QGIS Basics: Lektion 9

Beschaffung von OpenStreetMap-Daten

Beschreibung:

In dieser Lektion wirst du neue Daten beschaffen, in dein Projekt einladen und abspeichern. Mithilfe des QuickOSM-Plugins wirst du Windkraftanlagen von Thüringen in dein Projekt laden. Anschließend wirst du Luftbilder als Hintergrundkarte anzeigen mithilfe des QuickMapServices-Plugins, sodass du die Daten stichprobenhaft visuell verifizieren kannst. Anschließend wirst du die Daten in eine Geopackage-Datenbank abspeichern. Beim Abspeichern wirst du eine anderes Koordinatensystem auswählen (=Umprojizieren = Reprojizieren).

Lernziele:

  • Installieren und Verwenden von Plugins
  • Kennenlernen der Plugins QuickOSM und QuickMapServices
  • Beschaffung von OSM-Daten
  • Einführung in das OpenStreetMap-Datenmodell
  • Umprojizieren (Reprojizieren) von Layern

Los geht’s:

  1. Öffne QGIS oder ein neues Projekt, falls du QGIS schon geöffnet hast, z.B. über Projekt → Neu

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  1. Navigiere im Browserfenster zu deinem „output“-Ordner, zu deiner in Lektion 4 (Geodatenmanagement) erstellten Datenbank „thueringen.gpkg“ und lade den Layer „kreise“ in das Projekt ein, z.B. mithilfe von Drag & Drop in das Kartenfenster. Falls du Lektion 4 noch nicht gemacht hast, kannst du den Layer im Ordner „loesungen“ finden. Dieser Layer dient uns im Laufe dieser Lektion lediglich als Referenzlayer. Dadurch können wir auf einen Blick schnell feststellen, ob die beschafften Daten auch tatsächlich in Thüringen liegen.

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  1. Klicke in der Menüleiste auf Erweiterungen → Erweiterungen verwalten und installieren

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  1. Gebe in der Suchleiste „quick“ ein, wähle anschließend „QuickOSM“ aus und klicke auf „Erweiterung installieren“. Wähle anschließend „QuickMapServices“ aus und wähle auch dort „Erweiterung installieren“. Klicke nach der Installation der beiden Plugins auf „Schließen“.

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  1. Öffne das QuickOSM-Plugin durch Klick in der Menüleiste auf Vektor QuickOSM QuickOSM

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  1. Gebe in den ersten drei Zeilen folgende Werte ein:
  • Key = generator:source
  • Value = wind
  • In = Thüringen

Deaktiviere unter „Advanced“ alle Haken bis auf „Node“ und „Points“. Klicke auf „Run Query“.

Wie man dieses so genannte Key-Value-Paar herausfindet und sich auch andere OSM-Daten beschaffen kann, wird am Ende dieser Lektion erklärt.

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  1. Warte einige Sekunden während das Plugin die Daten vom OSM-Server in unser Projekt lädt. Am Ende deiner Abfrage sollte dir eine Erfolgsmeldung angezeigt werden**: „Successful query, 1 layer(s) has been loaded.“** Schließe das Fenster.

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  1. Deinem Projekt wurde automatisch ein neuer virtueller Layer mit dem Namen „generator:source_wind_Thüringen“ hinzugefügt. In deinem Kartenfenster solltest du nun zahlreiche Punkte sehen, die die Standorte von Windkraftanlagen repräsentieren.

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  1. Lasse dir die Anzahl der Objekte deines Layers anzeigen: Rechtsklick auf den neuen Layer im Layer-Fenster → Objektanzahl anzeigen

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  1. Eine Zahl erscheint in eckigen Klammern hinter dem Layername. Zum Zeitpunkt der Erstellung des Tutorials am 30.09.2020 waren es 840 Objekte. Es kann gut sein, dass bei dir eine andere Zahl erscheint, da die Quick-OSM-Abfragen auf den OSM-Livedatenbestand zugreifen. Dieser ändert sich täglich durch die Eintragungen der vielen Freiwilligen in der OSM-Community. Aber wahrscheinlich wird deine Zahl nicht weit entfernt von der Zahl 840 liegen.

