Aislo/B04_PreProcess/B04_PreProcess_Engine_SheetSurface.py

"""도엽등고선 3D 서피스 — 1:5,000 수치지형도 등고선으로 DTM 격자를 만든다.

LAS 없는 설계(2026-08-30 사용자 확정)의 지형 원천이자, LAS가 있어도 참고용으로
같이 만들어 두는 서피스다. 산출 형식은 LAS 파이프라인의 DTM과 완전히 같게 맞춘다
(`dtm_sheet.npz`: x/y/z/valid_mask) — 종·횡단·배수 세부설계가 쓰는
`build_surface_sampler(models_dir, "sheet", "dtm", smooth=False)`가 무수정으로 돈다.

절취 범위는 노선 XY bbox + `SHEET_SURFACE_MARGIN_M`(300m) 직사각형(사용자 확정),
격자는 `SHEET_SURFACE_GRID_M`(1m). 등고선→정점 구름→Delaunay TIN 보간은 배수유역
엔진(`_Watershed_Grid`)의 검증된 경로를 그대로 쓴다.
"""

import json
import logging
import time
from pathlib import Path
from typing import Any

import numpy as np
from pyproj import Transformer

from B04_PreProcess.B04_PreProcess_Engine_ModelContext import (
    atomic_npz,
    clip_and_compact_mesh,
    grid_faces,
    grid_vertices,
    write_glb,
)
from B04_PreProcess.B04_PreProcess_Engine_Watershed_Grid import (
    build_contour_cloud,
    grid_spec_from_bounds,
    interpolate_elevation,
)
from config.config_system import (
    SHEET_SURFACE_GRID_M,
    SHEET_SURFACE_MARGIN_M,
    SURFACE_MAX_PREVIEW_VERTICES,
)

logger = logging.getLogger(__name__)

# 도엽 병합 산출물 파일명 (B04_PreProcess_Router_Watershed와 같은 값)
_CONTOUR_FILE = "도엽_등고선.geojson"

# 산출 모델 식별자 — surface_models.generation_params.source_filter 및 파일 stem에 쓴다.
SHEET_SOURCE_FILTER = "sheet"


def _load_contour_features_metric(processed_dir: Path, epsg: int) -> list[dict[str, Any]]:
    """병합 도엽 등고선(WGS84)을 읽어 사업지 CRS(m)로 재투영한다."""
    path = processed_dir / _CONTOUR_FILE
    if not path.exists():
        logger.warning("도엽 서피스: 등고선 파일이 없습니다: %s", path)
        return []
    try:
        with path.open("r", encoding="utf-8") as file:
            data = json.load(file)
    except (OSError, json.JSONDecodeError):
        logger.warning("도엽 서피스: 등고선 GeoJSON을 읽지 못했습니다: %s", path)
        return []
    features = data.get("features")
    if not isinstance(features, list):
        return []
    transformer = Transformer.from_crs("EPSG:4326", f"EPSG:{epsg}", always_xy=True)

    def _map(coords: Any) -> Any:
        if not isinstance(coords, list):
            return coords
        if coords and isinstance(coords[0], (int, float)):
            x, y = transformer.transform(coords[0], coords[1])
            return [x, y, *coords[2:]]
        return [_map(item) for item in coords]

    converted: list[dict[str, Any]] = []
    for feature in features:
        geometry = feature.get("geometry") or {}
        coordinates = _map(geometry.get("coordinates"))
        if coordinates is None:
            continue
        converted.append(
            {
                "type": "Feature",
                "properties": feature.get("properties") or {},
                "geometry": {"type": geometry.get("type"), "coordinates": coordinates},
            }
        )
    return converted


def _preview_mesh(
    x: np.ndarray, y: np.ndarray, z: np.ndarray, valid: np.ndarray
) -> tuple[np.ndarray, np.ndarray]:
    """프리뷰용 정점·면 — 정점 수가 상한을 넘으면 격자를 성기게 딴다."""
    stride = 1
    while (len(x) // stride + 1) * (len(y) // stride + 1) > SURFACE_MAX_PREVIEW_VERTICES:
        stride += 1
    px, py = x[::stride], y[::stride]
    pz, pv = z[::stride, ::stride], valid[::stride, ::stride]
    vertices = grid_vertices(px, py, pz.astype(np.float64))
    faces = grid_faces(len(py), len(px))
    return clip_and_compact_mesh(vertices, faces, pv.reshape(-1))


def build_sheet_surface_model(
    project_root: Path,
    processed_dir: Path,
    models_dir: Path,
    route_xy: np.ndarray,
    epsg: int,
) -> dict[str, Any] | None:
    """도엽등고선으로 DTM npz·프리뷰 glb를 만들고 surface_models 등록용 dict를 돌려준다.

