Создание схем общественного транспорта на основе геоданных (проект)

Ментор	Владимир Клепов
Учебный семестр	Осень 2016
Учебный курс	2-й курс
Максимальное количество студентов, выбравших проект: 11

Что это за проект?

Генератор маршрутных схем создает карты маршрутов общественного транспорта на основе данных из интернета.

Ручной дизайн таких схем занимает много сил и времени, и часто им не занимаются. Во многих городах схемы транспорта или вообще нет, или по ней сложно что-нибудь узнать. С другой стороны, отдельные операции хорошо автоматизируются:

• Подобрать цвета линий
• Привязать направления к сетке, сохранив топологию сети
• Выделить близкие линии
• Расставить остановки так, чтобы названия не мешали друг другу.

В зависимости от сложности и масштаба схемы используют несколько степеней упрощения:

• Карта: с буквальной привязкой к географии, подходит для небольших транспортных систем.
• Схема: подходит для сложных систем (или карт в мелком масштабе). Географию необходимо упростить: объединить несколько близкоидущих линий, привязать направления к регулярной сетке, поменять масштаб в зависимости от плотности остановок (например, на схеме метро Москвы центр гораздо больше, чем на самом деле)
• Комбинированная схема: ближайшие остановки привязаны к географии, но за пределами района работает как схема. Некоторые линии можно убрать (большой творческий простор).

Автоматизация сосредоточена на одном сценарии: я знаю, откуда и куда хочу добраться, и система подскажет кратчайший путь. Но есть много случаев, в которых лучше именно схема: например, нужно узнать, куда я могу доехать со своей остановки, или если у меня нет смартфона с интернетом.

Проект состоит из двух частей. Для начала нужно собрать инфомацию о координатах остановок и маршрутах между ними. Если очень повезет, часть данных может найтись в каком-нибудь АПИ. Иначе нужно будет найти какой-нибудь сайт с картой маршрутов и выгрузить данные оттуда. Эта часть проекта сложно обобщается на разные города и делается один раз. Вторая часть — веб-интерфейс, который принимает на вход данные о маршрутах и остановках и строит схему:

1. Применяет алгоритмы для упрощения схемы (опционально)
2. Отрисовать схему (для карт с привязкой -- на карте)
3. Возможно, скорректировать дизайн (выбрать обозначения остановок, толщину линий и т.д.)
4. Иногда (например, для обозначения сложных пересадок) может потребоваться ручная коррекция результатов.

Чему вы научитесь?

• Писать веб-скреперы (программы для сбора данных с веб-страниц без API).
• Нескольким алгоритмам на планарных графах.
• Работать с геоданными (API OpenStreetMap, Leaflet).
• Генерировать векторную графику по данным (очень полезно для анализа данных!)

Какие начальные требования?

Конечно же желание покодить. Желательно иметь опыт работы с веб-стеком: js, HTML, CSS-селекторы (не настаиваю, это не очень сложно).

Какие будут использоваться технологии?

• Javascript (для интерфейса и отрисовки)
• Собирать данные можно на чем угодно. Я использую node + cheerio и расскажу о них, но принципы везде одинаковые.
• Геоданные берутся из API OpenStreetMap.
• Результат генерируется в SVG через библиотеку общей (как d3) или географической (как Leaflet) визуализации. Можно использовать фронтенд-фреймворк: React очень хорош.

Темы вводных занятий

• Программирование на js/node.js, работа с npm, использование модуля request (HTTP-запросы), выгрузка данных в JSON.
• Веб-скрепинг: поиск нужных данных в интернете и автоматизация их сбора.
• Принципы дизайна транспортных схем.
• Алгоритмы автоматизации постоения схем.
• Создание веб-интерфейсов для динамической визуализации схем.

Направления развития

• При упрощении схемы использовать полную или частичную схематизацию
• Автоматически подбирать цвета линий
• Интерактивный веб-интерфейс: управлять графическими элементами, корректировать положение остановок и т.д.

Критерии оценки

4-5: Собрать данные о графе остановок и отрисовать карту.

6-7: Реализовать алгоритмы схематизации

8-10: Добавить что-либо из продвинутых возможностей (см. описание)

Ориентировочное расписание занятий

ПН-ПТ: с 15:00 по договоренности.