01, lat + 0.01, lon + 0.01, key))
   
   for way in result.ways:
       print("Name: %s" % way.tags.get("name", "n/a"))
       print("  Highway: %s" % way.tags.get("highway", "n/a"))
       print("  Nodes:")
       for node in way.nodes:
           print("    Lat: %f, Lon: %f" % (node.lat, node.lon))

   

   各道路の名前とノードの緯度経度が表示される。指定した範囲に道路がない場合、出力は空になる。出力が空のときは、(1) 指定したタグのキーが正しいか、(2) 範囲が狭すぎないか、を確認する。

   

4. ウェイ・ノードの件数の確認

   取得したウェイとノードの件数を確認する。len(...) はリストの要素数を返す Python の組み込み関数である。

   print(len(result.ways))
   print(len(result.nodes))

5. ウェイデータの確認

   取得したウェイ（道路などの線形データ）の一覧を確認する。

   result.ways

   

   各行が 1 つのウェイを表す。nodes = [...] 内の数値は、そのウェイを構成するノードの ID である。

6. ノードデータの確認

   取得したノード（点データ）の一覧を確認する。

   result.nodes

   

   各行が 1 つのノードを表し、ID、緯度、経度を持つ。

まとめ

• ウェイ：2 個以上のノード ID で構成される線形データ。
• ノード：ID、緯度、経度を持つ点データ。
• リレーション：複数の要素をグループ化したデータ（本資料の例では取得対象に含めていない）。

演習

本文のデータダウンロード手順を題材に、以下の演習を行う。各演習は、本文のコードを変更して実行する。

演習1．取得範囲の変更

手順

1. 本文「データのダウンロードと表示」のコードを実行し、続いて len(result.ways) でウェイの件数を確認する。
2. 範囲を ±0.01 度から ±0.02 度に変更して、再度実行する。

   import overpy
   
   api = overpy.Overpass()
   result = api.query("""
       way(%f, %f, %f, %f) [%s];
       (._;>;);
       out body;
       """ % (lat - 0.02, lon - 0.02, lat + 0.02, lon + 0.02, key))
   
   print(len(result.ways))

ヒント

• 本文「範囲の指定順序」のとおり、引数は南緯・西経・北緯・東経の順である。

考察ポイント

• 範囲を広げたとき、取得されたウェイの件数がどのように変化したか。

演習2．取得するタグのキーの変更

手順

1. 本文「取得するタグのキーの設定」の key を highway から building（建物）に変更する。

   key = 'building'

2. 本文「データのダウンロードと表示」のコードのうち、表示部分の参照キーを building に変更して実行する。

   import overpy
   
   api = overpy.Overpass()
   result = api.query("""
       way(%f, %f, %f, %f) [%s];
       (._;>;);
       out body;
       """ % (lat - 0.01, lon - 0.01, lat + 0.01, lon + 0.01, key))
   
   for way in result.ways:
       print("Name: %s" % way.tags.get("name", "n/a"))
       print("  Building: %s" % way.tags.get("building", "n/a"))

ヒント

• 本文の表示用コードは way.tags.get("highway", "n/a") を参照している。building の値を表示するため、参照キーを building に変更する。

考察ポイント

• キーを変更したとき、取得される要素の種類がどのように変わったか。
• 同じ範囲で highway と building のどちらのウェイが多かったか。

演習3．ノードとウェイの対応の確認

手順

1. 本文「データのダウンロードと表示」のコードを実行する。
2. 最初のウェイを構成するノード数を確認する。

   way = result.ways[0]
   print(len(way.nodes))

3. 取得されたノードの総数を確認する。

   print(len(result.nodes))

ヒント

• 本文「クエリ末尾」のとおり、(._;>;); によって各ウェイの構成ノードが result.nodes に含まれる。

考察ポイント

• 1 つのウェイが何個のノードで構成されていたか。
• ウェイの総数とノードの総数を比べ、なぜノードの方が多いかを説明する。