今天我們來(lái)玩玩街道道路數(shù)據(jù)的獲取，簡(jiǎn)化和可視化分析。

今天每個(gè)人都離不開(kāi)導(dǎo)航，除了開(kāi)車用導(dǎo)航外，其實(shí)走路、騎車、公交都可以導(dǎo)航，選址和找餐廳、酒店也需要，如果一個(gè)城市能夠標(biāo)注所以公交廁所也是很有必要的。

當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)這一切都需要我們擁有道路數(shù)據(jù)，標(biāo)示道路交叉路口、死胡同、紅路燈燈，并能夠計(jì)算道路長(zhǎng)度，最短路徑和規(guī)劃線路。

今天實(shí)現(xiàn)這一切都依賴地圖公司的API接口和SDK，導(dǎo)航APP應(yīng)用，利用這一切并不新鮮很是方便。比如如果你開(kāi)發(fā)的APP需要具備這些功能可以直接利用百度LBS的API接口即可實(shí)現(xiàn)。

但如果我們需要進(jìn)行分析型的道路分析和城市規(guī)劃應(yīng)用，就需要有更好的辦法獲取道路數(shù)據(jù)，并能夠進(jìn)行計(jì)算和建模，特別是網(wǎng)絡(luò)分析的建模和度量指標(biāo)，在結(jié)合區(qū)塊區(qū)域Ploygon，興趣點(diǎn)POI等進(jìn)行匹配分析，從而實(shí)現(xiàn)選址、整體布局、設(shè)施評(píng)價(jià)等帶來(lái)大數(shù)據(jù)分析的建模思想。

恰好前段時(shí)間看到一篇Geoff Boeing的博客提供了OSMnx的Python包，OSM是Open Street Map開(kāi)源地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，可以部分解決這個(gè)想法，非常棒，我們一起來(lái)玩玩!

我的環(huán)境是Mac系統(tǒng)安裝了Anaconda的Python環(huán)境，用Conda Install OSMnx包(說(shuō)明：windows操作系統(tǒng)下安裝比較麻煩)

首先我們加載osmnx包

假如我們希望得到北京市朝陽(yáng)區(qū)的交通道路數(shù)據(jù)，我們先熟悉一下朝陽(yáng)區(qū)的區(qū)塊Polygon

選擇朝陽(yáng)區(qū)后，可以得到朝陽(yáng)的行政區(qū)塊數(shù)據(jù)

我們?cè)诳纯茨芊竦玫礁?xì)致的區(qū)塊數(shù)據(jù)：北京大學(xué)校園占地區(qū)域

北京大學(xué)未名湖的Polygon數(shù)據(jù)

這樣我們大概可以了解，理論上我們可以得到OSM地圖上，全球范圍內(nèi)的所有國(guó)家、地區(qū)、城市、區(qū)縣、小區(qū)、單位、建筑等，甚至是每一棟樓的區(qū)塊數(shù)據(jù)。當(dāng)然前提是OSM地圖有這個(gè)Place標(biāo)記。

下面我們看看如何獲得道路數(shù)據(jù)：

我們先以北京市的道路數(shù)據(jù)看看(數(shù)據(jù)量比較大，需要一定的等待時(shí)間)

北京市行政區(qū)域道路數(shù)據(jù)：

 

根據(jù)道路的距離可視化：距離越長(zhǎng)顯示紅色，越短顯示黃色

 

根據(jù)道路的單行線標(biāo)示顏色，紅色是oneway道路

 

我們也可以同樣得到朝陽(yáng)區(qū)的道路數(shù)據(jù)，這里需要注意我們可以指定得到道路數(shù)據(jù)的類型：drive=駕駛，walk=步行，bike=自行車，包括指定公共道路和私家道路。

朝陽(yáng)區(qū)內(nèi)道路：walk類型

 

接下來(lái)，我們可以任意給定一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(經(jīng)緯度坐標(biāo)，lan-long)，設(shè)定距離distance多遠(yuǎn)，獲取坐標(biāo)點(diǎn)距離多少的道路數(shù)據(jù)。

我以中國(guó)傳媒大學(xué)的俺家為中心點(diǎn)，距離2000米范圍，得到道路數(shù)據(jù)：

 

從圖中我們可以看到這些道路的打點(diǎn)數(shù)據(jù)，某些點(diǎn)數(shù)據(jù)有標(biāo)示：交叉路口、紅路燈位置、死胡同等標(biāo)示。

我們可以把獲得的道路數(shù)據(jù)保存下來(lái)，存儲(chǔ)成為：Shapefiles、GarphML和SVG格式文件。

這樣可以將存儲(chǔ)的node點(diǎn)數(shù)據(jù)和edge邊數(shù)據(jù)用Tableau或Alteryx，或者Folium進(jìn)行可視化。

 

我們也可以根據(jù)數(shù)據(jù)類型對(duì)道路數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，比如去掉一些點(diǎn)僅保留交叉路口點(diǎn)(有嚴(yán)格和非嚴(yán)格方式);

 

上面的紅色點(diǎn)將可以被簡(jiǎn)化掉。

也可以顯示不同線路長(zhǎng)度的可視化

我們獲得傳媒大學(xué)隔壁的二外道路數(shù)據(jù)：bike類型

然后我們統(tǒng)計(jì)這部分道路的統(tǒng)計(jì)量

看看betweenness-centrality的點(diǎn)在哪里?

這個(gè)紅點(diǎn)應(yīng)該是二外的中介最高的交叉點(diǎn)。

有些同學(xué)可能不知道我們想分析或計(jì)算的坐標(biāo)點(diǎn)，其實(shí)有很多種方法獲取特定位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)，比如：你可以導(dǎo)入Folium可視化地圖包，點(diǎn)擊地圖就可以彈出經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)：

下面我們看看天安門(mén)，我選國(guó)旗位置點(diǎn)1500米范圍的道路數(shù)據(jù)：walk類型

獲得兩個(gè)點(diǎn)的最短路徑線路數(shù)據(jù)

也可以指定_起點(diǎn)：Origin_Point，終點(diǎn)：Destination_Point計(jì)算兩點(diǎn)的路徑和規(guī)劃線路節(jié)點(diǎn)

從這些功能和計(jì)算上我們可以看到：導(dǎo)航是如何實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)然我這里就是玩玩，并沒(méi)用具體的意義，至少同學(xué)們學(xué)習(xí)后可以知道基于地圖數(shù)據(jù)的線路規(guī)劃是啥意思，一般的原理!

其實(shí)這些算法的前景還是很廣泛的，可能能夠評(píng)測(cè)一家餐廳的道路方便性是重要的指標(biāo)，選址和城市規(guī)劃也是。

最近好像共享自行車比較火，如果能夠獲得人們的騎行線路，分析的思路應(yīng)該有幫助!

當(dāng)然，最終的地理空間數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的重要組成部分，如果根據(jù)多邊形Ploygon和POI興趣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配和測(cè)算，從分析型挖掘的角度應(yīng)用前景廣泛。后面我將繼續(xù)介紹些應(yīng)用算法。

推廣思路上，我們可以想象地鐵線路、公交線路等等道理相似。未來(lái)的車聯(lián)網(wǎng)、道路傳感器都需要這些數(shù)據(jù)的支持!