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

OpenStreetMap (https://www.openstreetmap.org)は，世界規模の無料で使えるオンラインの地図データベースシステム．

Python の overpass パッケージは， OpenStreetMap の Overpass API を Python から使えるようにする機能を持ったソフトウェア．

前準備

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

Windowsで，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
winget（Windowsパッケージマネージャー）が利用可能か確認する：
winget --version
Pythonのインストール（下のコマンドにより Python 3.12 がインストールされる）．
winget install --scope machine Python.Launcher winget install --scope machine Python.Python.3.12

【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 »

Build Tools for Visual Studio 2022 （ビルドツール for Visual Studio 2022）または Visual Studio 2022 のインストール（Windows 上）

CUDAツールキットは、GPU上でコードをコンパイルするためにC++コンパイラを必要とします。そのため、事前にMicrosoft C++ Build Tools または Visual Studio (C++開発ワークロードを含む) をインストールしておく必要があります。

【インストールの判断】 Build Tools for Visual Studio は，C++コンパイラなどを含む開発ツールセットです． Visual Studio は統合開発環境であり，いくつかのエディションがあり，Build Tools for Visual Studioの機能を含むか連携して使用します．インストールは以下の基準で判断してください：

コマンドラインからのビルドなど、C++コンパイラ機能のみが必要な場合:
Build Tools for Visual Studio のインストールを行います．
Visual Studioのエディタやデバッガなどの統合開発環境機能が必要な場合、あるいは、どちらをインストールすべきかよく分からない場合:
Visual Studio Community (または他のエディション) をインストールします．

Visual Studio 2022 をインストールする際に，「C++ によるデスクトップ開発」ワークロードを選択することで，必要なBuild Toolsの機能も一緒にインストールされます．

不明な点がある場合は，Visual Studio 全体をインストールする方が、後で機能を追加する手間が省ける場合があります．

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

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動します（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）。
以下のwingetコマンドを実行します。wingetはWindows標準のパッケージマネージャーです。

--scope machine オプションはシステム全体にインストールすることを意味します。

次のコマンドは，Build Tools for Visual Studio 2022と、多くのプログラムで必要とされるVC++ 2015以降の再頒布可能パッケージをインストールします．
winget install --scope machine Microsoft.VisualStudio.2022.BuildTools winget install --scope machine Microsoft.VCRedist.2015+.x64
Build Tools for Visual Studio 2022 で C++ によるデスクトップ開発関連コンポーネントのインストール
CUDA開発には、標準のC++開発ツールに加えて、特定のコンポーネントが必要になる場合があります。
1. Visual Studio Installer を起動します。
  起動方法: スタートメニューから「Visual Studio Installer」を探して実行します．
2. Visual Studio Build Tools 2022 の項目で「変更」ボタンをクリックします．
3. 「ワークロード」タブで「C++ によるデスクトップ開発」をクリックして選択します。画面右側の「インストールの詳細」で、必要に応じて「v143 ビルドツール用 C++/CLI サポート（最新）」、「ATL」、「MFC」などをチェックします（これらは一般的なC++開発や特定のプロジェクトタイプで必要になる場合があります）。その後、「変更」をクリックしてインストールまたは変更を適用します．

