wradmin/lib/wrgpx.py

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