Introdução ao PostGIS. Introdução ao PostGIS. Introdução ao PostGIS. Introdução ao PostGIS. Introdução ao PostGIS

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1 Banco de Dados Fernando Fonseca & Robson Fidalgo PostGIS: Uma extensão Geo para o PostgreSQL Download Diretórios Windows Program Files\PostgreSQL\8.1\share\contrib UNIX src/contrib/ Manual O PostGIS segue o padrão OpenGIS Suporta todos os objetos e funções da especificação SFS (Simple Features for SQL). Os formatos WKB e WKT do OpenGIS São as 2 formas padrões para especificar ObjetosGeo POINT LINESTRING POLYGON Fonte: INPE GEOMETRY GEOMETRYCOLLECTION MULTIPOINT MULTILINESTRING MULTIPOLYGON Well-Known Text (WKT) e Well-Known Binary (WKB) Guardam informações sobre tipo e coordenadas do ObjetoGeo Os formatos WKB e WKT do OpenGIS Exemplos: POINT(0 0) LINESTRING(0 0,1 1,1 2) POLYGON((0 0,4 0,4 4,0 4,0 0),(1 1, 2 1, 2 2, 1 2,1 1)) MULTIPOINT(0 0,1 2) MULTILINESTRING((0 0,1 1,1 2),(2 3,3 2,5 4)) MULTIPOLYGON(((0 0,4 0,4 4,0 4,0 0),(1 1,2 1,2 2,1 2,1 1)), ((-1-1,-1-2,-2-2,-2-1,-1-1))) GEOMETRYCOLLECTION(POINT(2 3),LINESTRING((2 3,3 4))) SRID (spatial referencing system identifier) Todo ObjetoGeo deve ter um SRID para ser inserido no BDGeo Por exemplo: Considerando a interface GeomFromText GeomFromText (text WKT, SRID); Pode-se inserir o seguinte ObjetoGeo INSERT INTO SpatialTable (THE_GEOM, THE_NAME) VALUES (GeomFromText('POINT( )', 2000), 'A Place'); 1

2 A especificação SFS/OpenGIS define tipos, funções e metadados para manipular ObjetosGeo. As principais tabelas de metadados são: SPATIAL_REF_SYS guarda os IDs e as descrições textuais do sistema de coordenadas usados no BDGeo. TABLE SPATIAL_REF_SYS ( SRID INTEGER NOT NULL PRIMARY KEY, // identificador do SRS AUTH_NAME VARCHAR(256), // nome da autoridade que especificou o SRS AUTH_SRID INTEGER, //identificador do SRS definido pela autoridade SRTEXT VARCHAR(2048), // representação WKT do SRS PROJ4TEXT VARCHAR(2048) // especificações para transformação de SRS ) GEOMETRY_COLUMNS guarda informações do esquema Geográfico e das propriedades dos ObjetosGeo. Introdução GEOMETRY_COLUMNS ( F_TABLE_CATALOG VARCHAR(256) NOT NULL, F_TABLE_SCHEMA VARCHAR(256) NOT NULL, // nome qualificado da tabela F_TABLE_NAME VARCHAR(256) NOT NULL, F_GEOMETRY_COLUMN VARCHAR(256) NOT NULL, //nome coluna Geo da tabela COORD_DIMENSION INTEGER NOT NULL, // dimensão (2D ou 3D) da coluna SRID INTEGER NOT NULL, // ID do SRS usado na tabela TYPE VARCHAR(30) NOT NULL //Tipo do objetogeo (POINT, LINESTRING, POLYGON, MULTIPOINT, MULTILINESTRING, MULTIPOLYGON, GEOMETRYCOLLECTION ) ) Note: "catalog" e "schema" são Oracle-ish. Por isso, "catálogo" fica em branco e usa-se o nome do BD do PostgreSQL para "schema". Criando uma tabela espacial (2 passos) 1) Criar uma tabela normal (sem campo espacial) CREATE TABLE ROADS_GEOM ( ID int4, NAME varchar(25) ); 2) Adicionar uma coluna espacial ("AddGeometryColumn ) Sintaxe: AddGeometryColumn([<schema_name>],<table_name>, <column_name>, <srid>, <type>,<dimension>); SELECT AddGeometryColumn('public', 'roads_geom', 'geom', 2000, 'LINESTRING', 2); SELECT AddGeometryColumn( 'roads_geom', 'geom', 2000, 'LINESTRING', 2); 2

