Mit Maperitive erstellen Sie aus OpenStreetMap-Daten hochwertige Karten mit zusätzlichen Informationen.

Dass die OpenStreetMap-Daten heute für viele Gebiete eine hohe Qualität erreichen, hat sich inzwischen weit herumgesprochen. Selbst etablierte Navi-Hersteller setzen heute auf diese Datenquelle – zumindest bei Outdoor-Geräten, wo es auf feinste Details ankommt. Da liegt der Wunsch nahe, die vom OSM-Projekt bereitgestellten Daten auch für eigene Karten zu nutzen. Nur gedrucktes Kartenmaterial bietet die Möglichkeit, bei hoher Auflösung – also mit vielen Details – noch ausreichend große Areale zu zeigen, um etwa eine Tour zu planen.

Als weiterer Vorteil ließe sich anführen, dass Sie die OpenStreetMap-Daten selbst modifizieren dürfen. Benötigen Sie etwa eine bestimmte Fahrradroute oder die dort gelegenen Rastplätze auf den Karten, haben Sie zwei Optionen. Zum einen besteht die Möglichkeit, die benötigten Informationen direkt in das Projekt einzupflegen, etwa mit dem Online-Editor oder mit Programmen wie Merkaartor [1], Josm oder anderen. Zum anderen bieten Tools wie Maperitive [2] die Möglichkeit, Karten in hoher Auflösung und quasi beliebiger Qualität als Bilddateien zu erzeugen, die Sie anschließend mit den gängigen Werkzeugen wie Gimp oder Inkscape (der ersten Wahl für Vektorgrafiken) bearbeiten.

Die erste Methode – also das Bearbeiten der OpenStreetMap-Daten bearbeiten – sollten Sie nach Möglichkeit der zweiten vorziehen, da sie dem gesamten Projekt zugute kommt. Die zweite Methode eignet sich allerdings für sehr spezielle Aufgaben besser und führt schneller zum Erfolg, da Sie nicht erst auf das Update der Daten auf dem Server zu warten brauchen. Andererseits müssen Sie die eigenen Änderungen bei jedem erneuten Laden der Datenbasis wieder einpflegen.

In vielen Veröffentlichungen finden sich bis heute OSM-Karten als Screenshots, was nur bei E-Books überhaupt sinnvoll ist. Für gedruckte Publikationen bleibt die Auflösung (typischerweise unter 100 dpi) der im Browser bereitgestellten Bilder viel zu gering, um gut lesbare Ergebnisse zu erzeugen. Der klassische Weg, Bilder in besserer Qualität zu erzeugen, führt über einen eigenen Mapnik-Server, was erheblichen Aufwand in Bezug auf Installation und Betrieb verursacht.

An dieser Stelle setzen Tools wie Maperitive an: Sie erzeugen aus OSM-Daten direkt Bitmap- oder SVG-Karten (“Tiles”), wobei Sie eine weitgehende Kontrolle über den Inhalt haben. Maperitive ist als echter Spezialist für die vorgesehene Aufgabe sehr gut gerüstet.

Geodaten

Das Programm liest Geodaten ein, interpretiert sie und berechnet daraus die Karten. Sie gestalten die aus verschiedenen Quellen [3] geladenen Daten mittels Styles und speichern das Ergebnis in unterschiedlichen Formaten ab. Es gibt eine Reihe vordefinierter Stile für die grundlegenden Typen von Karten, die direkt nach der Installation bereitstehen. Bei Bedarf passen Sie diese den eigenen Wünschen entsprechend an und erzeugen so individualisierte Karten.

Als in Mono geschriebene Anwendung lässt sich Maperitive plattformübergreifend einsetzen, muss aber normalerweise manuell installiert werden (siehe Kasten “Installation”). Für die Arbeit mit großen Karten benötigt das Programm einiges an Ressourcen, insbesondere Rechenzeit und Arbeitsspeicher.

