ar_redadeg/README.md

# OpenStreetMap & Ar Redadeg


## Contexte


[https://ar-redadeg.openstreetmap.bzh](https://ar-redadeg.openstreetmap.bzh/)

But : créer des données de tracés et points kilométriques basé sur le filaire de voie de OpenStreetMap.

Ceci afin d'avoir un tracé le plus précis possible par rapport aux longueurs et de connaître le nom des voies utilisées.


## Principes

Ar Redadeg fonctionne par millésime et par secteurs.

TODO



## Prérequis

* Une machine sous linux ou OS X.
* Un serveur PostgreSQL 12.9 + PostGIS 2.5 + PGrouting 2.6
* Python > 3.8
* Une base OpenStreetMap au format natif (osm2pgsql) nommée "osm".


## Installation

### Cloner ce dépôt

On commence par cloner ce dépôt.

Allez où vous voulez sur votre ordinateur, puis :

`git clone https://github.com/osm-bzh/ar_redadeg.git`


### Installer ogr2ogr

ogr2ogr servira pour charger des données dans la base.

ogr2ogr fait partie du paquet 'gdal-bin'

```
sudo apt-get install gdal-bin
ogr2ogr --version
```

### Python

À partir de la phase 4, on utilise un environnement virtuel Python 3.
Et à terme, tous les scripts seront en python.

Généralités pour Python3 :

```bash
sudo apt install libpq-dev python3-dev
sudo apt install python-is-python3
```

Création d'un environnement virtuel Python pour le projet :

```bash
python -m venv .venv
source .venv/bin/activate

python -m pip install --upgrade pip setuptools
python -m pip install psycopg2 wget
```

## Mise à jour des données OpenStreetMap

Il est important de disposer de données OSM à jour car on s'appuie sur le filaire de voie OSM. 
Le script [`update_db_osm.sh`](https://github.com/osm-bzh/ar_redadeg/blob/master/scripts_v2/update_db_osm.sh) permet de mettre à jour les données depuis un dump PBF France entière.
Attention : 18 Go de disque consommé pour la base pour le grand ouest de la France. Plus 5 Go pour les dumps.
Une mise à jour prend environ 45 minutes.


## Configuration d'un millésime


### Création du répertoire des données

Créer un répertoire de données pour le millésime.

`mkdir -p data/{millesime}/backup`

Et lui positionner les bonnes permissions.

`chmod -R g+s data/{millesime}/`

Ce répertoire recevra tous les fichiers temporaires nécessaires : exports GEOJSON depuis / vers umap, dumps SQL, etc.


### Fichier de configuration

Modifier le fichier `config.ini` pour y mettre les informations de connexion aux bases de données (la base OpenStreetMap et les bases redadeg).



### Créer la base de données

Se déplacer dans le répertoire des scripts : `cd ar_redadeg/scripts_v2/`

Utiliser le script suivant avec un compte linux qui dispose d'un rôle 'superuser' sur la base PostgreSQL. Donc idéalement, à exécuter avec le user postgres.

[scripts/create_database.sh](scripts/create_database.sh)

`su postgres
./create_database.sh {millesime}`

Il va créer :
* un compte (rôle) `redadeg`
* une base `redadeg_{millesime}` 
* les extensions `postgis`, `postgis_topology` et `pgrouting`
* et mettre le rôle `redadeg` en propriétaire de tout ça


Note : l'extension `postgis_topology` crée forcément un schéma *topology* dans la base de données.


### Créer les tables

On exécute ensuite le script qui va créer toutes les tables :

`./create_tables.sh {millesime}`

La table de référence des secteurs est remplie avec le script `update_infos_secteurs.sql`. Adapater ce script SQL en fonction de Ar Redadeg.


Note : le principe est de travailler dans le système de projection IGN Lambert93. Les tables / couches dans ce système ne sont pas suffixé. Les tables d'import depuis umap sont suffixées en "3857" et les tables ou vues d'export sont suffixées en "4326".

```
import depuis umap -> traitements -> export pour umap /stal / merour
    EPSG:3857      ->  EPSG:2154  ->    EPSG:4326
```


### couche des communes

`./load_communes_osm.sh {millesime}`

Ce script va récupérer une couche des communes de France (source OpenStreetMap) et la charger dans la base de données dans la table `osm_communes`.

