map.c

   1 /*
   2  *      Hic Est Leo -- Global Map Operations
   3  *
   4  *      (c) 2014 Martin Mares <mj@ucw.cz>
   5  */
   6
   7 #include <ucw/lib.h>
   8 #include <ucw/conf.h>
   9 #include <ucw/gary.h>
  10 #include <ucw/mempool.h>
  11 #include <ucw/simple-lists.h>
  12
  13 #include <stdio.h>
  14 #include <math.h>
  15
  16 #include "leo.h"
  17 #include "osm.h"
  18 #include "shp.h"
  19 #include "map.h"
  20 #include "css.h"
  21 #include "sym.h"
  22 #include "fixed.h"
  23
  24 double map_min_x, map_min_y;
  25 double map_max_x, map_max_y;
  26 double page_width, page_height;
  27 uns map_clip, map_rotate, map_draw_border;
  28 char *map_xml_input;
  29 char *map_projection;
  30 char *map_style_sheet;
  31 char *map_svg_output;
  32 clist map_sources;
  33
  34 static struct cf_section map_style_cf = {
  35 #define P(x) PTR_TO(struct data_source_style, x)
  36   CF_TYPE(struct data_source_style),
  37   CF_ITEMS {
  38     CF_STRING("Name", P(name)),
  39     CF_END
  40   }
  41 #undef P
  42 };
  43
  44 static const char * const map_formats[] = {
  45   "invalid",
  46   "osmxml",
  47   "fixed",
  48   "shape",
  49 };
  50
  51 static struct cf_section map_source_cf = {
  52 #define P(x) PTR_TO(struct data_source, x)
  53   CF_TYPE(struct data_source),
  54   CF_ITEMS {
  55     CF_STRING("File", P(file)),
  56     CF_LOOKUP("Format", P(format), map_formats),
  57     CF_LIST("StyleSheet", P(styles), &map_style_cf),
  58     CF_END
  59   }
  60 #undef P
  61 };
  62
  63 static struct cf_section map_cf = {
  64   CF_ITEMS {
  65     CF_DOUBLE("MinX", &map_min_x),
  66     CF_DOUBLE("MinY", &map_min_y),
  67     CF_DOUBLE("MaxX", &map_max_x),
  68     CF_DOUBLE("MaxY", &map_max_y),
  69     CF_DOUBLE("PageWidth", &page_width),
  70     CF_DOUBLE("PageHeight", &page_height),
  71     CF_UNS("Clip", &map_clip),
  72     CF_UNS("Rotate", &map_rotate),
  73     CF_UNS("DrawBorder", &map_draw_border),
  74     CF_LIST("Source", &map_sources, &map_source_cf),
  75     CF_STRING("Projection", &map_projection),
  76     CF_STRING("SVGOutput", &map_svg_output),
  77     CF_END
  78   }
  79 };
  80
  81 static void CONSTRUCTOR map_preinit(void)
  82 {
  83   cf_declare_section("Map", &map_cf, 0);
  84 }
  85
  86 // Calculated
  87 double map_scale;
  88 double page_offset_x, page_offset_y;
  89 double page_map_width, page_map_height;
  90
  91 void map_set_scale(void)
  92 {
  93   double x_range = map_max_x - map_min_x;
  94   double y_range = map_max_y - map_min_y;
  95   double x_scale = page_width / x_range;
  96   double y_scale = page_height / y_range;
  97   map_scale = MIN(x_scale, y_scale);
  98   page_map_width = x_range * map_scale;
  99   page_map_height = y_range * map_scale;
 100   page_offset_x = (page_width - page_map_width) / 2;
 101   page_offset_y = (page_height - page_map_height) / 2;
 102
 103   msg(L_INFO, "Setting scale %.3g (orig window [%.6g,%.6g], page window [%.6g,%.6g]+[%.6g,%.6g] on [%.6g,%.6g])",
 104     map_scale,
 105     x_range, y_range,
 106     page_map_width, page_map_height,
 107     page_offset_x, page_offset_y,
 108     page_width, page_height);
 109
 110   double pmin_x = INFINITY, pmax_x = -INFINITY;
 111   double pmin_y = INFINITY, pmax_y = -INFINITY;
 112   double rmin_x = INFINITY, rmax_x = -INFINITY;
 113   double rmin_y = INFINITY, rmax_y = -INFINITY;
 114   CLIST_FOR_EACH(struct data_source *, ds, map_sources)
 115     {
 116       CLIST_FOR_EACH(struct osm_node *, n, ds->osm->obj_list[OSM_TYPE_NODE])
 117         {
 118           pmin_x = MIN(pmin_x, n->x);
 119           pmax_x = MAX(pmax_x, n->x);
 120           pmin_y = MIN(pmin_y, n->y);
 121           pmax_y = MAX(pmax_y, n->y);
 122           n->x = (n->x - map_min_x) * map_scale + page_offset_x;
 123           n->y = page_height - page_offset_y - (n->y - map_min_y) * map_scale;
 124           rmin_x = MIN(rmin_x, n->x);
 125           rmax_x = MAX(rmax_x, n->x);
 126           rmin_y = MIN(rmin_y, n->y);
 127           rmax_y = MAX(rmax_y, n->y);
 128         }
 129     }
 130   msg(L_INFO, "Bounds before scaling: [%.10g,%.10g] x [%.10g,%.10g]", pmin_x, pmax_x, pmin_y, pmax_y);