Start

Nach dem Start zeigt Maperitive eine einfach gehaltene Oberfläche (Abbildung 1). Das Menü oben im Fenster stellt grundlegende Funktionen bereit, der Bildausschnitt bietet eine Vorschau auf die Karte. Der Commander links unten erlaubt das Eingeben spezieller Befehle, die Map Sources rechts daneben bieten eine Übersicht über die Datenquelle und erlauben deren Auswahl. Die Statuszeile am unteren Fensterrand zeigt unter anderem den aktuellen Zoom level sowie den momentanen Speicherverbrauch an.

Abbildung 1: Maperitive startet mit einer klassischen OSM-(Web-)Karte.

Die Funktionen oder Befehle von Maperitive finden sich nur zu einem kleinen Teil im Menü wieder. Vollständigen Zugriff auf alle Funktionen bietet nur der Commander, eine Shell-ähnliche Schnittstelle. Dort stellen Sie alle Details der Funktionen über die Argumente und Parameter der Befehle ein.

Im Bildfenster bewegen Sie den angezeigten Ausschnitt mit der Maus. Dazu müssen Sie meist den Bereich erst anklicken, da in der Regel der Commander aktiv ist. Im aktivierten Bildfenster verändern Sie den Ausschnitt (Zoom level) über das Mausrad. Halten Sie die Umschalttaste gedrückt, können Sie Bereiche der Vorschau auszuwählen und bildfüllend zoomen.

Beim Start zeigt das Programm voreingestellt die OSM-Karte aus dem Web, in den Quellen als Web map (OSM Mapnik) gekennzeichnet. Diese verwendet von einem Mapnik-Server bereitgestellte, vorgefertigte Bitmap-Kacheln, deren Aussehen Sie mit Maperitive nicht ändern können. Da Sie die Software normalerweise zum Erstellen eigener Karten oder den Test eigener Regeln verwenden, sollten Sie diese Quelle deaktivieren oder ganz entfernen. Das erledigen Sie über die Schaltfläche mit dem Kreuzchen oberhalb des Fensters.

Die Interaktion mit dem Programm erfolgt hauptsächlich über das Commander-Fenster. Es besteht aus einem Bereich für die Ausgabe (oben) und einer Eingabezeile (Commander prompt). Der Bereich für die Ausgabe dient als Log-Fenster und zeigt die Antworten auf die ausgeführten Kommandos. In der Prompt-Zeile geben Sie Befehle samt Argumenten ein und führen diese aus (siehe Tabelle “Wichtige Befehle”). Die Befehlszeile verfügt über eine History und eine automatische Komplettierung, was die Arbeit komfortabel gestaltet.

Die Befehlszeile arbeitet direkt mit dem sogenannten Assistenten (Abbildung 2) zusammen. Sie aktivieren ihn im Menü Window als Assistent oder durch [F1]. Er dient zum einen als Online-Hilfe, da er die Befehle und deren Argumente erklärt. Andererseits fügt ein Doppelklick einen Befehl beziehungsweise dessen Argumente in die Befehlszeile ein.

Abbildung 2: Der Assistent hat zwei Funktionen: Er erläutert Befehle und erlaubt es, diese mit einem Doppelklick in die Befehlszeile zu übernehmen. Nicht alle Argumente für die Befehle müssen Sie zwingend angeben.

Um die geladenen Daten schnell anzusehen, verfügt das Programm über einige vorgefertigte Regelsätze. Diese Styles finden Sie im Menü Map unter Switch to rules. Nach dem Aufruf dieser Funktion berechnet die Software eine neue Ansicht der Karte, was einige Zeit in Anspruch nimmt.

Praxis

Die folgenden Ausführungen beziehen sich im Wesentlichen auf ein Projekt, das für ein in Kürze erscheinendes E-Book mit dem Arbeitstitel “Bornholm naturnah” entstand. Allerdings eignen sich die Verfahren in weiten Teilen auch für andere Projekte. Für diesen Workshop kam die Maperitive-Version 2.3.35 zum Einsatz. Mit folgenden Arbeitsschritte erstellen Sie eine neue Karte:

• Kartendaten laden.
• Eine erste Übersicht erstellen.
• Festlegen, was die Karte zeigt (Regeln erstellen).
• Regeln testen, anpassen und verbessern.
• Feinarbeiten, wie Höhenlinien einbauen.
• Eine Ausgabedatei (SVG-Datei) erzeugen.
• Finishing: Die SVG-Datei bearbeiten und drucken.

