Die Demokratisierung der digitalen Karten: Wie Protomaps das Spiel verändert¶
Veit Schiele
2. April 2025
9–11 minutes
In der heutigen digitalen Landschaft sind Karten zu wesentlichen Bestandteilen unzähliger Anwendungen und Dienste geworden, von Navigation und Logistik bis hin zu sozialen Plattformen und Datenvisualisierung. Doch zu lange wurde dieser Bereich von einer Handvoll Unternehmen beherrscht, deren Dienste zwar leistungsstark sind, aber auch erhebliche Nachteile aufweisen: Nutzungsquoten, Tracking-Anforderungen, Styling-Beschränkungen und wiederkehrende Kosten, die bei wachsenden Anwendungen schnell in die Höhe schießen können.
Protomaps ist eine innovative Open-Source-Kartentechnologie, die die Art und Weise, wie digitale Karten erstellt, verteilt und genutzt werden, grundlegend verändert. Im Kern nutzt Protomaps das bahnbrechende PMTiles-Format – ein Single-File-Ansatz für Vektorkacheln, der eine komplexe Kachel-Server-Infrastruktur überflüssig macht und gleichzeitig die Leistung erhöht und den Bandbreitenverbrauch reduziert.
Technische Innovation¶
Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen, die auf Tausenden von einzelnen Kacheldateien beruhen, die von einer komplexen Infrastruktur bereitgestellt werden, bündelt PMTiles Vektorkartendaten in einer einzigen, effizient indizierten Datei, die überall gehostet werden kann, von herkömmlichen Webservern bis hin zu Objektspeichern, ohne dass eine spezielle Konfiguration erforderlich ist.
Dieser Ansatz ermöglicht ein progressives Laden, so dass Karten in verschiedenen Zoomstufen schnell gerendert werden können, ohne dass der Detailreichtum und die interaktiven Funktionen, die Benutzer von modernen Kartenlösungen erwarten, beeinträchtigt werden.
Demokratisierung¶
Wie demokratisiert Protomaps die digitale Kartografie in der Praxis?
Wirtschaftliche Zugänglichkeit¶
Durch die Abschaffung wiederkehrender API-Kosten und nutzungsabhängiger Preismodelle öffnet Protomaps die Kartenfunktionalität für Projekte jeder Größe, von Hobbyentwicklern bis hin zu gemeinnützigen Organisationen und Bildungseinrichtungen mit begrenzten Budgets.
Technische Zugänglichkeit¶
Leaflet, MapLibre und OpenLayers können mit nur wenigen Zeilen Code und minimaler Konfiguration integriert werden.
Freiheit der Anpassung¶
Ohne die von kommerziellen Anbietern auferlegten Styling-Beschränkungen ermöglicht Protomaps die vollständige kreative Kontrolle über das Erscheinungsbild von Karten. Karten können auf eine Art und Weise angepasst werden, die mit herkömmlichen Diensten nur schwer oder gar nicht zu erreichen wäre.
Privacy by design¶
Da Protomaps vollständig selbst gehostete Kartenlösungen ermöglicht, besteht keine Notwendigkeit, Standortdaten oder Kartenaktivitäten des Benutzers an Dritte weiterzugeben – ein entscheidender Aspekt für datenschutzbewusste Anwendungen und solche, die unter strengen rechtlichen Rahmenbedingungen arbeiten.
Real-World Applications¶
Werfen wir einen Blick auf verschiedene Anwendungen, bei denen sich Protomaps als transformativ erweisen kann:
- Kleine Gemeinden
Städte können ihr kommerzielles Kartensystem durch eine Protomaps-basierte Lösung ersetzen, um Gebietsinformationen, Infrastrukturprojekte und kommunale Ressourcen anzuzeigen. Durch die selbst gehostete Implementierung entfallen nicht nur die wiederkehrenden Lizenzkosten, sondern auch die Möglichkeit, der Karte lokale Orientierungspunkte und Gemeindegrenzen hinzuzufügen, die zuvor mit kommerziellen Diensten nur schwer zu markieren waren.
- Offline-Karte
Protomaps ermöglicht die Erstellung von offline-fähigen Kartentools in Gebieten mit sporadischer oder fehlender Internetverbindung. Durch die Verteilung von PMTiles-Dateien, die detaillierte lokale und regionale Karten enthalten, kann auf interaktive Kartentools zugegriffen werden, ohne dass ein ständiger Internetzugang erforderlich ist.
- Anwendungen mit Fokus auf Datenschutz
Zum Beispiel können Netzwerke von Gesundheitsdienstleistern Protomaps nutzen, um Tools zur Standortbestimmung von Einrichtungen zu erstellen, wobei die Standortdaten der Nutzer nur auf dem Gerät gespeichert werden.
- Spezialisierte Tools für Unternehmen
PMTiles ermöglicht es Unternehmen, hochspezialisierte Karten mit branchenspezifischen Symbolen und Datenvisualisierungen zu erstellen, die von kommerziellen Kartenanbietern nicht angeboten werden können, und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Karten zugänglich sind.
