创建自己的 OSM.Planet 街道级别地图服务器，汉化地名避免万国语

2012年更新

     经过从2008年以来对OSM的研究与利用，越来越发现OSMGIS的活跃、开放是非常引人注目的事情。尽管缺乏像ARCGIS这样强大的中间服务的支持，其庞大的原始数据集合本身就是一笔可观的财富。

1、硬件准备

     经过测试，导入2012年1月世界范围数据要耗费 200GB以上的磁盘。在拥有8GB存储器、1TB磁盘阵列的服务器上需要近1周的时间（PostgreSQL Shared-Mem 512MB, Work Mem 1024MB, Maintain 512MB)，且虚拟机与 PostgreSQL服务器并不在同一机器。（数据库服务器要求专用，才能发挥最好效果） 。

2、网络地图

        Planet.OSM( Open Street Map) 计划是开放源代码的GIS应用，目前经过全世界热心同仁的更新，其底层数据的质量明显提升，精度、数据量均不错。其地图通过网址http://www.openstreetmap.org 可以直观访问，但国内比较慢。不仅如此，如果能够接入Internet, 可以方便的使用其API，支持包括移动设备在内的多种服务。

    http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Planet.osm 介绍了她的详细情况。

3、什么情况下需要自己搭建服务器

     这次，我们要讨论的是在公司内部的专用网路上，如何搭建像模像样的 OSM 服务器。适用的范围：
    a、公司内部网络限制了上网，但又需要GIS应用的地方
    b、需要订制 GIS 应用的地方
    c、需要携带到边远地区的便携式计算机上的情况。

  

 4、osm 简介

     OSMGIS 由矢量原始数据服务器、渲染用矢量图元服务器、渲染引擎、瓦片栅格服务器、瓦片版本服务器、Web服务器组成。

     矢量原始数据服务器内存储的是信息完整的矢量数据。   OSMGIS 的底层数据由点、线、面等基本图元构成，这些含有属性（地名等）的几何元素以 XML 格式定期在网站发布: 

   ftp://ftp.spline.de/pub/openstreetmap/
   这些XML格式的图元来自工具"osmosis"导出PostgreSQL数据库的镜像， 这个工具的说明见:
   http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Osmosis
   PostgreSQL数据库中的图元对象在 PostGIS的支持下形成供世界各地用户不断完善的数据集。

   渲染用矢量图元服务器、渲染引擎

    由于数据本身都是字符串格式的，无法直接进行显示。为此，有不少中间件（渲染引擎）被设计出来，用于把数据库中的字符图元变成可以浏览的图像，其中最著名的就是 Mapnik。 渲染用矢量图元服务器存放渲染需要的图元的几何信息，数据来自原始数据导出的XML文件，但仅仅导入渲染需要的部分，损失了几何联通等关系信息。像加权最短路径等算法必须使用原始数据。

    Ubuntu上的Mapnik渲染引擎是一个C++库，通过绑定在Python上，提供了简便的接口，只要给出生成图像的比例尺、范围，即可生成png,jpg,gif等格式的图像。Mapnik使用XML文件定制图层，每个图层包含一串SQL语句，以及显示格式定义。比如公路图层就是 select * from 数据表 where 类型=省级公路, 数据用蓝色、9号字显示之类的片段。把一个个图层定义集中起来，放在叫做 OSM.XML的文件里，我们修改这个文件，即可改变渲染的风格。

    瓦片栅格服务器

    为了方便在Web上传输、显示，把世界地图存储为 256 * 256 的一张张贴图，一级比例尺只包含1张(2^0)，2级包含 2*2 =4张(2^2)，3级为 4*4 = 16张(2^4)，4级为8*8=64,2^6张,...直到19级 (2^36) ，包含 这些按照级别、行、列编号的图片被称为“Tile”，就是瓦片。从上面的规模看出，把19级包含的全部瓦片渲染、存储在服务器上是不可能的，实际应用中，仅存储用户访问过的地方。至于大片海洋和荒原，不去渲染。