Die Daten für die Karten beziehen Sie aus zwei Quellen: entweder direkt von den OSM-Servern oder aus vorgefertigten OSM-Dateien. Die aktuelle Version von Maperitive kann die OSM-Daten direkt laden und sogar lokal speichern. Der Vorteil beim Verwenden lokal gespeicherter Karten ist nicht zu unterschätzen: Während sich die Online-Daten beständig ändern, lassen sich lokale Datensätze in Ruhe auswerten und gegebenenfalls anpassen. Nicht alle OSM-Dateiformate eignen sich allerdings für alle Editoren – Merkaartor etwa liest keine PBF-Files.

Zum Laden der Online-Daten verschieben und skalieren Sie die Karte zunächst so, dass sie den gewünschten Bereich zeigt. Im Menü Map wählen Sie durch Set Geometry Bounds die Funktion zur Definition der Grenzen aus. Dazu verkleinern Sie den Ausschnitt etwas, bis die Software die Grenzen des Bereichs in der Vorschau zeigt. In den Ecken befinden sich Anfasser, mit deren Hilfe Sie den gewünschten Ausschnitt exakt einstellen. Es lohnt sich, in dicht kartierten Bereichen wie Deutschland den Ausschnitt knapp zu wählen, da dies später Speicherplatz und Rechenzeit spart.

Über Download OSM Data (Overpass) starten Sie nun den Download. Je nach Lage und Größe des Gebiets dauert er eine Weile. Die erzeugten Dateien lesen Sie im Programm über File | Open Map Sources… ein. Um die Daten auf Korrektheit und Vollständigkeit zu testen, genügt es normalerweise, die Standard-Regeln via Switch to Rules im Menü Map anzuwenden. Deaktivieren Sie die Web Map unter Map Sources, um die Ergebnisse zu sehen.

Der nächste Schritt ist der aufwendigste: Sie erstellen oder modifizieren die Regeln, um individuelle Anpassungen vorzunehmen. Im Menü Map startet Edit Rendering Rules einen Editor mit den momentan aktiven Regeln. Grundsätzlich haben Sie hier zwei Möglichkeiten, weiter vorzugehen. Entweder bearbeiten Sie bereits vorgefertigte Regeln, die oft allerdings recht komplex und schwer zu verstehen sind. Ein Tipp dazu: Sehen Sie sich erst einmal die Dateien unter ./Rules/ im Installationsverzeichnis von Maperitive an, statt gleich die Default-Rules zu bearbeiten. Alternativ bauen Sie schrittweise einen eigenen Regelsatz auf. Anregungen dazu finden Sie in bestehenden Regeln [4].

Von Regeln und Befehlen

Zwei Termini treten im Zusammenhang mit Maperitive immer wieder auf: Regeln und Befehle. Beide beeinflussen die Anzeige der Karten, aber auf unterschiedlichen Ebenen. Während Befehle sich auf die Funktionen des Programms beziehen und diese aufrufen, steuern Regeln das Aussehen von Objekten auf der Karte, indem sie die Interpretation der verwendeten Daten steuern [5].

Regeln legen insbesondere fest, welche Objekte aus den eingeladenen Daten auf welche Weise erscheinen. Der Regelsatz lagert normalerweise im Klartext in einer speziell formatierten Datei mit der Extension .mrules (“Maperitive Rules”). Damit das Programm diese Regeln zum Rendern verwendet, aktivieren Sie sie durch die Befehle use-ruleset und apply-ruleset im Commander. Das dauert einen Moment – Running a task in der Vorschau kennzeichnet den Zustand. Den Effekt geänderter Regeln sehen Sie sich mittels reload-ruleset an, nachdem Sie die Rules-Datei neu geschrieben haben.

Eine Regel-Datei besteht aus mehreren Teilen. Als besonderes Kennzeichen verwenden diese Dateien Einrückungen, um unterschiedliche Strukturen zu unterscheiden. Es gibt hauptsächlich drei Arten von Objekten, mit denen die Software arbeitet: * Punkt-Objekte (“point features”, dargestellt durch OSM Nodes) für Elemente wie Bergspitzen, Aussichtspunkte aber auch ein Stadtzentrum, * Linien-Objekte (“line features”) wie OSM-Ways, also Straßen aller Art, Routen, Flüsse, sowie * Flächen-Objekte (“area features”), durch geschlossene OSM-Ways erzeugte Flächen (Gebäude, Plätze, Wälder oder Seen).

