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使用PostGIS完成兩點(diǎn)間的河流軌跡及流經(jīng)長度的計(jì)算(推薦)

發(fā)布日期:2022-07-15 19:37 | 文章來源:gibhub

基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作

1.PostGIS 的安裝

在安裝PostGIS前首先必須安裝PostgreSQL,然后再安裝好的Stack Builder中選擇安裝PostGIS組件。具體安裝步驟可參照PostGIS的安裝與初步使用

2.加載Post GIS擴(kuò)展

選中指定數(shù)據(jù)庫,執(zhí)行加載擴(kuò)展語句

–添加支持
CREATE EXTENSION postgis;  --添加postgis擴(kuò)展
CREATE EXTENSION pgrouting;   --添加pgrouting擴(kuò)展
CREATE EXTENSION postgis_topology;
CREATE EXTENSION fuzzystrmatch;
CREATE EXTENSION postgis_tiger_geocoder;

在做兩點(diǎn)間河流軌跡及流經(jīng)長度計(jì)算過程中,需要加載postgis和pgrouting兩個擴(kuò)展

可以通過查看加載擴(kuò)展的版本驗(yàn)證擴(kuò)展加載是否成功

–查看postgresql版本
show server_version;
–查看postgis版本
SELECT PostGIS_full_version();
–查看pgrouting版本
select pgr_version();

3.河流矢量圖層轉(zhuǎn)成單線格式

河流包括各種匯入和匯出,為了實(shí)現(xiàn)流經(jīng)流域的計(jì)算,河流水系矢量數(shù)據(jù)需要一個河流一個ID的方式,可以在河流交匯點(diǎn)處將河流進(jìn)行打段處理。

4.河流矢量數(shù)據(jù)導(dǎo)入PostgreSQL數(shù)據(jù)庫

打開位于“開始>所有程序>PostGIS 2.3 bundle for PostgreSQL”之中的PostGIS Shapefile Import/Export Manager。

首先單擊"View connection details"按鈕,打開"PostGIS connection"對話框,輸入用戶名"postgres"及其對應(yīng)的密碼,設(shè)置連接的數(shù)據(jù)庫,如下圖所示:

連接數(shù)據(jù)庫之后,單擊"Add file"按鈕,加入***.shp文件,并將其SRID設(shè)置為"4326",如下圖所示。這一步絕對不能省略,否則不能正確導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

5.河流數(shù)據(jù)拓?fù)涮幚?/h3>

在數(shù)據(jù)分析過程中,使用到了pgrouting擴(kuò)展中的 pgr_dijkstra 算法

Dijkstra算法(迪杰斯特拉算法),由荷蘭計(jì)算機(jī)科學(xué)家Edsger Dijkstra于1956年提出。它是一種圖搜索算法,它解決了非負(fù)代價(jià)邊路徑圖的最短路徑問題,即從起始頂點(diǎn)(start_vid)到結(jié)束頂點(diǎn)(end_vid)的最短路徑。此算法可以與有向圖或無向圖一起使用。

函數(shù)的簽名摘要:

在實(shí)際使用中,需要先明確所有的頂點(diǎn),并為所有頂點(diǎn)分配唯一的編號,函數(shù)的 start_vid 和 end_vid 都是整型數(shù)值,函數(shù)使用edges_sql參數(shù)(sql腳本)篩選出和頂點(diǎn)相鄰的所有邊信息(即河流信息)。

所以,在使用pgr_dijkstra方法前,需要

  • 對找到河流的所有頂點(diǎn)信息,并做唯一整型值編號
  • 在數(shù)據(jù)庫中為每條河流設(shè)置好起始頂點(diǎn)和結(jié)束頂點(diǎn)
--篩選出所有頂點(diǎn)信息,st_dump函數(shù)主要是將MultiLineString類型 調(diào)整成 LineString類型
select  st_astext(st_startpoint((ST_Dump(geom)).geom)) from singleriver
union 
select  st_astext(st_endpoint((ST_Dump(geom)).geom)) from singleriver

