OpenStreetMap в навчальному процесі

Коли мені потрібно пояснити, що таке OpenStreetMap (в подальшому OSM), то я говорю щось типу: “Про Вікіпедію чули? Так це те саме, тільки для картографії”. Колеги по галузі звісно скажуть, що така відповідь примітивна, згадають про Вікімапію, Народну Карту та десятки інших краудсорсингових сервісів або почнуть говорити, що “малювання ліній в Інтернеті” не має жодного відношення до “справжньої картографії”.  Багато в чому вони звісно праві (це типово для зануд), але в повсякденному житті, якщо потрібно дізнатися значення якогось поняття, я відкриваю Вікі, якщо мені потрібні геодані, я відкриваю OSM.

Редагуванням OSM в Україні, станом на кінець 2015 року, займається понад 8 000 користувачів. Переважно це IT-ентузіасти, основна сфера діяльності яких є достатньо віддаленою від картографії, ГІС та ДЗЗ-технологій.  Але це не завадило створити одне з найдетальніших і найдоступніших джерел просторових даних України. Багато в чому це заслуга розробників і спільноти OSM. Так, поріг входження в “редактори OSM” є надзвичайно низьким, достатньо лише натиснути кнопку “Редагувати” та розпочати векторизацію доріг та будинків на супутниковому знімку. Водночас OSM надає практично необмежені можливості для професійного зростання своїх редакторів. Так, поступово можна переходити з простого браузерного редактора iD до потужного JOSM, обвішаного десятками плагінів, розпочати збирати дані GPS-приймачем, виправляти помилки інших користувачів. Такі особливості роблять OSM прекрасним навчальним інструментом для студентів, що опановують спеціальність у сфері геодезії, картографії та землеустрою.

Ідея

Навчальний процес сучасного українського університету передбачає такі форми навчання, як лекції, лабораторні, практичні і семінарські заняття та індивідуальні завдання. Останні часто зводяться до листка А4 з темами рефератів, які студент може виконати впродовж семестру. Виконання і перевірка цих рефератів є такою-собі дзен практикою, що ілюструє загальну беззмістовність Життя, Всесвіту і взагалі (іншими словами реферат завантажується з мережі і не читається ні студентом, ні викладачем). Тому під  час викладання курсу “Iнформаційні системи і ГІС-технології у геодезії та землеустрої”, у мене викникла ідея замінити написання рефератів на якусь практичну діяльність, що в ідеалі була б корисною не тільки для студента, але й для суспільства.

Першим варіантом такого завдання стала розробка карт та невеликих ГІС-проектів, тематика яких стосувалася б актуальних природних або суспільних проблем. Індивідуальний характер подібних завданнь суттєво змешив кількість відвертого плагіату, але водночас зменшилась і кількість бажаючих їх виконувати. За подібні проекти бралися переважно відмінники, які і так отримали б високий бал.

В процесі консультування студентів щодо виконання індивідуальних завдань, я часто радив їм не векторизувавти радянські топографічні карти, а брати дані OSM, що виявлялися точнішими і зручнішими для користування. Але враховучи, що OSM не містив усіх потрібних даних, студентам доводилось реєструватися на сайті та доредаговувати потрібні їм території, щоб використати дані у своїх проектах. Так власне і з’явилася ідея ширшого залучення студентів до редагування OSM.

Варто зазначити, що я у жодному разі не претендую на  лаври інноватора. Мені відомо про ряд проектів, пов’язаних із використаннм та редагуванням OSM в школах та університетах. Але одна справа читати про виконання подібних проектів десь в ЄС чи США, а інша справа спробувати впровадити це у власному ВНЗ. Ця стаття власне і буде стосуватися такого “локального” досвіду.

Реалізація

Основне питання, яке виникає у студента коли оголошується якийсь новий вид роботи: “А скільки балів за це можна отримати?”. Для індивідуального завадання з редагування OSM я вирішив виділити 20 екстра-кредитних балів (екстра-кредит – це бали, які не входять в основні 100 балів, що можна отримати в процесі вивчення курсу). Тобто за умови успішного виконання завдання можна отримати п’яту частину від максимальної оцінки за курс. Але одразу постало питання оцінювання результатів редагування OSM. Я розглядав наступні варіанти оцінювання:

→  Бінарне оцінювання. Тобто оцінку в 20 балів отримували б всі, хто зареєструвався та створив хоча б один об’єкт  на карті. Цей варіант був відкинутий майже одразу, так як переважна більшість студентів одразу б зупинилась на другому об’єкті.

→  Оцінювання за кількістю правок. В профілі користувача OSM вказується загальна кількість виконаних правок. Однією правкою вважається все, що користувач виконав з моменту натискання кнопки “Редагувати” та до моменту виходу із сайту або програми-редактора. Очевидно, що однією правкою може вважатися побудова як одного, так і тисячі об’єктів, що зробить оцінювання несправедливим.