Listing 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Regeldatei anhand von Auszügen aus verschiedenen MRULES-Files. Das Schlüsselwort features rücken Sie nicht ein, wohl aber die folgenden Schlüsselworte points, areas, lines und die weiteren konkreten Targets. Interessanterweise dürfen mehrere Points-Bereiche in einer Datei auftreten, was die Lesbarkeit erhöht, ebenso wie das Einfügen von Kommentaren (“Routes”).

features
  points, areas
    hospital : amenity=hospital
    [...]
  areas
    building : building=yes
    water : natural=water OR waterway=riverbank OR landuse=reservoir OR landuse=basin OR waterway=dock
    [...]
  lines
    oneway : oneway=yes OR oneway=true OR oneway=-1
    river : waterway=river
    [...]
    gps tracks : gpstrack[]
[...]
// Routes
    route ncn : relation[type=route AND route=bicycle AND network=ncn]
    route foot : relation[type=route AND route=foot]
[...]
  points
    supermarket : shop=supermarket
[...]

Aufgrund der Vielfalt der Tags [6] ist es nicht ganz einfach, die richtigen Tags zu bestimmten Objekten in einer OSM-Datenbank zu finden. Ein typisches Beispiel bieten Wälder, manchmal als natural=wood gekennzeichnet, manchmal als landuse=forest. Noch schwieriger ist es mit Wasserflächen: Diese finden sich als natural=water, waterway=riverbank, landuse=reservoir, landuse=basin, waterway=dock und anderes mehr. Um möglichst gebräuchliche Tags für mit Sicherheit schon in den Karten vorhandenen Strukturen zu finden, bieten sich Seiten wie die Übersicht von OSM [7] sowie eine Liste der speziellen Objekte [8] an.

Viele Objekte erscheinen als Icons oder Text, wie die folgenden Beispiele zeigen. Da Maperitive die OSM-Datenbank auswertet, kann das Programm im Prinzip alle dort vorhandenen Objekte anzeigen. Dabei steuert ein mehrstufiger Prozess das Zeichnen der Objekte. Das verdeutlicht ein typisches Problem beim Erstellen der Regeln, das Fehlen bestimmter Einträge in den Karten.

Wollen Sie auf einer Karte etwa Unterstände verschiedener Arten hinzufügen, benötigen Sie eine Target-Definition für diese Objekte. Sie sind als amenity=shelter in der OSM-Datenbank eingepflegt. Die benötigte Definition kopieren Sie beispielsweise aus Hiking.mrules (Listing 2). Allerdings genügt es nicht, diese Definition in die MRULES-Datei einzufügen. Sie müssen zusätzlich ein entsprechendes Feature deklarieren:

shelter : amenity=shelter

  target: shelter
    define
      icon-image : icons/SJJB/png/accommodation_shelter2.n.32.png
      icon-width : 24
      min-zoom : 10
    draw : icon

Fehlt dieser Eintrag unter features im Bereich points oder ist er nicht korrekt eingerückt, erscheinen die Shelter nicht in der Karte. Eine häufige Fehlerquelle bei diesen Definitionen stellen die Einrückungen dar: Achten Sie unbedingt darauf, dass die Anweisung draw auf der gleichen Ebene erscheint wie define, und rücken Sie die zusätzlichen Angaben wie icon-width ein.

Unglücklicherweise geben die Fehlermeldungen kaum Aufschluss über die Gründe, warum etwas nicht korrekt erscheint. Dasselbe gilt übrigens für auskommentierte Einträge, die ebenfalls auf der entsprechenden Ebene stehen müssen, damit der Parser von Maperitive nicht aus dem Tritt gerät.

