PolarDB:ジオメトリモデル

ジオメトリ型の階層構造

Geometry は抽象型です。すべての具体的なジオメトリ値は、そのサブタイプのいずれかに属し、以下の 3 つのカテゴリに分類されます。

• 原子型 — 分割不能な形状：Point、LineString、Polygon

• パラメーター化型 — GanosBase 固有の曲線定義形状：EllipticalString、Bezier3Curve

• コレクション型 — 複数の形状をグループ化したもの：MultiPoint、MultiLineString、MultiPolygon、GeometryCollection、CompoundCurve、CurvePolygon

各サブタイプの詳細については、「ジオメトリデータ型」をご参照ください。

座標のディメンション

ジオメトリは、2D または 3D の座標系で形状を表現します。すべての座標には x 値と y 値があり、さらに以下の値を含む場合があります。

z 値または m 値が存在する場合、ジオメトリ内のすべてのポイントで定義する必要があります。

空間参照システム

空間参照システム (SRS) は、座標が地球上の特定の位置にどのようにマッピングされるかを定義します。GanosBase では、整数識別子である SRID を用いて、各ジオメトリ値を SRS に関連付けます。SRID は、spatial_ref_sys テーブルを参照する外部キーです。

詳細については、「空間参照」をご参照ください。

サポートされる入力フォーマット

GanosBase では、以下のフォーマットでジオメトリデータを直接受け入れます。

有効な WKT または WKB の値は、同時に有効な EKWT または EKWB でもあります。Esri Shapefile などの他のフォーマットについては、GanosBase へロードする前に外部インポートツールを使用してください。

ジオメトリデータ型

geometry_columns ビュー

geometry_columns ビューは、データベースのシステムカタログテーブルからすべてのジオメトリカラムを読み取ります。これは、OGC が定義する SQL 向け Simple Features Specification に従います。

現在のデータベース内のすべてのジオメトリカラムを照会するには、以下を実行します。

SELECT * FROM geometry_columns;

空間インデックス

空間インデックスにより、GanosBase は大規模な空間データセットを処理する際に、データベース全体に対する逐次スキャンを回避できます。空間インデックスは、特定のレコードを高速に検索できるように、データをツリー構造で整理します。

GanosBase では、以下の 3 種類の空間インデックスを提供しています。

拡張機能の作成

-- ganos_geometry 拡張機能を作成します。
CREATE EXTENSION ganos_geometry CASCADE;

注意：権限問題を回避するため、拡張機能は public スキーマ内に作成してください。

CREATE EXTENSION ganos_geometry WITH SCHEMA public CASCADE;

ジオメトリテーブルの作成

2 つの方法が利用可能です。ジオメトリ型および SRID が事前に判明している場合は、方法 1 を使用してください。

方法 1 — CREATE TABLE 文内でジオメトリカラムを定義する：

CREATE TABLE roads (
  id        int4,
  road_name varchar(25),
  geom      geometry(LINESTRING, 3857)
);

方法 2 — 既存のテーブルにジオメトリカラムを追加する：

CREATE TABLE roads (id int4, road_name varchar(25));
SELECT AddGeometryColumn('roads', 'geom', 3857, 'LINESTRING', 2);

ジオメトリ制約の追加

ALTER TABLE roads ADD CONSTRAINT geometry_valid_check CHECK (ST_IsValid(geom));

ジオメトリデータのインポート

全 6 行で、SRID 3857 を持つ WKT 文字列を解析するために ST_GeomFromText を使用します。

INSERT INTO roads (id, geom, road_name) VALUES
  (1, ST_GeomFromText('LINESTRING(191232 243118,191108 243242)', 3857), '北五環路'),
  (2, ST_GeomFromText('LINESTRING(189141 244158,189265 244817)', 3857), '東五環路'),
  (3, ST_GeomFromText('LINESTRING(192783 228138,192612 229814)', 3857), '南五環路'),
  (4, ST_GeomFromText('LINESTRING(189412 252431,189631 259122)', 3857), '西五環路'),
  (5, ST_GeomFromText('LINESTRING(190131 224148,190871 228134)', 3857), '東長安街'),
  (6, ST_GeomFromText('LINESTRING(198231 263418,198213 268322)', 3857), '西長安街');