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  1. Um neue Daten kennenzulernen, lohnt sich immer ein Blick in die Attributtabelle. Öffne die Attributtabelle, z.B. durch Rechtsklick auf den Layer → Attributtabelle öffnen. Im Gegensatz zu den Attributtabellen in den vorherigen Lektionen haben wir es dieses Mal mit einer großen Attributtabelle zu tun, die zahlreiche Attribute enthält. Durch Sortieren einiger Attributwerte und Bewegen der Balken rechts und unten kann man versuchen, Muster und nützliche Informationen in den Daten zu erkennen und Wichtiges von Unwichtigem zu unterscheiden. Zum Beispiel gibt das sechste Attribut „operator“ Aufschluss über den Betreiber der jeweiligen Windkraftanlage. Allerdings sind die Attributwerte dieses und anderer Attribute nicht durchgehend vorhanden. Wir werden uns in den nächsten Schritten auf die Geometrien, also die Standorte der Windkraftanlagen, konzentrieren und die Sachdaten erstmal vernachlässigen. Schließe die Attributtabelle wieder.

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  1. Speichere nun den virtuellen Layer auf deiner Festplatte ab: Rechtsklick auf den Layer im Layer-Fenster → Exportieren → Objekte speichern als…

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  1. Wähle im folgenden Fenster folgende Einstellungen aus. Wähle das Format „GeoPackage“ aus. Klicke bei Dateiname auf das Symbol mit den drei Punkten (…) und navigiere zu deinem „output“-Ordner, wähle die Datenbank „thueringen.gpkg“ aus und bestätige. (Falls du diese Datenbank in Lektion 4 noch nicht erstellt hast, musst du in diesem Schritt eine neue Datenbank erstellen). Lege einen geeigneten Layernamen fest, z.B. „windkraftanlagen“. Wähle in der Zeile KBS im Dropdown das Koordinatensystem „EPSG:25832 – ETRS89 / UTM Zone 32N“ aus. Falls dieses Koordinatensystem bei dir nicht erscheint, musst du auf das kleine Welt-Symbol rechts neben dem Dropdown klicken und im Filter den EPSG-Code „25832“ eingeben. Anschließend müsstest du im mittleren Bereich auf das jeweilige Koordinatensystem klicken (hier: blau markiert). Auf einer kleinen Karte wird dir der geeignete Bereich in einem roten Kasten auf einer kleinen Weltkarte angezeigt. Bestätige mit OK. Wähle alle Attribute ab und kreuze nur diejenigen an, die du behalten willst, z.B. „osm_id“ , „operator“ und ggf. weitere Attribute. Bestätige mit OK.

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  1. Überprüfe, ob das Speichern des Layers funktioniert hat. Einerseits müsstest du den Layer in deinem „output“-Ordner in der „thueringen.gpkg“ im Browserfenster wiederfinden. Falls du ihn nicht finden kannst, dann aktualisiere die Ansicht des Browserfensters. Andererseits wurde der Layer deinem Layerfenster und damit deinem aktuellen QGIS-Projekt hinzugefügt.

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  1. Da wir nun einen neuen permanenten Layer erstellt haben, der in einer Geopackage-Datenbank auf der Festplatte gespeichert ist, können wir nun den virtuellen Layer aus dem Projekt entfernen: Rechtsklick auf den Layer im Layerfenster → Layer löschen → OK

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  1. Im nächsten Schritt wollen wir die Standorte der Windkraftanlagen mithilfe von Luftbildern stichprobenartig überprüfen. Dafür müssen wir noch in den Einstellungen des QuickMapServices-Plugins weitere Hintergrundkarten aktivieren. Klicke dafür in der Menüleiste auf Web → QuickMapServices → Settings. Es öffnet sich ein Fenster. Wähle den Reiter More services → Get contributed pack → Speichern

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  1. Klicke in der Menüleiste auf Web → QuickMapServices → Google → Google Satellite

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  1. Deinem Projekt wird ein neuer Raster-Layer (WMS) hinzugefügt, der aus vielen Kacheln besteht. Diese Kacheln werden von den jeweiligen Servern (hier: Google) direkt in dein Projekt geladen, in Abhängigkeit von der jeweiligen Zoomstufe.