Tatsächlich gibt es noch eine weitere Ebene für Regeln, die es ebenfalls zu beachten gilt: Von einem Target sehen Sie nur genau das, was Sie durch draw in der Target-Definition ausgeben. Wollen Sie die verfügbaren Supermärkte einbinden, so geschieht dies durch ein Target wie in Listing 3.

  target: supermarket
    define
      icon-image : icons/shopping_supermarket.p.32.png
      min-zoom : 1
      font-size: 10
      icon-width : 16
    draw : icon

Supermärkte tragen normalerweise einen Namen, etwa den Namen der Kette, zu der sie gehören. Es wäre praktisch, wenn Sie diesen neben dem für alle Supermärkte identischen Symbol ebenfalls sähen. Das erreichen Sie durch einen Eintrag in der Form draw : text (gleiche Tiefe beim Einrücken wie draw : icon).

Als Icons unterstützt Maperitive bisher ausschließlich PNG-Grafiken. Sie müssen außerdem darauf achten, dass die Dimensionen des Icons mit dem gewünschten Ziel übereinstimmen, Pfeile also beispielsweise tatsächlich auf die markierte Stelle zeigen. Kann die Applikation ein Icon nicht anzeigen, fehlt es kommentarlos in der Ausgabe.

Eine weitere Besonderheit: Normalerweise verwenden die Regeln feste Größen, die unabhängig vom Zoom-Level der Karte für die identische Ausgabe von Draw-Strukturen sorgen. Bei Ausschnitten, die einem Blick aus weiter Ferne auf die Karte entsprechen, zeigt die Software die Icons und den Text also genauso groß an wie bei Ansichten, die einem Blick aus geringer Entfernung entsprechen.

Es gibt aber eine Möglichkeit, die Anzeige abhängig vom Zoomlevel zu definieren: Um beispielsweise aus größeren Entfernungen die Orte zu finden, an denen es einen Supermarkt gibt, wäre es sinnvoll, die entsprechenden Icons schon bei geringen Zoom-Leveln zu aktivieren. Das erledigen Sie in der Target-Definition durch min-zoom : 5.

Damit das Icon dann nicht zu groß erscheint und andere wichtige Informationen verdeckt, geben Sie unter icon-width statt icon-width : 24 etwas an wie icon-width : 5:8;10:12;13:24. Das Programm interpretiert dies so: Bis Level 5 kommen die Icons mit 8 Pt zum Zug, dann ab Level 10 die 12-Pt-Icons und schließlich ab Level 13 Icons in 24 Pt Größe.

Karten exportieren

Mit Maperitive erzeugte Karten bestehen bisher nur als Muster im vom Programm reservierten Speicher. Um sie anderweitig zu nutzen, exportieren Sie die Karten. Dazu gibt es zwei Möglichkeiten: Der Export als Bitmap (export-bitmap) speichert die aktuelle Vorschau im Pixelformat (voreingestellt als PNG). Das resultiert in einer geringeren Qualität, eignet sich aber ideal für Aufgaben, bei denen Sie Kartenbilder benötigen – etwa für die Web-Maps von Navis.

Der Export als SVG-Grafik (export-svg) erzeugt eine skalierbare Grafik, deren Komponenten weiterhin als bearbeitbare Objekte existieren. Diese Spielart bietet sich für hoch aufgelöste Karten und zum Weiterverarbeiten an. Maperitive stellt zahlreiche Argumente für den SVG-Export zur Verfügung (siehe Tabelle “SVG-Export”).

Die Reihenfolge der Argumente ist beliebig, solange Sie die Argumente mit Werten angeben. Argumente, die normalerweise nach dem Gleichheitszeichen Werte erwarten, dürfen Sie ohne diese angeben, sofern sie an erster Stelle stehen. Eine Karte im Maßstab 1:10000 erzeugen Sie also mit dem folgenden Kommando:

export-svg compressed compatibility=inkscape map-scale=10000 copy-images=false

Da SVG-Grafiken aus Vektoren bestehen, können Sie diese in beliebiger Auflösung reproduzieren. So erzeugen Sie ohne besondere Anpassungen sowohl eine Übersichtskarte als auch Karten von Ausschnitten in beliebiger Qualität. Den exportierten Bereich der geladenen Karte dürfen Sie vorab einstellen. Dazu legen Sie über Maps | Set Print Bounds unabhängig vom OSM-Datenbereich den gewünschten Bereich fest.