將查詢結(jié)果在Excel中進(jìn)行整型值編號,再導(dǎo)入到postgresql中的新建表distinctpoint 中,然后關(guān)聯(lián)河流數(shù)據(jù)表,更新河流的開始頂點(diǎn)(source)和結(jié)束頂點(diǎn)編號(target)

--更新起始頂點(diǎn)編號
update singleriver q
set source=tt.sourcepoint
from singleriver s,
(select gid,p.id as sourcepoint from 
(select gid,st_astext(st_startpoint((ST_Dump(geom)).geom)) as startpoint, st_astext(st_endpoint((ST_Dump(geom)).geom)) as endpoint from singleriver )s
left join distinctpoint p
on s.startpoint=p.point) tt
where q.gid=tt.gid
--插入結(jié)束頂點(diǎn)編號
update singleriver q
set target=tt.endpoint
from singleriver s,
(select gid,p.id as endpoint from 
(select gid,st_astext(st_startpoint((ST_Dump(geom)).geom)) as startpoint, st_astext(st_endpoint((ST_Dump(geom)).geom)) as endpoint from singleriver )s
left join distinctpoint p
on s.endpoint=p.point) tt
where q.gid=tt.gid

至此,河流拓?fù)鋽?shù)據(jù)處理完成

PG分析處理函數(shù)