Beschränkungen¶
PMTiles ist für die webbasierte Anzeige von großen, meist statischen Datensätzen gedacht,
die auf einer Web-Plattform und nicht auf einer lokalen Desktop-Anwendung basieren.
bei denen die zu erforschenden Informationen insgesamt mehr als ein paar Megabyte umfassen – mehr als für eine angenehme Website-Erfahrung auf einmal geladen werden kann.
deren Datenbestand sich höchstens täglich oder nie ändert.
Wenn Ihre Anwendung nicht über diese drei Features verfügt, gibt es einfachere Alternativen zu PMTiles:
GeoJSON¶
Wenn ihr eine webbasierte Karte mit statischen Informationen erstellt, eure Daten aber klein sind, solltet ihr sie als eine einzige GeoJSON-Datei bereitstellen.
Mit MapLibre ist es so einfach wie das Hinzufügen einer GeoJSON-Quelle.
Dies erspart euch die mühsame Konvertierung eurer Daten in Kacheln, und ihr könnt die gleichen Kartendesign- und Interaktionstechniken verwenden wie bei gekachelten Daten.
PostGIS¶
Wenn ihr eine webbasierte Karte für einen großen Datensatz erstellt, der dynamisch ist und häufig aktualisiert wird, solltet ihr eure Features in einer transaktionalen Datenbank speichern.
Es ist zwar möglich, eine PMTiles-Datei regelmäßig zu aktualisieren, aber dazu muss die Datei bei jedem Speichern neu geladen werden. Dies mag für tägliche Aktualisierungen in Ordnung sein, aber jede höhere Frequenz erfordert eine ineffiziente Datenübertragung.
PostGIS ist der Industriestandard für transaktionale geografische Merkmalsdatenbanken. Beliebte Methoden zum Abrufen von Kacheldaten aus PostGIS sind pg_tileserv, martin und ST_asMVT.
Bemerkung
Eine große Herausforderung für Webkarten, einschließlich PostGIS-basierter Karten, ist die Generalisierung von Daten für Kacheln mit geringerem Zoom. Eine Methode ist das selektive Weglassen von Attributdaten in Zoomstufen, um Übersichten in niedrigeren Zoomstufen klarer zu machen.
GeoParquet¶
Wenn ihr große, statische Datensätze erforscht, aber keine Veröffentlichung im Internet benötiget, könnt ihr das Kacheln vermeiden und die Dateien direkt mit Desktop-Software visualisieren.
Das Kacheln mit Tools wie tippecanoe erfordert die vorherige Berechnung allgemeiner Übersichtskacheln und ist für den Abruf kleiner, optimierter Datenstücke über das Internet konzipiert. Wenn das Netzwerk nicht der Engpass ist und ihr euren Datensatz lokal habt, ist QGIS eine ausgezeichnete Open-Source-Lösung für die Visualisierung und Kartenerstellung.
Zusammen mit GeoJSON und FlatGeobuf ist GeoParquet ein neues Format, das große Datensätze effizient speichern kann und mit Open-Source-Datentools interoperabel ist. Die GeoParquetw1.0.0 Spezifikation wird seit GDAL 3.8.0 unterstützt, die GeoParquet 1.1.0 Spezifikation seit GDAL 3.9.0.
Siehe auch
Lonboard¶
Tools wie Lonboard ermöglichen die Visualisierung von GeoParquet in Jupyter-Notebooks. Es ist möglich, diese mit gehosteten Notebooks im Web zu veröffentlichen, obwohl die Übertragung von Dutzenden oder Hunderten von Megabytes zu mehr Latenz führt als bei Kachelkarten. Für lokale Daten sind GeoParquet und Lonboard jedoch eine großartige Lösung für die explorative Datenanalyse, die euch die Mühe der Konvertierung in ein netzwerkoptimiertes Kachelformat erspart.
Zukünftige Entwicklungen¶
Die Standardbibliotheken werden ständig weiterentwickelt:
- PMTiles
Die Hauptbibliothek für die Verarbeitung des PMTiles-Formats
Client-seitige Implementierungen für JavaScript, Python, Dart , Rust und Go.
- Integrationen mit gängigen Mapping-Bibliotheken:
- Protomaps Basemaps
erstellt eine kartografische „Basiskarte“ aus OpenStreetMap und anderen Datenquellen sowie MapLibre-Styles für die Anzeige in einem Browser.
- basemaps-flavors
Kartenthemen und Stile.
Siehe auch
Aber auch das Ökosystem rund um Protomaps wächst:
- tippecanoe
Werkzeug zur Erstellung von Vektorkacheln aus GeoJSON und anderen Geodatenformaten.
- PMTiles tile inspector
Werkzeug zur Analyse und Fehlersuche bei PMTiles-Dateien.
- osmextract
Tool zum Extrahieren regionaler OpenStreetMap-Daten für die Verwendung mit Protomaps.
- Maputnik
Ein visueller Open-Source-Editor für die MapLibre Style Specification und PMTiles-Quellen.
Der Schwerpunkt von Protomaps liegt ausschließlich auf kachelbasierter Kartografie und interaktiver Visualisierung. Es gibt jedoch auch Erweiterungen für Geokodierung und Routing:
Geokodierung
Routing