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authorerik <erik@77661180-640e-0410-b3a8-9f9b13e6d0e0>
Tue, 1 Aug 2006 11:49:51 +0000 (11:49 +0000)
committererik <erik@77661180-640e-0410-b3a8-9f9b13e6d0e0>
Tue, 1 Aug 2006 11:49:51 +0000 (11:49 +0000)
gps/src/org/wamblee/gpx/CoordinateSystem.java [new file with mode: 0644]
gps/src/org/wamblee/gpx/Coordinates.java [new file with mode: 0644]
gps/src/org/wamblee/gpx/GpxPlotter.java [new file with mode: 0644]
gps/src/org/wamblee/gpx/Point.java [new file with mode: 0644]
gps/src/org/wamblee/gpx/ReferenceCoordinateSystem.java [new file with mode: 0644]
gps/src/org/wamblee/gpx/SphericalCoordinateSystem.java [new file with mode: 0644]
gps/src/org/wamblee/gpx/Track.java [new file with mode: 0644]
gps/src/org/wamblee/gpx/TrackPoint.java [new file with mode: 0644]
gps/src/org/wamblee/gpx/Wgs84CoordinateSystem.java [new file with mode: 0644]

diff --git a/gps/src/org/wamblee/gpx/CoordinateSystem.java b/gps/src/org/wamblee/gpx/CoordinateSystem.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..c88b806
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,30 @@
+/*
+ * Copyright 2006 the original author or authors.
+ * 
+ * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
+ * you may not use this file except in compliance with the License.
+ * You may obtain a copy of the License at
+ * 
+ *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ * 
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */ 
+
+package org.wamblee.gpx;
+
+/**
+ * Represents a coordinate system. 
+ */
+public interface CoordinateSystem {
+    
+    /**
+     * Conversion to a reference coordinate system.
+     * @param aCoordinates Coordinates. 
+     * @return Coordinates in the reference system. 
+     */
+    Coordinates toReferenceSystem(Coordinates aCoordinates);
+}
diff --git a/gps/src/org/wamblee/gpx/Coordinates.java b/gps/src/org/wamblee/gpx/Coordinates.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cfca9dd
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,51 @@
+/*
+ * Copyright 2006 the original author or authors.
+ * 
+ * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
+ * you may not use this file except in compliance with the License.
+ * You may obtain a copy of the License at
+ * 
+ *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ * 
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */ 
+
+package org.wamblee.gpx;
+
+/**
+ * Coordinates in some 3-dimensional coordinate system.  
+ */
+public class Coordinates {
+
+    private double _x1; 
+    private double _x2; 
+    private double _x3; 
+    
+    /**
+     * Constructs the coordinates. 
+     * @param aX1 First coordinate. 
+     * @param aX2 Second coordinate. 
+     * @param aX3 Third coordinate. 
+     */
+    public Coordinates(double aX1, double aX2, double aX3) { 
+        _x1 = aX1; 
+        _x2 = aX2;
+        _x3 = aX3; 
+    }
+    
+    public double getX1() { 
+        return _x1; 
+    }
+    
+    public double getX2() { 
+        return _x2; 
+    }
+    
+    public double getX3() { 
+        return _x3; 
+    }
+}
diff --git a/gps/src/org/wamblee/gpx/GpxPlotter.java b/gps/src/org/wamblee/gpx/GpxPlotter.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8cb03a1
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,142 @@
+/*
+ * Copyright 2006 the original author or authors.
+ * 
+ * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
+ * you may not use this file except in compliance with the License.
+ * You may obtain a copy of the License at
+ * 
+ *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ * 
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */ 
+
+package org.wamblee.gpx;
+
+import java.io.File;
+import java.io.FileInputStream;
+import java.io.FileNotFoundException;
+import java.io.FileOutputStream;
+import java.io.IOException;
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.Iterator;
+import java.util.List;
+
+import javax.xml.parsers.ParserConfigurationException;
+
+import org.dom4j.Document;
+import org.dom4j.Element;
+import org.jfree.chart.ChartFactory;
+import org.jfree.chart.ChartFrame;
+import org.jfree.chart.ChartUtilities;
+import org.jfree.chart.JFreeChart;
+import org.jfree.chart.plot.PlotOrientation;
+import org.jfree.data.xy.XYSeries;
+import org.jfree.data.xy.XYSeriesCollection;
+import org.wamblee.general.Pair;
+import org.wamblee.xml.DomUtils;
+import org.xml.sax.SAXException;
+
+/**
+ * Parses a GPX file and prints out a data file with each trackpoints distance from the start of the 
+ * track and its elevation, separated by a space. 
