GIS-LAB

Географические информационные системы и дистанционное зондирование

Визуализация данных PostGIS в MapServer

Рассмотрена работа MapServer с данными PostGIS

Обсудить в форуме Комментариев — 9

Среда визуализации пространственных данных в Веб - MapServer позволяет в качестве источника пространственных данных использовать в том числе и базы геоданных, созданные с использованием PostGIS, тем самым обеспечивая возможность их быстрой и удобной публикации в Сети. В данной статье рассматриваются основные моменты работы MapServer совместно с данными, хранящимися в PostGIS в ОС Windows. На официальном сайте MapServer о  его совместном использовании с PostGIS сказано совсем немного, что и послужило одной из причин написания данной статьи. Начала работы с PostGIS изложены в статье "Основы работы с PostGIS", а о том, как установить PostGIS под Windows, вы можете узнать отсюда.

Здесь и далее в статье, под «данными PostGIS» понимается набор данных хранящийся в БД PostgreSQL с пространственным расширением PostGIS.

Оглавление

  1. Подготовка к работе
  2. Создание простейшего map-файла для работы с PostGIS
  3. Фильтры и выражения MapServer
  4. MapServer и SQL
  5. Продвинутое использование MapServer и SQL

1Подготовка к работе

Прежде чем переходить к вопросу создания map-файла, хотелось бы дать пару советов по работе с PostgreSQL.

1. Чтобы избежать ситуаций, связанных с неработающими запросами SQL, необходимо избегать использования двойных кавычек при создании таблиц, а также использовать в названиях полей только символы нижнего регистра.  При использовании двойных кавычек, имя таблицы и колонки (идентификаторы) сохраняются в регистро-зависимом виде; это означает, что вы должны использовать двойные кавычки, когда указываете эти имена в запросе. Для тех, кто использует pgAdmin, нужно помнить, что во время создания таблицы этот интерфейс добавляет двойные кавычки автоматически!

2. При работе PostGIS совместно с MapServer, последний требует, чтобы в таблице присутствовал столбец OID, служащий уникальным идентификатором записей в PostgreSQL. Для этого запрос SQL, создающий новую таблицу, предназначенную для хранения геоданных, должен выглядеть следующим образом:

CREATE TABLE <tablename> (...)
WITH (OIDS=TRUE);

В pgAdmin при создании новой таблицы можно просто указать опцию «Имеет OID» и соответствующий код SQL будет добавлен автоматически:

Также можно настроить PostgreSQL таким образом, чтобы вновь создаваемые таблицы посредством клиента psql автоматически включали столбец OID. Для этого в файле postgresql.conf, расположенном по умолчанию в C:\Program Files\PostgreSQL\8.3\data\ найдите строку default_with_oids = on, раскомментируйте ее и замените на default_with_oids = on. Для того, чтобы PostgreSQL смог обработать поступающий запрос, кодировка базы данных должна соответствовать кодировке запроса (например, обе должны быть WIN 1251). На этом подготовка завершена, теперь можно переходить непосредственно к работе с MapServer.

2Создание простейшего map-файла для работы с PostGIS

Как известно, MapServer работает с так называемыми map-файлами, в которых описывается структура создаваемой карты. Структура map-файла, использующего данные PostGIS, имеет некоторые особенности. Рассмотрим пример простейшего map-файла, содержащего слой данных PostGIS:

MAP
 IMAGETYPE GIF
 EXTENT 77.8924 50.6194 87.2278 54.4701
 SIZE 800 600
LAYER
 NAME "boundary"
 CONNECTIONTYPE postgis
 CONNECTION "user=postgres password=1234 dbname=city host=localhost"
 DATA "the_geom from boundary"
 TYPE POLYGON
 CLASS
      COLOR 200 120 123
 END
END
END 

Пример отображения слоя PostGIS

Рассмотрим параметры соединения по пунктам:

CONNECTIONTYPE
Тип соединения, для слоев PostGIS всегда должен иметь значение postgis.

