OSMnx: Python for Street Networks

10 个月前

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OSMnx 是一个第三方 Python 库，用于从 OpenStreetMap 检索、建模、分析和可视化街道网络。通过使用OSMnx可仅用一行代码完成下载和建模可步行、可驾驶或可骑自行车的城市网络，然后轻松分析和可视化它们。

例如宝鸡市太白县：

import osmnx as ox
ox.plot_graph(ox.graph_from_place('taibai, Baoji, Shaanxi, China'))

除此之外，OSMnx还可以轻松下载和使用便利设施/兴趣点、建筑物占地面积、高程数据、街道方位/方向和网络路由。如果在工作中使用 OSMnx，请在此处下载 /引用论文。

如何使用 OSMnx

示例仓库中有许多使用示例和教程。这篇文章中演示 OSMnx 的 5 个基本用例：

自动下载行政地点边界和 shapefile
下载和建模街道网络
纠正和简化网络拓扑
将街道网络作为 shapefile、GraphML 或 SVG 保存到磁盘
分析街道网络：路由、可视化和计算网络统计信息

1. Get administrative place boundaries and shapefiles

使用 OSMnx，可以从 OpenStreetMap（作为 geopandas GeoDataFrames）下载位置形状 - 并将它们投影到 UTM（zone calculated automatically）并进行可视化：

city = ox.geocode_to_gdf( 'Chencang, Baoji, Shaanxi, China' )
ax = ox.project_gdf(city).plot()
_ = ax.axis('off')

geocode_to_gdf() (in module osmnx.geocoder)
osmnx.geocoder.geocode_to_gdf(query, which_result=None, by_osmid=False, buffer_dist=None)

geocoder 模块用于地理编码查询、创建地点边界的 GeoDataFrame 。 geocode_to_gdf 函数通过 Nominatim API 按名称或ID检索，返回GeoDataFrame 。

这里的地理编码是 Nominatim geocoder , Nominatim 是一个开源地址搜索引擎。

project_gdf() (in module osmnx.projection)
osmnx.projection.project_gdf(gdf, to_crs=None, to_latlong=False)

projection 模块用于投影空间几何和空间网络。project_gdf 函数将 GeoDataFrame 从其当前 CRS 投影到另一个。

如果 to_crs 为 None，则投影到 GeoDataFrame 质心所在的 UTM 区域的 UTM CRS。否则投影到 to_crs 定义的 CRS。此函数中的简单 UTM 区域计算适用于大多数纬度，但可能不适用于某些极端的北部地区，如斯瓦尔巴群岛或挪威北部。

通过OSMnx也可以轻松获取其他地点类型，例如社区、自治市镇、县、省或国家 - OpenStreetMap 中的任何地点几何：

place1 = ox.geocode_to_gdf('宝鸡文理学院, 宝鸡市')
place2 = ox.geocode_to_gdf('金台区, 宝鸡市, 陕西省')
place3 = ox.geocode_to_gdf('陕西省, 中国')
place4 = ox.geocode_to_gdf('ukraine')

也可以将多个位置传递到单个查询中，以从其几何图形中保存单个 shapefile 或地理包。可以对市、省、国家或任何其他地理实体执行此操作：

places = ox.geocode_to_gdf(['金台区, 宝鸡市', '渭滨区, 宝鸡市', '陈仓区, 宝鸡市'])
places = ox.project_gdf(places)
ax = places.plot()
_ = ax.axis('off')

2. Download and model street networks

OSMnx 可以下载街道网络数据并构建经过拓扑校正的街道网络、投影和绘制网络，并将街道网络保存为 SVG、GraphML 文件或 shapefile 以供以后使用。街道网络是定向的并保持单向方向性。可以通过向 OSMnx 提供以下任何一项来下载街道网络：

一个边界框
一个经纬度点加上一段距离
地址加距离
所需街道网络边界的多边形
地名或地名列表

还可以指定几种不同的网络类型：

'drive' - 获得可驾驶的公共街道
'drive_service' - 获得可驾驶的公共街道，包括服务道路
'walk' - 获取行人可以使用的所有街道和路径（这种网络类型忽略单向方向性）
'bike' - 获取骑自行车者可以使用的所有街道和路径
'all' - 下载所有（非私有）OSM 街道和路径
'all_private' - 下载所有 OSM 街道和路径，包括私人访问的

2a) street network from bounding box

以下代码获取经纬度边界框内的可驾驶街道网络，然后将其投影到 UTM，随后绘制：

G = ox.graph_from_bbox(34.345, 34.355, 107.22, 107.23, network_type='drive')
G_projected = ox.project_graph(G)
ox.plot_graph(G_projected)

graph_from_bbox() (in module osmnx.graph)
osmnx.graph.graph_from_bbox(north, south, east, west, network_type='all_private', simplify=True, retain_all=False, truncate_by_edge=False, clean_periphery=True, custom_filter=None)

graph 模块包含用于创建 graph 的函数，graph_from_bbox 函数指定边界框的四边，获取 OSM 该边界框内数据后创建 graph，返回值是 networkx.MultiDiGraph

2b) street network from lat-long point

获得距离经纬度点 0.75 公里（沿网络）内的街道网络：

G = ox.graph_from_point(
  ox.geocoder.geocode('天下汇（高新店）, 宝鸡'), 
  dist=750, 
  network_type='all'