从拆解自行车到组装GPS数据

DIY了一辆自行车

以前爱DIY电脑，自从去年折腾一番Skylake，填满了内存槽和硬盘架后，仿佛已经走到了尽头，没有更多折腾的兴趣。作为一个工程师，不折腾点事情似乎就缺了什么似的。折腾心作祟，最近DIY了一辆复古自行车，从车把到车架再到变速器，所有部件统统遴选一遍。货备齐的第一件事情就是把核心部件拿来拆解上油（很讨厌轴承摩擦发出的“嗒嗒嗒”的声响）。

拆散的部件重新安装回去的过程，感觉就像读了一遍“自行车”源代码一样，所有的原理，每个细节的技术实现都了然于胸。调试几次后，一切就绪，开始试车。

骑行记录

早期OSM的数据很大一部分人都是骑行者贡献的。想来也不奇怪，平时户外运动时，大家都喜欢记录一下自己的运动路线，运动结束后看看自己的成就。相比跑步来说，同样的运动时间，骑自行车的运动距离会是跑步的4~6倍，看到的风景也会更多，由此，骑行者贡献了OSM早期数据也就说得通了。

现在骑行记录当然不用非要装备一个GPS，手机上装个app就解决了，在此推荐一款骑行app——STRAVA。这款app功能比较齐全，体验也不错，不但能记录骑行，还能做多种运动统计分析，还能结合地图做骑行展示。

这款应用什么都好，但有两个问题对我造成了极大困扰。首先是是地图上的轨迹怎么看都是歪的，和道路对不上；如果想用某些高级的功能，需要付费，而且还不便宜。对于一个GISer来说很难容忍第一条，对于一个爱折腾的GISer来说第二条也接受不了，只能导出gps数据自行动手了。

显示海量GPS数据

gpx是gps产生的标准数据格式，想必很多热爱户外运动的童鞋都不陌生。如何很好地展示分析这些数据恐怕熟悉的人就少很多了。如果你恰好有一批gpx格式的数据，数据量还比较大，又没有合适的手段去展示和分享这些数据，或者数据量较大，没法在地图上流畅显示，推荐用用GeoHey的数据上图app，无需安装任何插件，也无需任何费用，只要添加gpx文件就能轻松分享、浏览gps数据了，如果想分享到朋友圈炫耀一番，直接点击左侧分享即可。

通常来说，gps数据实际上是每隔一段时间记录一个位置点，并记录当前时间和高度，因此，我们看到的轨迹是一系列的位置点。在我的这此骑行中，每秒钟产生记录一次gps位置，一共记录了8685个gps位置，如果只是要流畅纯粹的展示一下我的骑行路线，基本够用了。

上面提到的第一个困扰已经得到了解决，第二个问题解决起来就稍微麻烦一点，但也更有趣一些。STRAVA应用中只是简单的提到“浏览你的热图分布”，我的理解是这个功能可以把所有的运动轨迹展示到地图上，并且高亮显示走过次数多的路线。我们没有那么多骑行路线，所以也没发看到我的“热图”，但受此启发，我想看看我速度的热图，即看看哪些路段在飙车，哪些路段龟速，整体速度情况优势如何。

重新组装GPS数据

先来看结果

总体来看，车速较快，奥森和后海附近闲庭信步，下次骑车要避开那些颜色偏冷人多的路段。GPS数据里面是没有数据信息的，车速也并不是均匀的，要如何才能三两下把数据组装成这样呢？

这个玩法很简单，但前提条件是你要有PostGIS，并且知道用QGIS把gpx数据转为shp数据。

分解动作详解：

1、把数据导入数据库，命令行中敲入如下命令

shp2pgsql -s 4326 ${gps数据}.shp ride_track | psql -U ${用户名} -d ${数据库名}

2、把数据点连接成轨迹线，并且将路段以分钟为单位聚合起来统计速度。

with base_point as (select gid/2||'A' as seg1,(gid+1)/2||'B' as seg2,* from ride_track where gid>=30), -- 将GPS位置点按照先后线段顺序标号
     base_seg1 as (select st_makeline(array_agg(geom)) as geom,max(time)-min(time) as delta_time,seg1 as seg from base_point group by seg1), -- 奇数线段进行拼接，并计算时间差
     base_seg2 as (select st_makeline(array_agg(geom)) as geom,max(time)-min(time) as delta_time,seg2 as seg from base_point group by seg2), -- 偶数线段进行拼接，并计算时间差
     base_seg as (select offset_data(geom) as geom,extract('epoch' from delta_time) as delta_time,seg from (select * from base_seg1 union select * from base_seg2) as union_segment order by substring(seg,'\d+')::integer,substring(seg,'\w+')), -- 奇偶线段按先后顺序排列，并提取时间差值（其中offset_data为数据偏移算法）
     base_speed as (select *,st_length(geom,TRUE)/delta_time as speed,row_number() over (partition by 1) as _id from base_seg where delta_time>0) -- 计算每秒行驶速度
select st_union(geom) as geom,avg(speed)*3600/1000 into ride_track_speed from base_speed group by _id/60; -- 计算并统计每分钟骑行路径，并生成名为ride_track_speed的数据。

3、把数据导出为shp，并通过GeoHey的数据上图app展现分享数据。

pgsql2shp -f ride_track_speed.shp -u ${用户名} ${数据库名} ride_track_speed | zip -r ride_track_speed.zip ride_track_speed.*

数据上传后就可以轻松分析自己的骑行路线，二维码分享等等。详细的操作过程可以参考另外一篇博文新版数据上图-只为更好体验

还是玩不转？

最后的步骤可能需要预先做许多技术工作，如果也想这么玩数据，又不想敲那么多命令，就果断关注GeoHey公众号，说出你的诉求，或许下周就能用上这个功能。

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