PolarDB:パスモデル

概要

パスモデルは、点と辺で構成されるグラフ構造です。道路ネットワークに基づく経路計画、電子地図の GPS ナビゲーション、ルーティングなどの問題を解決するために使用されます。パスモデルは PGRouting インターフェイスと完全に互換性があり、既存アプリケーションのスムーズな移行をサポートします。パスデータは、エッジとノードからなる幾何ネットワークグラフを形成し、主に道路ネットワークと交通ネットワークの構築に使用されます。

GanosBase ネットワーキングは、PolarDB for PostgreSQL 用の時空間エンジン拡張機能であり、コストモデルに基づいて最速、最短、または最適なパスを検索するための関数とストアドプロシージャを提供します。また、地理空間ルーティング機能を提供し、さまざまな経路およびネットワーク分析アルゴリズムをサポートすることで、データベースに経路およびネットワーク分析機能を追加します。

機能の概要

GanosBase ネットワーキングは、一連の経路計画およびネットワーク分析機能を提供します:

• Johnson のアルゴリズム。

• Floyd-Warshall アルゴリズム。

• A* および双方向 A* 最短経路アルゴリズム。

• Dijkstra および双方向 Dijkstra 最短経路アルゴリズム。

• 巡回セールスマンアルゴリズム。

• Prim のアルゴリズム。

• Kruskal のアルゴリズム。

• K-最短経路アルゴリズム。

• フロー分析。

• グラフトポロジー操作。

• グラフコンポーネント操作。

• グラフ縮約。

• ターン制限付き最短経路 (TRSP) アルゴリズム。

一部の機能は、コストまたはコストマトリックスを使用した計算もサポートします。

主要なビジネスシナリオ

GanosBase ネットワーキングは、幅広いシナリオで利用できます:

• 最適経路計画

  物流、宅配便、タクシーサービスなどの業界では、GanosBase ネットワーキングを使用して 2 点間の最短または最速のパスを計算し、ルート計画と最適化を行うことができます。インターネットノード間の接続など、非地理的なパスの場合、GanosBase ネットワーキングは最適なネットワークトポロジを見つけるのにも役立ちます。

• 地理空間分析

  GanosBase ネットワーキングを使用すると、最近傍探索やサービスエリア分析など、道路ネットワークに基づいた分析を実行できます。この分析は、地理空間データの分布と関係を理解し、意思決定と計画を改善するのに役立ちます。

• 交通流管理

  GanosBase ネットワーキングを交通流データと組み合わせることで、交通量を分析し、渋滞を予測し、最適化の提案を取得できます。これは、都市交通管理や高度道路交通システムなどのアプリケーションで役立ちます。

基本コンポーネント

pgr_<name>(Inner_queries, Parameters, [ Optional_parameters ])

結果列のデータ構造

戻り値の列は、関数によって異なります。

単一パスの結果

pgr_withPoints 関数に適用可能です：

pgr_dijkstraNear 関数に適用：

複数のパスの結果

複数のパスに対して選択的な関数に適用されます。

複数のパスに対して選択的ではない関数に適用されます：

コスト関数群の結果

コストまたはコストマトリックスを用いる関数に適用されます：

はじめに

このクイックスタートガイドでは、GanosBase ネットワークエンジンの基本的な使用方法として、エクステンションの作成、テーブルの作成、データの挿入、プロパティの更新、トポロジの作成、パスのクエリなどを説明します。

構文の説明

• 拡張を作成します。

   CREATE Extension Ganos_Networking cascade;

  説明

  権限の問題を回避するために、拡張を public スキーマにインストールしてください。

  CREATE extension Ganos_Networking WITH schema public cascade;

• テーブルを作成します。

   CREATE TABLE edge_table (
       id BIGSERIAL,
       dir character varying,
       source BIGINT,
       target BIGINT,
       cost FLOAT,
       reverse_cost FLOAT,
       capacity BIGINT,
       reverse_capacity BIGINT,
       category_id INTEGER,
       reverse_category_id INTEGER,
       x1 FLOAT,
       y1 FLOAT,
       x2 FLOAT,
       y2 FLOAT,
       the_geom geometry
   );

