GeoDjango База данных API

Пространственные бэкэнды

GeoDjango в настоящее время предоставляет следующие пространственные бэкэнды базы данных:

• django.contrib.gis.db.backends.postgis
• django.contrib.gis.db.backends.mysql
• django.contrib.gis.db.backends.oracle
• django.contrib.gis.db.backends.spatialite

Ограничения MySQL пространственных данных

Django поддерживает пространственные функции, работающие с реальными геометриями, доступными в современных версиях MySQL. Однако пространственные функции не так богаты, как в других бэкендах, таких как PostGIS.

Поддержка растровых данных

RasterField в настоящее время реализована только для бэкэнда PostGIS. Пространственные запросы доступны для растровых полей, но пространственные функции базы данных и агрегаты для растровых полей не реализованы.

Создание и сохранение моделей с геометрическими полями

Вот пример создания геометрического объекта (предполагая модель Zipcode):

>>> from zipcode.models import Zipcode
>>> z = Zipcode(code=77096, poly="POLYGON(( 10 10, 10 20, 20 20, 20 15, 10 10))")
>>> z.save()

GEOSGeometry объекты также могут быть использованы для сохранения геометрических моделей:

>>> from django.contrib.gis.geos import GEOSGeometry
>>> poly = GEOSGeometry("POLYGON(( 10 10, 10 20, 20 20, 20 15, 10 10))")
>>> z = Zipcode(code=77096, poly=poly)
>>> z.save()

Кроме того, если GEOSGeometry находится в другой системе координат (имеет другое значение SRID), чем поле, то оно будет неявно преобразовано в SRID поля модели с использованием процедуры преобразования пространственной базы данных:

>>> poly_3084 = GEOSGeometry(
...     "POLYGON(( 10 10, 10 20, 20 20, 20 15, 10 10))", srid=3084
... )  # SRID 3084 is 'NAD83(HARN) / Texas Centric Lambert Conformal'
>>> z = Zipcode(code=78212, poly=poly_3084)
>>> z.save()
>>> from django.db import connection
>>> print(
...     connection.queries[-1]["sql"]
... )  # printing the last SQL statement executed (requires DEBUG=True)
INSERT INTO "geoapp_zipcode" ("code", "poly") VALUES (78212, ST_Transform(ST_GeomFromWKB('\\001 ... ', 3084), 4326))

Таким образом, геометрические параметры могут быть переданы с помощью объекта GEOSGeometry, WKT (Well Known Text [1]), HEXEWKB (специфичный для PostGIS – геометрия WKB в шестнадцатеричном формате [2]) и GeoJSON (см. RFC 7946). По существу, если вход не является объектом GEOSGeometry, поле геометрии попытается создать экземпляр GEOSGeometry из входных данных.

Для получения дополнительной информации о создании объектов GEOSGeometry, обратитесь к учебнику по GEOS.

Создание и сохранение моделей с растровыми полями

При создании растровых моделей растровое поле неявно преобразует вход в GDALRaster с использованием ленивой оценки. Таким образом, растровое поле будет принимать любые входные данные, которые принимаются конструктором GDALRaster.

Вот пример создания растрового объекта из растрового файла volcano.tif (предполагая модель Elevation):

>>> from elevation.models import Elevation
>>> dem = Elevation(name="Volcano", rast="/path/to/raster/volcano.tif")
>>> dem.save()

GDALRaster объекты также могут быть использованы для сохранения растровых моделей:

>>> from django.contrib.gis.gdal import GDALRaster
>>> rast = GDALRaster(
...     {
...         "width": 10,
...         "height": 10,
...         "name": "Canyon",
...         "srid": 4326,
...         "scale": [0.1, -0.1],
...         "bands": [{"data": range(100)}],
...     }
... )
>>> dem = Elevation(name="Canyon", rast=rast)
>>> dem.save()

Обратите внимание, что это эквивалентно:

>>> dem = Elevation.objects.create(
...     name="Canyon",
...     rast={
...         "width": 10,
...         "height": 10,
...         "name": "Canyon",
...         "srid": 4326,
...         "scale": [0.1, -0.1],
...         "bands": [{"data": range(100)}],
...     },
... )

Пространственные запросы

Типы lookups GeoDjango могут быть использованы с любым методом менеджера, таким как filter(), exclude(), и т.д. Однако уникальные для GeoDjango типы lookups доступны только для пространственных полей.

Фильтры по «обычным» полям (например, CharField) могут быть объединены с фильтрами по географическим полям. Географические запросы принимают геометрию и растр в качестве входных данных с обеих сторон, и типы ввода могут быть смешаны произвольно.

Общая структура географических запросов описана ниже. Полную справку можно найти в справочнике по пространственным запросам.

Геометрические запросы

Географические запросы с геометриями имеют следующий общий вид (предполагается модель Zipcode используемая в GeoDjango API модели):

>>> qs = Zipcode.objects.filter(<field>__<lookup_type>=<parameter>)
>>> qs = Zipcode.objects.exclude(...)

Например:

>>> qs = Zipcode.objects.filter(poly__contains=pnt)
>>> qs = Elevation.objects.filter(poly__contains=rst)

В данном случае poly — географическое поле, contains — тип пространственного запроса, pnt — параметр (который может быть объектом GEOSGeometry или строкой GeoJSON, WKT или HEXEWKB), а rst — объект GDALRaster.

Запросы к растровым данным

Синтаксис запроса к растровым данным аналогичен синтаксису запроса к геометриям. Единственное отличие заключается в том, что может быть указан индекс канала. Если индекс канала не указан, по умолчанию используется первый канал (индекс 0). В этом случае синтаксис идентичен синтаксису запросов к геометриям.

