基于QGIS 3.16.0 的OSM路网矢量范围裁剪实战-以湖南省为例

目录

前言

一、相关数据介绍

1、OMS路网数据

2、路网数据

3、路网图层属性 

二、按省域范围进行路网裁剪

1、裁剪范围制定

2、空间裁剪 

 3、裁剪结果

 三、总结

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前言

        改革开放特别是党的十八大以来，我国公路发展取得了举世瞩目的成就。国家高速公路网由“7 射、11 纵、18横”（以下简称“71118”）等路线组成，总规模约 13.6 万公里；普通国道网由“12 射、47 纵、60 横”等路线组成，总规模约26.5 万公里。经各方共同努力，截至 2021年底，国家高速公路建成 12.4 万公里，基本覆盖地级行政中心；普通国道通车里程达到25.8 万公里，基本覆盖县级及以上行政区和常年开通的边境口岸。

        国家公路的快速发展总体适应经济社会发展需要，极大便利了人民群众出行，有力支撑了国家重大战略实施，为决胜全面建成小康社会提供了坚实保障。站在新的历史起点上，面对支撑全面建设现代化经济体系和社会主义现代化强国的新需求，现有的国家公路网规划建设存在一些突出问题。一是区域网络布局仍需完善。区域间通道分布不尽合理，城市群及都市圈网络化水平不高，沿边抵边路网较为薄弱，路网韧性和安全应急保障能力还需提高。二是局部通行能力不足。一些省际间公路有待贯通，部分公路通道能力有待提升，特别是城市群内城际之间和主要城市过境路段交通量饱和，技术等级结构需要优化。三是发展质量效率有待进一步提高。国家公路网与其他运输方式的一体衔接需加强，资源节约集约利用水平有提升空间，绿色低碳发展任务艰巨，智慧发展任重道远。

        道路网（road network）指的是在一定区域内，由各种道路组成的相互联络、交织成网状分布的道路系统。全部由各级公路组成的称公路网。在城市范围内由各种道路组成的称城市道路网。公路网规划按其规划区域的性质一般分为：国家干线公路网规划、省域干线公路网规划、市域干线公路网规划及县域县乡道公路网规划四类，某些地区为了强调某类公路或某一区域的重要性，也可做针对性公路网规划，如江苏省高速公路网规划、苏南地区干线网规划等。

        路网是时空地理对象的重要一种，通过道路分析不仅可以做多种数据支撑，比如国土空间规划，智慧交通、智慧物流、智慧水务等等，是这些智慧应用的数据基础。常见的路网信息，我们可以从高德或者百度地图中进行获取，而需要分析的话，则需要进行矢量数据的分析。本文以OpenStreetMap（以下简称OSM）上的全国路网数据为例，重点讲解路网数据及相关属性，同时讲解如何在QGIS中进行矢量数据的空间裁剪，以湖南省为例，在全国的数据范围中单独将湖南省的数据裁剪下来。通过本文，您可以掌握OSM数据中路网数据的属性信息，同时掌握如何在QGIS中进行数据裁剪。

一、相关数据介绍

        在进行主要路网信息的介绍之前，我们需要对涉及的相关数据进行说明。这里主要的数据包括两份，第一份是全国的2024年的OSM路网数据，第二份是湖南省的矢量范围边界数据。因此本小节对这两份数据进行介绍。

1、OMS路网数据

        写在前面的话，这里用到的OSM数据仅用于学习和研究。如果想发表相关论文请采用标准的地图数据，这里仅用来学习，请大家在科研时慎重采用。因为OSM地图在一些重要的边界上有不严谨的数据。防止因此论文被退回的情况出现。大家可以使用天地图的路网信息，这是规范的地图数据，可以放心采用。

        首先我们在互联网上下载OSM2024的相关数据，最原始的数据包比较大，包含了土地利用数据、城市建筑、POI、铁路、道路、水系等等信息，总的大小大约5G左右，其包含的种类如下所示：

        这里我们以路网信息为例，路网图层信息即gis_osm_roads_free_1.shp，我们将路网的数据加载到QGIS当中，这些路网信息的时间是2024年的。 

2、路网数据

        使用QGIS软件将路网数据加载到软件中，可以看到密密麻麻的路网信息。如下所示：

        通过上图可以看到，我们的路网数据是非常密的，一线城市更加发达。这些道路的路网信息就是毛细血管网，遍布在祖国的大地上。为了显示道路路网的信息，我们在道路上将道路名称进行标注，在QGIS中点击标注tab页，然后设置标注的字段是name，如下所示：

        设置好后，选择应用即可在地图的控制视图中看到如下界面：

上海外滩地区的路网

江苏省南京市中心路网

3、路网图层属性 

        为了了解路网的信息，所以需要对路网的信息进行全面的了解，因此很有必要对路网的属性进行全面的介绍，全国的OSM道路网的数据量大约有：要素数目6,107,086。我们打开图层的属性信息表。