3 Outros exemplos para criar tabelas espaciais Assumindo que o SRID 2001 já existe CREATE TABLE parks ( PARK_ID int4, PARK_NAME varchar(128), PARK_DATE date, PARK_TYPE varchar(2) ); SELECT AddGeometryColumn('parks','park_geom',2001,'MULTIPOLYGON',2); Usando o tipo genérico "geometry" e um SRID indefinido (-1) CREATE TABLE roads ( ROAD_ID int4, ROAD_NAME varchar(128) ); SELECT AddGeometryColumn( 'roads', 'roads_geom', -1, 'GEOMETRY', 3 ); Validando geometrias antes de inserí-las no BDGeo Função ISVALID() Valida as coordenadas de uma geometria SELECT ISVALID('LINESTRING(0 0, 1 1)'), t ISVALID('LINESTRING(0 0,0 0)'); f O padrão do PostGIS é não validar a entrada das geometrias Para validar deve-se adicionar uma restrição a tabela ALTER TABLE parks ADD CONSTRAINT geo_valid_chk CHECK (isvalid(park_geom)); Cuidado: Validar polígonos pode ser muito custoso! Inserindo ObjetosGeo nas tabelas (2 formas) 1) Usando SQL BEGIN; (1,'Jeff Rd',GeomFromText('LINESTRING( , )',2000)); (2,'Geordie Rd',GeomFromText('LINESTRING( , )', 2000)); (3,'Paul St',GeomFromText('LINESTRING( , )', 2000)); (4,'Graeme Ave',GeomFromText('LINESTRING( , )',2000)); (5,'Phil Tce',GeomFromText('LINESTRING( , )', 2000)); (6,'Dave Cres',GeomFromText('LINESTRING( , )', 2000)); COMMIT; Inserindo ObjetosGeo nas tabelas (2 formas) 2) Usando o Loader shp2pgsql Converte um shape file para pgsql.sql shp2pgsql [<options>] <shapefile> <tablename> <database name> <shapefile> nome do shape file sem extensão (inclui shp, shx, dbf). <tablename> nome da tabela destino. Por padrão, a geometria fica na coluna 'geo_value'. <database name> nome do BDGeo destino. [<options>] opções de configuração Principais: (-a -c -d -p mutuamente exclusivas), -D. -a : anexa dados a uma tabela existente -c : cria uma tabela e insere os dados (modo padrão) -d : apaga a tabela antes de criar outra -p : lê o esquema do shape file para criar uma tabela -D : permite fazer dump de grandes volumes de dados. Usa COPY no lugar de INSERT INTO). Inserindo ObjetosGeo nas tabelas (2 formas) 2) Usando o Loader shp2pgsql Exemplo com arquivo intermediário: shp2pgsql -c C:\ESRI\AV_GIS30\AVTUTOR\ARCVIEW\qstart\world94 world94 teste > world94.sql psql -d teste -U postgres -f world94.sql (-d: nome do BD, -U nome do usuário e f nome do arquivo) Exemplo sem arquivo intermediário: shp2pgsql -c C:\ESRI\AV_GIS30\AVTUTOR\ARCVIEW\qstart\mexico mexico teste psql -d teste -U postgres shp2pgsql -c C:\ESRI\AV_GIS30\AVTUTOR\ARCVIEW\qstart\canada canada teste psql -d teste -U postgres Consultas simples a ObjetosGeo Forma básica SELECT id, AsText(geom) AS geom, name FROM ROADS_GEOM; Operadores úteis &&: Informa se o MBR de uma geometria intersecta o MBR de outra ~= : Testa se 2 geometrias são geometricamente idênticas = : Testa se o MBR de 2 geometrias é idêntico SELECT ID, NAME FROM ROADS_GEOM WHERE GEOM = GeomFromText('LINESTRING( , )',2000); 3

