PostGIS в действии

Регина О. Обе, Лео С. Хсу
PostGIS в действии

PostGIS in Action
Regina O. Obe 
and Leo S. Hsu 
Third edition

PostGIS в действии
Регина О. Обе
Лео С. Хсу
Москва, 2023

УДК 004.65.2
ББК 32.972
О13
Регина О. Обе, Лео С. Хсу
О13 	 PostGIS в действии / пер. с англ. Д. А. Беликова; науч. ред Е. В. Рогов. – М.: 
ДМК Пресс, 2023. – 736 с.: ил.
ISBN 978-5-93700-130-6
PostGIS – расширение PostgreSQL с открытым исходным кодом для работы с пространственными базами данных. Оно предоставляет мощные механизмы для решения практически любых задач, связанных с геоданными.
Эта книга призвана послужить путеводителем по сотням функций, предлагаемых PostGIS. Начав с изучения геоинформационных систем, основанных на векторных, растровых и топологических объектах, вы перейдете к 
анализу, визуализации и отображению данных на карте, а также научитесь 
создавать пользовательские функции для приложений, на конкретных 
примерах освоите навыки решения распространенных проблем.
Издание предназначено для читателей, знакомых с реляционными 
базами данных и основами SQL. Опыт работы с геоданными или ГИС не 
требуется.
УДК 004.65.2
ББК 32.972
© DMK Press 2023. Authorized translation of the English edition © 2022 Manning 
Publications. This translation is published and sold by permission of Manning 
Publications, the owner of all rights to publish and sell the same.
Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без 
письменного разрешения владельцев авторских прав.
©  2021 by Manning Publications Co.
©  Оформление, издание, перевод, 
ДМК Пресс, 2023
ISBN  (анг.) 978-1-61729-669-7
ISBN  (рус.) 978-5-93700-130-6

Доктору Джоан Элис Бернетт Обе (1937–2021), новатору, 
мужественному врачу, маме.
Доктору Эрнсту Олагбаде Обе (1935–2012), замечательному профессору, 
руководителю, отцу

Краткое оглавление
ЧАСТЬ I. Введение в PostGIS............................................. 37
1	  Что такое пространственная база данных?............... 39
2	  Пространственные типы данных................................... 70
3	
 Системы пространственной привязки......................... 113
4	  Работа с реальными данными........................................ 147
5	  Использование PostGIS с настольными ГИС.............. 197
6	  Функции для работы с типами geometry  
и geography............................................................................. 241
7	  Функции для работы с растрами.................................. 286
8	  Пространственные связи................................................. 321
ЧАСТЬ II. Приступаем к работе с PostGIS...................... 351
9	  Анализ близости.................................................................. 353
10	 Геокодер TIGER.................................................................... 318
11	  Обработка геометрических  
и географических объектов............................................... 327
12	 Обработка растров........................................................... 369
13	 Создание и использование топологий............................ 375
14	 Организация пространственных данных.................... 500
15	 Настройка производительности запросов.................. 541
ЧАСТЬ III. Использование PostGIS с другими  
инструментами.................................................................. 595
16	 Расширение PostGIS с помощью pgRouting  
и процедурных языков......................................................... 597
17	 Использование PostGIS в веб-приложениях................. 638

