wradmin/lib/wrgpx.py

   1 #!/usr/bin/python2.6
   2 # -*- coding: iso-8859-15 -*-
   3 """Library to handle WRGPX files.
   4 A WRGPX file (WR stands for Winterrodeln) is a normal GPX file
   5 that follows several conventions so that it can be rendered to
   6 a map automatically."""
   7
   8 import mapnik2 as mapnik
   9 import datetime
  10 import os
  11 from lxml import etree
  12 import numpy as np
  13 import matplotlib
  14 matplotlib.use('Agg')
  15 import matplotlib.pyplot as plt
  16 import io
  17 from pylons.i18n.translation import _
  18
  19
  20
  21
  22 class MetaData:
  23     def __init__(self):
  24         self.name = None           # name as string or None
  25         self.desc = None           # description as string or None
  26         self.author = None         # author as string or None
  27         self.author_email = None   # email as string or None
  28         self.copyright_year = None # year of copyright as int or None
  29         self.license = None        # link to license
  30         self.link = None           # link as string or None
  31         self.time = None           # datetime class or None
  32         self.minlat = None         # float coordinate or None
  33         self.minlon = None         # float coordinate or None
  34         self.maxlat = None         # float coordinate or None
  35         self.maxlon = None         # float coordinate or None
  36
  37
  38 class Waypoint:
  39     def __init__(self):
  40         self.lat = None            # float coordinate or None
  41         self.lon = None            # float coordinate or None
  42         self.ele = None            # height as float value or None
  43         self.name = None           # name as string or None
  44         self.type = None           # type as string or None
  45     def __repr__(self):
  46         return "Waypoint %s" % str(self.name)
  47
  48
  49 class Track:
  50     def __init__(self):
  51         self.name = None           # name as string or None
  52         self.type = None           # type as string or None
  53         self.points = []           # one point is a tuple (lat, lon, ele) or (lat, lon, None)
  54     def __repr__(self):
  55         return "Track %s" % str(self.name)
  56
  57
  58 class WrGpx:
  59     def __init__(self):
  60         self.metadata = MetaData()
  61         self.waypoints = []
  62         self.tracks = []
  63     def __repr__(self):
  64         return "WrGpx (%d waypoints; %d tracks)" % (len(self.waypoints), len(self.tracks))
  65
  66
  67 class Hint:
  68     def __init__(self, message, level, line_nr=None):
  69         "level ... 0 informal information; 1 ... suggestion for improvement; 2 ... warning; 3 ... error"
  70         self.message = message
  71         self.level = level
  72         self.line_nr = line_nr
  73     def __repr__(self):
  74         return "Hint: %s" % self.message
  75
  76
  77 def parse_wrgpx(filename=None, string=None):
  78     """Parses a WRGPX file and returns a tuple of a data structure representing the content of the GPX file
  79     and a list of Hint classes. If the file is not well-formed or not an GPX 1.1 file, an etree.XMLSyntaxError exception is raised."""
  80     hints = []
  81     wrgpx = WrGpx()
  82
  83     ns = '{http://www.topografix.com/GPX/1/1}'
  84
  85     def parse_wpt(element):
  86         waypoint = Waypoint()
  87         waypoint.lat = float(element.attrib['lat'])
  88         waypoint.lon = float(element.attrib['lon'])
  89         for el in element:
  90             if el.tag == ns+'ele': waypoint.ele = float(el.text)
  91             elif el.tag == ns+'name': waypoint.name = el.text
  92             elif el.tag == ns+'desc': waypoint.desc = el.text
  93             elif el.tag == ns+'link': waypoint.link = el.attrib['href']
  94             elif el.tag == ns+'type': waypoint.type = el.text
  95         return waypoint
  96
  97     schema = etree.XMLSchema(file=os.path.dirname(os.path.realpath(__file__)) + os.sep + 'gpx_1_1.xsd')
  98     parser = etree.XMLParser(schema=schema)
  99     if not string is None: root = etree.fromstring(string, parser)
 100     else:
 101         # xml = etree.parse(open(filename, 'rb'), parser)
 102         xml = etree.parse(filename, parser)
 103         root = xml.getroot()
 104     assert root.tag == ns + 'gpx' # Nothing else should be possible after validation
 105
 106     wrgpx_has_metadata = False
 107     for element in root:
 108         # Metadata
 109         if element.tag == ns+'metadata':
 110             wrgpx_has_metadata = True
 111             for el in element:
 112                 if el.tag == ns+'name': wrgpx.metadata.name = el.text
 113                 elif el.tag == ns+'desc': wrgpx.metadata.desc = el.text
 114                 elif el.tag == ns+'author':
 115                     for e in el:
 116                         if e.tag == ns+'name': wrgpx.metadata.author = e.text
 117                         elif e.tag == ns+'email':
 118                             wrgpx.metadata.author_email = e.attrib['id'] + '@' + e.attrib['domain']
 119                 elif el.tag == ns+'copyright':
 120                     for e in el:
 121                         if e.tag == ns+'year': wrgpx.metadata.copyright_year = int(e.text)
 122                         elif e.tag == ns+'license': wrgpx.metadata.license = e.text
 123                 elif el.tag == ns+'link': wrgpx.metadata.link = el.attrib['href']