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  1. Zoome in einen beliebigen Bereich hinein, z.B. mithilfe der Lupe oder einfach mit deinem Mausrad. Durch die räumliche Verteilung der Windkraftanlagen lassen sich Windparks einfach identifizieren.

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  1. Blende den Layer „kreise“ aus, indem du den Haken vor dem Layernamen im Layerfenster deaktivierst. Überprüfe stichprobenhaft einige Standorte von Windkraftanlagen. Vermutlich wirst du auch wie ich zu dem Schluss kommen, dass die Standorte der Windkraftanlagen in der OpenStreetMap-Datenbasis ziemlich gut erfasst sind, zumindest in Thüringen.

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Hinweis OSM-Datenbeschaffung: Für eine effiziente Suche nach OpenStreetMap-Daten ist es wichtig, die richtigen sogenannten Key-Value-Paare im OSM-Datenmodell zu finden. Mithilfe des OSM-Online-Lexikons https://wiki.openstreetmap.org/wiki/DE:Map_Features kann man sehr effizient nach den richtigen Daten suchen. Alle erfassten OSM-Objekte werden mit sogenannten „tags“ (=Attributen) versehen. Mithilfe der (Tastenkombination „Strg + F“) kann im Browser nach relevanten Key-Value-Paaren gesucht werden. Falls für deinen Suchbegriff zu viele Sucherergebnisse vorliegen, kann man mit der Tastenkombination „Strg + G“ praktisch und zeitsparend durch die Suchergebnisse stöbern.

Die Lektion 8 ist hiermit abgeschlossen. In der nächsten Lektion 9 werden wir analysieren, wie viele Windkraftanlagen jeweils in den Thüringer Kreisen vorkommen. Falls du wissen willst, wie man auch andere OSM-Daten runterladen kann, kannst du folgende Zusatzaufgabe durcharbeiten.

Zusatzaufgabe:

Führe eigenständig alle notwendigen Schritte durch, um alle Spielplätze in Erfurt aus OSM direkt in dein QGIS-Projekt einzuladen.

Lösungsweg:

  1. Das richtige Key-Value-Paar für Spielplätze im OSM-Wiki herausfinden: leisure = playground

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  1.  Hier zwei weitere Beispiele für Key-Value-Paare:
  • Fahrradstellplätze: amenity = bicycle_parking
  • Bibliotheken: amenity = library
  1. Falls nach anderen Objekten als nach Punkten (Node, Points) gesucht wird, müsste das entsprechend im QuickOSM-Plugin angegeben werden. Zum Beispiel müsste eine Abfrage nach allen Gebäuden (building = yes) in Weimar mit folgenden Parametern erfolgen:
  • Key: building
  • Value: yes
  • In: Weimar
  • Advanced: Way & Relation & Multipolygons

Klicke auf „Run query

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  1. Die Abfrage führte am 1.10.2020 zu einem Layer mit 12932 Objekten. Deine Zahl wird wahrscheinlich nicht exakt gleich, aber ähnlich sein. Vor allem das Räumliche Muster der Polygone sollte bei dir auch so aussehen.

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Übrigens: Je größer die zu erwartenden Datensätze sind, desto höher sollte man das Timeout stellen, der bei „25 sec“ voreingestellt ist.

Diese Lektion 8 ist lediglich ein kleiner Einstieg in das weite Feld der Beschaffung und Aufbereitung von OSM-Daten. Die in dieser Lektion verwendeten Beispiele sind relativ einfach – viele Abfragen sind komplexer, z.B. Radwege. Darüber hinaus gibt es viele weitere Wege an OSM-Daten zu gelangen (z.B.) hier: https://download.geofabrik.de/. Der große Vorteil des QuickOSM-Plugins ist es, dass es sehr zielgenaues Suchen nach thematisch und räumlich relevanten Daten ohne Programmierkenntnisse ermöglicht. Dies bedeutet wiederum einen wesentlich geringeren Aufwand im Geodatenmanagement.