Оглавление
Предисловие от издательства........................................................... 21
Предисловие........................................................................................ 22
Вступление........................................................................................... 24
Благодарности..................................................................................... 25
Об этой книге...................................................................................... 27
Кому адресована эта книга?............................................................... 28
Структура книги ................................................................................. 31
О коде ................................................................................................... 33
О названии .......................................................................................... 33
Об авторах............................................................................................ 35
Об иллюстрации на обложке ........................................................... 36
ЧАСТЬ I. Введение в PostGIS............................................. 37
1  Что такое пространственная база данных?............. 39
1.1. Мыслить пространственно........................................................ 40
1.2. Знакомство с PostGIS .................................................................. 43
1.2.1. Почему PostGIS .................................................................. 43
1.2.2. Соответствие стандартам ................................................ 44
1.2.3. Сила PostGIS........................................................................ 46
1.2.4. Создана на базе PostgreSQL.............................................. 47
1.2.5. Бесплатная.......................................................................... 47
1.2.6. Свободная............................................................................ 48
1.2.7. Альтернативы PostGIS ...................................................... 48
1.3. Установка PostGIS........................................................................ 51
1.3.1. Проверка версий PostGIS и PostgreSQL......................... 54
1.4. Пространственные типы данных.............................................. 54
1.4.1. Тип geometry....................................................................... 56
1.4.2. Тип georgaphy..................................................................... 57
1.4.3. Тип raster............................................................................. 57
1.4.4. Тип topology........................................................................ 58
1.5. Здравствуй, реальный мир......................................................... 59
1.5.1. Разбор задачи...................................................................... 60
1.5.2. Моделирование.................................................................. 60
1.5.3. Загрузка данных ................................................................. 63

1.5.4. Написание запроса............................................................ 66
1.5.5. Просмотр пространственных данных с помощью  
           OpenJump............................................................................ 67
Резюме.................................................................................................. 69
2  Пространственные типы данных............................. 70
2.1. Модификаторы типов................................................................. 72
2.1.1. Модификаторы подтипа................................................... 72
2.1.2. Идентификатор пространственной системы 
           координат ........................................................................... 73
2.2. Тип geometry ................................................................................ 74
2.2.1. Точки ................................................................................... 74
2.2.2. Линии................................................................................... 75
2.2.3. Полигоны............................................................................ 77
2.2.4. Коллекции геометрических объектов............................ 81
2.2.5. М-координата...................................................................... 86
2.2.6. Z-координата....................................................................... 88
2.2.7. Многогранные поверхности и нерегулярные  
           триангулированные сети.................................................. 90
2.2.8. Создание нерегулярных триангулированных сетей...... 93
2.2.9. Криволинейные геометрические объекты.................... 93
2.2.10. Пространственный каталог для геометрических 
             объектов ............................................................................ 99
2.3. Тип geography ............................................................................ 103
2.3.1. Различия между типами geography и geometry ........... 103
2.3.2. Пространственный каталог для географических  
           данных................................................................................ 105
2.4. Растр............................................................................................. 105
2.4.1. Свойства растров............................................................. 106
2.4.2. Создание растров............................................................. 108
2.4.3. Пространственный каталог для растров..................... 110
Резюме................................................................................................ 111
3  Пространственные системы координат  ............... 113
3.1. Что такое пространственная система координат................ 114
3.1.1. Геоиды................................................................................ 115
3.1.2. Эллипсоиды...................................................................... 117
3.1.3. Датум.................................................................................. 119
3.1.4. Системы координат......................................................... 120
3.1.5. Основы пространственных систем координат........... 120
3.1.6. Проекции.......................................................................... 121
3.2. Выбор системы пространственной привязки  
        для хранения данных ................................................................ 124
Оглавление
8

