Die Demokratisierung digitaler Karten: Wie Protomaps das Spiel verändert
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 beeinträchtigt werden, die Benutzer von modernen Kartenlösungen erwarten.
Demokratisierung
Wie demokratisiert Protomaps die digitale Kartografie in der Praxis?
Ökonomische Zugänglichkeit
Durch die Beseitigung 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
Mit nur wenigen Codezeilen und minimaler Konfiguration können Leaflet, MapLibre und OpenLayers integriert werden.
Gestaltungsfreiheit
Ohne die von kommerziellen Anbietern auferlegten Styling-Beschränkungen ermöglicht Protomaps die vollständige kreative Kontrolle über das Aussehen von Karten. Karten lassen sich individuell gestalten, die so mit herkömmlichen Diensten nur schwer oder gar nicht zu realisieren wären.
Privacy by design
Da Protomaps vollständig selbst gehostete Kartenlösungen ermöglicht, besteht keine Notwendigkeit, Standortdaten oder Kartenaktivitäten der User an Dritte weiterzugeben – ein entscheidender Aspekt für datenschutzbewusste Anwendungen und solche, die unter strengen rechtlichen Rahmenbedingungen arbeiten.
Reale Anwendungen
Werfen wir einen Blick auf verschiedene Anwendungen, bei denen Protomaps sich 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 Wahrzeichen und Gemeindegrenzen hinzuzufügen, die zuvor mit kommerziellen Diensten nur schwer zu realisieren waren.
- Offline-Karten
- Protomaps kann die Erstellung von offline-fähigen Kartierungswerkzeugen in Gebieten mit sporadischer oder fehlender Internetverbindung ermöglichen. Durch die Verteilung von PMTiles-Dateien, die detaillierte lokale und regionale Karten enthalten, kann auf interaktive Mapping-Tools zugegriffen werden, ohne dass ein ständiger Internetzugang erforderlich ist.
- Datenschutzorientierte Anwendungen
- 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 branchenspezifischer Symbolik und Datenvisualisierung zu erstellen, die von kommerziellen Kartenanbietern nicht angeboten werden können.Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass die Karten auf mobilen Geräten auch in abgelegenen Gebieten ohne Mobilfunkabdeckung zugänglich sind. So können beispielsweise in der Forstwirtschaft Karten mit speziellen Vegetations- und Topografie-Layern für Außendienstmitarbeiter entwickelt werden.
Beschränkungen
PMTiles ist für die webbasierte Darstellung großer, meist statischer Datensätze gedacht,
- die auf einer Webplattform und nicht auf einer lokalen Desktop-Anwendung basieren.
- wo die zu erforschenden Informationen insgesamt mehr als ein paar Megabyte umfassen – mehr als für eine angenehme Website-Erfahrung auf einmal geladen werden kann.
- deren Datensatz sich höchstens täglich oder nie ändert.
Wenn eure Anwendung diese drei Merkmale nicht aufweist, 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.
So erspart ihr euch die mühsame Konvertierung eurer Daten in Kacheln und könnt dieselben Techniken für das Kartendesign und die Interaktion anwenden, die ihr auch bei gekachelten Daten anwenden würdet.
PostGIS
Wenn ihr eine webbasierte Karte für einen großen Datensatz erstellt, der dynamisch ist und häufig von Benutzern aktualisiert wird, solltet ihr eure Merkmale 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 die Rohfunktion ST_asMVT.
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 heller zu machen.
GeoParquet
Wenn ihr große, statische Datensätze erforscht, aber keine Veröffentlichung im Internet benötigt, 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 GeoParquet 1.0.0 Spezifikation wird seit GDAL 3.8.0 unterstützt, die GeoParquet 1.1.0-Spezifikation seit GDAL 3.9.0.
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 gekachelten Karten. Für lokale Daten sind GeoParquet und Lonboard jedoch eine großartige Lösung für die explorative Datenanalyse, die Ihnen die 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.
- Server-seitige Implementierungen und pmtiles CLI.
- Integrationen mit gängigen Mapping-Bibliotheken:
System Message: WARNING/2 (<string>, line 223); backlink
Duplicate explicit target name: "openlayers".
- Protomaps Basemaps
- erstellt eine kartografische „Basiskarte“ aus OpenStreetMap und anderen Datenquellen sowie MapLibre-Styles für die Anzeige in einem Browser.
- basemaps-flavors
- Karten-Themen und Styles.
Aber auch das Ökosystem rund um Protomaps wächst:
- tippecanoe
- Tool zur Erstellung von Vektorkacheln aus GeoJSON und anderen Geodatenformaten.
- PMTiles tile inspector
- Werkzeug zur Analyse und Fehlerbehebung von PMTiles-Dateien.
- osmextract
- Werkzeug zum Extrahieren regionaler OpenStreetMap-Daten zur Verwendung mit Protomaps.
- Maputnik
Ein visueller Open-Source-Editor für die MapLibre Style Specification und PMTiles-Quellen.
Der Fokus von Protomaps liegt ausschließlich auf kachelbasierter Kartographie und interaktiver Visualisierung. Es gibt jedoch auch Erweiterungen für Geokodierung und Routing:
- Geokodierung
- Routing