CONNECTION
Строка подключения, содержащая набор ключей, необходимых для подключения к базе данных, а именно: user –пользователь, от имени которого осуществляется подключение, password -  пароль пользователя, dbname – имя базы данных, host – DNS-имя узла, на котором находится сервер PostgreSQL, port – номер порта, который «слушает» PostgreSQL, по умолчанию используется порт 5432.

DATA
Данные, которые необходимо отобразить на карте. Значение этого параметра указываются в виде «<имя столбца> from <имя таблицы>», где имя столбца – столбец в котором хранятся пространственные данные (по умолчанию the_geom), имя таблицы – таблица, содержащая данный столбец.

Для увеличения скорости обработки данных рекомендуется вручную указать SRID - уникальный идентификатор, однозначно определяющий систему координат (using srid=<значение>), а также первичный ключ таблицы (using unique <имя поля>) в противном случае MapServer будет пытаться самостоятельно обращаться к базе данных для получения этих данных, таким образом снижая производительность. Это обеспечивается путем небольшого редактирования параметра DATA:

DATA "the_geom from boundary using unique gid using srid=4326"

Выражение using unique gid сообщает MapServer о том, что в качестве первичного ключа следует использовать поле gid  (используемое в PostGIS по умолчанию), выражение using srid=4326 информирует MapServer о том, что SRID запрашиваемых данных имеет номер 4326. Значение SRID для каждой таблицы, содержащей геоданные, должно хранится в таблице geometry_columns. Если информация о SRID определенной таблицы отсутствует, это означает что геоданные не используют SRID, в таком случае используется значение SRID=-1.

При использовании нескольких слоев PostGIS, при получении данных из одной БД, целесообразно объединить их в единый пул подключений. Это позволит каждому слою не создавать новое подключение заново, а использовать уже имеющееся. Так, например, если ваша карта содержит 10 слоев PostGIS, то в случае подключения к каждому слою по отдельности, общие затраты времени на подключение к БД составят 150 миллисекунд (по 15 мс на каждое подключение), при использовании же единого пула это время сокращается в 10 раз (15 мс требуется на установку первого соединения). Чтобы установленное единожды подключение больше не разрывалось, необходимо в конце описания каждого слоя PostGIS добавлять строку:

PROCESSING "CLOSE_CONNECTION=DEFER"

 

3Фильтры и выражения MapServer

Использование фильтров позволяет отображать на карте часть данных, соответствующую определенным условиям. Пример map-файла, использующего фильтр:

MAP
 IMAGETYPE GIF
 EXTENT 77.8924 50.6194 87.2278 54.4701
 SIZE 800 600
LAYER
 NAME "boundary"
 CONNECTIONTYPE postgis
 CONNECTION "user=postgres password=1234 dbname=city host=localhost"
 DATA "the_geom from boundary using unique gid using srid=4326"
 FILTER "area>2500 and perimeter>400"
 TYPE POLYGON
 CLASS
      COLOR 200 120 123
 END
END
END              

В данном примере area и perimeter – поля таблицы boundary базы данных city. При работе с PostGIS выражение FILTER задается в соответствии с синтаксисом SQL, а не с синтаксисом MapServer, как это делается при работе с shape-файлами.

Пример использования фильтра, выбраны области с определенной площадью и периметром

При использовании выражений также существуют некоторые отличия, характерные для работы с PostGIS. При использовании shape-файлов атрибуты (названия полей) в выражениях MapServer набираются в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ, в то время как при использовании PostGIS – в нижнем.

MAP
 IMAGETYPE GIF
 EXTENT 77.8924 50.6194 87.2278 54.4701
 SIZE 800 600
LAYER
 NAME "boundary"
 CONNECTIONTYPE postgis
 CONNECTION "user=postgres password=1234 dbname=city host=localhost"
 DATA "the_geom from boundary using unique gid using srid=4326"
 TYPE POLYGON
 CLASS
      COLOR 200 120 123
	  EXPRESSION ([area]>2500)
 END
 CLASS
      COLOR 100 120 255
	 EXPRESSION ([area]<2500)
 END
END
END              

В данном примере полигоны с площадью большей 2500 отображаются одним цветом (коричневым), а с меньшей – другим (синим):

Пример использования выражений

Более подробно ознакомиться с работой с фильтров и выражениями MapServer можно здесь.