3.2.1. Плюсы и минусы использования EPSG:4326 .............. 126
3.2.2. Тип данных geography для EPSG:4326........................... 127
3.2.3. Когда нужно только отобразить карту.......................... 128
3.2.4. Охват земного шара с точным измерением  
           расстояний........................................................................ 132
3.3. Определение пространственной системы координат  
        исходных данных....................................................................... 136
3.3.1. Определение пространственной системы  
           координат ......................................................................... 137
3.3.2. Когда пространственная система координат 
           отсутствует в таблице space_ref_sys............................... 143
3.4. История поддержки PROJ в PostGIS....................................... 143
3.4.1. PROJ 4 ............................................................................... 144
3.4.2. PROJ 5................................................................................ 144
3.4.3. PROJ 6 ............................................................................... 144
3.4.4. PROJ 7 ............................................................................... 146
3.4.5. PROJ 8 и выше.................................................................. 146
Резюме ............................................................................................... 146
4  Работа с реальными данными ................................ 147
4.1. Встроенные инструменты PostgreSQL................................... 148
4.1.1. Psql...................................................................................... 149
4.1.2. pgAdmin4........................................................................... 150
4.1.3. pg_dump и pg_restore...................................................... 152
4.1.4. Скачивание файлов......................................................... 152
4.3. Извлечение файлов................................................................... 153
4.4. Импорт и экспорт шейп-файлов............................................. 155
4.4.1. Импорт с помощью shp2pgsql........................................ 155
4.4.2. Импорт и экспорт с помощью shp2pgsql-gui .............. 158
4.4.3. Экспорт с помощью pgsql2shp....................................... 160
4.5. Импорт и экспорт векторных данных с помощью ogr2ogr.....162
4.5.1. Переменные окружения в ogr2ogr................................ 163
4.5.2. Ogrinfo............................................................................... 164
4.5.3. Импорт данных с помощью ogr2ogr............................. 164
4.5.4. Экспорт данных с помощью ogr2ogr............................ 169
4.6. Запрос внешних данных через обертки сторонних  
        данных PostgreSQL ................................................................... 173
4.6.1. Обертка сторонних данных file_fdw............................. 175
4.6.2. Обертка сторонних данных ogr_fdw ............................ 177
4.6.3. Преобразование тегов hstore в jsonb ........................... 184
4.7. Импорт растровых данных с помощью raster2pgsql ........... 185
4.7.1. Параметры командной строки Raster2pgsql ............... 185
4.7.2. Поддерживаемые форматы Raster2pgsql .................... 187
Оглавление
9

4.7.3. Загрузка одного файла с помощью raster2pgsql.......... 187
4.7.4. Сценарий для загрузки нескольких файлов  
           и разбивки на тайлы........................................................ 188
4.7.5. Использование функций PostgreSQL для вывода  
           растровых данных ........................................................... 189
4.8. Экспорт растровых данных с помощью GDAL .................... 191
4.8.1. Использование gdalinfo для просмотра растров ....... 191
4.8.2. Gdal_translate и gdalwarp................................................. 192
Резюме................................................................................................ 195
5  Использование PostGIS с настольными ГИС............ 197
5.1. Краткий обзор настольных средств просмотра ................... 198
5.1.1. OpenJUMP......................................................................... 199
5.1.2. QGIS................................................................................... 199
5.1.3. gvSIG .................................................................................. 200
5.1.4. Jupyter Notebook и JupyterLab........................................ 200
5.1.5. Поддержка пространственных баз данных................. 201
5.1.6. Поддержка форматов данных........................................ 203
5.1.7. Поддерживаемые веб-сервисы ...................................... 205
5.2. OpenJUMP................................................................................... 206
5.2.1. Основные возможности OpenJUMP............................. 206
5.2.2. Установка........................................................................... 206
5.2.3. Простота использования................................................ 207
5.2.4. Плагины............................................................................. 207
5.2.5. Написание сценариев..................................................... 207
5.2.6. Поддержка форматов данных........................................ 207
5.2.7. Поддержка PostGIS.......................................................... 208
5.2.8. Регистрация источников данных ................................. 208
5.2.9. Визуализация геометрических объектов PostGIS ...... 210
5.2.10. Экспорт данных ............................................................. 212
5.3. QGIS............................................................................................. 213
5.3.1. Установка QGIS ................................................................ 213
5.3.2. Использование QGIS с PostGIS ..................................... 214
5.4. GvSIG............................................................................................ 222
5.4.1. Использование gvSIG с PostGIS..................................... 223
5.4.2. Экспорт данных ............................................................... 226
5.5. JupyterLab и Jupyter Notebook.................................................. 227
5.5.1. Установка Jupyter.............................................................. 228
5.5.2. Запуск Jupyter Notebook.................................................. 229
5.5.3. Запуск JupyterLab............................................................. 230
5.5.4. Создание блокнота Python.............................................. 231
5.5.5. Магические команды ...................................................... 231
Оглавление
10