Методика сбора данных для проекта «Метро для всех»

Эта страница является черновиком статьи.

Описание методики сбора данных

Эта статья описывает методику сбора и подготовки данных по доступности станций метрополитена различным категориям маломобильных граждан. Странно (или наоборот, не странно), но этого никто до сих пор не сделал, мы, как всегда, будем здесь первыми.

Описанная методика использовалась для сбора данных для проекта "Метро для всех" в Москве, Санкт-Петербурге, Казани, Варшаве (http://metro4all.org). В рамках проекта разработано программное обеспечение - система использующая данные для построения маршрутов с описанием всех потенциальных препятствий на входе, выходе и пересадках.

Подготовка

Первым делом, нужно выбрать лучший тариф на поездки, потому что вам придётся выходить и заходить обратно на каждой станции по пути. Затем, спланируйте маршрут на ближайшие пару дней. За день реально собрать данные по 5-8 станций: физически объехать можно и больше, однако 1) вы устанете, 2) кроме сбора данных есть ряд других действий занимающих значительное время. Набив руку, дело пойдет быстрее.

Инвентарь

Ручка, блокнот (если вы не привыкли мельчить, то формата А5, желательно на спирали и в твёрдой обложке), рулетка и уклонометр. Последние бывают трёх типов:

• специальные электронные, стоят от 2,5 тысяч
• обычные уровни с дополнительным поворотным глазом, окружность которого проградуирована. Поскольку точности в 1° достаточно, то уровень вполне подойдёт.
• телефонные, если у вас iPhone или телефон на Android, то вы можете легко найти программу, которая позволит измерять уклон с достаточной точностью, вам просто нужно сначала откалибровать его на ровной поверхности, а потом положить его на измеряемую наклонную. Поищите по ключевым словам level, angle, meter и т.д.

Создание схемы

Центральной частью системы является схема станции, она менее важна конечному пользователю, но является основным этапом сбора данных. На ней концентрируется вся первичная информация, в нее вносятся все изменения и обновления. С нее же снимаются количественные оценки по маршрутам.

Сами схемы также показываются конечному пользователю, правда не во всех деталях, некоторые служебные слои в графических файлах показываемые конечным пользователям отключаются. Схема должна быть красивой.

Основные элементы

Мы обязательно отмечаем на схемах объекты из таблицы. Подробно нюансы связанные с каждым элементом описаны далее по тексту.

Объект	Символ	Атрибуты	Комментарий
Проход		нет
Пути		направление движения, название следующей станции
Лестница		количество ступеней
Небольшая лестница		количество ступеней от 1 до 3
Лестница с рельсами		количество ступеней внутренняя ширина рельс внешняя ширина рельс угол
Небольшая лестница с рельсами		то же, что и выше при количестве ступеней от 1 до 3
Пандус		угол
Эскалатор		ширина направление движения
Дверь		ширина
Сужение		ширина	сужение прохода если меньше 100см
Турникеты		ширина
Лифт		ширина дверей ширина и глубина кабины

Рабочий процесс

Вы приехали на станцию метро и достали блокнот.

Платформы и пути

Схему удобно начинать рисовать от середины платформы. Прямоугольники со стрелками — это пути, одна-две буквы идентифицируют следующую станцию, линия между прямоугольника - платформа. В зависимости от того одна ли платформа на станции или несколько, начало схемы может выглядеть так:

Часто встречающая конфигурация, платформа по середине, двое путей.

или так:

Реже, двое путей, две платформы

или так:

Еще реже, больше путей

Желательно сразу ориентировать станцию по сторонам света (север вверху), либо, если вы это сделать забыли указывать на схеме стрелку на север.

Размеры путей на схеме являются одинаковыми для всех схем. Условное обозначение является условным и часто недостаточно, чтобы выдержать правильный масштаб между путями и проходами (платформами). Выглядит это так, как будто на схеме платформы значительно длиннее путей, это нормально.

Проходы

Допустим, с одного конца станции виден эскалатор, к нему ведет проход. Удлиним платформу до следующего элемента - эскалатора.

