Descargar tiles de OpenStreetMap con Python para su uso offline

El teléfono móvil es uno de los dispositivos desde donde más se utilizan los mapas web por medio de conexión a una red de internet. Pero por suerte o desgracia las redes de telefonía no cubren el mundo entero. Los mapas como OpenStreetMap, tienen buena información de muchas zonas rurales y espacios naturales, senderos, pistas de tierra… Descargando los tiles desde un servidor, esas imágenes de 256*256 pixeles que forman los mapas online, y colocándolos en nuestro móvil, podemos usar esos mapas sin que tengamos cobertura. Para ello necesitaremos una aplicación que nos lea esos tiles en el móvil. La aplicación osmodroid por ejemplo.

Descarga del script de Python de Github

Para descargar los tiles usamos un script de Python de Tony Rewin ubicado en GitHub.

Debemos primero agradecer que Tony haya publicado el código y modificar ligeramente el script para hacerlo más versátil . Así queda nuestro script después de alguna pequeña modificación:

#!/usr/bin/python
from sys import argv
import os
import math
import urllib.request
import random
import os.path
import time
def deg2num(lat_deg, lon_deg, zoom):
    lat_rad = math.radians(float(lat_deg))
    n = 2.0 ** zoom
    xtile = int((float(lon_deg) + 180.0) / 360.0 * n)
    ytile = int((1.0 - math.log(float(math.tan(lat_rad) + 1 / math.cos(lat_rad))) / math.pi) / 2.0 * n)
    return xtile, ytile
def download_url(zoom, xtile, ytile):
    # Switch between otile1 - otile4
    #subdomain = random.randint(1, 4)
    url = "https://a.tile.openstreetmap.org/%d/%d/%d.png" % (zoom, xtile, ytile)
    dir_path = "tiles/%d/%d/" % (zoom, xtile)
    download_path = "tiles/%d/%d/%d.png" % (zoom, xtile, ytile)
    if not os.path.exists(dir_path):
        os.makedirs(dir_path)
    if (not os.path.isfile(download_path)):
        print ("downloading %r" % url)
        source = urllib.request.urlopen(url)
        content = source.read()
        source.close()
        destination = open(download_path,'wb')
        destination.write(content)
        destination.close()
    else: print ("skipped %r" % url)

def usage():
    print ("Usage: ")
    print ("osm_tiles_downloader <lat> <lon>")
def main(argv):
    try:
        script, latW, lonW, latE, lonE = argv
    except:
        usage()
        exit(2)
    maxzoom = 15 # redefine me if need so

    # from 0 to 6 download all
    for zoom in range(0,7,1):
        for x in range(0,2**zoom,1):
            for y in range(0,2**zoom,1):
                download_url(zoom, x, y)
    # from 7 to 15 ranges
    for zoom in range(7, int(maxzoom + 1), 1):
        xtile, ytile = deg2num(latW, lonW, zoom)
        print (xtile)
        final_xtile, final_ytile = deg2num(latE, lonE, zoom)
        print ("%d:%d-%d/%d-%d" % (zoom, xtile, final_xtile, ytile, final_ytile))
        for x in range(xtile, final_xtile + 1, 1):b
            print ("%d" % x)
            for y in range(ytile, final_ytile +1, 1):
                result = download_url(zoom, x, y)

main(argv)

Modificaciones del script para descargar las Tiles

Hemos adaptado el script de Tony Rewin a Python 3. Modificamos la manera en que importamos el módulo urllib2 que nos permite acceder a direcciones url, en la línea 6 de su código. También hay que incluir entre paréntesis el texto de la función print.

En esta página de OpenStreetMap explican detalladamente el funcionamiento de los mapas web y el almacenamiento de los tiles. La función deg2num que nos convierte los grados decimales a coordenadas de ubicación del tile está en esta página.

Otra modificación que hemos hecho al script original es la manera de determinar el área a descargar.

En el código original de GitHub, línea 59, vemos cómo hace el script para ubicar el área. El script sólo nos pide un par de coordenadas, línea 44 del código original. A esas coordenadas le resta y suma 0.1 grados decimales a la longitud y le resta y suma 0.05 a la latitud. En nuestro script indicamos el área con unas coordenadas NW y SE de un área concreta. En esta web podemos fácilmente determinar las coordenadas de un área.

En la línea 45 de nuestro código definimos las variables: latW, lonW, latE, lonE. Estas coordenadas en grados decimales son las que determinarán el área a descargar.

El script descarga todos los tiles desde el zoom 0 al 6. A partir del zoom 7 descarga solamente los del área seleccionada y hasta el zoom que le indiquemos. El zoom 0 es un tile de 256 x256 px en el que entra el mundo entero. El tile ../0/0/0.png de OSM es este:

A partir de ahí, cada nivel de zoom dobla el número de tiles tanto en horizontal como en vertical. El número de tiles para cada zoom será:

número de tiles = 2 ^2xZoom

Todos los tiles de un nivel de zoom determinado se almacenan en la misma carpeta. Dentro de esta carpeta todos los tiles con la misma x se almacenan en la misma carpeta. Así, el tile ../4/3/9.png estará guardado en la carpeta 3 del zoom 4.

En esta página de maptiler se puede jugar con la ubicación y las coordenadas de los tiles y entender un poco mejor cómo funciona un mapa web.

Los mapas web usan la proyección Web Mercator. Se extendió su uso cuando Google Maps la adoptó in 2005. El sistema de coordenadas es el WGS84. La controversia con la proyección Web Mercator es debido a que asume la forma esférica y no la elipsoidal como el sistema se coordenadas WGS84.

La función download_url nos crea la estructura de carpetas donde irán ubicados los tiles según se vayan descargado.

El loop for zoom in range nos origina las url a descargar según los valores las coordenadas de nuestras variables. Le indicamos el nivel de zoom máximo que deseamos. A nivel 15 aparecen claramente visibles las pistas y caminos simbolizadas en OSM. Cada nivel cuadruplica en peso al anterior. Así que con un nivel 16 cuadruplicaríamos los datos a cargar en el móvil.

Tomando como muestra una zona como la de Bardenas Reales en Navarra el comando a ejecutar en la consola de Windows quedaría así:

python downloadOSMtiles.py 42.357339 -1.721082 41.958277 -1.276331

El script nos creará la estructura de carpetas organizadas por nivel de zoom en el directorio donde esté ubicado el script.

Y con mbutil podemos convertir los tiles que hemos generado a un único archivo .mbtile pero eso ya es otra historia.

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Autor: Gonzalo Echeverría

Etiquetas: web mapping