Beschreibung der Code Snippets und weiteren nötigen Dateien. Verwendete Software:
PostgreSQLPostGISosm2pgroutingpgRouting
Visualisierung:
QGIS
Entwicklungsumgebung:
OSGeo-Live 10.0
Datengrundlage:
OpenstreetMap
Daten herunterladen mittels xapi von OpenstreetMap.
$ CITY="NEW_YORK"
$ BBOX="-74.3500,40.4929,-73.5892,40.9343"
$ wget --progress=dot:mega -O "$CITY.osm" "http://www.overpass-api.de/api/xapi?*[bbox=${BBOX}][@meta]"
# datenbank vorbereiten
$ psql -U user
CREATE DATABASE nyc;
\c nyc
CREATE EXTENSION postgis;
CREATE EXTENSION pgrouting;
\q
$ osm2pgrouting -f NEW_YORK.osm -c path/config.xml -d nyc -U user
ALTER TABLE ways RENAME COLUMN name TO str_name;
ALTER TABLE osm_way_classes RENAME COLUMN name TO str_name;
Des Weiteren wird zu der von osm2pgrouting eine Kostenspalte (cost, cost_s, reverse_cost und reverse_cost_s) in der Tabelle mit allen Straßen/Wegen hinzugefügt. Sind diese < 0 bzw. > 0 bestimmt dies die Fahrtrichtung von Startknoten -> Zielknoten bzw. Zielknoten -> Startknoten. Hierrüber werden Einbahnstraßen definiert. Die von osm2pgRouting erstellte Spalte reverse_cost ist in Grad. Diese ist nicht verwendbar und muss in Meter umgewandelt werden. Die von osm2pgRouting erstellte Spalte length_m beinhaltet nicht die Informationen über die Fahrtrichtung (also < 0 oder > 0). Aus diesem Grund müssen diese Spalten hinzugefügt werden. Hierbei darf nicht die Information über die Fahrtrichtung verloren gehen.
ALTER TABLE ways ADD COLUMN reverse_cost_m DOUBLE PRECISION;
UPDATE ways SET reverse_cost_m =
CASE
WHEN reverse_cost < 0 THEN ST_Length(the_geom::geography) * (-1)
ELSE ST_Length(the_geom::geography)
END;
ALTER TABLE ways ADD COLUMN length_m_cost double precision;
UPDATE ways SET length_m_cost =
CASE
WHEN cost <= 0 THEN length_m * (-1)
ELSE length_m
END;
start_lon (numeric): Längengrad des Punktes, um welchen die Service Areas bestimmt werden sollenstart_lat (numeric): Breitengrad des Punktes, um welchen die Service Areas bestimmt werden sollenfahrtzeit_s (integer): Wie weit soll der am weitesten entfernte Punkt (in Sekunden) vom Zentrum der Service Areas (also start_lon/start_lat) entfernt sein?isolinien_s: In welchen Schritten/Abständen (in Sekunden) sollen die Isolinien eingezeichnet werden.
Die Funktion zeichnet keine wirklichen Isolinien. Sie gibt stattdessen für jeden Schritt, z.B. 60s, 120s, ... ein Polygon zurück. So kann identifiziert werden, welche Punkte innerhalb des Polygones liegen und somit erreichbar sind.
Im folgenden Beispiel soll kurz erläutert werden, wie `cost` und `reverse_cost` verwendet werden können, um komplexere "Kosten" zu übergeben. Dies wird beispielshaft für den schnellsten Weg mit motorisierten Fahrzeugen durchgeführt. Das Routing soll nur auf geeigneten Straßen erfolgen. Dafür müssen entsprechende Straßenklassen identifiziert werden und Kosten für diese festgelgt werden.Die im Datensatz vorhanden Straßenklassen wurden mit
SELECT * FROM osm_way_classes ORDER BY class_id;
ermittelt.
"road", "motorway", "motorway_link", "motorway_junction", "trunk",
"trunk_link" ,"primary", "primary_link", "secondary", "tertiary"
"residential", "living_street", "service", "track", "pedestrian",
"services", "bus_guideway", "path", "cycleway", "footway",
"bridleway", "byway", "steps", "unclassified", "secondary_link",
"tertiary_link", "lane", "track", "opposite_lane", "opposite",
"grade1", "grade2", "grade3", "grade4", "grade5", "roundabout"
Beschreibungen der Straßenklassen kann auf http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Key:highway nachgelesen werden.