    `route_xy`: (N, 2) 노선 정점 XY(사업지 CRS, m). 실패하면 None — 호출측은
    분석을 계속한다(도엽 미확보 지역 폴백).
    """
    started = time.monotonic()
    features = _load_contour_features_metric(processed_dir, epsg)
    if not features:
        return None

    x_min = float(np.min(route_xy[:, 0])) - SHEET_SURFACE_MARGIN_M
    x_max = float(np.max(route_xy[:, 0])) + SHEET_SURFACE_MARGIN_M
    y_min = float(np.min(route_xy[:, 1])) - SHEET_SURFACE_MARGIN_M
    y_max = float(np.max(route_xy[:, 1])) + SHEET_SURFACE_MARGIN_M

    # 저지대 제거(floor) 없이 전부 쓴다 — 종·횡단은 낮은 지반도 필요하다.
    cloud = build_contour_cloud(features, None, (x_min, y_min, x_max, y_max))
    if cloud.is_empty:
        logger.warning("도엽 서피스: 절취 범위 안에 등고선 정점이 없습니다.")
        return None

    spec = grid_spec_from_bounds(x_min, y_min, x_max, y_max, SHEET_SURFACE_GRID_M)
    surface = interpolate_elevation(spec, cloud)  # (R, C), 북→남 행 순서, 외부 NaN

    # DtmGridSampler 규약에 맞춰 y 오름차순으로 뒤집어 저장한다.
    x_coords = spec.cell_centers_x()
    y_coords = spec.cell_centers_y()[::-1]
    z_grid = surface[::-1, :].astype(np.float32)
    valid_grid = np.isfinite(z_grid)
    if not valid_grid.any():
        logger.warning("도엽 서피스: 유효 표고 셀이 없습니다.")
        return None

    stem = f"dtm_{SHEET_SOURCE_FILTER}"
    model_path = models_dir / f"{stem}.npz"
    preview_path = models_dir / f"{stem}_preview.glb"
    atomic_npz(
        model_path,
        x=x_coords,
        y=y_coords,
        z=z_grid,
        valid_mask=valid_grid,
        resolution=np.array([SHEET_SURFACE_GRID_M], np.float32),
    )

    vertices, faces = _preview_mesh(x_coords, y_coords, z_grid, valid_grid)
    finite_z = z_grid[valid_grid]
    bounds = np.array(
        [
            [x_coords[0], x_coords[-1]],
            [y_coords[0], y_coords[-1]],
            [float(finite_z.min()), float(finite_z.max())],
        ]
    )
    write_glb(preview_path, vertices, faces, bounds)

    logger.info(
        "도엽 서피스 생성 완료: %d×%d 격자, 정점 %d개 (%.1fs)",
        spec.n_rows,
        spec.n_cols,
        cloud.xy.shape[0],
        time.monotonic() - started,
    )
    return {
        "model_type": "dtm",
        "source_filter": SHEET_SOURCE_FILTER,
        "representation": "regular_grid",
        "model_file_path": str(model_path.relative_to(project_root)).replace("\\", "/"),
        "resolution_m": SHEET_SURFACE_GRID_M,
        "generation_params": {
            "source_filter": SHEET_SOURCE_FILTER,
            "representation": "regular_grid",
            "source": "map_sheet_contours",
            "margin_m": SHEET_SURFACE_MARGIN_M,
        },
        "layers": [
            {
                "layer_name": f"dtm_{SHEET_SOURCE_FILTER}_preview",
                "geometry_type": "MESH",
                "file_path": str(preview_path.relative_to(project_root)).replace("\\", "/"),
                "file_format": "glb",
            }
        ],
    }


