第 10 章。網格數據管理、查詢與應用

raster2pgsql 是一個網格載入器可執行檔，可將 GDAL 支援的網格格式載入到適合載入 PostGIS 網格表格的 SQL 中。它可以載入網格檔案資料夾，以及建立網格的概觀。

由於 raster2pgsql 通常是 PostGIS 的一部分編譯（除非您編譯自己的 GDAL 函式庫），因此可執行檔支援的網格類型將與 GDAL 相依性函式庫中編譯的類型相同。若要取得特定 raster2pgsql 支援的網格類型清單，請使用 -G 切換。

	當從一組對齊的網格建立特定因子的概觀時，概觀可能會不對齊。請造訪 http://trac.osgeo.org/postgis/ticket/1764 以取得概觀未對齊的範例。

10.1.1.1. 使用範例

使用載入器建立輸入檔案並將其以 100x100 圖塊分塊上傳的範例工作階段可能如下所示

# -s use srid 4326
# -I create spatial index
# -C use standard raster constraints
# -M vacuum analyze after load
# *.tif load all these files
# -F include a filename column in the raster table
# -t tile the output 100x100
# public.demelevation load into this table
raster2pgsql -s 4326 -I -C -M -F -t 100x100 *.tif public.demelevation > elev.sql

# -d connect to this database
# -f read this file after connecting
psql -d gisdb -f elev.sql

	如果您未將結構描述指定為目標表格名稱的一部分，則表格將會在資料庫或您連線的使用者的預設結構描述中建立。

使用 UNIX 管線，可以在一個步驟中完成轉換和上傳

raster2pgsql -s 4326 -I -C -M *.tif -F -t 100x100 public.demelevation | psql -d gisdb

將馬薩諸塞州平面公尺的航空圖塊載入名為 aerial 的結構描述，並建立完整檢視、2 和 4 層級概觀表，使用複製模式進行插入（不使用中間檔案，而是直接存入資料庫），以及 -e 不要強制將所有內容放入交易中（如果您希望立即在表格中查看資料，而不必等待，這會很有用）。將網格分解為 128x128 像素的圖塊並套用網格約束。使用複製模式，而不是表格插入。 (-F) 包含一個名為 filename 的欄位，以保留從中裁切圖塊的檔案名稱。

raster2pgsql -I -C -e -Y -F -s 26986 -t 128x128  -l 2,4 bostonaerials2008/*.jpg aerials.boston | psql -U postgres -d gisdb -h localhost -p 5432

--get a list of raster types supported:
raster2pgsql -G

-G 命令會輸出如下的清單

Available GDAL raster formats:
  Virtual Raster
  GeoTIFF
  National Imagery Transmission Format
  Raster Product Format TOC format
  ECRG TOC format
  Erdas Imagine Images (.img)
  CEOS SAR Image
  CEOS Image
  ...
  Arc/Info Export E00 GRID
  ZMap Plus Grid
  NOAA NGS Geoid Height Grids

在許多情況下，您會想要在資料庫中直接建立網格和網格表。有很多函數可以執行此操作。以下是一般步驟。

raster2pgsql 工具使用 GDAL 來存取網格資料，並且可以利用 GDAL 的一個主要功能：從 遠端儲存在雲端「物件儲存體」（例如 AWS S3、Google Cloud Storage）中的網格讀取資料的能力。

有效率地使用雲端儲存的網格需要使用「雲端最佳化」格式。最著名且廣泛使用的是「雲端最佳化 GeoTIFF」格式。使用非雲端格式（如 JPEG 或未分塊的 TIFF）將會導致效能非常差，因為每次系統需要存取子集時都必須下載整個網格。

首先，將您的網格載入您選擇的雲端儲存體中。載入完成後，您將會有一個 URI 來存取它，可能是「http」URI，或者有時是特定於服務的 URI。（例如，「s3://bucket/object」）。若要存取非公開儲存貯體，您需要提供 GDAL 設定選項來驗證您的連線。請注意，此命令是從雲端網格讀取資料，以及寫入資料庫。