Для указания индекса канала можно указать дополнительный параметр с обеих сторон запроса. С левой стороны используется синтаксис двойного подчеркивания для передачи индекса канала. С правой стороны можно указать кортеж из растра и индекса канала.

Это приводит к следующей общей форме запросов, включающих растры (предполагается модель Elevation используемая в GeoDjango API модели):

>>> qs = Elevation.objects.filter(<field>__<lookup_type>=<parameter>)
>>> qs = Elevation.objects.filter(<field>__<band_index>__<lookup_type>=<parameter>)
>>> qs = Elevation.objects.filter(<field>__<lookup_type>=(<raster_input, <band_index>)

Например:

>>> qs = Elevation.objects.filter(rast__contains=geom)
>>> qs = Elevation.objects.filter(rast__contains=rst)
>>> qs = Elevation.objects.filter(rast__1__contains=geom)
>>> qs = Elevation.objects.filter(rast__contains=(rst, 1))
>>> qs = Elevation.objects.filter(rast__1__contains=(rst, 1))

С левой стороны примера rast — географическое растровое поле, а contains — тип пространственного запроса. С правой стороны geom — геометрический вход, а rst — объект GDALRaster. Индекс канала по умолчанию равен 0 в первых двух запросах и равен 1 в остальных.

Хотя все пространственные запросы могут быть использованы с растровыми объектами с обеих сторон, не все основанные операторы напрямую принимают растровый ввод. В случаях, когда оператор ожидает геометрический ввод, растр автоматически преобразуется в геометрию. Важно помнить об этом при интерпретации результатов запроса.

Тип поддержки растровых данных указан для всех запросов в таблице совместимости. Запросы, включающие растры, в настоящее время доступны только для бэкэнда PostGIS.

Запросы по расстоянию

Введение

Вычисление расстояний с пространственными данными затруднительно, так как Земля, к сожалению, не плоская. Некоторые запросы по расстоянию с полями в географической системе координат могут потребовать другого выражения из-за ограничений PostGIS. Подробности см. в разделе Выбор SRID документации по API модели GeoDjango.

Запросы по расстоянию

Доступность: PostGIS, MariaDB, MySQL, Oracle, SpatiaLite, PGRaster (Native)

Доступны следующие запросы по расстоянию:

• distance_lt
• distance_lte
• distance_gt
• distance_gte
• dwithin (кроме MariaDB и MySQL)

Запросы по расстоянию принимают кортеж параметров, состоящий из:

1. Геометрии или растра, от которых производятся расчеты; и
2. Числа или объекта Distance, содержащего расстояние.

Если используется объект Distance, он может быть выражен в любых единицах (генерируемый SQL будет использовать единицы, преобразованные в единицы поля); в противном случае числовые параметры предполагаются в единицах поля.

Например, давайте предположим, что у нас есть модель SouthTexasCity (из GeoDjango тестов по расстоянию) в проектированной системе координат, подходящей для городов южного Техаса:

from django.contrib.gis.db import models


class SouthTexasCity(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=30)
    # A projected coordinate system (only valid for South Texas!)
    # is used, units are in meters.
    point = models.PointField(srid=32140)

Затем запросы по расстоянию могут быть выполнены следующим образом:

>>> from django.contrib.gis.geos import GEOSGeometry
>>> from django.contrib.gis.measure import D  # ``D`` is a shortcut for ``Distance``
>>> from geoapp.models import SouthTexasCity
# Distances will be calculated from this point, which does not have to be projected.
>>> pnt = GEOSGeometry("POINT(-96.876369 29.905320)", srid=4326)
# If numeric parameter, units of field (meters in this case) are assumed.
>>> qs = SouthTexasCity.objects.filter(point__distance_lte=(pnt, 7000))
# Find all Cities within 7 km, > 20 miles away, and > 100 chains away (an obscure unit)
>>> qs = SouthTexasCity.objects.filter(point__distance_lte=(pnt, D(km=7)))
>>> qs = SouthTexasCity.objects.filter(point__distance_gte=(pnt, D(mi=20)))
>>> qs = SouthTexasCity.objects.filter(point__distance_gte=(pnt, D(chain=100)))

Запросы к растровым данным работают аналогичным образом, заменяя поле геометрии point на растровое поле, или объект pnt на растровый объект, или то и другое. Для указания индекса полосы растрового входного значения справа можно передать в поиск кортеж из 3 элементов следующим образом:

>>> qs = SouthTexasCity.objects.filter(point__distance_gte=(rst, 2, D(km=7)))

Где будет использована полоса с индексом 2 (третья полоса) растра rst для поиска.

Таблицы совместимости

Пространственные запросы

В следующей таблице представлен обзор доступных пространственных запросов для каждого пространственного бэкенда базы данных. Запросы PostGIS Raster (PGRaster) разделены на три категории, описанные в подробные сведения о запросах к растровым данным: родная поддержка N, двусторонняя родная поддержка B, и поддержка преобразования геометрии C.

Функции баз данных

В следующей таблице представлен обзор доступных функций баз данных, специфичных для географии, на каждом пространственном бэкенде.

Функции агрегирования

В следующей таблице приведён обзор доступных функций агрегирования, специфичных для ГИС, на каждом пространственном бэкенде. Обратите внимание, что MySQL не поддерживает ни одну из этих функций агрегирования и поэтому исключена из таблицы.

Примечания