4MapServer и SQL

Часто информация, которую вы хотите визуализировать, отсутствует в таблице геоданных непосредственно, но является результатом вычисления или сравнения с другими данными. В таких случаях вы можете построить запрос SQL, производящий эти операции, который будет выполнен MapServer.

MAP
 IMAGETYPE GIF
 EXTENT 77.8924 50.6194 87.2278 54.4701
 SIZE 800 600
LAYER
 NAME "boundary"
 CONNECTIONTYPE postgis
 CONNECTION "user=postgres password=1234 dbname=city host=localhost"
 DATA "the_geom from
 (
 SELECT the_geom,naselenie,area,gid
 FROM boundary,population
 WHERE population.name=boundary.name and naselenie/area>0.009
 )
 AS newtable using unique gid using srid=4326"
 TYPE POLYGON
 CLASS
      COLOR 200 120 123
 END
END
END

В данном примере мы используем сразу 2 таблицы. Будем отображать только те полигоны для которых плотность населения превышает 0,009. Данные о населении хранятся в отдельной таблице population в поле naselenie, связанной с таблицей boundary  через поле name. Отметим, что после ключевого слова SELECT необходимо указывать имена всех идентификаторов, используемых в запросе, а также присваивать псевдоним представлению (в данном случае newtable).

Карта, построенная на основе SQL-запроса

Рассмотрим еще один очень интересный пример использования запроса SQL, в котором MapServer считывает данные о дорогах из таблицы roads, но отображает на карте только 10 наиболее протяженных из них.

MAP
 IMAGETYPE GIF
 EXTENT 77.8924 50.6194 87.2278 54.4701
 SIZE 800 600
LAYER
 NAME "roads"
 CONNECTIONTYPE postgis
 CONNECTION "user=postgres password=1234 dbname=city host=localhost"
 DATA "the_geom from
 (
 SELECT road_cod, Sum(Length(the_geom)) AS length, Collect(GeometryN(the_geom,1)) AS the_geom
 FROM roads
 GROUP BY road_cod
 ORDER BY length DESC
 LIMIT 10
 )
 AS newtable using unique road_cod using SRID=4326"
 TYPE LINE
 CLASS
      COLOR 255 120 123
 END
END
END

Суммарная длина дороги вычисляется функцией Sum(). Length() – это функция PostGIS, рассчитывающая длину линейного объекта.

Теперь остановимся подробнее на выражении Collect(GeometryN(the_geom,1)), позволяющем объединить несколько геометрических объектов в один.  При загрузке данных из шейп-файлов любого типа, например полигонального (POLYGON), в PostGIS по умолчанию они будут иметь тип мультиполигон (MULTIPOLYGON) даже если состоят из одинарных полигонов. Аналогична ситуация и при загрузке линейных объектов, которые по умолчанию загружаются как мультилинии. Из-за этого результат выполнения функции Collect(the_geom), объединяющей дороги с одинаковым кодом в один геометрический объект (GROUP BY road_cod), будет иметь тип GEOMETRYCOLLECTION, вместо необходимого нам MULTILINESTRING, в качестве параметра функции Collect() мы укажем не the_geom, а GeometryN(the_geom,1) – функцию, возвращающую геометрию объекта (the_geom) под соответствующим номером (1) из набора  MULTILINESTRING (нумерация геометрий в GEOMETRYCOLLECTION, MULTIPOINT, MULTILINESTRING и MULTIPOLYGON начинается с 1).

Выражение GROUP BY road_cod говорит о том, что полученные в результате запроса данные следует группировать по полю road_cod, ORDER BY length DESC – сортировать по полю length по убыванию (DESC).