**Attention !** changer le millésime à utiliser ligne 26 : `millesimeSHP=20220101` si nécessaire.


## Phase 1 et 2 : obtenir un tracé calé sur le filaire de voies OSM

Le script `update_secteur.py` rassemble toutes les étapes nécessaires pour, à partir du tracé à main levé dans les cartes umap, obtenir un tracé recalé sur le filaire de voies OSM.

### Utilisation

* se placer à la racine du répertoire du projet et activer une session virtuelle python : `source .venv/bin/activate`
* se placer dans le répertoire `script_v2` : `cd script_v2`
* lancer le script en indiquant les paramètres : `update_secteur.py {millésime} {secteur} {phase_1 | phase_2 | tout}`

### Traitements

**Phase 1** : `phase_1.sh {millésime}`

* récupération des tracés des cartes umap phase 1 (calque `phase_1_trace`)
* chargement dans la base (tables `phase_1_trace_3857` et `phase_1_trace`)
* création de la couche `phase_1_trace_troncons` avec un découpage automatique tous les 1000 m (obsolète : à supprimer)
* exports : `phase_1_trace_4326.geojson`et `phase_1_pk_auto.geojson`


**Extraction d'un filaire de voie depuis les données OSM** : `create_osm_roads.sh {millésime} {secteur}`

* import du tracé phase 1 dans la base OSM
* dans la base OSM : extraction du réseau de voies (couche `planet_osm_line` à proximité du tracé manuel (zone tampon de 25 m) dans une couche `osm_roads_{millesime}`
* export
* chargement de cette couche dans la table `osm_roads_import` dans la base `redadeg_{millesime}`

La durée de cette étape varie selon le secteur : de 2 à 10 minutes.

Les données brutes OSM ne sont pas structurées pour pouvoir calculer un itinéraire, il faut donc enchaîner avec l'étape suivante.


**Création d'un filaire routable** : `update_osm_roads_pgr.sh {millesime} {secteur}`

1/ calcul d'un graphe routier topologique

* suppression des données du secteur des couches `osm_roads` et `osm_roads_pgr` 
* import du filaire de voirie à jour dans la couche topologique `osm_roads`
* calcul du graphe topologique (calcul de la connectivité entre chaque tronçon et chaque nœud). Cette étape permet aussi de corriger les erreurs de saisie.

2/ préparation de la couche support pour PGrouting

* import des données préparées à l'étape d'avant dans la couche `osm_roads_pgr`
* calcul des attributs de coût


**Phase 2**

* `phase_2_get_data.sh {millesime} {secteur}` : 
  * récupération et import des données phase 2 depuis les cartes umap : **PK secteurs** et **points de nettoyage** (tables `phase_2_pk_secteur_3857` et `phase_2_point_nettoyage_3857`)
* `phase_2_routing_prepare.sh {millesime} {secteur}` :
  * Patch de la couche osm_roads_pgr pour les cas particuliers : utilisation des couches `osm_roads_pgr_patch_mask` et `osm_roads_pgr_patch`
  * recalcul des attributs de coût (longueur)
  * recalcul des nœuds uniquement sur les zones de patch
  * recalcul de la topologie pgRouting uniquement sur les zones de patch
  * recalage des PK secteurs sur un nœud du réseau routable
  * recalage des points de nettoyage sur un nœud du réseau routable
  * recalcul des attributs de coût (type de voies et points de nettoyage)
* `python phase_2_routing_compute.py {millesime} {secteur}` :
  * vidage de la couche de routage pour le secteur : couche `phase_2_trace_pgr`
  * calcul d'un itinéraire entre les nœuds PK de début et fin du secteur
  * exports : `phase_2_trace_pgr.geojson`
* `phase_2_post_traitements.sh {millesime} {secteur}` :
  * création d'une ligne unique par secteur (couche `phase_2_trace_secteur`)
  * création couche de tronçons ordonnés de 1000 m de longueurs (couche `phase_2_trace_troncons`)
  * exports : `phase_2_trace_secteur.geojson`, `phase_2_trace_troncons.geojson`



## Phase 3 : Calcul du positionnement des PK

Cette phase consiste à découper le tracé d'un secteur en n tronçons de la longueur définie dans la table de référence `secteur`.