AWS_ACCESS_KEY_ID=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx \
AWS_SECRET_ACCESS_KEY=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx \
raster2pgsql \
  -s 990000 \
  -t 256x256 \
  -I \
  -R \
  /vsis3/your.bucket.com/your_file.tif \
  your_table \
  | psql your_db

表格載入完成後，您需要設定兩個權限 postgis.enable_outdb_rasters 和 postgis.gdal_enabled_drivers，讓資料庫可以讀取遠端網格。

SET postgis.enable_outdb_rasters = true;
SET postgis.gdal_enabled_drivers TO 'ENABLE_ALL';
    

若要使變更持續生效，請直接在您的資料庫中設定這些變更。您將需要重新連線才能體驗新的設定。

ALTER DATABASE your_db SET postgis.enable_outdb_rasters = true;
ALTER DATABASE your_db SET postgis.gdal_enabled_drivers TO 'ENABLE_ALL';
    

對於非公開網格，您可能必須提供存取金鑰才能從雲端網格讀取資料。您用來寫入 raster2pgsql 呼叫的相同金鑰可以使用 postgis.gdal_vsi_options 設定在資料庫內部使用。請注意，可以使用空格分隔 key=value 配對來設定多個選項。

SET postgis.gdal_vsi_options = 'AWS_ACCESS_KEY_ID=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
AWS_SECRET_ACCESS_KEY=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx';

一旦您載入資料並設定好權限，您就可以像使用其他柵格表格一樣，使用相同的功能與柵格表格互動。當需要讀取像素資料時，資料庫會處理連接雲端資料的所有機制。

raster_columns 是資料庫中所有類型為柵格的柵格表格欄位的目錄。它是一個利用表格約束的檢視，因此即使您從另一個資料庫的備份還原一個柵格表格，資訊也始終保持一致。raster_columns 目錄中存在以下欄位。

如果您建立表格時未使用載入器或忘記在載入期間指定 -C 旗標，您可以在事後使用 AddRasterConstraints 來強制執行約束，以便 raster_columns 目錄註冊有關柵格圖塊的常用資訊。

raster_overviews 編錄用於概觀的柵格表格欄位的相關資訊，以及在使用概觀時有用的其他資訊。概觀表格會在 raster_columns 和 raster_overviews 中編錄，因為它們本身是柵格，但也具有作為較高解析度表格的較低解析度縮圖的特殊用途。當您在柵格載入中使用 -l 參數時，會與主要柵格表格一起產生這些表格，或者可以使用 AddOverviewConstraints 手動產生。

概觀表格包含與其他柵格表格相同的約束，以及特定於概觀的其他資訊性約束。

	raster_overviews 中的資訊不會重複 raster_columns 中的資訊。如果您需要 raster_columns 中存在的概觀表格的資訊，您可以將 raster_overviews 和 raster_columns 連接在一起，以取得您需要的完整資訊集。

概觀的主要原因有兩個

raster_overviews 目錄包含以下資訊欄位。

在本節中，我們將示範如何使用 PHP PostgreSQL 驅動程式和 ST_AsGDALRaster 函式系列，將柵格的波段 1、2、3 輸出到 PHP 要求串流，然後可以將其嵌入 img src html 標籤中。

這個範例查詢示範如何結合一連串的柵格函數，以抓取與特定 WGS 84 邊界框相交的所有圖塊，然後使用 ST_Union 將相交的圖塊聯合在一起，返回所有波段，使用 ST_Transform 轉換為使用者指定的投影，然後使用 ST_AsPNG 將結果輸出為 PNG。