Особенности отрисовки проходов:

1. Длины проходов не обязательно выражаются пропорционально реальным, так как маршрутизация не учитывает длину или время. Предпочтение отдается общей "стройности" схемы, а не точности соблюдения пропорций.
2. Проходы не должны правильно отражать все повороты, если это сложно отобразить на схеме. Это особенно касается многоуровневых станций. Поскольку в метро перемещение идет по достаточно жестким маршрутам, не столь важно нужно ли вам поворачивать направо или налево. Информационная система не указывает эти повороты.

Эскалаторы

Обозначим эскалатор двумя линиями со стрелками между ними.

Особенности отрисовки эскалаторов:

1. Эскалаторные группы можно отображать одним эскалатором с двунаправленной стрелкой
2. Если вы уверены, что эскалатор работает всегда только на подъем или спуск можно использовать однонаправленную стрелку. В противном случае лучше использовать двунаправленную.

Встанем на эскалатор, чтобы посмотреть на устройство вестибюля.

Двери, сужения, турникеты

Вестибюли часто похожи: сразу за эскалаторами турникеты (штрихи вдоль пути), затем дверные проёмы без дверей (обозначены знаком сужения) и двери на вход и выход.

Особенности отрисовки дверей, сужений, турникетов:

1. Измерение дверного проёма производится в открытом состоянии, петли и другие элементы могут занимать часть проёма.
2. Сужения проходов отмечаются только если они меньше 1000 мм.
3. Сужения зимой могут превращаться в двери, по мере обновления схем, все сужения, где это происходит постепенно меняются на двери.
4. Измеряется самый широкий - грузовой турникет. Необходимо внимательно осмотреть пространство вблизи турникета, если турникет можно избежать и есть более широкий проход рядом, например в виде отдельной калитки у сотрудника станции, то турникету назначается ширина этого прохода.

Часто направления входа и выхода жёстко разделены забором, но в контексте «преград» совпадают. Работа потребует картографического склада ума: маршруты желательно располагать так, чтобы они не пересекались, и минимизировать количество одиночных направлений. То есть, лучше заранее увидеть, что хотя направления на вход и выход разделены, пассажиры там и там проходят через похожие двери и преодолевают одинаковое количество ступенек.

Лестницы

Сразу за дверью входа-выхода находится лестница из 4 ступенек. Кроме этого числа также записывается наличие перил. Их обозначает буква «п». Возможна ситуация, когда у лестницы перилами обеспечивается только часть ступенек, в этом случае, запись может быть следующей: 4+п10, т.е. 4 ступеньки без перил и 10 с перилами. Несколько лестниц разделенных пролетами можно записывать как одну, таким образом: п(10+13+14), т.е. 3 пролета по 10, 13, 14 ступенек каждый, все с перилами.

Особенности отрисовки лестниц:

1. На схеме можно использовать обозначение для короткой или длинной лестницы
2. Количество ступеней считается снизу-вверх

Пандусы

Пандус (наклонная поверхность в обход ступенек, не путать с рельсами) обозначается ломаной линией, для него вместо количества ступенек записывается угол наклона (тут пригодится уклонометр). Если ширина пандуса меньше метра, то можно измерить и её, иначе достаточно угла — и, конечно, наличия перил.

Если на выходе есть пандус дублирующий лестницу, отмечаются оба элемента. Пандусами часто пользоваться менее удобно, поскольку их ещё нужно найти, иногда открыть дополнительную дверь, и путь получается длиннее. Отмечание всех объектов даёт возможность посчитать количество ступенек, которые преодолевает обычный пассажир.

Лестница с рельсами

У лестницы подготовленной для колясок добавлением рельсов, нужно рулеткой измерить минимальную и максимальную ширину пространства для колёс (то есть, внутри рамок рельсов). Затем посмотреть уклон. Наконец, оценить, сможет ли человек в коляске, находясь на рельсах, дотянуться до перил (обычно может, но иногда чувство меры проектировщикам отказывает).