    瓦片版本服务器

    由于原始数据每天都在更新，所以瓦片也需要不断更新，以体现背后数据的编辑状态。瓦片版本服务器存储了各个瓦片生成时的矢量数据版本，如果矢量数据被编辑，版本服务器会自动定期重新渲染那些过时的瓦片。

    Web服务器

    这个不多说了，展现给用户一个 AJAX的网页，还有一套交互协议(API)，我不熟悉啊，有兴趣的何以参考资料。

      综上，OSM系统 的底层数据存储在PostgreSQL服务器中，其服务端定期使用  osmosis 导出XML镜像(或者二进制PBF)；为了使矢量数据可视化，人们发明了Mapnik之类的渲染器。由于渲染工作极端占用资源，专门设置了渲染用矢量服务器，仅存储渲染所需的数据；渲染器按照给出的比例尺、范围、图层定义文件OSM.XML把矢量数据画成图；为了节省带宽、提高效率，人们按256*256为单位分割管理栅格数据，按需渲染、定期更新；一组WebService用于提供服务、支持浏览、在线编辑。

5、其他知识

      投影系
   OSM 与 Google-Map 同样采用摩卡托(http://en.wikipedia.org/wiki/Mercator_projection)投影系，这种投影是保角投影，南北极附近是奇异点，无法显示，也算是他的一大缺陷了。

     PostgreSQL与PostGIS

     PostgreSQL 是一种对象-关系型数据库管理系统（ORDBMS），也是目前功能最强大、特性最丰富和最复杂的自由软件数据库系统。它起源于伯克利（BSD）的数据库研究计划，目前是最重要的开源数据库产品开发项目之一， 有着非常广泛的用户。PostGIS在对象关系型数据库PostgreSQL上增加了存储管理空间数据的能力，相当于Oracle的spatial部分。PostGIS最大的特点是符合并且实现了OpenGIS的一些规范，是最著名的开源GIS数据库。

6、需求牵引的简化搭建步骤

      对于仅需要地图作为底图的应用，搭建渲染用原始数据服务器、渲染引擎即可，至于瓦片直接用Python脚本生成。如果需要编辑矢量数据、实现API，建议参考国外的资料（完整系统搭建），直接签出别人弄好的代码。

     数据导入与基本设置

     渲染用数据服务器搭建， 老外已经写得不能再详细了，http://www.hyperionreactor.net/blog/how-build-your-own-osm-server-part-1-postgis-and-mapnik

     完整小系统：http://switch2osm.org/serving-tiles/manually-building-a-tile-server/

     weait 上的资料不知道怎么了，打不开了。

     前一段时间由于工作很忙，没有时间继续研究了。前面也是浅尝辄止一下，发现以前的参考资料很多不能访问了。现在把网址集中说一下：

     a、数据： 点击打开链接http://wiki.openstreetmap.org/Planet.osm
     b、区域数据：点击打开链接http://download.bbbike.org/osm/
                         可以自己选择区域下载（第三项），很方便
     c、地图XML格式介绍：点击打开链接http://wiki.openstreetmap.org/wiki/OSM_XML

     汉化与地名处理

    OSMGIS数据是万国语言版的，建议使用世界地名大辞典进行自动汉化。我的做法是下载

    http://www.5inet.net/View/2839671

    导入到GIS库，而后写程序用正则式模糊匹配替换。别忘了新建一个字段，备份老的name

    实现外围程序

   客户端有很多实现方法，如果只是作为底图，则原理很简单，通过读取特定比例尺下的瓦片，在屏幕上拼接显示。对没有渲染的瓦片，登记入数据库，由渲染程序生成。这里在Ubuntu 11.10 下，采用 mapnik 0.7 (现在出了2.0,但是由于图层定义文件还是0.7的，所以没有采用）搭建了虚拟机。由于是底图需求，连webservice 也是用fcgi写的短小的几十行代码，所有功能就是看看目录里有没有请求的瓦片，有的话返回数据，没有就在版本数据库（也是最傻的）记一下，返回一个“瓦片正在渲染”的白矩形。

    比较复杂的是客户端，从底层实现标图、量测和使用ARCGIS之类的强大服务完全不同，很考验对架构的把握。下面晒一晒我写的外围程序。