Noch relativ neu ist die Möglichkeit, die aktuelle Karte als OSM-Datei im XML-Format zu exportieren. Das bietet die Möglichkeit, die aktuelle Karte in mehreren Varianten aus den gleichen Daten zu erstellen und erneut zu bearbeiten.

Höhenlinien und Konturen

Manchmal genügen die OSM-Daten nicht, um alle Informationen zu generieren: Wege und POIs in den Karten sind schön und gut, aber um einen realistischen Eindruck von einem Gelände zu bekommen, fehlen mindestens noch Höhenlinien. Dafür nutzt Maperitive einen DEM-Server, von dem die Applikation die Daten zu Höhen abfragt. Beim Einsatz des voreingestellten DEM-Servers SRTM3 müssen Sie auf den erstellten Karten aber die Quelle angeben.

So ganz perfekt arbeitet der Algorithmus von Maperitive zum Berechnen der Höhenlinien nicht (Abbildung 3). Bei Höhenlinien handelt es sich um Äquipotenziallinien, die daher immer geschlossen erscheinen. In Maperitive erzeugt der Befehl generate-contours Höhenlinien. Über die Argumente Grenzen, Interval, Maximum und Minimum passen Sie die Höhenlinien den Erfordernissen des Geländes an.

Abbildung 3: Kleine Fehler bei den Höhenlinien beeinträchtigen das Gesamtergebnis kaum.

Grenzen erlaubt, den bearbeiteten Bereich durch eine Box einzugrenzen (voreingestellt ist der Bereich der Vorschau). Interval bestimmt die Dichte der Höhenlinien, angegeben in der Einheit Meter (voreingestellt: 10). Maximum definiert die oberste Höhenlinie, Minimum die unterste.

Das Beschriften der Höhenlinie erfolgt automatisch, der Algorithmus zeigt sich bei abweichenden Werten für das Intervall schnell überfordert. Hier besteht Verbesserungsbedarf. Höhenlinien erscheinen beim SVG-Export als diverse Ebenen mit dem Prefix contour major in der Gruppe Line artwork.

Finishing

Die mit Maperitive erstellten Karten fallen abhängig von der Datenbasis und den Regeln bereits recht gut aus. Allerdings zeigt sich im Detail, dass fast immer Nacharbeiten auf den Daten des Exports anfallen. Das gilt insbesondere bei Karten mit vielen Informationen, etwa in Maßstäben feiner als 1:50?000. Im Beispiel von Bornholm zeigte sich, dass es eine Reihe unvollständiger Linienzüge gibt, die – vermutlich fälschlicherweise – als “Service Way” deklariert über die ganze Insel verstreut auftreten (Abbildung 4).

xxxx markierte Ebene auszublenden oder zu löschen.” width=”300″ height=”114″ /> Abbildung 4: Manchmal ist es ganz einfach, überflüssige Elemente aus den Karten zu entfernen. Hier genügt es, die mit xxxx markierte Ebene auszublenden oder zu löschen.

Hier setzt nun das Verbessern der Karte mit Inkscape an. Entweder entfernen Sie die Ebenen mit fehlerhaften Elementen oder komplettieren sie um zusätzliche Elemente. Allerdings arbeitet Inkscape beim Bearbeiten von Karten so langsam, dass es wenig Spaß macht, etwas größere Grafiken zu bearbeiten: Selbst auf einem Quadcore-Rechner mit 8 GByte RAM swapt der Rechner ständig. Sie sollten daher vorab gut planen, welche Veränderungen Sie vornehmen wollen.

Fazit

Mit Maperitive gelingt es auf der Basis von OSM-Daten relativ problemlos, hervorragende Karten in Eigenregie zu erzeugen. Allerdings setzt die Prozedur einiges an Arbeitszeit und Erfahrung voraus. Maperitive hilft, die OSM-Daten in eine verwendbare Form zu bringen, und nimmt Ihnen einen Großteil der Arbeit ab. Anschließend ist aber Handarbeit gefordert, um wirklich gute Ergebnisse zu produzieren.