 124                 elif el.tag == ns+'time':
 125                     wrgpx.metadata.time = datetime.datetime.strptime(el.text, '%Y-%m-%dT%H:%M:%SZ') # '2008-11-10T20:44:52Z'
 126                 elif el.tag == ns+'bounds':
 127                     wrgpx.metadata.minlat = float(el.attrib['minlat'])
 128                     wrgpx.metadata.minlon = float(el.attrib['minlon'])
 129                     wrgpx.metadata.maxlat = float(el.attrib['maxlat'])
 130                     wrgpx.metadata.maxlon = float(el.attrib['maxlon'])
 131                 elif el.tag == ns+'extensions': hints.append(Hint("XML element extensions within XML element metadata is not used by WRGPX.", 2))
 132
 133         # Waypoints
 134         elif element.tag == ns+'wpt':
 135             waypoint = parse_wpt(element)
 136             wrgpx.waypoints.append(waypoint)
 137             if waypoint.ele is None: hints.append(Hint(_("Elevation of waypoint '%s' should be given.") % str(waypoint), 1))
 138             if waypoint.name is None: hints.append(Hint(_("Name of waypoint '%s' must be given.") % str(waypoint), 2))
 139             if waypoint.type is None: hints.append(Hint(_("Type of waypoint '%s' must be given (Gasthaus, Bushaltestelle, ...)") % str(waypoint), 2))
 140             if not waypoint.type in ['Gasthaus', 'Parkplatz', 'Bushaltestelle']: hints.append(Hint(_("Type of the waypoint '%s' has to be one of (Gasthaus, Bushaltestelle, ...)") % str(waypoint), 2))
 141
 142         # Routes
 143         elif element.tag == ns+'rte':
 144             hints.append(Hint(_("GPX file has a 'rte' element. This is not used in WRGPX."), 2))
 145
 146         # Tracks
 147         elif element.tag == ns+'trk':
 148             track = Track()
 149             for el in element:
 150                 if el.tag == ns+'name': track.name = el.text
 151                 elif el.tag == ns+'desc': track.desc = el.text
 152                 elif el.tag == ns+'link': track.link = el.attrib['href']
 153                 elif el.tag == ns+'type': track.type = el.text
 154                 elif el.tag == ns+'trkseg':
 155                     no_ele = 0
 156                     for e in el:
 157                         if e.tag == ns+'trkpt':
 158                             trkpt = parse_wpt(e)
 159                             track.points.append((trkpt.lat, trkpt.lon, trkpt.ele))
 160                             if trkpt.ele is None: no_ele += 1
 161                         elif e.tag == ns+'extensions': hints.append(Hint(_("XML element extensions within XML element trkpt is not used by WRGPX."), 2))
 162                     if no_ele > 0: hints.append(Hint(_("%d of %d track points have no elevation (%s).") % (no_ele, len(track.points), str(track)), 1))
 163             if len(track.points) == 0: hints.append(Hint(_("track '%s' is empty.") % str(track), 2))
 164             wrgpx.tracks.append(track)
 165
 166         # Extensions
 167         elif element.tag == ns+'extensions':
 168             hints.append(Hint(_("GPX file has a 'extensions' element. This is not used in WRGPX."), 2))
 169
 170     if not wrgpx_has_metadata: hints.append(Hint(_("GPX file has a no metadata (like author, ...)."), 2))
 171     return (wrgpx, hints)
 172
 173
 174 def height_profile(wrgpx):
 175     "Create a elevation profile for the wrgpx class. Raises a RuntimError in case of an error, otherwise returns the PNG file as string."
 176     proj_utm32 = mapnik.Projection("+proj=utm +zone=32 +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +units=m +no_defs")
 177     bahntracks = [t for t in wrgpx.tracks if t.type=='Rodelbahn' and len(t.points) > 0]
 178     if len(bahntracks) == 0: raise RuntimeError(_("There is no 'Rodelbahn' type track in the GPX file."))
 179
 180     # Descending order and check
 181     for track in bahntracks:
 182         if track.points[0][2] is None or track.points[-1][2] is None: raise RuntimeError(_('Track has no elevation data'))
 183         if track.points[0][2] < track.points[-1][2]: track.points[:] = track.points[::-1]
 184     bahntracks.sort(lambda x, y: -1 if x.points[0][2] > y.points[0][2] else 1)
 185     points = []
 186     for track in bahntracks: points.extend(track.points)
 187
 188     points = np.array(points)
 189     for i in range(len(points)):
 190         c = mapnik.Coord(points[i][1], points[i][0])
 191         c = c.forward(proj_utm32)
 192         points[i][0] = c.y
 193         points[i][1] = c.x
 194
 195     # Calculate profile
 196     s = np.sqrt(np.diff(points[:, 0]) ** 2 + np.diff(points[:, 1]) ** 2)
 197     x = np.hstack((0, np.cumsum(s)))
 198     h = points[:, 2]
 199
 200     # Plot
 201     axxmin = 0
 202     axxmax = x[-1]
 203     axymin = np.floor_divide(min(h)-50, 100)*100
 204     axymax = np.floor_divide(max(h)+150, 100)*100
 205     f = plt.figure()
 206     plt.fill(np.hstack((x, x[-1], x[0])), np.hstack((h, 0, 0)), fc='#014e9a', ec='none')
 207     plt.plot(x, h, color='black')
 208     plt.axis([axxmin, axxmax, axymin, axymax])
 209     plt.grid()
 210     plt.xlabel('Strecke in m [%d m Gesamtstrecke]' % round(x[-1], -1))
 211     plt.ylabel('Höhe in m [%d m Differenz]' % round(h[0]-h[-1]))
 212     plt.title('%s - Höhenprofil' % wrgpx.metadata.name)
 213
 214     width_px = 500
 215     imgdata = io.StringIO()
 216     f.savefig(imgdata, dpi=width_px/plt.gcf().get_figwidth())
 217     s = imgdata.getvalue()
 218     imgdata.close()
 219     return s