 131   msg(L_INFO, "Bounds after scaling: [%.10g,%.10g] x [%.10g,%.10g]", rmin_x, rmax_x, rmin_y, rmax_y);
 132
 133   if (debug_dump_after_scaling)
 134     {
 135       puts("=== Map after scaling ===");
 136       CLIST_FOR_EACH(struct data_source *, ds, map_sources)
 137         {
 138           osm_this = ds->osm;
 139           osm_dump();
 140         }
 141     }
 142 }
 143
 144 bool map_object_visible_p(struct osm_object *o)
 145 {
 146   double margin = 10;
 147
 148   switch (o->type)
 149     {
 150     case OSM_TYPE_NODE:
 151       {
 152         struct osm_node *n = (struct osm_node *) o;
 153         return (n->x >= page_offset_x - margin && n->x <= page_offset_x + page_map_width + margin &&
 154                 n->y >= page_offset_y - margin && n->y <= page_offset_y + page_map_height + margin);
 155       }
 156     case OSM_TYPE_WAY:
 157       {
 158         struct osm_way *w = (struct osm_way *) o;
 159         bool ok = 0;
 160         OSM_FOR_EACH_BEGIN(struct osm_object *, n, w->nodes)
 161           {
 162             ok |= map_object_visible_p(n);
 163           }
 164         OSM_FOR_EACH_END;
 165         return ok;
 166       }
 167     case OSM_TYPE_RELATION:
 168       {
 169         struct osm_relation *r = (struct osm_relation *) o;
 170         bool ok = 0;
 171         OSM_FOR_EACH_BEGIN(struct osm_object *, n, r->members)
 172           {
 173             ok |= map_object_visible_p(n);
 174           }
 175         OSM_FOR_EACH_END;
 176         return ok;
 177       }
 178     case OSM_TYPE_MULTIPOLYGON:
 179       return map_object_visible_p(&((struct osm_multipolygon *) o)->rel->o);
 180     default:
 181       ASSERT(0);
 182     }
 183 }
 184
 185 void map_load_styles(void)
 186 {
 187   clist style_cache;
 188   clist_init(&style_cache);
 189
 190   CLIST_FOR_EACH(struct data_source *, ds, map_sources)
 191     {
 192       CLIST_FOR_EACH(struct data_source_style *, ss, ds->styles)
 193         {
 194           CLIST_FOR_EACH(struct simp_node *, n, style_cache)
 195             {
 196               struct data_source_style *x = n->p;
 197               if (!strcmp(x->name, ss->name))
 198                 {
 199                   ss->css = x->css;
 200                   break;
 201                 }
 202             }
 203           if (!ss->css)
 204             {
 205               msg(L_DEBUG, "Loading style sheet %s", ss->name);
 206               ss->css = css_load(ss->name);
 207
 208               if (debug_dump_css)
 209                 {
 210                   printf("=== Stylesheet %s ===", ss->name);
 211                   css_dump(ss->css);
 212                 }
 213
 214               simp_append(cf_get_pool(), &style_cache)->p = ss;
 215             }
 216         }
 217     }
 218 }
 219
 220 static void map_load_source(struct data_source *ds)
 221 {
 222   ds->osm = osm_init();
 223
 224   bool need_mp = 0;
 225   bool need_proj = 0;
 226
 227   switch (ds->format)
 228     {
 229     case DATA_SOURCE_OSMXML:
 230       msg(L_INFO, "Parsing %s as OSM XML", ds->file);
 231       if (!ds->file)
 232         die("OSM XML data sources must have a file name");
 233       osm_xml_parse(ds->file);
 234       need_mp = 1;
 235       need_proj = 1;
 236       break;
 237     case DATA_SOURCE_FIXED:
 238       msg(L_INFO, "Adding fixed objects");
 239       if (!ds->file)
 240         ds->file = "fixed";
 241       fixed_add();
 242       break;
 243     case DATA_SOURCE_SHAPE:
 244       msg(L_INFO, "Parsing %s as shape file", ds->file);
 245       if (!ds->file)
 246         die("Shape data sources must have a file name");
 247       shp_parse(ds->file);
 248       need_proj = 1;
 249       break;
 250     default:
 251       die("Invalid data source format");
 252     }
 253
 254   osm_stats();
 255   if (debug_dump_source)
 256     {
 257       puts("=== Source data ===");
 258       osm_dump();
 259     }
 260   if (need_mp)
 261     osm_make_multipolygons();
 262
 263   if (need_proj)
 264     {
 265       msg(L_INFO, "Projecting");
 266       osm_project(map_projection);
 267       if (debug_dump_after_proj)
 268         {
 269           puts("=== Map after projection ===");
 270           osm_dump();