Выражение LIMIT 10 ограничивает размер выборки.

Результат операции выборки – 10 длиннейших дорог Алтайского края

5Продвинутое использование MapServer и SQL

Для выполнения разнообразных операций с данными в MapServer традиционно используют Mapscript, однако, при помощи переменных и SQL возможно сделать очень гибкую систему, используя только CGI программу mapserv и PostGIS.

Рассмотрим следующий пример:

MAP
 IMAGETYPE GIF
 EXTENT 77.8924 50.6194 87.2278 54.4701
 SIZE 800 600
LAYER
 NAME "roads"
 CONNECTIONTYPE postgis
 CONNECTION "user=postgres password=1234 dbname=city host=localhost"
 DATA "the_geom from (%sql%) as newtable using unique gid using srid=4326"
 TYPE LINE
 CLASS
    COLOR 255 120 123
 END
END
END

Как уже было сказано выше, оператор DATA  предназначен для выборки данных, которые нужно отобразить на карте. Из примера видно, что оператор DATA в данном случае довольно прост:

DATA "the_geom  from (%sql%) as newtable using unique gid  using srid=4326"        

На этапе создания map-файла мы можем не знать, какие именно данные нам придется запрашивать в базе или возможно эти запросы будут формироваться автоматически. Переменная sql будет заменена на SQL запрос путем передачи последнего через URL. Например, в нашем случае введя в строку поиска браузера следующий URL:

http://localhost/cgi-bin/mapserv.exe?map=/ms4w/apps/mslocal/map/exampleGL.map&layer=roads&
sql=select+the_geom+,+oid+,+gid+from+roads&mode=map

мы получим полную карту дорог, хранящуюся в таблице roads:

Карта дорог Алтайского края, полученная в результате выполнения динамического SQL-запроса

Рассмотрим еще один довольно интересный пример, иллюстрирующий использование SQL в MapServer :

LAYER

 <.. пропуск ..>

DATA "the_geom from (SELECT the_geom,gid, distance(the_geom,
geometryfromtext('POINT(' || (%mx% + %img.x% * %mw% / %iw%) || ' '
|| (%my% - %img.y% * %mh% / %ih%) || ')',4326)) AS dist FROM
roads) as newtable using srid=4326 using unique gid"

<.. пропуск ..>

 TYPE LINE
 CLASSITEM dist
 CLASS
   NAME "Roads < 1 deg from Click"
   EXPRESSION ([dist] < 1)
   COLOR 0 255 0
 END
 CLASS
   NAME "Roads > 1 deg from Click"
   EXPRESSION ([dist] >= 1 AND [dist] < 2)
   COLOR 255 0 0
 END
 CLASS
   NAME "Roads > 2 deg from Click"
   EXPRESSION ([dist] >= 2)
   COLOR 0 0 255
 END
 END
END

Суть данного примера состоит в следующем: при каждом клике мышью на карте переменные (mx, my, img.x, img.y и т.д.), описанные соответствующим образом (в соответствии с CGI переменными MapServer) в форме шаблона, передаются CGI программе mapserv и динамически подставляются в заготовленный map-файл. То есть, каждый раз, когда мы щелкаем по карте, наша карта будет изменяться. А именно, каждый раз производится расчет расстояния от места щелчка до всех геометрических объектов карты и в зависимости от его значения  выбирается цвет объекта.

  • mx, myminx и miny в единицах измерения карты;
  • mw, mhширина и высота карты в единицах измерения карты;
  • iw, ihширина и высота картинки в пикселях;
  • img.x, img.y – координаты клика мыши.

Карта дорог Алтайского края с классификацией по признаку удаленности от выбранного места

Обсудить в форуме Комментариев — 9

Последнее обновление: March 01 2011

Дата создания: 20.11.2008
Автор(ы): Денис Рыков


(Геокруг)

Если Вы обнаружили на сайте ошибку, выберите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter