如何使用R制作车辆沿OSRM规划路线移动的可视化动画

需求背景 #

我们已经通过osrm包完成了纽约世贸中心一号楼到麦迪逊广场公园的路径查询，得到总行驶时间为10.37分钟，现在需要制作可视化动画，以标记点代表车辆，沿规划路径匀速行驶，可使用tmap工具实现。
原路径查询的静态效果如下：
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完整实现代码 #

1. 基础路径查询（原有逻辑保留） #

library(sf)
library(dplyr)
library(tidygeocoder)
library(osrm)
library(tmap)

# 起点：纽约世贸中心一号楼，终点：纽约麦迪逊广场公园
addresses <- c("285 Fulton St, New York, NY 10007", 
               "11 Madison Ave, New York, NY 10010")

# 地址转坐标，转为sf空间对象
data <- tidygeocoder::geo(addresses, method = "osm") %>% 
  st_as_sf(coords = c("long", "lat"), crs = 4326)

# 调用OSRM接口查询路径
osroute <- osrm::osrmRoute(loc = data, returnclass = "sf")

2. 采样车辆行驶点位（适配匀速假设） #

因为我们假设车辆匀速行驶，所以对路径线做等距离采样，每个采样点对应动画一帧的车辆位置：

# 总行驶时长（单位：分钟）
total_time <- osroute$duration
# 设置动画总帧数，数值越大动画越流畅，生成速度越慢
n_frames <- 60
# 沿路径等距采样点位
sample_points <- st_line_sample(osroute$geometry, n = n_frames) %>% 
  st_cast("POINT") %>% 
  st_as_sf(crs = 4326) %>% 
  # 给每帧加时间标记
  mutate(frame = 1:n(),
         time_passed = total_time * frame / n_frames)

3. 生成tmap动画并导出 #

# 先创建tmap的动画图层
tm <- tm_shape(osroute) +
  # 底图用CartoDB浅色风格
  tm_basemap("CartoDB.Positron") +
  # 绘制规划路径红线
  tm_lines(col = "red", lwd = 2) +
  # 绘制起点终点标记
  tm_shape(data) +
  tm_markers(size = 1, labels = ~address) +
  # 绘制当前帧的车辆位置
  tm_shape(sample_points) +
  tm_symbols(col = "blue", size = 0.5, group = "frame") +
  # 按frame列分帧生成动画
  tm_facets(along = "frame", free.coords = FALSE)

# 导出为gif动图，如果要导出mp4可以把后缀改成.mp4，需要系统安装ffmpeg
tmap_animation(tm, filename = "route_animation.gif", delay = 100, width = 800, height = 600)

参数说明 #

• n_frames：控制动画的总帧数，数值越高动画越平滑，同时生成耗时越长
• delay：控制每帧之间的间隔，单位为1/100秒，数值越小动画播放速度越快
• 如果需要导出MP4格式的视频，只需要把tmap_animation的文件名后缀改为.mp4即可，需要提前在系统中安装ffmpeg工具。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者SiH