ジオメトリデータの照会

SELECT id, ST_AsText(geom) AS geom, road_name FROM roads;

期待される出力：

 id | geom                                    | road_name
----+-----------------------------------------+----------------------
  1 | LINESTRING(191232 243118,191108 243242) | 北五環路
  2 | LINESTRING(189141 244158,189265 244817) | 東五環路
  3 | LINESTRING(192783 228138,192612 229814) | 南五環路
  4 | LINESTRING(189412 252431,189631 259122) | 西五環路
  5 | LINESTRING(190131 224148,190871 228134) | 東長安街
  6 | LINESTRING(198231 263418,198213 268322) | 西長安街
(6 rows)

空間インデックスの作成

GiST インデックス（推奨）：

-- 標準的な 2D GiST インデックス：
CREATE INDEX <index_name> ON <table_name> USING GIST (<geometry_column>);

-- N 次元 GiST インデックス：
CREATE INDEX <index_name> ON <table_name> USING GIST (<geometry_column> gist_geometry_ops_nd);

-- インデックス構築後の統計情報更新：
VACUUM ANALYZE <table_name> (<geometry_column>);

-- 例：
CREATE INDEX sp_geom_index ON roads USING GIST(geom);
VACUUM ANALYZE roads (geom);

BRIN インデックス（大規模で主に静的なテーブル向け）：

-- 標準的な BRIN インデックス：
CREATE INDEX <index_name> ON <table_name> USING BRIN (<geometry_column>);

-- 3D または 4D BRIN インデックス：
CREATE INDEX <index_name> ON <table_name> USING BRIN (<geometry_column> brin_geometry_inclusion_ops_3d);
CREATE INDEX <index_name> ON <table_name> USING BRIN (<geometry_column> brin_geometry_inclusion_ops_4d);

-- カスタムブロックサイズを指定した BRIN インデックス：
CREATE INDEX <index_name> ON <table_name> USING BRIN (<geometry_column>) WITH (pages_per_range = <number>);

空間データの計測および分析

以下の例では、2 つのサンプルテーブルを使用します。

bc_roads        — カラム：gid (integer)、name (varchar)、the_geom (geometry/LineString)
bc_municipality — カラム：gid (integer)、code (integer)、name (varchar)、the_geom (geometry/Polygon)

道路の総延長を計算する：

SELECT sum(ST_Length(the_geom)) / 1000 AS km_roads FROM bc_roads;

      km_roads
------------------
 70842.1243039643
(1 row)

自治体の面積を計算する：

SELECT ST_Area(the_geom) / 10000 AS hectares
FROM bc_municipality
WHERE name = 'プリンス・ジョージ';

      hectares
------------------
 32657.9103824927
(1 row)

空間関係クエリの実行

GanosBase では、OGC が定義する完全な空間関係関数セットがサポートされています。以下に、共通パターンの例を示します。

ST_Contains — 各自治体に含まれる道路を検索する：

SELECT m.name, sum(ST_Length(r.the_geom)) / 1000 AS roads_km
FROM bc_roads AS r, bc_municipality AS m
WHERE ST_Contains(m.the_geom, r.the_geom)
GROUP BY m.name
ORDER BY roads_km;

       name          |      roads_km
---------------------+------------------
 サリー              | 1539.47553551242
 バンクーバー         | 1450.33093486576
 ラングレー地区      |  833.793392535662
 バーナビー           |  773.769091404338
 プリンス・ジョージ   |  694.37554369147
 ...

ST_Covers — 1 つの円が別の円をカバーしているかどうかをテストする：

SELECT
  ST_Covers(smallc, smallc) AS smallinsmall,
  ST_Covers(smallc, bigc)   AS smallcoversbig,
  ST_Covers(bigc, ST_ExteriorRing(bigc)) AS bigcoversexterior,
  ST_Contains(bigc, ST_ExteriorRing(bigc)) AS bigcontainsexterior
FROM (
  SELECT
    ST_Buffer(ST_GeomFromText('POINT(1 2)'), 10) AS smallc,
    ST_Buffer(ST_GeomFromText('POINT(1 2)'), 20) AS bigc
) AS foo;

 smallinsmall | smallcoversbig | bigcoversexterior | bigcontainsexterior
--------------+----------------+-------------------+---------------------
 t            | f              | t                 | f
(1 row)

ST_Disjoint — 2 つのジオメトリが共有点を持たないかどうかをテストする：

SELECT ST_Disjoint('POINT(0 0)'::geometry, 'LINESTRING ( 2 0, 0 2 )'::geometry);

 st_disjoint
-------------
 t
(1 row)

SELECT ST_Disjoint('POINT(0 0)'::geometry, 'LINESTRING ( 0 0, 0 2 )'::geometry);

 st_disjoint
-------------
 f
(1 row)

ST_Overlaps、ST_Crosses、ST_Intersects、ST_Contains — ポイントとラインを比較する：

SELECT
  ST_Overlaps(a, b)    AS a_overlap_b,
  ST_Crosses(a, b)     AS a_crosses_b,
  ST_Intersects(a, b)  AS a_intersects_b,
  ST_Contains(b, a)    AS b_contains_a
FROM (
  SELECT
    ST_GeomFromText('POINT(1 0.5)')             AS a,
    ST_GeomFromText('LINESTRING(1 0, 1 1, 3 5)') AS b
) AS foo;

 a_overlap_b | a_crosses_b | a_intersects_b | b_contains_a
-------------+-------------+----------------+--------------
 f           | f           | t              | t

ST_Relate — 特定の DE-9IM パターンをテストする：

SELECT ST_Relate(
  ST_GeometryFromText('POINT(1 2)'),
  ST_Buffer(ST_GeometryFromText('POINT(1 2)'), 2),
  '0FFFFF212'
);

 st_relate
-----------
 t

ST_Touches — ジオメトリが境界点のみを共有しているかどうかをテストする：

SELECT ST_Touches('LINESTRING(0 0, 1 1, 0 2)'::geometry, 'POINT(1 1)'::geometry);

 st_touches
------------
 f
(1 row)

SELECT ST_Touches('LINESTRING(0 0, 1 1, 0 2)'::geometry, 'POINT(0 2)'::geometry);

 st_touches
------------
 t
(1 row)

ST_Within — バッファリングされた円の包含関係をテストする：

SELECT
  ST_Within(smallc, smallc)              AS smallinsmall,
  ST_Within(smallc, bigc)                AS smallinbig,
  ST_Within(bigc, smallc)                AS biginsmall,
  ST_Within(ST_Union(smallc, bigc), bigc) AS unioninbig,
  ST_Within(bigc, ST_Union(smallc, bigc)) AS biginunion,
  ST_Equals(bigc, ST_Union(smallc, bigc)) AS bigisunion
FROM (
  SELECT
    ST_Buffer(ST_GeomFromText('POINT(50 50)'), 20) AS smallc,
    ST_Buffer(ST_GeomFromText('POINT(50 50)'), 40) AS bigc
) AS foo;

 smallinsmall | smallinbig | biginsmall | unioninbig | biginunion | bigisunion
--------------+------------+------------+------------+------------+------------
 t            | t          | f          | t          | t          | t
(1 row)

ジオメトリプロパティへのアクセス

ジオメトリがシンプルであるかどうかを確認する：

SELECT ST_IsSimple(ST_GeomFromText('POLYGON((1 2, 3 4, 5 6, 1 2))'));

 st_issimple
-------------
 t
(1 row)

SELECT ST_IsSimple(ST_GeomFromText('LINESTRING(1 1,2 2,2 3.5,1 3,1 2,2 1)'));

 st_issimple
-------------
 f
(1 row)

内部リング（交通円環）を持つ最大の都市を検索する：

SELECT gid, name, ST_Area(the_geom) AS area
FROM bc_municipality
WHERE ST_NRings(the_geom) > 1
ORDER BY area DESC
LIMIT 1;

 gid | name   | area
-----+--------+------------------
  12 | 安寧   | 257374619.430216
(1 row)

拡張機能の削除

-- ganos_geometry 拡張機能およびすべての依存オブジェクトを削除します。
DROP EXTENSION ganos_geometry CASCADE;