Слева направо: количество ступенек, обозначение перил при рельсах (если перила есть, но от рельс не дотянуться, то «п» будет стоять у ступенек), минимальная и максимальная ширина колёсной базы, угол наклона рельсов.

Результат

Описанные выше элементы позволяют полностью зарисовать станцию или узел (несколько станций соединенных переходами):

В блокноте эта схема, конечно, может выглядеть достаточно неряшливо.

Особые случаи

На некоторых станциях вы будете натыкаться на необычные решения. Где-то для инвалидов сделали лифт, где-то рельсы обрываются за три ступеньки до пола, где-то тестируют новый наноподъёмник. Не скупитесь на заметки. Вот пример из Петербурга:

Здесь можно выйти по рампам в подземном переходе, но днём можно полениться и заехать в торговый центр, где есть лифты на поверхность (обозначаются квадратиком). В вестибюле метро есть рампа по центру, но обычно она открыта только для спускающихся пассажиров, а чтобы разомкнуть бортик, выкатываясь на коляске из метро (впереди же лестница без рельсов), нужно попросить дежурную по станции. А на станции «Парнас» специально для инвалидов сделан доступ через лифты, однако они управляются вручную дежурным по турникетам, который, по его словам, не может разорваться, поэтому ни женщины с колясками, не уставшие старушки с сумками воспользоваться лифтами не могут.

Записывайте всё, что может повлиять на выбор маршрута или сложность пути для необычных пассажиров: инвалидов, пожилых людей, людей с колясками или крупногабаритным багажом. Лучше собрать лишнюю информацию, чем пропустить важную.

Схемы - из блокнота в Inkscape

После сбора информации идёт самая сложная часть работы: перерисовать картинки из блокнота в векторном редакторе. Вам будет лень, и нужно бороться с соблазном отложить на потом, но лучше сделать сразу, чем потом плеваться от редактора. Используем Inkscape (и формат SVG), потому что он бесплатный, мультиплатформенный и с открытым форматом файлов, в отличие от иллюстратора. Правда, под маком его нетривиально запустить: понадобится XQuartz.

За основу возьмите этот файл: в нём есть все нужные символы. Сохраните его на диск и откройте в Inkscape, в браузере он выглядит пустым. Начнём с азов: перемещение холста средней кнопкой мыши, масштабирование — Ctrl+колёсико. Копирование и вставка символа — Ctrl+C, Ctrl+V. Перемещать символ стрелками, с зажатым Alt символ будет двигаться по одному пикселю. Для копирования вверх или влево удобнее сдублировать объект (Ctrl+D) и оттащить его стрелками. Поворот на 90° — Ctrl+квадратные скобки ([]), для обычного поворота достаточно два раза кликнуть на объекте и тащить за углы. Ни в коем случае не изменяйте пропорции символов!

Схема использует шрифт PT Sans 14 пунктов для заголовков и 8 — для подписей. Толщина всех линий — 1 «пиксель» (не то же самое, что экранный пиксель). Чтобы толщина линии не менялась при растяжении, отожмите кнопку «изменять толщину обводки» в панели инструментов вверху, первая кнопка после слова "Менять". Из меню «Объект» сразу включите панели «Заливка и обводка» и «Выровнять и расставить». Несколько объектов для использования последней функции выделяются с зажатым Shift.

Отрезок рисуется кнопкой с жёлтым карандашом (F6): кликните в начало и кликните в конец. Зажатый Ctrl привяжет угол отрезка к 0–45–90°. Сразу после можно продолжить отрезок, кликнув в один из его концов, либо начать новый. Проверьте в панели, что толщина обводки 1 и цвет чёрный. Двигать отдельные узлы линий можно вторым инструментом, под стрелочкой (F2). Для добавления стрелок на концы отрезка в закладке «стиль обводки» есть пункты «маркер начала / конца». Желательно использовать «Arrow1Mstart / Arrow1Mend».