def build_sheet_surface_from_route(
    project_root: Path, processed_dir: Path, models_dir: Path
) -> dict[str, Any] | None:
    """B03 업로드 계획노선 CSV를 찾아 도엽 서피스를 만든다. 없거나 실패하면 None."""
    from common_util.common_util_route_geometry import (
        find_planned_route_file,
        read_planned_route_csv,
    )

    route_file = find_planned_route_file(project_root / "B03_FileInput" / "input")
    if route_file is None:
        logger.warning("도엽 서피스: 계획 노선 파일이 없습니다.")
        return None
    planned = read_planned_route_csv(route_file)
    if planned is None or len(planned.vertices) < 2:
        logger.warning("도엽 서피스: 계획 노선 파일을 읽지 못했습니다: %s", route_file.name)
        return None
    route_xy = np.array([(v.x, v.y) for v in planned.vertices], dtype=np.float64)
    return build_sheet_surface_model(
        project_root, processed_dir, models_dir, route_xy, planned.epsg or 5186
    )


def run_sheet_surface_analysis(
    project_root: Path,
    route_csv_path: Path,
    *,
    on_progress: Any = None,
) -> dict[str, Any]:
    """LAS 없는 WF1 — 도엽 확보 후 도엽등고선 서피스만으로 분석 결과를 만든다.

    반환 형식은 `run_surface_analysis()`와 같다(save_surface_analysis_to_db 호환).
    """
    from common_util.common_util_route_geometry import read_planned_route_csv

    def _report(percent: int, stage: str, message: str) -> None:
        if on_progress is not None:
            on_progress(percent, stage, message)

    stage_root = project_root / "B04_PreProcess"
    processed_dir = stage_root / "processed"
    models_dir = stage_root / "models"
    processed_dir.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
    models_dir.mkdir(parents=True, exist_ok=True)

    planned = read_planned_route_csv(route_csv_path)
    if planned is None or len(planned.vertices) < 2:
        raise ValueError(f"계획 노선 파일을 읽지 못했습니다: {route_csv_path.name}")
    epsg = planned.epsg or 5186
    route_xy = np.array([(v.x, v.y) for v in planned.vertices], dtype=np.float64)

    bounds_dict = {
        "x": [float(route_xy[:, 0].min()), float(route_xy[:, 0].max())],
        "y": [float(route_xy[:, 1].min()), float(route_xy[:, 1].max())],
        "z": [
            float(min(v.z for v in planned.vertices)),
            float(max(v.z for v in planned.vertices)),
        ],
    }

    # VWorld 지도·GIS 벡터·도엽 확보 — LAS 경로와 같은 공용 블록 (지연 import로 순환 회피)
    _report(30, "download_maps", "VWorld 지도 및 수치지형도 도엽 확보 중")
    from B04_PreProcess.B04_PreProcess_Engine import download_geodata

    download_geodata(
        project_root,
        processed_dir,
        bounds_dict,
        route_csv_path.parent,
        rebuild=False,
        default_epsg=f"EPSG:{epsg}",
        report=_report,
    )

    _report(70, "surface_model", "도엽등고선 3D 서피스 생성 중")
    model = build_sheet_surface_model(project_root, processed_dir, models_dir, route_xy, epsg)
    if model is None:
        raise ValueError("도엽등고선으로 지표면을 만들지 못했습니다 — 도엽 확보를 확인하세요.")

    _report(95, "saving", "결과 저장 중")
    return {
        "processed": {
            "processed_file_path": str(
                (processed_dir / _CONTOUR_FILE).relative_to(project_root)
            ).replace("\\", "/"),
            "converted_file_path": None,
            "point_count": int(len(route_xy)),
            "bounds": {
                "x_min": bounds_dict["x"][0],
                "x_max": bounds_dict["x"][1],
                "y_min": bounds_dict["y"][0],
                "y_max": bounds_dict["y"][1],
            },
            "statistics": {
                "min_z": bounds_dict["z"][0],
                "max_z": bounds_dict["z"][1],
                "mean_z": None,
            },
        },
        "ground_summary": {},
        "manifest": {"status": "sheet_only"},
        "models": [model],
    }