Alle Wege, welche beispielsweise nicht designierte Fahrzeugstraßen sind, bekommen die Kosten -1. Somit werden diese Straßen beim Routing komplett (!) vermieden. Feiner Abstufungen bei Wegen mit eher supptimaler Oberflächenqualität (wenn das schnellste Routing vorgenommen werden soll) wird hier am Beispiel grade1-grade2 vorgenommen. Das ganz wird in eine Funktion gewrapped welche später im ALIAS der cost bzw. reverse_cost verwendet wird.
CREATE OR REPLACE FUNCTION kosten_auto_zeit_f(
strKlassen text)
RETURNS double precision AS
$$
BEGIN
CASE
WHEN $1 IN ('motorway', 'motorway_link', 'motorway_junction', 'trunk',
'trunk_link', 'primary', 'primary_link', 'secondary', 'tertiary',
'bus_guideway', 'secondary_link', 'tertiary_link', 'opposite',
'opposite_lane', 'roundabout', 'services', 'living_street',
'service', 'bridleway', 'byway', 'residential', 'lane')
THEN RETURN 1.0;
WHEN $1 IN ('path', 'footway', 'pedestrian', 'track', 'steps',
'cycleway') THEN RETURN -1.0;
WHEN $1 IN ('grade1') THEN RETURN 2.0;
WHEN $1 IN ('grade2') THEN RETURN 6.0;
WHEN $1 IN ('grade3') THEN RETURN 7.0;
WHEN $1 IN ('grade4') THEN RETURN 8.0;
WHEN $1 IN ('grade5') THEN RETURN 9.0;
WHEN $1 IN ('unclassified') THEN RETURN -1.0;
ELSE RETURN 5.0; -- 'road'
END CASE;
END;
$$
language 'plpgsql';
Es wird überprüft, ob die Straßenklasse des Weges, welcher der pgRouting Algorithmus identifiziert, einer der Straßenkasen im array ist. Ist dies der Fall, so wir der entsprechende Kostenfaktor zurückgegeben. Beim Routing werden dann die selbst erstellten Kostenfaktoren mit der Länge des Straßensegmentes bzw. der Zeit, welche benötigt wird, um dieses Segment zu passieren, multipliziert. Hieraus resultiert der beste Weg, abhängig von den Kosten.
SELECT route.*, w.the_geom, w.length_m FROM pgr_dijkstra('
SELECT gid AS id,
source,
target,
CASE
WHEN cost_s < 0 THEN cost_s
ELSE kosten_auto_zeit_f(w.str_name) * cost_s
END AS cost,
CASE
WHEN reverse_cost_s < 0 THEN reverse_cost_s
ELSE kosten_auto_zeit_f(w.str_name) * reverse_cost_s
END AS reverse_cost
FROM ways w
JOIN osm_way_classes owc
ON w.class_id = owc.class_id',
pgr_pointToEdgeNode('ways', ST_SetSRID(
ST_Point(-73.930397, 40.783351),
4326), 0.01
),
pgr_pointToEdgeNode('ways', ST_SetSRID(
ST_Point(-73.882022, 40.852214),
4326), 0.01),
directed := true) AS route
LEFT JOIN ways w
ON route.edge = w.gid
ORDER BY seq;
Das Verwenden der Kostenfunktion und die Implementation als ALIAS findet in folgenden Zeilen statt.
CASE
WHEN cost_s < 0 THEN cost_s
ELSE kosten_auto_zeit_f(w.str_name) * cost_s
END AS cost, -- ALIAS Zuweisung
CASE
WHEN reverse_cost_s < 0 THEN reverse_cost_s
ELSE kosten_auto_zeit_f(w.str_name) * reverse_cost_s
END AS reverse_cost -- ALIAS Zuweisung
Das Prüfen auf < 0 und > 0 ist nötig, um die Fahrtrichtung von Startknoten -> Zielknoten (cost) bzw. vom Zielknoten -> Startknoten (reverse_cost) zu bestimmen.