+ */
+public class GpxPlotter {
+    
+    public static void main(String[] aArgs) throws ParserConfigurationException, FileNotFoundException, SAXException, IOException { 
+        File file = new File(aArgs[0]); 
+        Document doc = DomUtils.convert(DomUtils.read(new FileInputStream(file)));
+        
+        Track track = parseTrack(doc);
+    
+        List<Pair<Double,Double>> elevationProfile = computeElevationProfile(track);
+        printTrack(elevationProfile); 
+        computeTotalClimb(elevationProfile);
+        plotElevationProfile(elevationProfile);
+    }
+
+    /**
+     * @param doc
+     */
+    private static Track parseTrack(Document doc) {
+        Track track = new Track(); 
+        Element root = doc.getRootElement().element("trk").element("trkseg");
+        for ( Iterator i =root.elementIterator("trkpt"); i.hasNext(); ) {
+            Element trkpt = (Element)i.next();
+            track.addPoint(parseTrackPoint(trkpt));
+        }
+        return track;
+    }
+
+    /**
+     * @param trkpt
+     */
+    private static TrackPoint parseTrackPoint(Element trkpt) {
+        //System.out.println(trkpt.asXML() + "|\n"); 
+        double latitude = new Double(trkpt.attributeValue("lat"));
+        double longitude = new Double(trkpt.attributeValue("lon"));
+        double elevation = new Double(trkpt.elementText("ele"));
+        //System.out.println("  lat = " + lat + " lon = " + lon + " ele = " + ele);
+        return new TrackPoint(latitude, longitude, elevation);
+    }
+    
+    private static List<Pair<Double, Double>> computeElevationProfile(Track aTrack) {
+        List<Pair<Double,Double>> results = new ArrayList<Pair<Double,Double>>();
+        double distance = 0.0; 
+        for (int i = 0; i < aTrack.size(); i++) { 
+            Point point = aTrack.getPoint(i);
+            results.add(new Pair<Double,Double>(distance, point.getCoordinates().getX3()));
+            if ( i+1 < aTrack.size()) { 
+                Point nextPoint = aTrack.getPoint(i+1); 
+                distance += ReferenceCoordinateSystem.distance(point, nextPoint);
+            }
+        }
+        return results; 
+    }
+    
+    private static void printTrack(List<Pair<Double,Double>> aHeightProfile) { 
+       for (Pair<Double,Double> point: aHeightProfile) { 
+           System.out.println(point.getFirst() + " " + point.getSecond());
+       }
+    }
+    
+    private static void computeTotalClimb(List<Pair<Double,Double>> aHeightProfile) {
+        double result = 0.0;
+        
+        double lastHeight = aHeightProfile.get(0).getSecond();
+        for ( int i = 1; i < aHeightProfile.size(); i++) { 
+            double height = aHeightProfile.get(i).getSecond();
+            if ( height > lastHeight) { 
+                result += (height-lastHeight); 
+            }
+            lastHeight = height; 
+        }
+        System.out.println("Total climb: " + result);
+    }
+    
+    private static void plotElevationProfile(List<Pair<Double,Double>> aHeightProfile) throws IOException {
+        XYSeries series = new XYSeries("height");
+        for (Pair<Double,Double> point: aHeightProfile) { 
+            series.add(point.getFirst(), point.getSecond());
+        }
+        XYSeriesCollection dataset = new XYSeriesCollection(series);
+        JFreeChart chart = ChartFactory.createXYLineChart(
+                "Height Profile", 
+                "Distance(m)",
+                "Height(m)",
+                dataset,
+                PlotOrientation.VERTICAL,
+                true,
+                true,
+                false);
+        ChartUtilities.writeChartAsPNG(new FileOutputStream("test.png"), chart, 600, 300);
+        ChartFrame frame = new ChartFrame("test", chart);
+        frame.pack();
+        frame.setVisible(true);
+    }
+
+}
+
diff --git a/gps/src/org/wamblee/gpx/Point.java b/gps/src/org/wamblee/gpx/Point.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d04ec86
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,54 @@
+/*
+ * Copyright 2006 the original author or authors.
+ * 
+ * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
+ * you may not use this file except in compliance with the License.
+ * You may obtain a copy of the License at
+ * 
+ *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ * 
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */ 
+
+package org.wamblee.gpx;
+
+/**
+ * Represents a point in some coordinate system. 
+ */
+public class Point {
+    
+    private Coordinates _coordinates;
+    private CoordinateSystem _system; 
+    
+    /**
+     * Constructs the point. 
+     * @param aCoordinates Coordinates of the point in its coordinate system. 
+     * @param aSystem Coordinate system. 