         下面对属性进行详细说明（注意：这里以道路表为例）：

序号	名称	数据类型	长度	说明	备注
1	osm_id	String	12	oms标识
2	code	Integer	4	code
3	fclass	String	28	道路类型	这个字段是最重要的字段，他表示的是道路的类型，一共有27个分类，比如高速路、自行车道等，我们在下文fclass道路类型会详细介绍这27个分类，一般情况下我们都是根据道路 分类来进行数据可视化和数据分析的
4	name	String	100	道路名称	道路的名称，比如大广高速，该字段数据缺失比较多，name道路名称。大部分道路没有名字
5	ref	String	20	道路编号	道路的编号，例如大广高速的编号是G45,该字段数据缺ref道路编号失比较多，也就是大部分道路没有编号
6	oneway	String	1	是否为单行道	有F和T两个值，其中F代表不是单行道，T代表是单行道
7	maxspeed	Integer	3	最大速度
8	layer	Integer	12
9	bridge	String	1	是否为桥梁	有F和T两个值，其中F代表不是桥梁，T代表是桥梁
10	tunnel	String	1	是否为隧道	有F和T两个值，其中F代表不是隧道，T代表是隧道

        道路类型存储在“fclass"字段里面，包括以下分类：

        请注意，上面的这些字段和具体的字段的含义非常有意义，以后在进行数据分析时会重点用得到。由于全国的路网信息较多，在面向省域的交通路网分析时，我们只需要进行全省的数据分析。因此需要对数据按照范围进行裁剪。

二、按省域范围进行路网裁剪

        在日常的工作当中，我们需要对数据进行裁剪，比如我们需要对湖南省的省内的路网信息进行分析，在拿到全国的数据范围之后，根据工作需要，我们将按照湖南省的信息进行裁剪。这里以QGIS为例，重点讲解如何在QGIS当中进行路网裁剪。最后进行裁剪后的数据展示。

1、裁剪范围制定

        这里我们先准备一个裁剪的数据范围，这里以湖南省的矢量范围为例，讲解如何进行湖南省省域的路网裁剪。因此我们先准备湖南省的shp数据。

2、空间裁剪 

        在准备好空间数据之后，我们就开始进行路网的裁剪。下面是详细的步骤：

          第一步、打开矢量叠加分析工具中的裁剪按钮，如下所示：

        点击按钮后打开裁剪窗口，如下所示：

        第二步、数据选择。在参数这里，首先需要选择输入图层，即我们需要裁剪的目标图层，在这里就是我们的全国路网图层。接着选择叠加图层，即需要裁剪的空间范围，这里是我们的省域范围即湖南省。 最后选择裁剪的结果图层保存位置。

         第三步、执行裁切。点击保存后，再点击运行按钮执行以上的裁切操作。点击后可以看到执行的进度条。

        执行完成后可以在控制台看到以下的日志：

QGIS版本：3.16.0-Hannover
QGIS代码版本：43b64b13f3
Qt版本：5.11.2
GDAL版本：3.1.4
GEOS版本：3.8.1-CAPI-1.13.3
PROJ版本：Rel. 6.3.2, May 1st, 2020
处理算法...
正在启动“裁剪”算法…
参数输入：
{ 'INPUT' : 'C:/BaiduDownload/china-240101-free/gis_osm_roads_free_1.shp', 'OUTPUT' : 'D:/qgis_0819/202409132.shp', 'OVERLAY' : 'F:/vector_data/qgis_test/hn_province.shp' }输入图层不存在空间索引，运行性能将严重下降
执行完成，花了28.03 秒
结果：
{'OUTPUT': 'D:/qgis_0819/202409132.shp'}载入结果图层
算法“裁剪”执行已完成

 3、裁剪结果

        执行上面的裁剪后就可以在QGIS中看到以下的结果：

         为了更加清晰的展示湖南省的路网信息，我们对裁剪的结果进行标绘展示，首先把道路的名称展示出来。选择标注name展示：

长沙市湘江新区梅溪湖片区的路网

长沙市五一广场附近路网

 三、总结

        以上就是本文的主要内容，本文以OpenStreetMap（以下简称OSM）上的全国路网数据为例，重点讲解路网数据及相关属性，同时讲解如何在QGIS中进行矢量数据的空间裁剪，以湖南省为例，在全国的数据范围中单独将湖南省的数据裁剪下来。通过本文，您可以掌握OSM数据中路网数据的属性信息，同时掌握如何在QGIS中进行数据裁剪。行文仓促，定有不足之处，文中如有不足，还恳请各位专家朋友在评论区不吝指教，不胜感激。

        文章编写过程中参考了以下网站，在此表示感谢：

        1、OpenStreetMap数据属性。

        2、OSM道路数据下载及详细介绍。

        3、osm属性说明。