1.函數(shù)編寫

CREATE OR REPLACE FUNCTION "public"."pgr_shortest_river"(IN "startx" float8, IN "starty" float8, IN "endx" float8, IN "endy" float8, OUT "river_name" varchar, OUT "v_shpath" varchar, OUT "cost" float8)
  RETURNS SETOF "pg_catalog"."record" AS $BODY$ 
declare 
v_startLine geometry;--離起點(diǎn)最近的線 
v_endLine geometry;--離終點(diǎn)最近的線 
v_startTarget integer;--距離起點(diǎn)最近線的終點(diǎn) 
v_endSource integer;--距離終點(diǎn)最近線的起點(diǎn) 
v_statpoint geometry;--在v_startLine上距離起點(diǎn)最近的點(diǎn) 
v_endpoint geometry;--在v_endLine上距離終點(diǎn)最近的點(diǎn) 
v_res geometry;--最短路徑分析結(jié)果 
v_perStart float;--v_statpoint在v_res上的百分比 
v_perEnd float;--v_endpoint在v_res上的百分比 
v_rec record; 
first_name varchar;
end_name varchar;
first_cost double precision;
end_cost double precision;
begin 
--查詢離起點(diǎn)最近的線 
execute 'select (st_dump(geom)).geom as geom,target as target,name from singleriver where 
ST_DWithin(geom,ST_Geometryfromtext(''point('|| startx ||' ' || starty||')''),0.01) 
order by ST_Distance(geom,ST_GeometryFromText(''point('|| startx ||' '|| starty ||')'')) limit 1' 
into v_startLine ,v_startTarget,first_name; 
raise notice '起點(diǎn)線段%',v_startLine;
raise notice '起點(diǎn)位置%',v_startTarget;
raise notice '河流名稱%',first_name;
--查詢離終點(diǎn)最近的線 
execute 'select (st_dump(geom)).geom as geom,"source" as source,name from singleriver
where ST_DWithin(geom,ST_Geometryfromtext(''point('|| endx || ' ' || endy ||')''),0.01) 
order by ST_Distance(geom,ST_GeometryFromText(''point('|| endx ||' ' || endy ||')'')) limit 1' 
into v_endLine,v_endSource,end_name; 
--如果沒找到最近的線,就返回null 
if (v_startLine is null) or (v_endLine is null) then 
return; 
end if ; 
select ST_ClosestPoint(v_startLine, ST_Geometryfromtext('point('|| startx ||' ' || starty ||')')) into v_statpoint; 
select ST_ClosestPoint(v_endLine, ST_GeometryFromText('point('|| endx ||' ' || endy ||')')) into v_endpoint; 
--計(jì)算距離起點(diǎn)最近線上的點(diǎn)在該線中的位置
select st_linelocatepoint(st_linemerge(v_startLine), v_statpoint) into v_perStart;
select st_linelocatepoint(st_linemerge(v_endLine), v_endpoint) into v_perEnd;
select st_distancesphere(v_statpoint,ST_PointN(ST_GeometryN(v_startLine,1), ST_NumPoints(ST_GeometryN(v_startLine,1)))) into first_cost;
select st_distancesphere(ST_PointN(ST_GeometryN(v_endLine,1),1),v_endpoint) into end_cost; 
if (ST_Intersects(st_geomfromtext('point('|| startx ||' '|| starty ||') '), v_startLine) and ST_Intersects(st_geomfromtext('point('|| endx ||' '|| endy ||') '), v_startLine)) then 
select st_distancesphere(v_statpoint, v_endpoint) into first_cost;
select st_linelocatepoint(st_linemerge(v_startLine), v_endpoint) into v_perEnd;
for v_rec in 
select st_linesubstring(st_linemerge(v_startLine), v_perStart,v_perEnd) as point,COALESCE(end_name,'無名河流') as name,end_cost as cost loop
v_shPath:= ST_AsGeoJSON(v_rec.point);
cost:= v_rec.cost;
river_name:= v_rec.name;
return next;
end loop;
return;
end if;
--最短路徑 
for v_rec in 
(select st_linesubstring(st_linemerge(v_startLine),v_perStart,1) as point,COALESCE(first_name,'無名河流') as name,first_cost as cost
union all
SELECT st_linemerge(b.geom) as point,COALESCE(b.name,'無名河流') as name,st_length(geom, false) as cost
FROM pgr_dijkstra(
'SELECT gid as id, source, target, st_length(geom, false) as cost FROM singleriver
where st_intersects(geom,st_buffer(st_linefromtext(''linestring('||startx||' ' || starty ||','|| endx ||' ' || endy ||')''),0.05))', 
v_startTarget, v_endSource , false 
) a, singleriver b 
WHERE a.edge = b.gid
union all
select st_linesubstring(st_linemerge(v_endLine),0,v_perEnd) as point,COALESCE(end_name,'無名河流') as name,end_cost as cost)
loop
v_shPath:= ST_AsGeoJSON(v_rec.point);
cost:= v_rec.cost;
river_name:= v_rec.name;
return next;
end loop; 
end; 
$BODY$
  LANGUAGE plpgsql VOLATILE STRICT
  COST 100
  ROWS 1000

2.參數(shù)說明

輸入?yún)?shù):開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)

輸出結(jié)果:river_name:河流名稱;v_shppath:流經(jīng)的河流路徑; cost:河流流經(jīng)長度

3.內(nèi)部調(diào)用函數(shù)說明

函數(shù)調(diào)用過程,根據(jù)postgis不同版本,函數(shù)名稱可能會有偏差,有版本展示形式為st_linesubstring ,有版本展示形式為st_line_substring

4.輸出結(jié)果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證河流輸出結(jié)果是否正確,流經(jīng)河流路徑是否連通,可以通過在線geojson地圖(geojson.io)呈現(xiàn)出來驗(yàn)證。

在右側(cè)json-features-geometry 中填充函數(shù)輸出的v_shppath參數(shù)內(nèi)容(按照行單獨(dú)輸入,可以輸入多個,注意需要增加json屬性)

到此這篇關(guān)于使用PostGIS完成兩點(diǎn)間的河流軌跡及流經(jīng)長度的計(jì)算的文章就介紹到這了,更多相關(guān)PostGIS兩點(diǎn)間的河流軌跡計(jì)算內(nèi)容請搜索本站以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持本站!

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