+     */
+    public Point(Coordinates aCoordinates, CoordinateSystem aSystem) { 
+        _coordinates = aCoordinates; 
+        _system = aSystem; 
+    }
+    
+    /**
+     * Gets the coordinates in the point's coordinate system.  
+     * @return Coordinates.
+     */
+    public Coordinates getCoordinates() {
+        return _coordinates; 
+    }
+    
+    /**
+     * Gets the coordinate system. 
+     * @return Coordinate system. 
+     */
+    public CoordinateSystem getCoordinateSystem() { 
+        return _system; 
+    }
+   
+
+}
diff --git a/gps/src/org/wamblee/gpx/ReferenceCoordinateSystem.java b/gps/src/org/wamblee/gpx/ReferenceCoordinateSystem.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7c4afb4
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,69 @@
+/*
+ * Copyright 2006 the original author or authors.
+ * 
+ * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
+ * you may not use this file except in compliance with the License.
+ * You may obtain a copy of the License at
+ * 
+ *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ * 
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */
+
+package org.wamblee.gpx;
+
+/**
+ * Reference coordinate system which is the basis for defining metrics.
+ * This is a Cartesian coordinate system.  
+ */
+public class ReferenceCoordinateSystem implements CoordinateSystem {
+
+    /**
+     * Constructs the coordinate system. 
+     *
+     */
+    public ReferenceCoordinateSystem() {
+        // Empty
+    }
+
+    /*
+     * (non-Javadoc)
+     * 
+     * @see org.wamblee.gpx.CoordinateSystem#toReferenceSystem(org.wamblee.gpx.Coordinates)
+     */
+    public Coordinates toReferenceSystem(Coordinates aCoordinates) {
+        return aCoordinates;
+    }
+
+    /*
+     * (non-Javadoc)
+     * 
+     * @see org.wamblee.gpx.CoordinateSystem#distance(org.wamblee.gpx.Coordinates,
+     *      org.wamblee.gpx.Coordinates)
+     */
+    private static double distance(Coordinates aC1, Coordinates aC2) {
+        return Math.sqrt(square(aC1.getX1() - aC2.getX1())
+                + square(aC1.getX2() - aC2.getX2())
+                + square(aC1.getX3() - aC2.getX3()));
+    }
+
+    private static double square(double x) {
+        return x * x;
+    }
+    
+    /**
+     * Computes the distance between two points in arbitrary coordinate systems. 
+     * @param aP1 First point. 
+     * @param aP2 Second point. 
+     * @return Distance. 
+     */
+    public static double distance(Point aP1, Point aP2) { 
+        return distance( aP1.getCoordinateSystem().toReferenceSystem(aP1.getCoordinates()), 
+                         aP2.getCoordinateSystem().toReferenceSystem(aP2.getCoordinates()));
+    }
+
+}
diff --git a/gps/src/org/wamblee/gpx/SphericalCoordinateSystem.java b/gps/src/org/wamblee/gpx/SphericalCoordinateSystem.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..607c0a4
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,60 @@
+/*
+ * Copyright 2006 the original author or authors.
+ * 
+ * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
+ * you may not use this file except in compliance with the License.
+ * You may obtain a copy of the License at
+ * 
+ *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ * 
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */ 
+
+package org.wamblee.gpx;
+
+import static java.lang.Math.PI;
+import static java.lang.Math.cos;
+import static java.lang.Math.sin;
+
+/**
+ * Represents the coordinate system for a GPS measurement identified by
+ * <ul>
+ *   <li> x1: latitude in degrees </li>
+ *   <li> x2: longitude in degrees </li>
+ *   <li> x3: elevation in meters </li>
+ * </ul>
+ * This coordinate system models the earth as a sphere of a specific radius. 
+ */
+public class SphericalCoordinateSystem implements CoordinateSystem {
+    /**
+     * Earth radius in meters. 
+     */
+    private static final double EARTH_RADIUS = 6371000; 
+
+    /* (non-Javadoc)
+     * @see org.wamblee.gpx.CoordinateSystem#toReferenceSystem(org.wamblee.gpx.Coordinates)
+     */
+    public Coordinates toReferenceSystem(Coordinates aCoordinates) {
+        double latrad = radians(aCoordinates.getX1()); 
+        double lonrad = radians(aCoordinates.getX2());
+        double coslat = cos(latrad); 
+        double sinlat = sin(latrad);
+        double coslon = cos(lonrad);
+        double sinlon = sin(lonrad); 
+        
+        double trueElevation = EARTH_RADIUS + aCoordinates.getX3(); 
+        return new Coordinates(trueElevation*coslat*coslon,
+                               trueElevation*coslat*sinlon,
+                               trueElevation*sinlat); 
+        
+    }
+    
+    private double radians(double aDegrees) { 
+        return aDegrees/180.0*PI; 
+    }
+}
diff --git a/gps/src/org/wamblee/gpx/Track.java b/gps/src/org/wamblee/gpx/Track.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5d25329
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,60 @@
+/*
+ * Copyright 2006 the original author or authors.
