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

【概要】Pythonのoverpyライブラリを使用して、OpenStreetMapから地図データをダウンロードする方法を解説する。取得したデータは、地図アプリケーションの開発、経路探索、地理情報の分析などに活用できる。

【目次】

前準備
Python を用いて OpenStreetMap のデータをダウンロード

OpenStreetMap (https://www.openstreetmap.org)は、世界規模で利用可能な無料のオンライン地図データベースである。誰でも自由に利用・編集でき、地図データを様々な形式で取得できる。

先人に感謝

キーワード: OpenStreetMap, Python, overpy, Overpass API, 地図データ, ノード, ウェイ, タグ

前準備

Python 3.12 のインストール（Windows 上） [クリックして展開]

以下のいずれかの方法で Python 3.12 をインストールする。Python がインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法1：winget によるインストール

管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

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') }"

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動すると PATH が自動的に設定される。

方法2：インストーラーによるインストール

Python 公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンから Windows 用インストーラーをダウンロードする。
ダウンロードしたインストーラーを実行する。
初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」に必ずチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

Build Tools for Visual Studio 2022 のインストール（Windows 上）

overpyはコンパイラを必要としないが、データ処理でよく使用するnumpyやpandas等のライブラリはC/C++コンパイラを必要とする場合がある。将来的な拡張に備えて、Visual Studio Build Toolsをインストールしておくことを推奨する。

p>以下のコマンドを管理者権限のコマンドプロンプトで実行する（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」）。

REM VC++ ランタイム
winget install --scope machine --id Microsoft.VCRedist.2015+.x64 -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet /norestart"

REM Build Tools + Desktop development with C++（VCTools）+ 追加コンポーネント（一括）
winget install --id Microsoft.VisualStudio.2022.BuildTools --accept-source-agreements --accept-package-agreements ^
    --override "--passive --wait --norestart --add Microsoft.VisualStudio.Workload.VCTools --includeRecommended --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Llvm.Clang --add Microsoft.VisualStudio.ComponentGroup.ClangCL --add Microsoft.VisualStudio.Component.VC.CMake.Project --add Microsoft.VisualStudio.Component.Windows11SDK.26100"

--add で追加されるコンポーネント

上記のコマンドでは，まず Build Tools 本体と Visual C++ 再頒布可能パッケージをインストールし，次に setup.exe を用いて以下のコンポーネントを追加している。

VCTools：C++ デスクトップ開発ワークロード（--includeRecommended により、MSVC コンパイラ、C++ AddressSanitizer、vcpkg、CMake ツール、Windows 11 SDK 等の推奨コンポーネントが含まれる）
VC.Llvm.Clang：Windows 向け C++ Clang コンパイラ
ClangCL：clang-cl ツールセットを含むコンポーネントグループ（MSBuild から Clang を使用するために必要）
VC.CMake.Project：Windows 向け C++ CMake ツール
Windows11SDK.26100：Windows 11 SDK（ビルド 10.0.26100）

インストール完了の確認

winget list Microsoft.VisualStudio.2022.BuildTools

上記以外の追加のコンポーネントが必要になった場合は Visual Studio Installer で個別にインストールできる。

overpy ライブラリのインストール（Windows上）

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」）。
以下のコマンドを実行する。
```
pip install -U overpy
```

Google Map 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必要がある。ここでは、Google Mapを使用して緯度経度を調べる方法を説明する。

Google Map（https://www.google.co.jp/maps）を開く。
目的の場所に移動する。
地図上で右クリックし、「この場所について」を選択する。
画面下部に緯度と経度が表示されるので、これを記録する。

Python を用いて OpenStreetMap のデータをダウンロード

Python プログラムの実行方法

Windows では python（Python ランチャーは py）
Ubuntu では python3

【サイト内の関連ページ】 Python のまとめ: 別ページ »

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。

注意：公開されているOverpass APIサーバ（overpass-api.de）には利用制限がある。1日あたり約10,000リクエスト、ダウンロード量1GB以下が目安である。大量のデータを取得する場合は、Planet.osmの利用を検討すること。

データのダウンロード手順

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。

次のPythonプログラムを実行する。
```
lat = 34.4461
lon = 133.2315
```
データタイプの設定
取得するデータの種類をタグで指定する。ここでは「highway」（道路）タグを持つウェイを取得する。

次のPythonプログラムを実行する。
```
type = 'highway'
```

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、±0.01度（約1.1km四方）の範囲内にあるデータを取得する。

次のPythonプログラムを実行する。

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, type) )
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))

道路データが取得され、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。

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。

次のPythonプログラムを実行する。
```
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。
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。

次のPythonプログラムを実行する。
```
result.nodes
```
各行が1つのノードを表し、ID、緯度、経度の情報を持つ。

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