Построение маршрутов..., люди регулярно этим пользуются, особенно для автомобильных маршрутов, в навигаторах.
Решений, для построения маршрута тоже немало, в том числе существует GraphHopper, который умеет строить маршруты, и для автомобилей, и для пешеходов, и даже для пешего туризма, - подойдёт, наверно, в 99% случаев.
Далее речь пойдёт том, что делать в остальных ситуациях, точнее о моём опыте использования GraphHopper, когда существующее решение не подходило. Требовалось учитывать дополнительные ограничения: строить пешеходные маршруты для людей с ограниченными возможностями. Не будет ни каких значимых особенностей реализации именно этой задачи. Обобщённо.
Будет описано, как создать на основе библиотеки GraphHopper свой веб–сервис, который, по координатам начала и окончания пути, вернёт массив координат маршрута.
Пример приложения, со всеми необходимыми для запуска заглушками, можно найти в моём репозитории на GitHub.
GraphHopper - механизм маршрутизации, написанный на Java. Выпущен под лицензией Apache, и может быть встроен в продукты с закрытым исходным кодом.
Статьи подобного толка на хабре встречаются, например, Гуляем по городу с умом, но в ней не приводится деталей реализации, к сожалению, и… ну и всё.
Также в публикации Новости из мира OpenStreetMap № 512 (05.05.2020-11.05.2020), была новость следующего содержания:
Разработчики GraphHopper ждут наших с вами комментариев, так как они ввели новую функцию, позволяющую даже людям без знания программирования или Java изменять модель построения маршрутов.
Наверно, эта новая функция покроет ещё 0.99% возможных ситуаций, вероятно подойдёт и для Вашей задачи, знания Java не потребуются, и вообще проблем не возникнет. Я расскажу, а своём опыте создания правил построения маршрутов, когда этой функции не было, а до её создания оставалось 2 года.
Понадобятся знания Java.
Считаю, что публикация всё ещё актуальна, ибо:
ничто не может сравниться по гибкости и податливости с возможностью изменения исходного кода
GraphHopper работает на данных OSM, а Вам могут потребоваться правила, не предусмотренные OSM. Например, вы можете строить маршруты по закрытым дорогам, их закрытость очевидна из OSM. Вот только надо учесть цветовую дифференциацию штанов. А ездить по зимникам в летнее время года я крайне не рекомендую, здесь может потребоваться проверка даты.
Решение
В статье используется версия библиотеки GraphHopper 0.10.0, актуальная на момент создания приложения.
Для начала подключаем библиотеку.
Maven:
<dependency>
<groupId>com.graphhopper</groupId>
<artifactId>graphhopper-reader-osm</artifactId>
<version>0.10.0</version>
</dependency> Исходный код GraphHopper, в том числе этой библиотеки, выложен на github. Так же там есть некоторая документация, например How to create new routing profile aka a new FlagEncoder? которая, как бы намекает, что нам необходимо создавать свой FlagEncoder. Уже существующие FlagEncoder, находятся в пакете com.graphhopper.routing.util, нас особо интересуют FootFlagEncoder, т.к. он занимается построением именно пешеходных маршрутов, и AbstractFlagEncoder, как его родительский класс.
Отправной точкой для постижения GraphHopper (актуальной версии) может стать вот эта страница GraphHopper Documentation и пример RoutingExample.java.
Создаём FlagEncoder
Имеет смысл, либо унаследовать свой FlagEncoder от AbstractFlagEncoder, частично повторив FootFlagEncoder и внеся изменения куда следует, либо сразу от FootFlagEncoder, что избавит от дублирования кода. Мне больше подходит наследование от AbstractFlagEncoder и копирование кода FootFlagEncoder, ибо требуется доступ к полям, которые в FootFlagEncoder приватны.
