Mit dem Thema Netzwerkanalysen habe ich mich bisher eher weniger beschäftigt. Vor kurzem bin ich jedoch auf eine sehr schöne Applikation gestoßen, mit der aus OSM-Datensätzen ein „Network-Dataset“ (NDS) für den „Network Analyst“ in ArcGIS erzeugt werden kann. Und da OSM in vielen Regionen bereits eine hervorragende Datenqualität besitzt, wollte ich das Tool ausprobieren und war sofort begeistert!
1. Grundlegendes zu Netzwerkanalysen in ArcGIS:
Um in ArcGIS Netzwerkanalysen durchführen zu können benötigt man ein sog. „Netzwerk-Dataset“. Dies muss zuvor aus (Straßen-) Daten im ArcCatalog generiert werden um in ArcMap analysiert werden zu können. Ein einfaches Shapefile mit Straßen genügt nicht, da hier keine Informationen über die miteinander verbundenen Elemente (Straßen, Kreuzungen, Restriktionen, etc.) enthalten sind.
Und genau hier kommt die Applikation osm2nds ins Spiel: Sie wurde von Eva Peters entwickelt und bei 52north veröffentlicht. Vereinfacht gesprochen erzeugt die Anwendung aus einem *.osm-file ein analysefähiges Network-Dataset für ArcMap. Die Applikation wird hier zum freien Download angeboten.
2. Welche Analysen sind mit dem generierten OSM-Netzwerk möglich?
Grundsätzlich alle, die mit dem Network Analyst von ArcGIS auch möglich wären. ABER: OSM-Daten weisen längst nicht die Qualität auf, wie es bei kommerziellen Datenanbietern der Fall ist. Aus meiner Sicht sind daher besonders folgende Analysen sinnvoll:
- Routing vom Ausgangspunkt (über beliebig viele weitere Punkte) zum Endpunkt.
- Einzugsgebiete berechnen. Sowohl auf Basis der Distanz als auch der Zeit.
Dies liegt daran, dass insbesondere in Verdichtungsräumen die OSM-Daten ein sehr gutes Wege- und Straßennetz besitzt, das die wichtigsten Tags (u.a. highway; maxspeed; oneway;) bereits enthält. Weiterhin können Parameter über die Fortbewegung im Netzwerk angegeben werden. Die Analysen können für
- Autofahrer
- Fahrradfahrer und
- Fußgänger
durchgeführt werden. Das Fortbewegungsmittel muss bei der Erstellung des Network-Datasets festgelegt werden, da für Fahrradfahrer augenscheinlich andere Tags relevant sind als für Autofahrer.
3. Was benötigst du, um die OSM-Daten für Netzwerkanalysen aufzubereiten?
- Java
- ArcGIS 9.3.1 oder höher mit ArcObjects für Java. Wenn du mit ArcGIS 10 arbeitest musst du zusätzlich das Service-Pack 3 installieren, da sonst bei der Analyse der Fehler “Error: The network dataset has no edge elements. It may be unbuilt” erscheint.
- Die Applikation osm2NetworkDataset
- Ein Parameter-File (Autofahrer, Fahrradfahrer oder Fußgänger). Pro NDS ist immer nur ein Parameter-File möglich. Möchtest du Analysen für Fußgänger und Autofahrer durchführen, so musst du dir zwei verschiedene NDS erzeugen!
- Ein *.osm File deines Analysegebiets. Am besten von hier downloaden und mit osmosis wie hier beschrieben auf den gewünschten Bereich ausschneiden. ACHTUNG: Je größer das *.osm-file ist, desto länger dauert die Erstellung des NDS. Für ein 16mb großes File dauerte es bei mir (Win7 64 Bit; 4GB RAM; 2,4 GHz, ArcGIS 10.0 mit SP3) knapp 2 Min., bei 210mb waren es bereits 4h 12 Min!
4. Installation und Konfiguration:
Auf der Seite von 52north ist die Installation und Konfiguration gut beschrieben. Ich würde dir empfehlen das Tool mit der Kommandozeile zu starten, da dir Fehler hier besser angezeigt werden als in der GUI. Dafür benötigst du ein batch-file, das bei jeder NDS-Erstellung neu ausgeführt werden muss. Downloade das Textfile (batch_osm2nds) und speichere es als “batch_osm2nds.bat” ab. Lediglich die Pfade musst du noch anpassen. Per Doppelklick kannst du es starten. Bei größeren *.osm-files musste ich die Java-heap-size erhöhen (-Xmx1024m) um zum Ergebnis zu kommen (default im batch-file).
Die Applikation erzeugt zuerst eine geodatabase und anschließend ein *.mxd-file mit dem sofort gearbeitet werden kann. Sehr komfortabel!
5. Größere Gebiete als Netzwerk aufbereiten
Noch kann osm2nds keine beliebig großen OSM-files in Netzwerke umwandeln. In diesem Blogpost beschreibe ich, wie du zumindest Datensätze mit knapp über 800MB erfolgreich verabreiten kannst.
6. Wie du mit dem Network-Analyst richtig arbeitest:
Die möglichen Analysen sind hier beschrieben. Da die ArcGIS-Dokumentation umfangreich und leicht verständlich geschrieben ist verweise ich an dieser Stelle an die Anleitungen zu den einzelnen Netzwerkanalyse-Tools.
7. Analysen
Zur besseren Visualisierung wurde das Netzwerk ausgeblendet und stattdessen die Bing-Basemap in den Hintergrund geladen.
Route vom Heidelberger Hauptbahnhof zum Kino „Die Kamera“
Einzugsgebiet des Heidelberger Kinos „Die Kamera“
Fahrzeit zum Heidelberger Kino „Die Kamera“
8. Fazit:
Ich persönlich finde die Applikation sehr gut. Hat man einmal verstanden, wie NDS erfolgreich erzeugt werden, sind sehr schöne Analysen möglich. Wenn man zudem bedenkt, dass das Netzwerk auf kollaborativen und freien Geodaten basiert, so ist das in meinen Augen eine feine Sache!
9. Quellen:
- ArcGIS Resource Center
- 52north
- BA-Arbeit von Eva Peters
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