• レコードを挿入します。

   INSERT INTO edge_table (
       category_id, reverse_category_id,
       cost, reverse_cost,
       capacity, reverse_capacity,
       x1, y1,
       x2, y2) VALUES
   (3, 1,    1,  1,  80, 130,   2,   0,    2, 1),
   (3, 2,   -1,  1,  -1, 100,   2,   1,    3, 1),
   (2, 1,   -1,  1,  -1, 130,   3,   1,    4, 1),
   (2, 4,    1,  1, 100,  50,   2,   1,    2, 2),
   (1, 4,    1, -1, 130,  -1,   3,   1,    3, 2),
   (4, 2,    1,  1,  50, 100,   0,   2,    1, 2),
   (4, 1,    1,  1,  50, 130,   1,   2,    2, 2),
   (2, 1,    1,  1, 100, 130,   2,   2,    3, 2),
   (1, 3,    1,  1, 130,  80,   3,   2,    4, 2),
   (1, 4,    1,  1, 130,  50,   2,   2,    2, 3),
   (1, 2,    1, -1, 130,  -1,   3,   2,    3, 3),
   (2, 3,    1, -1, 100,  -1,   2,   3,    3, 3),
   (2, 4,    1, -1, 100,  -1,   3,   3,    4, 3),
   (3, 1,    1,  1,  80, 130,   2,   3,    2, 4),
   (3, 4,    1,  1,  80,  50,   4,   2,    4, 3),
   (3, 3,    1,  1,  80,  80,   4,   1,    4, 2),
   (1, 2,    1,  1, 130, 100,   0.5, 3.5,  1.999999999999,3.5),
   (4, 1,    1,  1,  50, 130,   3.5, 2.3,  3.5,4);

• テーブルのプロパティを更新します。

   UPDATE edge_table SET the_geom = st_makeline(st_point(x1, y1), st_point(x2, y2)),
   dir = CASE WHEN (cost > 0 AND reverse_cost > 0) THEN 'B'   -- 両方向
              WHEN (cost > 0 AND reverse_cost < 0) THEN 'FT'  -- LINESTRING の方向に
              WHEN (cost < 0 AND reverse_cost > 0) THEN 'TF'  -- LINESTRING の逆方向に
              ELSE '' END;

• トポロジーを作成します。

   SELECT pgr_createTopology('edge_table', 0.001);

• 最短経路をクエリします。

   -- ダイクストラ最短経路
   SELECT * FROM pgr_dijkstra(
       'SELECT id, source, target, cost, reverse_cost FROM edge_table',
       2, 3
   );
  
    seq | path_seq | node | edge | cost | agg_cost
   -----+----------+------+------+------+----------
      1 |        1 |    2 |    4 |    1 |        0
      2 |        2 |    5 |    8 |    1 |        1
      3 |        3 |    6 |    9 |    1 |        2
      4 |        4 |    9 |   16 |    1 |        3
      5 |        5 |    4 |    3 |    1 |        4
      6 |        6 |    3 |   -1 |    0 |        5
   (6 rows)
  
   -- A* パスアルゴリズ
   SELECT * FROM pgr_astar(
       'SELECT id, source, target, cost, reverse_cost, x1, y1, x2, y2 FROM edge_table',
       2, 12,
       directed := false, heuristic := 2);
  
    seq | path_seq | node | edge | cost | agg_cost
   -----+----------+------+------+------+----------
      1 |        1 |    2 |    2 |    1 |        0
      2 |        2 |    3 |    3 |    1 |        1
      3 |        3 |    4 |   16 |    1 |        2
      4 |        4 |    9 |   15 |    1 |        3
      5 |        5 |   12 |   -1 |    0 |        4
   (5 rows)
  
   -- 制限テーブルを作成し、データを挿入します。
   CREATE TABLE restrictions (
       to_cost FLOAT,
       target_id BIGINT,
       from_edge TEXT,
       via_path TEXT
   );
   INSERT INTO restrictions VALUES
   (100, 4, '8', '5,8');
  
   -- TRSP パスアルゴリズム
   SELECT * FROM pgr_trsp(
           'SELECT id::INTEGER, source::INTEGER, target::INTEGER, cost FROM edge_table',
           2, 7, false, false,
           'SELECT to_cost, target_id::int4,
           from_edge || coalesce('','' || via_path, '''') AS via_path
           FROM restrictions'
       );
  
    seq | id1 | id2 | cost
   -----+-----+-----+------
      0 |   2 |   4 |    1
      1 |   5 |  10 |    1
      2 |  10 |  12 |    1
      3 |  11 |  11 |    1
      4 |   6 |   8 |    1
      5 |   5 |   7 |    1
      6 |   8 |   6 |    1
      7 |   7 |  -1 |    0
   (8 rows)

• 拡張を削除します (オプション)。

   DROP Extension Ganos_Networking cascade;

SQL リファレンス

詳細な SQL マニュアルについては、pgRouting の公式ドキュメントをご参照ください。