Магия построения графа путей сосредоточена в методе acceptWay, который принимает поочерёдно объекты дорог - ReaderWay и решает пригодна эта дорога для прохода/проезда или нет. Определение пригодности это прерогатива FlagEncoder. Я передаю во FlagEncoder список дорог, по которым ходить нельзя. Необходимо чтобы метод acceptWay, натолкнувшись на эту дорогу сказал своё твёрдое нет – вернув 0.
Список назовём restricted, и хранить он будет id объекта way из OSM.
public class MyFlagEncoder {
…
private List<Long> restricted;
@Override
public long acceptWay(ReaderWay way) {
if (restricted.contains(way.getId()))
return 0;
…
}
…
}У нас запретительный подход, если объект оказался в списке, то выполнение прерываем, вернув 0.
Предварительная подготовка данных
Написав FlagEncoder, и переделав в нём всё что хотели, можно приступать к построению графа маршрутов.
Я черпал вдохновение в документации Routing via Java API.
GraphHopper closableInstance = new GraphHopperOSM().setOSMFile(osmFilePath).forServer();
closableInstance.setStoreOnFlush(true);
closableInstance.setGraphHopperLocation(graphFolder);
closableInstance.setEncodingManager(new EncodingManager(encoder));
closableInstance.setCHEnabled(false);
GraphHopper hopper = closableInstance.importOrLoad();Здесь
osmFilePath - путь к pbf-файлу региона, pbf можно взять например на geofabrik, или других порталах, это срез данных из OSM;
encoder – объект интересующего нас
FlagEncoder, например того, который мы сами и создали на предыдущем шаге;graphFolder – директория куда будут сохранены результаты построения.
Метод importOrLoad проведёт построение графа, в соответствии с правилами из FlagEncoder, и сохранит результат в указанную папку.
Строим маршрут
Нужно обратиться к следующей части документации GraphHopper: Low level API.
Предварительно созданные графы можно загрузить всё тем же методом importOrLoad.
GraphHopper closableInstance = new GraphHopperOSM().
setOSMFile(pbfFile).
forServer().
setStoreOnFlush(true).
setGraphHopperLocation(graphFolder).
setEncodingManager(new EncodingManager(encoder)).
setCHEnabled(false);
GraphHopper hopper = closableInstance.importOrLoad();Затем создать объект класса LocationIndex:
GraphHopperStorage graph = hopper.getGraphHopperStorage();
LocationIndex index = new LocationIndexTree(graph, new RAMDirectory());
index.prepareIndex();Для построения маршрута нам потребуются объекты трёх классов: GraphHopperStorage, FlagEncoder, LocationIndex.
Используем их следующим образом, результатом будет List<Double[]>:
QueryResult fromQR = index.findClosest(fromLon, fromLat, EdgeFilter.ALL_EDGES);
QueryResult toQR = index.findClosest(toLon, toLat, EdgeFilter.ALL_EDGES);
QueryGraph queryGraph = new QueryGraph(graph);
// Получить координаты пути
queryGraph.lookup(fromQR, toQR);
Dijkstra dij = new Dijkstra(queryGraph, new FastestWeighting(encoder), TraversalMode.NODE_BASED);
Path path = dij.calcPath(fromQR.getClosestNode(), toQR.getClosestNode());
PointList pl = path.calcPoints();
return pl.toGeoJson();Заключение
Реализация получилась примитивной т.к. основана на проверке (в методе acceptWay) попадания объекта в заранее составленный (или полученный всеми правдами и неправдами) список:
if (restricted.contains(way.getId()))
return 0;Гораздо правильнее было сделать что-то подобное коду, основанному на проверке значений тегов из OSM, как здесь:
if (way.hasTag("foot", intendedValues)) {
return acceptBit;
}Если у Вас есть возможность, для своей задачи, использовать второй вариант, основанный на проверке тегов – лучше предпочесть его. Это ни как не помешает подмешать туда и дополнительную логику, не вписывающуюся в этот подход.
Удачи!