Настройки, сделанные при выбранном инструменте и невыбранных объектах, запоминаются. Например, если выбрать инструмент текста (кнопка «T») и перед кликом на холсте выбрать шрифт и размер, то эти настройки сохранятся для создаваемых объектов.

Если горячие клавиши не работают, проверьте язык раскладки: Inkscape часто отказывается откликаться на русские буквы.

Сохраняйтесь чаще! Когда один лист заполнится схемами, сохраните его, затем выберите «сохранить как» и введите новое имя файла. В новом файле уже можно удалить старые схемы и начать чертить новые. Советую пользоваться Dropbox: его автоматическое версионирование уже раз спасло меня от потери схемы станции.

Не обязательно делать красиво или опрятно, но помните, что на ваши схемы будут смотреть тысячи человек, поэтому лучше постараться. Пример схемы качайте здесь.

Оценка маршрутов - таблица

После черчения схем агрегированные значения собираются в три таблицы: их можно хранить в CSV на гитхабе, в страницах таблицы LibreOffice Calc или в разделах вики-страницы. Я выбрал второй вариант: он наиболее удобен, хотя и плох для совместной работы.

Первая таблица — станции метрополитена.

Дата	Линия	Станция	Название	Широта	Долгота	Мин. ширина	Мин. ступенек	Мин. ступенек без рамп	Мин. ширина рельс	Макс. ширина рельс	Макс. угол	ID перехода	Комментарий
8.07.13	2	14	Горьковская	59.9561	30.31885	670	0	10	0	0	5	0
9.07.13	5	12	Садовая	59.92702	30.32057	925	39	39	361	739	25	0

Линии, если метрополитен уже не пронумеровал их, нумеруются как угодно, станции — последовательно с юга/востока на север. Желательно начинать нумерацию с 4-5 и на длинных перегонах пропускать число на случай, если там добавят станций, чтобы со временем не уйти в отрицательные номера. Координаты считаются у вестибюлей, либо посередине между входами, когда их несколько. Это точка, где на карте будет нарисована станция, и её расположение должно быть максимально понятно будущим пользователям.

Дальше указываются данные для пути от поверхности или середины подземного перехода (не включая переход!): ширина самого узкого прохода, сумма количества ступенек там, где нет альтернативного пути через рампы (но могут быть рельсы) и количество ступенек, которые обычно преодолевает здоровый пассажир (т.е. без рамп). Дальше наибольшая ширина внутренней ширины рельс и наименьшая — внешней. Если рельсов нет, нужно ставить нули, чтобы отличать отсутствие рельсов от отсутствия данных. Наконец, максимальный угол, который может равняться нулю, когда нет лестниц и рамп, и 90°, если есть лестницы без рельсов. В комментарий нужно записывать условия для прохода пассажиров, например, «лифт только для инвалидов».

Вторая таблица содержит информацию о переходах: прямом маршруте от платформы одной станции до платформы другой. Станции адресуются по идентификаторам из первой таблицы.

Дата	Линия 1	Станция 1	Линия 2	Станция 2	Мин. ширина	Мин. ступенек	Мин. ширина рельс	Макс. ширина рельс	Макс. угол	Комментарий
9.07.13	2	12	5	12	930	32	360	748	27

Значения все те же самые. Как для станций объединяются маршруты на вход и на выход, так и здесь оба направления объединены в одну строку. Лучший или худший маршрут выбирать — дело сборщика данных: иногда можно идти против шерсти или попросить смотрителя открыть проход.

В третью таблицу собираются данные по надземным (Over) и подземным (Under) переходам.

Дата	ID	Тип	Местонахождение	Широта	Долгота	Ступенек в среднем	Мин. ширина рельс	Макс. ширина рельс	Макс. угол
8.07.13	1	Under	Кронверкский × Каменноостровский	59.956231	30.320758	25	418	624	23

Среднее количество ступенек — то, которое в среднем нужно преодолеть для спуска в переход или подъёма из него. Можно посчитать как округлённое среднее арифметическое всех выходов. Идентификатор нужен для связи со станциями метро, вестибюли которых находятся в подземных переходах. Он начинается с 1, порядок произвольный; у станций с вестибюлями на поверхности в колонку идентификатора записывается ноль.

