GraphHopper调研笔记

news2024/10/7 8:30:26

一、 GraphHopper

GraphHopper是一种快速且内存有效的Java导航引擎，默认使用OSM和GTFS数据，也可导入其他的数据源。支持CH（Contraction Hierarchies）、A*、Dijkstra算法。

1、应用介绍

graphhopper有以下几种常见的地图应用：

(1) 把一个GPS点垂直投影到最近的道路上

(2)根据输入的两个GPS点进行路径规划,支持设置起点的离开方向和终点的到达方向

(3)根据一个GPS点和给定的时间范围给出等时圈的点

2、功能介绍

2.1 创建地图

2.1.1 示例代码

ghLoc是OSM格式的地图路径

cachePath是读取OSM地图之后的地图缓存，下次可以直接使用缓存中的地图

static GraphHopper createGraphHopperInstance(String ghLoc,String cachePath) {
        GraphHopper hopper = new GraphHopper();
        // OSM 文件路径
        hopper.setOSMFile(ghLoc);
        // 读取完OSM数据之后会构建路线图，此处配置图的存储路径
        hopper.setGraphHopperLocation(cachePath);
        hopper.setProfiles(new Profile("car").setVehicle("car").setWeighting("fastest").setTurnCosts(false));
        hopper.importOrLoad();
        return hopper;
    }

2.2点投影到路上的Node

2.2.1 示例代码

        EncodingManager encodingManager = hopper.getEncodingManager();
        BooleanEncodedValue accessEnc = encodingManager.getBooleanEncodedValue(VehicleAccess.key("car"));
        DecimalEncodedValue speedEnc = encodingManager.getDecimalEncodedValue(VehicleSpeed.key("car"));

        // snap some GPS coordinates to the routing graph and build a query graph
        FastestWeighting weighting = new FastestWeighting(accessEnc, speedEnc);
        Snap snap = hopper.getLocationIndex().findClosest(24.48183200, 118.18120700, new 			                       DefaultSnapFilter(weighting, encodingManager.getBooleanEncodedValue(Subnetwork.key("car"))));
        System.out.println(snap.getClosestNode());
        BaseGraph baseGraph = hopper.getBaseGraph();
        NodeAccess nodeAccess = baseGraph.getNodeAccess();
        double lon = nodeAccess.getLon(4312);
        double lat = nodeAccess.getLat(4312);
        System.out.println(lon+","+lat+";");

2.3路径规划

2.3.1示例代码

public static void routing(GraphHopper hopper, String from, String to) {
        String[] fromPoint = from.split(",");
        double fromLon = Double.parseDouble(fromPoint[0]);
        double fromLat = Double.parseDouble(fromPoint[1]);
        String[] toPoint = to.split(",");
        double toLon = Double.parseDouble(toPoint[0]);
        double toLat = Double.parseDouble(toPoint[1]);

        // simple configuration of the request object
        GHRequest req = new GHRequest(fromLat, fromLon, toLat, toLon).
                // note that we have to specify which profile we are using even when there is only one like here
                        setProfile("car").
                // define the language for the turn instructions
                        setLocale(Locale.CHINA);
        GHResponse rsp = hopper.route(req);

        // handle errors
        if (rsp.hasErrors())
            throw new RuntimeException(rsp.getErrors().toString());

        // use the best path, see the GHResponse class for more possibilities.
        ResponsePath path = rsp.getBest();

        // 导航结果点位集合
        PointList pointList = path.getPoints();
        // 总距离 m
        double distance = path.getDistance();
        // 总耗时 ms
        long timeInMs = path.getTime();

        System.out.println("路线点位： ");

        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < pointList.size(); ++i) {
            if (i > 0) {
                sb.append("; ");
            }
            sb.append(pointList.getLon(i));
            sb.append(',');
            sb.append(pointList.getLat(i));
            if (pointList.is3D()) {
                sb.append(',');
                sb.append(pointList.getEle(i));
            }
        }
        System.out.println(sb.toString()+"\n------------------------");
        System.out.println("总距离： " + distance + "， 总用时： " + timeInMs);


