RUBY: Geo-Locations Referenzpunkten zuordnen

Das folgende Script sieht vor im zu untersuchenden Gebiet ein oder mehrere Referenzpunkte zu setzen und darum einen Radius in Metern zu schlagen. Diese Referenzpunkte werden in der ersten CSV-Datei hinterlegt. Die Radien dürfen sich dabei überschneiden. In einer zweiten CSV-Datei findet sich die Geo-Locations.

Das Script kalkuliert anschließend die Distanz zwischen den Referenzpunkten und den Locations und vergleicht, ob die Location innerhalb der (pro Referenzpunkt individuell zu definierenden) Radien liegt. Dafür verwendet es eine Kalkulation nach Haversine wie in diesem Blogpost beschrieben: http://codingandweb.blogspot.de/2012/04/calculating-distance-between-two-points.html

Falls eine Location in den Radien mehrerer Referenzpunkte liegt wird der am nächsten liegende Referenzpunkt als Empfehlung bestimmt. Die Ergebnisse werden im Terminal und gleichzeitig als CSV-Datei ausgegeben. Anhand dieser Angaben lassen sich Locations gruppieren und z.B. eine Location-basierte Abarbeitung planen.

Datenfelder in der Locations-CSV

• id (ID der Location)
• lat (Location Latitude in der Form 59.1234)
• long (Location Longitude in der Form 6.1234)
• name (Name der Location)

Datenfelder in der Referenzen-CSV

• id (ID des Referenzpunkts)
• lat (Referenzpunkt Latitude)
• long (Referenzpunkt Longitude)
• radius (Gewünschter Radius um den Punkt im Meter)

Datenfelder in der Output-CSV

• id (Location ID)
• name (Name der Location)
• lat (Location Latitude)
• long (Location Longitude)
• ref matches (Anzahl der Referenzpunkte, in deren Radius die Location liegt)
• ref recommendation (Referenzpunkt am nächsten zur Location)
• ref shortest distance (Distanz in Metern zu diesem Referenzpunkt)
• ref %id% (Liegt Location im Radius des Referenzpunktes %id% (true/false))
• ref %id% distance (Distanz in Metern der Location zum Referenzpunkt %id%)

#!/usr/bin/ruby -w

require 'rubygems'
require 'fastercsv'

# Dateien über Kommandozeilenargumente definieren
reference_csv = ARGV[0] # CSV-datei mit den Referenzpunkten (id;lat;long;radius)
locations_csv = ARGV[1] # CSV-Datei mit den Locations () (id;lat;long)
output_csv = ARGV[2] # Gewünschter Name der Output-Datei


# Mathematische Funktionen um Distanz zwischen zwei Punkten definieren zu können
# http://codingandweb.blogspot.de/2012/04/calculating-distance-between-two-points.html

def power(num, pow)
  num ** pow
end

def haversine(lat1, long1, lat2, long2)
  dtor = Math::PI/180
  r = 6378.14*1000

  rlat1 = lat1 * dtor 
  rlong1 = long1 * dtor 
  rlat2 = lat2 * dtor 
  rlong2 = long2 * dtor 

  dlon = rlong1 - rlong2
  dlat = rlat1 - rlat2

  a = power(Math::sin(dlat/2), 2) + Math::cos(rlat1) * Math::cos(rlat2) * power(Math::sin(dlon/2), 2)
  c = 2 * Math::atan2(Math::sqrt(a), Math::sqrt(1-a))
  d = r * c

  return d
end

# Referenzpunkte in Array einlesen

references = []
reference_line_counter = 0

FasterCSV.foreach(reference_csv, :quote_char => '"', :col_sep =>';', :row_sep =>:auto) do |row|
  unless reference_line_counter == 0 then
    references.push ("#{row[0]}|#{row[1]}|#{row[2]}|#{row[3]}")
  end
  reference_line_counter += 1
end

puts "#{(reference_line_counter - 1)} Referenzen eingelesen."
puts " "

# Locations einlesen und berechnen, ob sie innerhalb des definierten Radius der einzelnen Referenzpunkte liegen

location_line_counter = 0
reference_to_check = []
reference_result_string = ""
reference_match_counter = 0
reference_shortest_distance = 0
reference_nearest_to_location = ""

FasterCSV.foreach(locations_csv, :quote_char => '"', :col_sep =>';', :row_sep =>:auto) do |row|
  unless location_line_counter == 0 then
    location_id = "#{row[0]}"
    location_lat = "#{row[1]}"
    location_long = "#{row[2]}"
    loctaion_name = "#{row[3]}"


    puts " "
    puts "==============================================================================================="
    puts "Prüfe #{location_id} (#{location_name}, Lat #{location_lat}, Long #{location_long})"
    puts " "

    references.each do |ref|
      ref_string = "#{ref}"
      reference_to_check = ref_string.split("|")
      reference_to_check_id = reference_to_check[0]
      reference_to_check_lat = reference_to_check[1]
      reference_to_check_long = reference_to_check[2]
      reference_to_check_radius = reference_to_check[3]

      puts "---------------------"
      puts "Referenzpunkt #{reference_to_check_id}: Lat #{reference_to_check_lat}, Long #{reference_to_check_long}, Radius #{reference_to_check_radius} m"

      distance = (haversine(location_lat.to_f,location_long.to_f,reference_to_check_lat.to_f,reference_to_check_long.to_f)).round
      puts "Distanz zwischen Location und Referenzpunkt: #{distance} m"

      if distance < reference_to_check_radius.to_f then
        puts "#{location_id} (#{location_name}) in Radius von Referenzpunkt #{reference_to_check_id}: true"
        puts " "
        reference_result_string += "true;#{distance};"
        if reference_match_counter == 0 then
          reference_shortest_distance = distance
          reference_nearest_to_location = "#{reference_to_check_id}"
        else
          if distance < reference_shortest_distance then
            reference_shortest_distance = distance
            reference_nearest_to_location = "#{reference_to_check_id}"
          end 
        end
        reference_match_counter += 1
      else
        puts "#{location_id} (#{location_name}) in Radius von Referenzpunkt #{reference_to_check_id}: false"
        puts " "
        reference_result_string += "false;#{distance};"
      end
    end

    puts "Location liegt im Radius von #{reference_match_counter} Referenzpunkten"
    unless reference_match_counter == 0 then
      puts "Der am nächsten liegende Referenzpunkt ist #{reference_nearest_to_location} (#{reference_shortest_distance} m)"
    end

    reference_result_string = reference_result_string.chop

    open(output_csv, 'a') do |f|
      f.puts "#{location_id};#{location_name};#{location_lat};#{location_long};#{reference_match_counter};#{reference_nearest_to_location};#{reference_shortest_distance};#{reference_result_string}"
    end
    reference_result_string = ""
    reference_match_counter = 0
    reference_nearest_to_location = ""
    reference_shortest_distance = 0

  else
    reference_id_header = ""

    references.each do |ref|
      ref_string = "#{ref}"
      reference_to_check = ref_string.split("|")
      reference_to_check_id = reference_to_check[0]
      reference_id_header += "ref #{reference_to_check[0]};ref #{reference_to_check[0]} distance;"
    end
    reference_id_header = reference_id_header.chop

    open(output_csv, 'w') do |f|
      f.puts "id;name;lat;long;ref matches;ref recommendation;ref shortest distance;#{reference_id_header}"
    end
  end
  location_line_counter += 1
end

puts " "
puts "==========================================="
puts "==========================================="
puts " "
puts "Operation abgeschlossen. #{(location_line_counter - 1)} Locations verarbeitet und Ergebnisse in #{output_csv} geschrieben."