Для визуализации и обработки данных их нужно будет преобразовать в формат JSON. Поскольку у нас есть координаты, появляется соблазн сделать GeoJSON, но это ошибка: так у нас не получится, например, сделать такую красивую картинку:

Поэтому данные нужно перевести в формат «как есть», а затем обрабатывать либо на стороне клиента, либо скриптами. Вот пример:

metroData = {
  'stations': {
    'surveyed': '2013-07-09',
    'id': [ 5, 12 ],
    'name': 'Садовая',
    'lat': 59.92702,
    'lon': 30.32057,
    'width': 925,
    'steps': 39,
    'fullSteps': 39,
    'railsMin': 361,
    'railsMax': 739,
    'angle': 25,
    'passId': 0,
    'comment': ''
  },
  'transfers': {
    'surveyed': '2013-07-09',
    'from': [ 2, 12 ],
    'to' : [ 5, 12 ],
    'width': 930,
    'steps': 32,
    'railsMin': 360,
    'railsMax': 748,
    'angle': 27
  },
  'passes': {
    'surveyed': '2013-07-08',
    'id': 1,
    'type': 'under',
    'name': 'Кронверкский × Каменноостровский',
    'lat': 59.956231,
    'lon': 30.320758,
    'steps': 25,
    'railsMin': 418,
    'railsMax': 624,
    'angle': 23
  }
};

Предложение по структуре базы и технологическому процессу роутинга от trolleway

Решили, что роутинг по ступенькам всё-таки будет. Техническая организация: За основу решено взять имеющийся набор програм работающих с форматом OSM josm maperitive pgrouting

• Исходные данные из блокнотов заносятся в программе JOSM в отдельные файлы формата .osm. Рисуем всё у себя, в базу OSM ничего не заносим. Это можно.
• Координаты этих станций будут такие же как у физических станций, но точной геопривязки переходов не нужно - нужен точный граф со всеми атрибутами.
• Атрибуты (наличие ступенек/перил/рельсов, односторонность эскалаторов, режим работы лифтов и всё подобное) заносятся в файл OSM, потому что это похоже на автомобильный роутинг. Теги мы придумаем сами, они будут написаны чуть ниже.
• В файле OSM будут обьекты "станция" (не знаю что именно, но нам надо будет связать граф метролиний с пешеходным графом).
• После завершения сбора все отдельные станции сливаются в один файл формата osm. Поскольку каждый пересадочный узел будет вводится отдельно, то эти отдельные файлы просто можно будет слить автоматически в osmosis, базу для этого поднимать не надо.
• Схемы (картинки) станций будут рендрится из формата .osm в программе maperitive или mapnik автоматически. Это позволит нам сократить нудную ручную работу по черчению в inkscape.
• Потом файл OSM будет импортирован в базу PostgreSQL. C использованием PostGIS и pgRouting будут один раз расчитаны стоимости всех возможных пересадок и выходов (в каждую сторону). Результаты будут сохранены в базе.

У нас будет два роутинговых графа.

• граф про метро
• граф пешеходный

При инициализации программы будут один раз расчитаны все стоимости пересадок между каждой парой пересадочных станций, все выходы с каждой платформы до каждого вестибюля. Всё в обе стороны). Эти времена будут записаны в базу (ну типа кеш). Роутинг будет идти по метрополитеновскому графу, с учётом стоимостей, которые уже расчитаны по пешеходному графу.

читать:

• мануал по тегированию в осм (отношения можно не читать)
• мануал по osgeolive (советую запускать его через virtualbox)
• мануал по pgrouting

Развитие проекта

Одних станций метро недостаточно: многие выходы спрятаны в подземных переходах, которые сами по себе труднопреодолимы. Поэтому к сотне станций метро нужно добавить сотню подземных — ну и надземных тоже — переходов. Расставить это всё на карте, и получим схему боевых действий, город против инвалидов. Это первая фаза проекта.