Aislo/B04_PreProcess/B04_PreProcess_Engine_MvtHelper.py

"""MVT 벡터 타일 생성 유틸리티."""

from __future__ import annotations

import math
from pathlib import Path
from typing import Any

try:
    import geopandas as gpd
    from shapely.geometry import box
except ImportError:
    gpd = None
    box = None

try:
    import mapbox_vector_tile
except ImportError:
    mapbox_vector_tile = None

# 메모리 캐시: {project_id}_{layer_name}: ((mtime_ns, 크기), GeoDataFrame)
_gdf_cache: dict[str, Any] = {}


def num2deg(xtile: int, ytile: int, zoom: int) -> tuple[float, float]:
    """Z/X/Y 타일 인덱스를 경도/위도(WGS84) 좌표로 변환합니다."""
    n = 1.0 << zoom
    lon_deg = xtile / n * 360.0 - 180.0
    lat_rad = math.atan(math.sinh(math.pi * (1 - 2 * ytile / n)))
    lat_deg = math.degrees(lat_rad)
    return lon_deg, lat_deg


def get_tile_bbox(xtile: int, ytile: int, zoom: int) -> tuple[float, float, float, float]:
    """Z/X/Y 타일의 경위도 Bounding Box (min_lon, min_lat, max_lon, max_lat)를 구합니다."""
    left, top = num2deg(xtile, ytile, zoom)
    right, bottom = num2deg(xtile + 1, ytile + 1, zoom)
    return min(left, right), min(top, bottom), max(left, right), max(top, bottom)


def load_geojson_cached(filepath: Path, cache_key: str) -> Any:
    """GeoJSON 파일을 한 번 읽으면 메모리에 GeoDataFrame으로 캐싱합니다."""
    global _gdf_cache
    if not filepath.exists():
        raise FileNotFoundError(f"File not found: {filepath}")
    # 열쇠에 수정시각·크기 — 전처리를 다시 돌려 파일이 바뀌면 옛 타일을 버린다.
    stat = filepath.stat()
    stamp = (stat.st_mtime_ns, stat.st_size)
    cached = _gdf_cache.get(cache_key)
    if cached is None or cached[0] != stamp:
        if gpd is None:
            raise ImportError("geopandas가 설치되어 있지 않습니다.")
        gdf = gpd.read_file(filepath)
        if gdf.crs is None:
            gdf.set_crs(epsg=4326, inplace=True)
        if gdf.crs.to_epsg() != 4326:
            gdf = gdf.to_crs(epsg=4326)
        _gdf_cache[cache_key] = (stamp, gdf)
    return _gdf_cache[cache_key][1]


def generate_mvt_tile(
    filepath: Path, cache_key: str, z: int, x: int, y: int, layer_name: str = "contour"
) -> bytes:
    """주어진 GeoJSON 파일에서 Z/X/Y 영역에 해당하는 데이터를
    필터링하고 MVT 타일 바이너리로 인코딩합니다.
    """
    if mapbox_vector_tile is None:
        # mapbox_vector_tile 패키지가 없을 경우 빈 바이트 리턴하여 다운 방지
        return b""

    gdf = load_geojson_cached(filepath, cache_key)

    # 1. 타일 경계 구하기
    min_lon, min_lat, max_lon, max_lat = get_tile_bbox(x, y, z)
    tile_geom = box(min_lon, min_lat, max_lon, max_lat)

    # 2. 해당 영역 내에 공간적으로 접하는(Intersects) 데이터 신속 조회
    possible_matches_index = list(gdf.sindex.intersection((min_lon, min_lat, max_lon, max_lat)))
    possible_matches = gdf.iloc[possible_matches_index]

    # 정확하게 겹치는 피처만 정밀 필터링 및 타일 경계로 클리핑(자르기)
    clipped_gdf = possible_matches.clip(tile_geom)

    if clipped_gdf.empty:
        return mapbox_vector_tile.encode([])

    # 3. GeoJSON 스타일 피처 목록 생성
    features = []
    extent = 4096

    for idx, row in clipped_gdf.iterrows():
        geom = row.geometry
        if geom.is_empty:
            continue

        properties = {}
        for col in clipped_gdf.columns:
            if col != "geometry":
                val = row[col]
                if isinstance(val, (int, float, str, bool)):
                    properties[col] = val
                else:
                    properties[col] = str(val) if val is not None else ""

        features.append({"geometry": geom, "properties": properties})

    tile_data = [{"name": layer_name, "features": features}]

    mvt_bytes = mapbox_vector_tile.encode(
        tile_data,
        quantize_bounds=(min_lon, min_lat, max_lon, max_lat),
        y_coord_down=True,
        extents=extent,
    )

    return mvt_bytes