4 Consultas simples a ObjetosGeo Exemplo (cont): SELECT ID, NAME FROM ROADS_GEOM WHERE GEOM ~= GeomFromText('LINESTRING( , )',2000); SELECT ID, NAME FROM ROADS_GEOM WHERE GEOM && GeomFromText('POLYGON(( , , , ))',2000); Exportando dados para Shape File pgsql2shp Converte uma tabelageo do PostgreSQL para shape file ESRI pgsql2shp [<options>] <database name> <table name> <database name> nome do BDGeo origem. <tablename> nome da tabela origem. [<options>] opções de configuração -d: define o arquivo dump para 3D (padrão = 2D) -f <filename>: especificar o nome do shape file (padrão = nome da tabela). -h <host>: especificar o host onde está o banco de dados (padrão =localhost). -p <port>: especificar a porta de conexão (padrão = 5432). -P <password>: especificar a senha. -u <user>: especificar o usuário. -g <geometry_column> especificar a colunageo a ser exportada. Exportando dados para Shape File pgsql2shp Exemplos: pgsql2shp -u postgres -P postgres teste world94 pgsql2shp -f World94Exp -u postgres -P postgres teste world94 pgsql2shp -f World94Exp -h localhost -p u postgres -P postgres teste world94 Usando Índices Geográficos Melhor opção: usar uma R-Tree implementada no topo do mecanismo GiST (Generalized Search Tree). A implementação nativa da R-Tree do PostgreSQL não é tão robusta quanto a implementação feita pelo mecanismos GiST Desde a versão 0.6 do PostgreSQL não recomenda-se a sua R-Tree Consultas convencionais em tabelas geográficas não usufruem do mecanismo GiST Usando Índices Geográficos (esquema R-Tree) Usando Índices Geográficos Sintaxe: CREATE INDEX [indexname] ON [tablename] USING GIST ( [geometryfield] GIST_GEOMETRY_OPS ); CREATE INDEX world94_idx ON world94 USING GIST (the_geom GIST_GEOMETRY_OPS); Depois de criar os índices é boa prática executar: VACUUM ANALYZE [table_name] [column_name] para liberar tuplas obsoletas/excluídas 4

5 É possível usufruir do GiST na consulta abaixo? Selecionar as casas que estejam a menos de 1000 metros do ponto (100000, ): SELECT geometria FROM casas WHERE distance(geometria, GeometryFromText( POINT(100000, ), -1)) < 1000; É possível usufruir do GiST na consulta abaixo? Selecionar as padarias que estejam a menos de 1000 metros do ponto (100000, ): SELECT geometria FROM padarias WHERE distance(geometria, GeometryFromText( POINT(100000, ), -1)) < 1000; Esta consulta será lenta se a tabela for grande! Somente consultas com operadores que usam MBR (ex: &&) tiram vantagem do índice espacial. Funções como distância não usufruem do índice. Pode-se usufruir do índice usando uma janela de consulta ( query box ) SELECT geometria FROM padarias WHERE geometria && BOX3D( , ) ::box3d AND distance(geometria, GeometryFromText( POINT(100000, ), -1)) < 1000; Note que a janela de consulta (BOX3D + &&) forma um quadrado centralizado sobre o ponto original Principais funções de relacionamento geométrico Distance(geometry, geometry) Equals(geometry, geometry) Disjoint(geometry, geometry) Intersects(geometry, geometry) Touches(geometry, geometry) Crosses(geometry, geometry) Within(geometry, geometry) Overlaps(geometry, geometry) Contains(geometry, geometry) Intersects(geometry, geometry) Principais funções de processamento geométrico Centroid(geometry) Area(geometry) Length(geometry) PointOnSurface(geometry) Boundary(geometry) Buffer(geometry, double, [integer]) Intersection(geometry, geometry) Difference(geometry, geometry) GeomUnion(geometry, geometry) Existem muitas outras funções! Consultar tópico 6 (PostGIS Reference) do manual PostGis. 5

6 Qual o comprimento total de todas as estradas? (em km) SELECT sum(length(the_geom))/1000 AS km_roads FROM rodovias; Qual é a área da cidade de RECIFE? (em hectares) SELECT area(the_geom)/10000 AS hectares FROM municipios WHERE name = RECIFE'; Qual é o maior município por área? (em hectares) SELECT name, area(the_geom)/10000 AS hectares FROM municipios ORDER BY hectares DESC LIMIT 1; Qual é o tamanho das estradas contidas em cada município? SELECT m.name, sum(length(r.the_geom))/1000 as roads_km FROM rodovias AS r, municipios AS m WHERE r.the_geom && m.the_geom AND contains(m.the_geom,r.the_geom) GROUP BY m.name ORDER BY roads_km; Crie uma tabela com todas as estradas de Recife? CREATE TABLE estradasrecife as SELECT intersection(r.the_geom, m.the_geom) AS intersecao_geom, length(r.the_geom) AS tamanho, r.* FROM rodovias AS r, municipios AS m WHERE r.the_geom && m.the_geom AND intersects(r.the_geom, m.the_geom) AND m.name = 'RECIFE'; Qual é o tamanho (em km), da Av. caxangá em Recife? SELECT sum(length(r.the_geom))/1000 AS kilometers FROM rodovias r, municipios m WHERE r.the_geom && m.the_geom AND r.name = 'Caxangá' AND m.name = 'RECIFE'; 6