您可以使用以下方式呼叫下方程式碼：

http://mywebserver/test_raster.php?srid=2249

以取得麻薩諸塞州州平面英尺的柵格影像。

<?php
/** contents of test_raster.php **/
$conn_str ='dbname=mydb host=localhost port=5432 user=myuser password=mypwd';
$dbconn = pg_connect($conn_str);
header('Content-Type: image/png');
/**If a particular projection was requested use it otherwise use mass state plane meters **/
if (!empty( $_REQUEST['srid'] ) &amp;&amp; is_numeric( $_REQUEST['srid']) ){
		$input_srid = intval($_REQUEST['srid']);
}
else { $input_srid = 26986; }
/** The set bytea_output may be needed for PostgreSQL 9.0+, but not for 8.4 **/
$sql = "set bytea_output='escape';
SELECT ST_AsPNG(ST_Transform(
			ST_AddBand(ST_Union(rast,1), ARRAY[ST_Union(rast,2),ST_Union(rast,3)])
				,$input_srid) ) As new_rast
 FROM aerials.boston
	WHERE
	 ST_Intersects(rast, ST_Transform(ST_MakeEnvelope(-71.1217, 42.227, -71.1210, 42.218,4326),26986) )";
$result = pg_query($sql);
$row = pg_fetch_row($result);
pg_free_result($result);
if ($row === false) return;
echo pg_unescape_bytea($row[0]);
?>

在本節中，我們將示範如何使用 Npgsql PostgreSQL .NET 驅動程式和 ST_AsGDALRaster 系列函數，將柵格的波段 1、2、3 輸出到 PHP 請求串流，然後將其嵌入到 img src HTML 標籤中。

此練習需要 npgsql .NET PostgreSQL 驅動程式，您可以從 http://npgsql.projects.postgresql.org/ 取得最新版本。只需下載最新版本並放入您的 ASP.NET bin 資料夾即可。

這個範例查詢示範如何結合一連串的柵格函數，以抓取與特定 WGS 84 邊界框相交的所有圖塊，然後使用 ST_Union 將相交的圖塊聯合在一起，返回所有波段，使用 ST_Transform 轉換為使用者指定的投影，然後使用 ST_AsPNG 將結果輸出為 PNG。

這與 第 10.3.1 節「PHP 範例：結合其他柵格函數使用 ST_AsPNG 輸出」 的範例相同，只是以 C# 實作。

您可以使用以下方式呼叫下方程式碼：

http://mywebserver/TestRaster.ashx?srid=2249

以取得麻薩諸塞州州平面英尺的柵格影像。

 -- web.config connection string section --
<connectionStrings>
    <add name="DSN"
        connectionString="server=localhost;database=mydb;Port=5432;User Id=myuser;password=mypwd"/>
</connectionStrings>

// Code for TestRaster.ashx
<%@ WebHandler Language="C#" Class="TestRaster" %>
using System;
using System.Data;
using System.Web;
using Npgsql;

public class TestRaster : IHttpHandler
{
	public void ProcessRequest(HttpContext context)
	{

		context.Response.ContentType = "image/png";
		context.Response.BinaryWrite(GetResults(context));

	}

	public bool IsReusable {
		get { return false; }
	}

	public byte[] GetResults(HttpContext context)
	{
		byte[] result = null;
		NpgsqlCommand command;
		string sql = null;
		int input_srid = 26986;
        try {
		    using (NpgsqlConnection conn = new NpgsqlConnection(System.Configuration.ConfigurationManager.ConnectionStrings["DSN"].ConnectionString)) {
			    conn.Open();

                if (context.Request["srid"] != null)
                {
                    input_srid = Convert.ToInt32(context.Request["srid"]);
                }
                sql = @"SELECT ST_AsPNG(
                            ST_Transform(
			                ST_AddBand(
                                ST_Union(rast,1), ARRAY[ST_Union(rast,2),ST_Union(rast,3)])
				                    ,:input_srid) ) As new_rast
                        FROM aerials.boston
	                        WHERE
	                            ST_Intersects(rast,
                                    ST_Transform(ST_MakeEnvelope(-71.1217, 42.227, -71.1210, 42.218,4326),26986) )";
			    command = new NpgsqlCommand(sql, conn);
                command.Parameters.Add(new NpgsqlParameter("input_srid", input_srid));


			    result = (byte[]) command.ExecuteScalar();
                conn.Close();
			}

		}
        catch (Exception ex)
        {
            result = null;
            context.Response.Write(ex.Message.Trim());
        }
		return result;
	}
}