**Cette phase doit être faire, en théorie, 1 seule fois.** Ou tout du moins jusqu'à une validation du positionnement des PK / de la longueur par secteur.
En phase de production, on passera directement de la phase 2 à la phase 5.

* `phase_3_prepare.py  {millesime} {secteur}` :
  * nettoyage de la couche `phase_3_troncons_pgr` des données du secteur
  * réinsertion des données pour le secteur dans la couche `phase_3_troncons_pgr` avec des tronçons venant de la couche `phase_2_trace_troncons`. Ces tronçons sont volontairement TRÈS courts pour permettre un découpage fin à l'étape suivante. La valeur de découpage est dans le fichier `config.ini`, valeur `longueur_densification` (10 m par défaut)
  * calcul des attributs de coût (longeur) sur la couche `phase_3_troncons_pgr`
  * création / maj de la topologie pgRouting pour les tronçons nouvellement créés
  * mise à jour des données de la table `secteur`pour le secteur concerné

* `phase_3_compute.py  {millesime} {secteur}` :
  * détermination du nombre théorique de PK pour ce secteur et ainsi la longueur réelle entre chaque PK
  * création des nouveaux PK dans la couche `phase_3_pk`



## Phase 4 : mise en production des données

Le script `phase_4.py {millesime}` sert 1 seule et unique fois et permet d'alimenter de verser les données de la phase 3 (les PK calculées automatiquement et le tracé) dans les tables de la phase 5.

Cela correspond au moment où les données rentrent en phase de production et les PK en phase de vente.

* depuis la couche `phase_3_pk` :
  * copie vers la table `phase_5_pk_ref` (table archives pour pouvoir faire les comparaisons ultérieures et traquer les déplacements de PK manuels)
  * copie vers la table `phase_5_pk`
* remplissage de la couche `phase_5_trace` depuis la couche `phase_2_trace_secteur` 



## Phase 5 : maintenance en phase de production / vente

À partir de cette phase : les PK sont gérés manuellement.
Par contre : on peut toujours utiliser les traitements phase 1 et 2 pour récupérer et mettre à jour le filaire OpenStreetMap. Ou pour prendre en compte des modifications sur le tracé.

Les PK sont gérés à partir de cartes umap : 1 par secteur.
voir les liens listés sur [la page du millésime](https://ar-redadeg.openstreetmap.bzh/)

**On va donc utiliser les scripts de la phase 1, phase 2 et phase 5.**
Le script `update_secteur.py {millesime} {secteur}` permet d'enchaîner toutes les tâches des phase 1 et 2. Après vérification on peut lancer le script `phase_5.py {millesime}`.

Exemple : 
`python update_secteur.py 2022 900 phase_1`
`python update_secteur.py 2022 900 phase_2`
`python phase_5.py {millesime}`

ou, plus directement : `python update_secteur.py 2022 900 tout ; python phase_5.py 2022`



## Détails sur les traitements


#### Patch manuel du filaire de voies

À cause de la configuration des données à certains endroits ou à cause des boucles en centre-ville il est nécessaire de "patcher" le filaire routable brut.
Pour cela il faut :
* dessiner une zone d'emprise dans la couche osm_roads_pgr_patch_mask
* dessiner un nouveau filaire de voie dans la couche osm_roads_pgr_patch
* appliquer le script `psql -h localhost -U redadeg -d redadeg < patch_osm_roads_pgr.sql` 

Ce script va :
1. supprimer les tronçons de voies de la couche osm_roads_pgr intersectés par les polygones de osm_roads_pgr_patch_mask
2. copier les tronçons de voies de la couche osm_roads_pgr_patch dans osm_roads_pgr
3. recalculer la topologie de routage (car la structure du réseau a été modifié à ces endroits)