Сразу возникает вопрос - кому в 2024 году может понадобиться переносить данные с бумажного носителя на цифровой, ведь большинство данных уже в цифровом виде. Тем не менее есть реальная задача. В исходных данных - растровая картинка проекта в виде таблицы с географическими координатами, выраженными в градусах, минутах и секундах, а на выходе должно получиться текстовое описание маршрутов с длинами и карта с точками и сегментами.
Предстоящие действия включают следующие шаги: из бумажного проекта взять таблицу с географическими координатами предстоящей застройки, оцифровать эти данные, а затем с помощью Python скрипта создать GPX-файл с точками и отрезками для нанесения на карту.
Затем, создав другой Python-скрипт, провести геокодирование координат для получения текстовых описаний с адресами и автоматически рассчитать расстояния между точками и сегментами.
Все эти действия гораздо быстрее ручного нанесения точек на карту и ручного подсчёта расстояний.
В документе содержатся растровые изображения таблиц с географическими координатами планируемой застройки. Есть несколько проектов, причем все изображения вставлены одинаково небрежно – с наклоном только в разные стороны.
Поскольку страниц, содержащих точки не так много - всего по две страницы на проект, то выбрал использовать телефон с Google Lens (Гугл Объектив), вместо специализированной программы для оптического распознавания символов.
С помощью Google Объектив, закрывая двумя кусочками страницы соседние столбцы можно легко и корректно распознать полностью всю таблицу. Это быстро и является хорошим вариантом при отсутствии сканера.
Google Объектив для распознавания таблицы
Подготовка данных
Мне показалось правильным перевести градусы, минуты и секунды в десятичные градусы следующим образом:
Десятичные градусы = градусы + (минуты / 60) + (секунды / 3600)
Провёл все вычисления в таблице:
Далее в Notepad++ при помощи макросов привёл данные к неизменяемому виду данных в Python, который используется для хранения упорядоченной последовательности элементов. Такая запись в Python называется кортежем (tuple). Кортеж представляет собой неизменяемый упорядоченный набор элементов, заключённых в круглые скобки. Каждый элемент кортежа отделяется запятой.
Генерация GPX файла
После того как точки получились в простом текстовом виде написал Python код, который генерирует GPX файл с этими точками. Рассматривал ещё KML файл, но в целом скорее всего без разницы какой формат выбрать для этой промежуточной стадии.
GPX (GPS eXchange Format) - это формат хранения и обмена данными устройств позиционирования GPS. Был создан в 2002, файл может содержать различные элементы, такие как треки <rte> и путевые точки <trk>.
Python код генерации. Скрипт начинается с настройки среды для обработки выходных данных в кодировке UTF-8 и импортирует необходимую библиотеку XML (xml.etree.ElementTree). Это гарантирует, что выходной файл и любые сообщения терминала будут правильно обрабатывать специальные символы. В самом начале идёт определение данных:
Координаты: определяется список пар широты и долготы. Каждая координата соответствует определенной географической точке. Скрипт начинает нумерацию этих точек с 1, хотя в начале добавляется неиспользуемая точка-заполнитель для целей индексации.
Сегменты: Набор списков определяет «треки» или «маршруты», которые являются последовательностями точек, представленных их индексами в списке координат.
Дальше скрипт использует библиотеку XML для построения структурированного файла GPX
Путевые точки: каждая координата добавляется как элемент (путевая точка). Вложенный элемент назначает метку, например «Точка 1», «Точка 2» и т. д.
Треки: список segments используется для определения элементов (трек). Каждый трек имеет для идентификации (например, «Сегмент 1») и содержит последовательность элементов (точка трека), соответствующих индексам в сегменте. Они также включают элементы для маркировки.
Сконструированное дерево XML сохраняется в файле с именем output.gpx с кодировкой UTF-8 и декларацией XML. Подтверждающее сообщение выводится на консоль. Точки приведены просто как пример:
Отображение GPX-файла с точками и отрезками на карте
GPX файл импортировал в SAS.Planet.Release.241111 для отображения на нужных слоях карты.
SAS.Planet - это программа с открытым программным кодом для скачивания спутниковых снимков и карт из различных онлайн-сервисов, таких как Google Maps, Яндекс.Карты и другие. Она позволяет сохранять карты и снимки высокого разрешения на локальный компьютер для последующего использования без доступа к интернету.
Яндекс Карта и Rosreestr.ru кадастровые границы
На карте выбраны слои Яндекс Карта и Rosreestr.ru кадастровые границы - на них наложены точки и получившиеся сегменты пути.
Из SAS.Planet можно можно сохранить и распечатать слои с наложенными на них точками в любом формате включая А0 и А1.
Геокодирование координат для получения текстовых описаний с адресами и автоматический расчет расстояний между точками и внутри сегментов
Написал Python код, который производит геокодирование координат для получения текстовых описаний с адресами и делает автоматический расчет расстояний между точками и внутри сегментов. Использовал две библиотеки:
Shapely - это библиотека Python для создания, анализа и манипулирования геометрическими фигурами, такими как точки, линии и многоугольники. Она отлично справляется с пространственными операциями, такими как расчет расстояний, поиск пересечений и проверка взаимосвязей между геометриями.
Geopy, с другой стороны, ориентирована на геокодирование и геопространственные вычисления. Она преобразует адреса в географические координаты и наоборот, а также может вычислять расстояния между местоположениями, используя различные геодезические методы.
Вместе эти библиотеки предоставляют мощный набор инструментов для обработки и анализа геопространственных данных.
Код Python скрипта. В самом начале задаются:
Координаты: список пар широты и долготы представляет различные географические точки. Первая запись — это заполнитель для выравнивания индексации с удобной для восприятия нумерацией.
Сегменты: это группы точек, идентифицированных по их индексам, которые образуют непрерывные линии или пути.
shapely.geometry: используется для создания геометрических представлений, таких как линии, образованные путем соединения координат.
geopy: предоставляет инструменты для расчета расстояний и геокодирования (преобразования координат в адреса).
Nominatim: геокодер из OpenStreetMap, используемый для обратного геокодирования координат в удобные для восприятия адреса.
Обратное геокодирование: функция reverse_geocode преобразует широту и долготу в адреса. Она корректно обрабатывает ошибки, возвращая соответствующее сообщение, если адрес не может быть найден или если есть исключение.
Расчет расстояния: функция geodesic из geopy вычисляет расстояние между последовательными точками в метрах.
Для каждого сегмента создаётся отчёт:
Точки, образующие сегмент, соединяются в линию (LineString), а общая длина пути вычисляется путем суммирования расстояний между последовательными точками.
Эта информация форматируется в виде описания.
Каждая точка в сегменте подвергается обратному геокодированию для предоставления адреса, удобного для восприятия человеком.
Расстояние между каждой парой последовательных точек вычисляется и включается в отчет.
Точки приведены просто как пример:
Результат выполнения скрипта:
Такой текстовый результат полностью устраивал.
Итоги
Гораздо быстрее получилось создать автоматизацию для получения текстовое описания маршрутов с длинами и отображения карты с точками и сегментами, чем вручную наносить точки на карту и вручную делать расчёт расстояний.