        Translation tr = hopper.getTranslationMap().getWithFallBack(Locale.CHINA);
        InstructionList il = path.getInstructions();
        // iterate over all turn instructions
        for (Instruction instruction : il) {
            System.out.println("distance " + instruction.getDistance() + " for instruction: " + instruction.getTurnDescription(tr));
        }
    }

测试类

public static void main(String[] args) {
        String osmFilePath = "D:\\work\\CODE\\soft2study/GraphHopper_study/xiamen.osm";
        //加载地图
        GraphHopper hopper = createGraphHopperInstance(osmFilePath);
        String from = "118.15531256,24.51429705";
        String to = "118.08894888,24.47891989";
        routing(hopper, from, to);
    }

2.4等时圈计算

2.3.1示例代码

2.3.2结果示例

官网的等时圈示例

在这里插入图片描述

厦门以软三为中心点 15分钟驾车的等时圈示例，红色为100m的网格端点，绿色为等时圈的点

在这里插入图片描述

3、graphhopper应用与公共交通

谷歌推出了通用公交数据标准GTFS，主要是使用固定的文本格式和字符对公交数据进行标准化

General Transit Feed Specification

它是一个可预见的中转站位置和时间的结构化数据列表。

3.1.组成元素

agency.txt　（机构，运行商）必须

stops.txt　（站点，出入口）必须对应公交站点

routes.txt　（路线）必须对应公交线路

trips.txt　（路趟----每一趟车）必须对应公交时刻表

如果把route表示每一条线路，那么trip就是跑在每一个线路上的车。
比如同是地铁5号线，3点一班车，5点一班车，那么就是两个trip表示。还有上下行车次，区间车等等情况。

frequencies.txt　（频率）可选

引入频率，更好的表示trip，如频率表示：7am~9am 每3分钟一趟车。而Trip直接引用frequency即可。

calendar.txt　（日历）必须

日历的作用是定义trip的生效日期，比如一个trip规定一个车，在工作日是一个频率，在周末是另一个频率，日期参数就很有用了。

calendar_dates.txt　（日历－日期）可选

日期的特殊情况-----节假日，在日期规定了每个工作日都是一个频率，但是偏偏周一是清明节（放假），那么这一天也是按照周末的频率来的。calendar_dates定义假期，当假期与calendar有重叠，会以calendar_dates为准。

stop_times.txt　（停车－时间）必须

这是一个与trip相关的表，表示站点的到站时间，离站时间，上下车属性等等。

fare_rules.txt　（票价－规定）可选

公交必定是要收费的，这个表规定收费规则。

fare_attributes.txt　（票价－属性）可选

表示收费的具体规则对应的钱是多少。

shapes.txt　（形状）可选

一般地图信息，都会存储一个形状信息，用于展示（渲染），形状是用经纬度点组成的数组来表示的。

transfers.txt　（转车）可选

4、利用源码本地搭建graphhopper

下载源码，源码中有一个web项目，有一个Application

在这里插入图片描述

根据官网上的指导说明，需要增加两个参数，一个是server 一个是配置文件

public static void main(String[] args) throws Exception {
        args = new String[2];
        args[0] = "server";
        args[1]="config.yml";
        new GraphHopperApplication().run(args);
    }

重点是配置文件config.yml，下载的源码中有一个config-example.yml，复制重命名为自己的配置文件，我这里命名为config.yml

修改了地图的路径和缓存的路径

  # OpenStreetMap input file PBF or XML, can be changed via command line -Ddw.graphhopper.datareader.file=some.pbf
  datareader.file: "core/files/xiamen.osm"
  # Local folder used by graphhopper to store its data
  graph.location: target/isochrone-graph-cache

其中datareader.file 表示地图的路径，我这里用的osm的格式

graph.location 表示地图加载之后缓存到本地的路径

完成上面的配置之后，启动GraphHopperApplication，看到了graphhopper的图形

在这里插入图片描述

看到了最下面的Started… 表示启动成功

在浏览器中输入：http://localhost:8989/

在这里插入图片描述

空白一大片，F12查看原因，发现是在国内请求OpenStreedMap失败的原因。

路径规划的API

http://localhost:8989/route?point=24.51429705,118.15531256&point=24.47891989,118.08894888&profile=car&type=json&points_encoded=false
API参数说明参考https://blog.csdn.net/haochajin/article/details/99963678
返回的结果示例：
在这里插入图片描述