4.1.3 Особенности построения графа дорог в OpenStreetMap

OpenStreetMap использует топологическую структуру данных, состоящую из объектов:

- node (точка) – точка с указанными координатами;

- way (линия (путь)) – упорядоченный список точек, составляющих линию или полигон;

- relation (отношение) – группы точек, линий и других отношений, которым назначаются некоторые свойства;

- tag (тег) – пары «ключ – значение», могут назначаться точкам, линиям и отношениям.

Пример графа дорог OpenStreetMap, редактируемый в системе Potlatch2 можно видеть на рисунке 7. Можно видеть, что разные типы дорог привязываются к реальным географическим координатам. Подробнее об этом будет сказано в следующей главе.

Рисунок 7 – визуализация графа дорог в OpenStreetMap

Все возможные виды карт состоят из базовых элементов, которыми являются «точка» (node) и «путь» (way). С каждым из базовых элементов связано множество его свойств (т.н. «меток») [14].

Точка  – базовый элемент в структуре данных OSM. Точка имеет параметры «широта» и «долгота». Точки используются для того, чтобы определить «линию», однако точка может являться и самостоятельным элементом карты, и использоваться для обозначения отдельного ни с чем не связанного объекта (например, телефонной будки, бара, для указания координат, к которым привязано название населённого пункта или любого интересного места. Отдельные точки (т.е. не входящие в состав линий или областей) всегда должны иметь хотя бы одно свойство.

Точки, входящие в состав линии, часто не имеют свойств и нужны только для описания линии; однако это не является незыблемым правилом.

Путь представляет собой ломаную линию, проходящую через точки.

Путь имеет в своём составе, как минимум, две точки. Обычно путями обозначаются улицы, дороги или что-то похожее. Одна точка может принадлежать нескольким линиям одновременно.

Линия характеризуется свойствами, которые распространяются на линию на всём её протяжении. Например, для линии, обозначающей дорогу, такими свойствами могут являться тип и качество покрытия, допустимая скорость движения и т.п. Если при уточнении выясняется, что не все свойства линии сохраняются на всём её протяжении (например, на дороге, которой соответствует линия, имеется участок с другим типом покрытия), то линия может быть разделена на части [3].

Для того, чтобы считаться корректно определённой, линия должна иметь хотя бы одно свойство.

В OpenStreetMap нет ограничений на свойства (теги), которыми могут быть помечены элементы (Точки и Пути). Однако, выгоднее использовать некий рекомендованный набор объектов и соответствующих им тегов.

Тег highway – основной и часто единственный для обозначения дорог и улиц. Ряд значений, которые он может принимать приведен в таблице 8.

Таблица 8 – Типы дорог в OpenStreetMap

Для описания характеристик дорог следующие теги:

- Maxspeed:practical – практически достижимая на участке дороги скорость.

- Surface – используется для более подробного описания покрытия. дороги. Этот тег позволяет учитывать, например, тот факт, что езда по грунтовым дорогам более медленная (занимает большее время).

- Smoothness – cлужит для указания состояния и проходимости дороги. Цель этого тега – дать способ классификации дорог по их физической проезжаемости для различных видов колесной техники.

Принимает такие значения, как excellent, good, intermediate, bad, horrible, impassable.

- Bicycle – тег, устанавливающий, возможность проезда велотранспорта.

- Foot – могут ли перемещаться пешеходы.

Все покрытия можно разделить на две основные группы: paved и unpaved road.  В США, термин unpaved road называют разбитую дорогу. В России используется термины не грунтовая/грунтовая дорога (таблица 9).

Навигационное программное обеспечение должно учитывать, что езда по грунтовым дорогам более медленная (занимает большее время) и может быть вообще невозможна в ненастье.

Картографические программы могут иметь различные правила отображения, однако, чаще грунтовки отображаются в ином цвете, чем их собратья с покрытием, но линиями такой же толщины.

Таблица 9 – Типы качества дорог в OpenStreetMap.

Таким способом описывается граф дорог в системе OpenStreetMap, который имеет глобальный масштаб. Теперь мы напрямую подходим к вопросу вычисления оптимального маршрута между объектами.