這是一個簡單的 Java 主控台應用程式，它接受一個返回單一影像的查詢，並將其輸出到指定的檔案。

您可以從 http://jdbc.postgresql.org/download.html 下載最新的 PostgreSQL JDBC 驅動程式

您可以使用類似以下的指令編譯以下程式碼：

set env CLASSPATH .:..\postgresql-9.0-801.jdbc4.jar
javac SaveQueryImage.java
jar cfm SaveQueryImage.jar Manifest.txt *.class

並使用類似以下的指令從命令列呼叫它：

java -jar SaveQueryImage.jar "SELECT ST_AsPNG(ST_AsRaster(ST_Buffer(ST_Point(1,5),10, 'quad_segs=2'),150, 150, '8BUI',100));" "test.png" 

 -- Manifest.txt --
Class-Path: postgresql-9.0-801.jdbc4.jar
Main-Class: SaveQueryImage

// Code for SaveQueryImage.java
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.io.*;

public class SaveQueryImage {
  public static void main(String[] argv) {
      System.out.println("Checking if Driver is registered with DriverManager.");

      try {
        //java.sql.DriverManager.registerDriver (new org.postgresql.Driver());
        Class.forName("org.postgresql.Driver");
      }
      catch (ClassNotFoundException cnfe) {
        System.out.println("Couldn't find the driver!");
        cnfe.printStackTrace();
        System.exit(1);
      }

      Connection conn = null;

      try {
        conn = DriverManager.getConnection("jdbc:postgresql://127.0.0.1:5432/mydb","myuser", "mypwd");
        conn.setAutoCommit(false);

        PreparedStatement sGetImg = conn.prepareStatement(argv[0]);

        ResultSet rs = sGetImg.executeQuery();

		FileOutputStream fout;
		try
		{
			rs.next();
			/** Output to file name requested by user **/
			fout = new FileOutputStream(new File(argv[1]) );
			fout.write(rs.getBytes(1));
			fout.close();
		}
		catch(Exception e)
		{
			System.out.println("Can't create file");
			e.printStackTrace();
		}

        rs.close();
		sGetImg.close();
        conn.close();
      }
      catch (SQLException se) {
        System.out.println("Couldn't connect: print out a stack trace and exit.");
        se.printStackTrace();
        System.exit(1);
      }
  }
}

這是一個 plpython 儲存函數，它會為每個記錄在伺服器目錄中建立一個檔案。需要您安裝 plpython。應該可以使用 plpythonu 和 plpython3u。

CREATE OR REPLACE FUNCTION write_file (param_bytes bytea, param_filepath text)
RETURNS text
AS $$
f = open(param_filepath, 'wb+')
f.write(param_bytes)
return param_filepath
$$ LANGUAGE plpythonu;

--write out 5 images to the PostgreSQL server in varying sizes
-- note the postgresql daemon account needs to have write access to folder
-- this echos back the file names created;
 SELECT write_file(ST_AsPNG(
	ST_AsRaster(ST_Buffer(ST_Point(1,5),j*5, 'quad_segs=2'),150*j, 150*j, '8BUI',100)),
	 'C:/temp/slices'|| j || '.png')
	 FROM generate_series(1,5) As j;

     write_file
---------------------
 C:/temp/slices1.png
 C:/temp/slices2.png
 C:/temp/slices3.png
 C:/temp/slices4.png
 C:/temp/slices5.png

遺憾的是，PSQL 沒有易於使用的內建功能來輸出二進位檔案。這有點像利用 PostgreSQL 某些舊版大型物件支援的駭客技巧。若要使用，請先啟動連接到您資料庫的 psql 命令列。

與 Python 方法不同，此方法會在您的本機電腦上建立檔案。

SELECT oid, lowrite(lo_open(oid, 131072), png) As num_bytes
 FROM
 ( VALUES (lo_create(0),
   ST_AsPNG( (SELECT rast FROM aerials.boston WHERE rid=1) )
  ) ) As v(oid,png);
-- you'll get an output something like --
   oid   | num_bytes
---------+-----------
 2630819 |     74860

-- next note the oid and do this replacing the c:/test.png to file path location
-- on your local computer
 \lo_export 2630819 'C:/temp/aerial_samp.png'

-- this deletes the file from large object storage on db
SELECT lo_unlink(2630819);