Osm地图与坐标系
通过本节，你将会：1.知道如何获得免费的地图数据// 2.理解OSM文件如何描述路网// 3.简单了解坐标转换的方法//
1. 开源地图 Open Street Map
Open Street Map(OSM)是一个开源的地图库，网站为http://www.openstreetmap.org，如图所示。这个地图由世界各国人士绘制，并且所有数据全部提供下载，包括城市中的节点、路网、建筑等信息。而我们的交通流仿真正需要基于城市的道路数据。因此OSM网站对我们十分有用。无须自己编network.xml中的数据，我们可以通过转换OSM地图得到。
OSM地图的数据格式为.osm，网站提供多种下载数据的方式。我们介绍两种方式，把某个地区路网的OSM文件下载到本地，作为我们路网的原始数据。
- 方法一 当你所需要的地图范围较小时，如几条街道，几公里范围内，在OSM网站上查找你所关注的地点，同时进行缩放、拖动，直至大小满意，点击网页左上角“导出”，如下面第一幅图所示，会在网页左侧出来一列信息栏，继续点击“导出”，最后保存即可。
- 方法二 当你所需要的范围较大，如整个城市，同样将OSM地图拖动到你感兴趣的地方，点击右上角的“导出”，在网页左侧栏目中下部，点击Overpass API，如下面第二幅图所示，并在弹出的保存界面中，将保存名称命名为xx.osm即可
导出方法1
导出方法2
2. OSM中的地图数据
首先需要在电脑中安装Notepad++，下载地址为https://notepad-plus-plus.org/download。这是一款非常轻便、快捷的文本编辑器。在学习Matsim的过程中，我们需要查看和编辑一些.xml文件，使用Notepad++会带来很大的便捷。
右键点击刚刚下载的.osm文件，选择使用Notepad++打开（右键文件，Edit with Notepad++）。.osm文件比较类似于.xml文件的组织形式，都是以<\start tag><\description><\end tag>的形式作为数据和关系的记录。我们来具体看一下.osm文件对于路网的描述。
节点- node 节点（node）是平面内元素最基本的属性，要想描述一条线段、一个图形，都需要最基本的节点信息。从下图中可以看出.osm文件所描述的节点主要包括以下属性：
- id 每个节点的编号，不能重复
- lat 该节点所在的纬度
- lon 该节点所在的经度
道路- way 如果需要描述一条线（或者环绕一个公园的边界），我们需要给出这条线一些关键节点的位置——至少，我们应该给出两个节点的位置，这条线才能被确定下来。因此，对于我们的路网文件，我们首先需要定义每个节点（node），再定义路网中的道路（way），每条道路需要引用一些节点，以确定这条道路的形状，如下图所示，每一条道路都拥有一些节点<nd ref = "123456789"/>，表示对上面所定义的节点的引用。另一方面，每条道路（way）还拥有一些标签<tag k = "a" v = "b"/>，通常有以下常用项：
- k = "highway" 表示这条是一条路，v = "secondary"属性说明这条路的等级，道路在城市中作用越重要，等级则越高
- k = "name" 这条道路在真实世界中的名称
- k="amenity" 有些道路（way）的标签为这个，而没有k = "highway"标签，说明这条way并不是作为一条路使用的，而是一个场所
关系- relation 在OSM路网中还有一些更复杂的图形，如城市中某个行政区的边界，需要使用关系（relation）来表示，如下图所示。由于关系与我们的路网无关，这里仅仅简单提一下。
3. 坐标转换
本人并不学习测量专业，只是为了获取想要的地图文件，不得不接触一些坐标转换的知识。若有理解不当之处，还请大家去他处寻找更专业的描述。
本节不打算讲很理论的知识，因此大概介绍一下坐标变换。从上一节内容对.osm文件的描述，发现.osm文件是以经纬度记录节点位置的。经纬度可以看作基于地球表面的坐标系（更专业的，称为WGS-84坐标）。由于它是一个球面的坐标系，很不方便计算距离，以及在平面显示。因此我们需要一种平面的坐标系，来转换我们的坐标。
我要介绍的是墨卡托投影，如下面第一张图所示。墨卡托投影实际上将地球的球面投影至圆柱面，通过相关公式来计算在平面上的坐标。墨卡托投影的效果较好，但是越靠近地球两极，距离尺度变形越大，可以从多数地图软件看出（如：百度地图、谷歌地图），变换后的格陵兰岛甚至和南美洲一样大（如下面第二张图所示）！当然，在我们研究的区域内，只要纬度不是太高，变换后两点间的距离还是可以近似利用坐标直接计算的。顺便一提的是，经过墨卡托投影后的地图，里面的一个长度近似代表实际中的1m。
如果大家对变换后城市中距离的要求较高，我建议使用UTM坐标系，这是一种改良后的墨卡托坐标系。该变换将地球分为若干个分区，利用更复杂的数学公式，将球面坐标作等距变换，距离精确度更高。由于转换较为麻烦，而且对于跨分区边界的城市，转换效果并不好，因此笔者认为这是一种非常精确，但是对于本人并不适用的坐标转换方法。