 271         }
 272     }
 273 }
 274
 275 void map_load_sources(void)
 276 {
 277   CLIST_FOR_EACH(struct data_source *, ds, map_sources)
 278     map_load_source(ds);
 279 }
 280
 281 void map_apply_styles(struct svg *svg)
 282 {
 283   struct style_results r;
 284   style_init(&r);
 285
 286   CLIST_FOR_EACH(struct data_source *, ds, map_sources)
 287     {
 288       msg(L_INFO, "Applying stylesheet on %s", ds->file);
 289       for (uns i = OSM_TYPE_NODE; i <= OSM_TYPE_MULTIPOLYGON; i++)
 290         CLIST_FOR_EACH(struct osm_object *, o, ds->osm->obj_list[i])
 291           {
 292             if (debug_dump_styling)
 293               {
 294                 puts("===============================");
 295                 osm_obj_dump(o);
 296               }
 297             if (!map_object_visible_p(o))
 298               {
 299                 if (debug_dump_styling)
 300                   printf("--> invisible\n");
 301                 continue;
 302               }
 303             style_begin(&r, o);
 304             CLIST_FOR_EACH(struct data_source_style *, ss, ds->styles)
 305               css_apply(ss->css, &r);
 306             if (debug_dump_styling)
 307               style_dump(&r);
 308             sym_from_style(o, &r, svg);
 309             style_end(&r);
 310           }
 311     }
 312
 313   // FIXME: Ought to destroy the style_results
 314 }
 315
 316 struct gen_context {
 317   struct osm_way *w;
 318   struct osm_ref **refs;
 319   uint in_nodes;
 320   uint out_nodes;
 321 };
 322
 323 static void generalize_recursively(struct gen_context *gc, int first, int last)
 324 {
 325   if (last - first <= 1)
 326     return;
 327
 328   double max_err = 0;
 329   struct osm_node *f = (struct osm_node *) gc->refs[first]->o, *l = (struct osm_node *) gc->refs[last]->o;
 330   double fx = f->x;
 331   double fy = f->y;
 332   double dx = l->x - fx;
 333   double dy = l->y - fy;
 334   double dd = dx*dx + dy*dy;
 335
 336   for (int i = first + 1; i < last; i++)
 337     {
 338       struct osm_node *n = (struct osm_node *) gc->refs[i]->o;
 339       double nx = n->x - f->x;
 340       double ny = n->y - f->y;
 341       double p = dx*nx + dy*ny;         // (px,py) = projection of (nx,ny) onto (dx,dy)
 342       double px = dx*p / dd;
 343       double py = dy*p / dd;
 344       double ex = px - nx;              // (ex,ey) is the error vector: (nx,ny) minus its projection
 345       double ey = py - ny;
 346       double e = ex*ex + ey*ey;
 347       max_err = MAX(max_err, e);
 348     }
 349
 350   double close = 5;
 351   if (max_err > close*close)
 352     {
 353       int mid = (first + last) / 2;
 354       ASSERT(first < mid && mid < last);
 355       generalize_recursively(gc, first, mid);
 356       clist_add_tail(&gc->w->nodes, &gc->refs[mid]->n);
 357       generalize_recursively(gc, mid, last);
 358     }
 359 }
 360
 361 static void generalize_way(struct gen_context *gc, struct osm_way *w)
 362 {
 363   gc->w = w;
 364   GARY_RESIZE(gc->refs, 0);
 365
 366   CLIST_FOR_EACH(struct osm_ref *, r, w->nodes)
 367     *GARY_PUSH(gc->refs) = r;
 368
 369   int N = GARY_SIZE(gc->refs);
 370   if (N <= 2)
 371     return;
 372
 373   gc->in_nodes += N;
 374
 375 #if 0
 376   for (int i=0; i<N; i++)
 377     {
 378       struct osm_node *n = (struct osm_node *) gc->refs[i]->o;
 379       msg(L_DEBUG, "Generalize: @%d #%jd [%f,%f]", i, (intmax_t) n->o.id, n->x, n->y);
 380     }
 381 #endif
 382
 383   clist_init(&w->nodes);
 384   clist_add_tail(&w->nodes, &gc->refs[0]->n);
 385   generalize_recursively(gc, 0, N-1);
 386   clist_add_tail(&w->nodes, &gc->refs[N-1]->n);
 387
 388   CLIST_FOR_EACH(struct osm_ref *, r, w->nodes)
 389     gc->out_nodes++;
 390 }
 391
 392 void map_generalize(void)
 393 {
 394   msg(L_INFO, "Generalizing ways");
 395   struct gen_context gc = { };
 396   GARY_INIT(gc.refs, 0);
 397
 398   CLIST_FOR_EACH(struct data_source *, ds, map_sources)
 399     CLIST_FOR_EACH(struct osm_way *, w, ds->osm->obj_list[OSM_TYPE_WAY])
 400       generalize_way(&gc, w);
 401
 402   GARY_FREE(gc.refs);
 403
 404   msg(L_INFO, "Generalization: %u nodes in, %u nodes out", gc.in_nodes, gc.out_nodes);
 405 }