→  Оцінювання за кількістю створених вузлів, ліній та відношень. Окрім загальної інформації про кількість правок, OSM дозволяє отримати деталізовану статистику про всі дії, виконані користувачем. Ця статистика доступна через ряд зовнішніх веб-сервісів. Одним з таких сервісів є “How did you contribute to OpenStreetMap?” (рис.1 ). За допомогою цього сервісу можна дізнатися точну кількість вузлів, ліній та відношень створених, відредагованих або видалених користувачем, подивитися які саме об’єкти створювались, коли та за допомогою якого OSM редактора.

 

Рис. 1 Інтерфейс сервісу “How did you contribute to OpenStreetMap?”

 

Саме останній спосіб я вирішив використовувати для оцінювання студентів, так як він дозволяє максимально точно визначити об’єм виконаної роботи.

Щоб зробити процес виконання завдання цікавішим, я вирішив замість встановлення жорстких лімітив виду: “створи 1 000 точок і отримай 20 балів”, перетворити виконання завдання у змагання. Так, найбільшу кількість балів отримає той, у кого буде найбільше створених точок, ліній та відношень. Оцінка інших учасників буде обчислюватися пропорційно відносно до результату переможця. Наприклад, якщо максимальний результат в межах групи 30 000 точок, ліній та відношень, а у вас їх 15 000, то ви отримуєте 10 балів.

Результат

На виконання цього завдання у студентів було трішки менше чотирьох місяців. Курс читався  для 24-х третьокурсників спеціальності “Геодезія, картографія та землеустрій”. До цього вони не вивчали курси, пов’язані з ГІС-технологіями, якщо не рахувати однієї лекції з геоінформатики в рамках курсу картографії та декількох практичних занять з дешифрування даних Landsat на курсі дистанційного зондування.

На першій лекції я коротко пояснив суть проекту OSM, основні  принципи редагування та особливості оцінювання. На порталі курсу в системі електронного навчання створив окрему сторінку де виклав посилання на декілька відео з уроками редагування OSM, форум користувачів OSM, Вікі-портал OSM та основи роботи з редактором JOSM. Через цю сторінку студенти також мали змогу надіслати свій логін в OSM для подальшого оцінювання (рис. 2).

Рис. 2 Сторінка в системі електронного навчання з корисними посиланнями та результатами редагування OSM

 

Активна робота студентів над OSM розпочалася не одразу, а тільки наприкінці жовтня, коли вже з’явилися результати першого модульного контролю, і почала відчуватися близькість сесії. Ознаками початку активної роботи стало збільшення кількості питань щодо особливостей редагування OSM, а також те, що на лабораторних роботах багато хто після виконання обов’язкових завдань відкривав не соціальні мережі, а OSM.

Очікувано, що пік активності з редагування OSM розпочався за декілька тижнів до іспиту. Навіть на консультації перед іспитом, коли оголошувались результати індивідуального завдання, дехто продовжував редагувати карту.

Процес оцінювання полягав у перевірці кількості правок для кожного логіну через сервіс  “How did you contribute to OpenStreetMap?”, а також завантаженні правок кожного студента в *osm форматі і перегляді їх через JOSM. Завдяки цьому перегляду я міг в індивідуальному порядку порадити, як можна покращити якість редагування та за необхідності вказати на помилки, допущені в процесі редагування. Також перегляд правок через JOSM дозволив перевірити чесніть виконання завдання.

На рисунку 3 можна побачити майже еталонний зразок махлювання у виконанні завдання.

 

Рис. 3 Зразок “накручування” результатів редагування шляхом збільшення кількості вузлів

 

За рахунок розміщення вузлів з інтервалом у 0.5-1 метр всього лише декілька десятків невеликих польових доріг дозволили отримати виконавцю один з перших результатів. Звісно, що подібний результат одразу був дискваліфікований із загального рейтингу, а на форумі курсу я розмістив пост з проханням не займатися картографічним вандалізмом. Після цього інших випадків шахрайства я вже не виявляв,  а  студент, що став винуватцем посту чесно видалив всі некоретні правки, зареєстрував новий обліковий запис і навіть встиг закартографувати в ньому достатньо багато об’єктів (а ще кинув курити і почав співати у церковному хорі).

Загальні кількісні результати виконання індивідуального завдання такі:

Всього створено:

285 503 точки (Nodes);

43 960 ліній (Ways);

15 відношень (Relations).

З них:

153 об’єкти (Amenity);

35 196 будівель (Building);

1 842 дороги (Highway);

4 223 землекористування (Landuse);

83 місця відпочинку (Leisure);

85 назв (Name);

705 природних об’єктів (Natural);

9 адрес (Addr).

