Обработка и визуализация геоданных

Обработка и визуализация геоданных

Косточко Дмитрий

Задача

Создание игрового мира и его отображение на странице.

• Процедурная генерация мира.
• Работаем как с геоданными.
• Встраиваем на страницу как обычную карту.

Плюсы решения

• Процедурно можно создать сколько угодно миров с разными параметрами, проверять механику на разных мирах.
• Работа с геоданными позволяет использовать готовые инструменты, структуры данных и решения. Ниже порог вхождения и стоимость поддержки, можно найти готовые решения стандартных задач.
• Минимальная необходимость в дизайнере и графике.
• Можно создавать как плоский мир, так и целую планету.

Генерация мира

1. Разбиваем плоскость на полигоны.
2. Определяем является ли полигон сушей.
3. Генерируем карту высот.
4. Генерируем реки.
5. Рассчитываем биомы.
6. Генерируем игровые объекты (города, страны).

Диаграмма биомов

Используемые библиотеки

• NumPy (array, random)
• SciPy (KDTree, Voronoi)
• shapely
• noise
• matplotlib

Геоданные

Информация, которая имеет географическую (пространственную) привязку.

• Векторные – описываются набором или последовательностью координат, геометрией и атрибутивными значениями.
• Растровые – растровые изображения с геопривязкой, например снимки спутников.

PostgreSQL/PostGIS + GeoDjango

			from django.contrib.gis.db import models
			 
			 
			class Biome(models.Model):
			    name = models.CharField(max_length=100)
			    biome = models.CharField(max_length=50, choices=BIOMES)
			    geom = models.MultiPolygonField(srid=4326)  # WGS 84
			 
			    objects = models.GeoManager()
			 
		

Mapnik

Открытая библиотека для рендеринга растровых карт из векторных данных.

http://mapnik.org/

mapnik_config.xml

			<Map>
			    <Style>
			        <Rule/>
			    <Style/>
			    <Layer>
			        <StyleName/>
			        <Datasource/>
			    </Layer>
			</Map>
		

mapnik_config.xml

		    <Rule>
		        <PolygonSymbolizer fill="#abceff"/>
		        <LineSymbolizer stroke="#abceff" stroke-width="1"  stroke-linejoin="round"/>
		        <Filter>[biome] = 'OCEAN'</Filter>
		    </Rule>
		     
		    <Rule>
		        <PolygonPatternSymbolizer file="./tiles/GRASSLAND.png"/>
		        <LineSymbolizer stroke-width="0"/>
		        <Filter>[biome] = 'GRASSLAND'</Filter>
		    </Rule>
		

CartoCSS (TileMill)

			#buildings {
			  [zoom >= 13] {
			    polygon-fill: @building-low-zoom;
			    polygon-clip: false;
			    [zoom >= 15] {
			      line-color: @building-line;
			      polygon-fill: @building-fill;
			      line-width: .75;
			      line-clip: false;
			    }
			  }
			}
		

Hillshade

Тайловый сервер

Рендерит и сохраняет в кэше тайлы, отдает их клиенту.

• TileStache
• TileCache
• mod_tile (Apache)
• TileStream

Подключаем карту на страницу с помощью Leaflet

			<div id="map" style="width: 1200px; height: 900px" />
			<script>
        	    var map = L.map('map').setView([0, 0], 4);
        	    L.tileLayer('http://127.0.0.1:8080/map/{z}/{x}/{y}.png').addTo(map);
        	</script>
		

GeoJSON

			{
			  "type": "Feature",
			  "geometry": {
			    "type": "Point",
			    "coordinates": [-10.3, 10.1]
			  },
			  "properties": {
			    "name": "Some capital",
			    "population": 10000
			  }
			}
		

Получаем данные в GeoJSON из базы данных

			from django.core.serializers import serialize
			 
			 
			def regions_data(request):
			    output = serialize('geojson', Region.objects.all(),
			                       geometry_field='geom', fields=('name', 'geom'))
			    return HttpResponse(output, content_type='text/json')
			 
		

Показываем страны на карте

	        $.getJSON(regionsURL, function(data) {
	            L.geoJson(data, {
	                onEachFeature: function (feature, layer) {
	                    layer.bindPopup(feature.properties.name, {maxWidth: 200});
	                },
	                style: function(feature) {
	                    return {
	                        "color": randomColor()
	                    };
	                }
	            }).addTo(map);
	        });
		

Что можно улучшить

• Добавить возможность создавать целую планету
• Добавить различные алгоритмы генерации материков
• Улучшить создание hillshade слоя
• Добавить больше игровых объектов: пещеры, дороги, достопримечательности и т.д.

Спасибо

Посмотреть код: https://github.com/Alerion/fantasy_map

Описание алгоритма: http://www-cs-students.stanford.edu/~amitp/game-programming/polygon-map-generation/