+ * 
+ * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
+ * you may not use this file except in compliance with the License.
+ * You may obtain a copy of the License at
+ * 
+ *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ * 
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */ 
+
+package org.wamblee.gpx;
+
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.List;
+
+/**
+ * Represents a GPS track. 
+ */
+public class Track {
+    
+    private List<TrackPoint> _points; 
+    
+    /**
+     * Constructs an empty track. 
+     *
+     */
+    public Track() { 
+        _points = new ArrayList<TrackPoint>();
+    }
+    
+    /**
+     * Adds a point to a track. 
+     * @param aPoint Point. 
+     */
+    public void addPoint(TrackPoint aPoint) { 
+        _points.add(aPoint);
+    }
+    
+    /**
+     * @return Number of points in the track. 
+     */
+    public int size()  { 
+        return _points.size(); 
+    }
+    
+    /**
+     * Gets the point at the given inded. 
+     * @param aIndex 0 &lt;= aIndex &lt; size()
+     * @return Point.
+     */
+    public Point getPoint(int aIndex) { 
+        return _points.get(aIndex);
+    }
+}
diff --git a/gps/src/org/wamblee/gpx/TrackPoint.java b/gps/src/org/wamblee/gpx/TrackPoint.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9be99bf
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,36 @@
+/*
+ * Copyright 2006 the original author or authors.
+ * 
+ * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
+ * you may not use this file except in compliance with the License.
+ * You may obtain a copy of the License at
+ * 
+ *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ * 
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */ 
+
+package org.wamblee.gpx;
+
+
+/**
+ * A point from a GPS track. 
+ * 
+ * TODO should be extended with additional information (e.g. date/time if available).
+ */
+public class TrackPoint extends Point {
+
+    /**
+     * Constructs the point. 
+     * @param aLatitude Latitude in degrees.  
+     * @param aLongitude Longitude in degrees.
+     * @param aElevation Elevation in metres.
+     */
+    public TrackPoint(double aLatitude, double aLongitude, double aElevation) {
+        super(new Coordinates(aLatitude, aLongitude, aElevation), new Wgs84CoordinateSystem());
+    }
+}
diff --git a/gps/src/org/wamblee/gpx/Wgs84CoordinateSystem.java b/gps/src/org/wamblee/gpx/Wgs84CoordinateSystem.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..94f7ba7
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,70 @@
+/*
+ * Copyright 2006 the original author or authors.
+ * 
+ * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
+ * you may not use this file except in compliance with the License.
+ * You may obtain a copy of the License at
+ * 
+ *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ * 
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */ 
+
+package org.wamblee.gpx;
+
+import static java.lang.Math.PI;
+import static java.lang.Math.cos;
+import static java.lang.Math.sin;
+
+/**
+ * Represents the WGS 84 coordinate system for a GPS measurement identified by
+ * <ul>
+ *   <li> x1: latitude in degrees </li>
+ *   <li> x2: longitude in degrees </li>
+ *   <li> x3: elevation in meters </li>
+ * </ul>
+ * WGS84 models the earth as an ellipse.
+ */
+public class Wgs84CoordinateSystem implements CoordinateSystem {
+    /*
+     * Ellipse parameters
+     */
+    
+    /**
+     * The radius of the ellipse at the equator
+     */
+    private static final double A = 6378137.000;
+    
+    /**
+     * The distance of the North and South poles to the center of the ellipse. 
+     */
+    private static final double B = 6356752.314;  
+
+    /* (non-Javadoc)
+     * @see org.wamblee.gpx.CoordinateSystem#toReferenceSystem(org.wamblee.gpx.Coordinates)
+     */
+    public Coordinates toReferenceSystem(Coordinates aCoordinates) {
+        double latrad = radians(aCoordinates.getX1()); 
+        double lonrad = radians(aCoordinates.getX2());
+        double coslat = cos(latrad); 
+        double sinlat = sin(latrad);
+        double coslon = cos(lonrad);
+        double sinlon = sin(lonrad); 
+        
+        double r = A*B/Math.sqrt(B*B*coslat*coslat + A*A*sinlat*sinlat) + aCoordinates.getX3();
+        
+        return new Coordinates(r*coslat*coslon,
+                               r*coslat*sinlon,
+                               r*sinlat); 
+        
+    }
+    
+    private double radians(double aDegrees) { 
+        return aDegrees/180.0*PI; 
+    }
+}