Звісно кількісні показники для навчального завдання грають другорядну роль. Важливішим є навчальний ефект від його виконання та загальна користь для проекту OSM. Тут все не так однозначно, тому варто окремо виділити переваги та недоліки від використання OSM в навчальному процесі.

Переваги використання OSM в навчальному процесі

Основною перевагою від виконання подібного навчального завдання є загальне підвищення зацікавлення студентів у своїй спеціальності. Обравши спеціальність за вказівкою батьків або просто “щоб вчитися”, багато хто впродовж 5 років навчання здає лабораторні, практичні і реферати, особливо не замислюючись  над тим, як і де отримані навички можуть використовуватись. Редагування OSM дозволяє одразу побачити результат своєї роботи. До того ж для багатьох студентів стало сюрпризом, що так багато людей теж займаються редагуванням карт просто тому, що це приносить користь суспільству і особисте задоволення.

Підвищення рівня деталізованості даних OSM. Рівень деталізованості території України на OSM, порівняно з іншими європейськими країнами все ще досить невисокий. Тому створення будь-яких об’єктів є однозначно позитивним. До того ж практично всі студенти чітко зрозуміли один з основних приципів OSM, а саме те, що редагувати потрібно знайому територію. Так, після завершення завдання, на карті OSM деталізувались багато невеликих сіл та містечок Чернівецької, Тернопільської, Івано-Франківської, Хмельницької і Вінницької областей, де народились і виросли майбутні картографи.

Набуття і удосконалення навичок з дешифрування даних ДЗЗ і векторизації. Ці навички є безумовно необхідними для майбутніх спеціалістів у галузі картографії, але часу на їх удосконалення в рамках навчальної програми, як правило не так багато, як хотілося б. Тому редагування OSM покращує вміння студентів дешифрувати та створювати векторні об’єкти за супутниковими знімками (особливо враховуючи, що дешифрується територія яку студенти неодноразово бачили на власні очі).

Недоліки використання OSM в навчальному процесі

Зниження якості даних OSM. Очікувано, що не всі виконавці завдання поставилися до нього відповідально, і  дехто редагував OSM тільки, щоб отримати декілька балів, не особливо задумуючись про зміст роботи і якість результату. На рисунку 4 можна побачити один з прикладів такого редагування, коли виникає враження, що мешканці цього села мають чітко виражену відразу до прямих кутів. В масштабі всього масиву даних OSM це звісно крапля в морі, але все одно неприємно. Ефективного способу боротьби з цим я крім усних прохань так і не знайшов, так як формально все зроблено, а виправляти кожний будиночок ніхто вже не захоче.

 

Рис. 4 Зразок неякісного редагування

Розстановка надмірної кількості вузлів. Враховуючи, що на оцінку в першу чергу впливає кількість встановлених вузлів, цілком зрозумілим є бажання студентів ставити дещо більше вузлів, ніж потрібно. І якщо екстремальні випадки (як на рисунку 3) легко відкинути, то об’єкти, де замість 4 необхідних, поставлено, наприклад  8 вузлів виявити складно.

Цікаві спостереження

І на останок декілька спостережень, що виникли у мене в процесі перевірки результатів редагування OSM.

Всі дівчата в першу чергу після реєстрації ставлять аватарки зі своїми фото. В аккаунті може не бути жодної правки, але аватарка з селфі буде.

Найактивніше за редагування OSM взялися не відмінники, а ті хто навчається на 3-4. Так досить високі результати з редагування OSM, отримали ті, хто не виконав майже жодної лабораторної роботи. Можливо це пояснюється саме простотою та практичною орієнтованістю індивідуального завдання.

Для багатьох стало відкриттям, що їх правки ще хтось переглядає. Одного разу налякана студентка прибігла до мене на перерві і сказала, щось типу: “Мені якийсь чоловік пише, каже щоб я змінила тег з “primary” на “residential”. Як він дізнався, що то я зробила?”. Тому довелось окремо пояснювати принцип роботи OSM та просити врахувати всі побажання модератора.

Дехто оцифровув будинки разом із подвір’ям. На моє запитання, чому вони так роблять прозвучала логічна відповідь “Ну а який же це будинок, якщо він без городу”.

Перспективи

Загалом я б охарактеризував свій досвід з впровадження OSM як позитивний, але із значним полем для подальшого удосконалення. Так можна виділити наступні напрями удосконалення цього виду роботи:

мотивація студентів використовувати не тільки браузерний редактор Id, але й серйозніший JOSM;

спільне створення детальної карти невеликої території, використовуючи польовий збір даних GPS-приймачами;

спільна робота студентів над проектом з нанесення певних об’єктів визначеної тематики на OSM.