Visual Studio Community 2022 のインストール（Windows 上）

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動します。
インストールコマンドの実行
以下のwingetコマンドを実行します。--override "--add ..." 部分で、インストールするワークロードやコンポーネントを指定しています。
winget install Microsoft.VisualStudio.2022.Community --scope machine --override "--add Microsoft.VisualStudio.Workload.NativeDesktop Microsoft.VisualStudio.ComponentGroup.NativeDesktop.Core Microsoft.VisualStudio.Component.VC.CLI.Support Microsoft.VisualStudio.Component.CoreEditor Microsoft.VisualStudio.Component.NuGet Microsoft.VisualStudio.Component.Roslyn.Compiler Microsoft.VisualStudio.Component.TextTemplating Microsoft.VisualStudio.Component.Windows.SDK.Latest Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Tools.x86.x64 Microsoft.VisualStudio.Component.VC.ATL Microsoft.VisualStudio.Component.VC.ATLMFC" winget install Microsoft.VisualStudio.2022.Community --scope machine Microsoft.VCRedist.2015+.x64
インストールされる主要なコンポーネントの説明：
- NativeDesktop (C++によるデスクトップ開発): CUDA開発に必要なC++コンパイラ(VC.Tools.x86.x64)やWindows SDK (Windows.SDK.Latest)など、基本的な開発ツール一式を含みます。
- CoreEditor: Visual Studioの基本的なコードエディタ機能を提供します。
- VC.CLI.Support: C++/CLIを用いた開発サポート（通常、純粋なCUDA C++開発では不要な場合もあります）。
- NuGet: .NETライブラリ管理用（C++プロジェクトでも利用されることがあります）。
- VC.ATL / VC.ATLMFC: 特定のWindowsアプリケーション開発フレームワーク（通常、CUDA開発自体には直接必要ありません）。
システム要件と注意事項：
- 管理者権限でのインストールが必須です。
- 必要ディスク容量：10GB以上（選択するコンポーネントにより変動）。
- 推奨メモリ：8GB以上のRAM。
- インストール過程でシステムの再起動が要求される可能性があります。
- 安定したインターネット接続環境が必要です。
後から追加のコンポーネントが必要になった場合は，Visual Studio Installerを使用して個別にインストールすることが可能です．
インストール完了の確認
インストールが成功したか確認するには、管理者権限のコマンドプロンプトで以下のコマンドを実行します。
winget list Microsoft.VisualStudio.2022.Community
リストに表示されればインストールされています。

トラブルシューティング：

インストール失敗時は，以下のログファイルを確認すると原因究明の手がかりになります：
%TEMP%\dd_setup_.log %TEMP%\dd_bootstrapper_.log
( は実行日時に対応する文字列)
(オプション) Visual Studio Installer での確認と変更
wingetでのインストール後も、Visual Studio Installerを使ってインストール内容を確認・変更できます。
1. Visual Studio Installer を起動します。
2. Visual Studio Community 2022 の項目で「変更」をクリックします。
3. 「ワークロード」タブで「C++ によるデスクトップ開発」がチェックされていることを確認します。必要であれば、「個別のコンポーネント」タブで特定のツール（例: 特定バージョンのMSVCコンパイラ、CMakeツールなど）を追加・削除できます。「インストールの詳細」で「v143 ビルドツール用 C++/CLI サポート（最新）」などが選択されているかも確認できます。変更後、「変更」または「インストール」をクリックします。

必要なPythonライブラリのインストール（Windows上）

Windowsで，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
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てみる

あとでデータをダウンロードするときのために，Google Map を使って緯度・経度を調べてみる

Google Map を開く
https://www.google.co.jp/maps
Google Map で好きな場所に移動する
右クリックして，「この場所について」を選ぶ
緯度，経度が表示されるので，メモしておく

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

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 »

Python で，ダウンロードしたい地図の緯度と経度の設定

次の Python プログラムを実行

*さきほど調べた緯度と経度

（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)

結果である response オブジェクトの確認
GeoJSON 形式のデータになっていることを確認
print(response)

欲しいデータのタイプの設定

OpenStreetMapの「ライン」のデータのうち，「highway」であるようなデータが欲しいとする．OpenStreetMap には，ポイントやラインやエリアには，「highway」のようなタグが付いている．

次の Python プログラムを実行

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])

「ライン」のデータの確認

ラインが線分のとき：　端のポイントが２個
ラインが折れ線のとき：　端のポイントが２個で，途中のポイントがある

次の Python プログラムを実行

# 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()

表示の１行：　１個の「ライン」オブジェクト
各行の nodes = [] の中身：　端のポイントや途中のポイントのＩＤ

「ノード」のデータの確認

次の Python プログラムを実行

# 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()

表示の１行：　１個の「ポイント」オブジェクト
各行の中身：　ＩＤ，緯度，経度

まとめ

ラインのデータ：　ポイントのＩＤが２個以降並んでいる
ポイントのデータ：　ＩＤ，緯度，経度