Александра Романова, Автор в Академия Selectel

PostgreSQL известна как надежная и универсальная СУБД. Но если нужно хранить координаты, строить маршруты или анализировать границы районов, ее базовых возможностей уже не хватает. Расширение PostGIS закрывает этот пробел: оно добавляет поддержку геоданных и превращает PostgreSQL в инструмент, который понимает точки, линии, полигоны и умеет отвечать на вопросы вроде «Что находится рядом?» или «Какие объекты пересекаются?». Что такое PostGIS и зачем его использовать PostGIS — это расширение с открытым исходным кодом, которое «учит» базу данных работать с геоданными: координатами, линиями, полигонами и другими объектами на карте. С ним можно не просто хранить координаты, но и задавать вопросы: «Что находится рядом?», «Входит ли объект в зону?», «Где пересекаются границы?». Благодаря PostGIS становится удобнее работать с пространственными данными и анализировать их, используя только базу данных. Для чего использовать PostGIS Рассмотрим основные сценарии, в которых можно использовать расширение. Хранение географических данных: точки, линии, полигоны и мультиобъекты (набор данных). Поиск по пространству (например, обнаружение объектов в радиусе). Расчет расстояний и построение маршрутов с учетом ограничений (скорость, закрытые участки, особые условия и т. д.). Анализ пересекающихся областей и границ. Подобные задачи встречаются в разных сферах: от картографических веб-приложений и систем навигации до управления недвижимостью и городского планирования. Какие типы данных добавляет PostGIS в PostgreSQL В первую очередь PostGIS расширяет PostgreSQL благодаря поддержке новых типов данных. Изучим ключевые из них подробнее. Геометрический (geometry): point, line, polygon, multipoint, multiline, multipolygon, geometrycollections. Подходит для работ в небольшой географической области, где не важен учет географической кривизны. Географический (geography) — аналог geometry, но с учетом кривизны Земли. Этот тип удобно использовать для расчетов на больших областях. Растровый (raster) — это способ хранить снимки или карты, где данные закодированы в виде пикселей. Каждый пиксель хранит не просто цвет, а конкретное значение: температуру, высоту над уровнем моря, уровень загрязнения воздуха и т. д. Помимо новых типов данных PostGIS поддерживает топологическую (topology) модель хранения. При ее использовании база знает не только о форме объектов, но и об их связи друг с другом. Когда мы храним данные в geometry, каждый объект — это самостоятельный рисунок. Например, если есть два соседних района, то их границы будут храниться дважды — один раз у первого района и один раз у второго. Даже если это одна и та же линия. При использовании топологии граница сохраняется один раз, а районы просто ссылаются на нее. Основные запросы с использованием PostGIS Мы разобрались в типах данных, которые добавляет PostGIS. Теперь посмотрим на примеры запросов и узнаем, как работать с геоданными на практике. Расстояние между объектами Частая задача — узнать, как далеко находятся два объекта: магазин и клиент, склад и точка доставки, парк и ближайшая станция метро. ST_Distance(geomA, geomB) — позволяет узнать, как далеко объекты друг от друга. ST_GeomFromText — преобразует текстовое представление геометрии в объект базы данных. 4326 — это EPSG-код системы координат. Пересечение объектов Допустим, вам нужно проверить пересечение объектов — например, не проходит ли маршрут через запретную зону или не попадает ли район в охраняемую территорию. Функция ST_Intersects(geomA, geomB) проверяет, где объекты «накладываются» друг на друга и возвращает логическое значение TRUE, если они пересекаются. Проверка, входит ли объект в область Задача: определить, находится ли дом внутри конкретного района или точка доставки в пределах зоны обслуживания. Функция ST_Within(geomA, geomB) возвращает TRUE, если объект B полностью находится внутри полигона А. Объединение нескольких объектов в мультиполигон Такой подход пригодится, например, для объединения районов в общий контур города. ST_Union собирает несколько полигонов в один. Например, можно объединить районы в общий полигон — город. Получение координат объекта Пригодится, когда нужно посмотреть, как геометрия хранится на «человеческом языке». ST_AsText(geom) показывает координаты в виде привычного текста — например, POINT(30 10). Поиск площади области Пригодится, когда требуется рассчитать площадь территории: парка, района или земельного участка. Функция ST_Area(geom) возвращает площадь полигона. При этом приведение к geography учитывает кривизну Земли и дает результат в м². Поиск объектов, присутствующих в выделенной области Например, нам нужно найти все здания, попадающие внутрь выделенного полигона. ST_Within возвращает объекты, которые полностью находятся внутри заданной области. Возвращает TRUE, если объект полностью внутри, и FALSE, если хотя бы часть объекта выходит за границы полигона. Дополнительные функции PostGIS (шпаргалка) PostGIS закрывает десятки типовых задач при работе с геоданными. Ниже — шпаргалка по основным функциям, сгруппированным по типам данных. Такой список удобно использовать как справочник: быстро вспомнить синтаксис или подобрать нужную операцию. Как развернуть БД PostgreSQL с PostGIS в Selectel Оптимальная конфигурация PostgreSQL для работы с геоданными В Selectel доступны несколько линеек конфигураций. Каждая — с разным соотношением ресурсов: vCPU, RAM и локального диска. Для задач с PostGIS, когда нужно обрабатывать растровые данные или сложные топологические вычисления, рекомендуем линейки HighFreq или CPU. HighFreq — высокая производительность CPU и SSD NVMe-диски повышенной производительности. Подходит для вычислительных операций и сложной аналитики. CPU — оптимальный баланс производительности для умеренных нагрузок.. Для работы с геоданными важны мощный процессор и достаточный объем памяти — это ускоряет построение индексов, выполнение пространственных запросов и обработку растров. А NVMe-диск дополнительно повышает скорость операций с большими массивами данных. Почему важны индексы Индекс — это вспомогательная структура в базе данных, которая хранит информацию о расположении данных в таблице. Она позволяет быстро находить нужные строки без полного перебора всех записей. В PostGIS используются пространственные индексы — они позволяют работать с полигонами, линиями и точками без полного сканирования таблицы. База данных хранит их в виде пространственных структур (GiST, SP-GiST, BRIN), благодаря чему запросы вроде ST_Intersects или ST_DWithin выполняются за миллисекунды даже на больших таблицах. Подробнее об индексах — в официальной документации PostgreSQL. Разворачиваем кластер и включаем PostGIS 1. В панели управления в верхнем меню открываем Продукты → Облачные базы данных. 2. Нажимаем кнопку Создать кластер. 3. Выбираем имя кластера, версию PostgreSQL 17 и конфигурацию ноды. В нашем случае — HighFreq: 2 vCPU, 8 ГБ RAM, 64 ГБ. Далее для создания кластера нажимаем кнопку Создать кластер. Он будет готов к работе, когда перейдет в статус ACTIVE. Со всеми деталями вы можете ознакомиться в документации по созданию кластера PostgreSQL.4. Заходим в карточку кластера. Для этого нужно нажать на имя, которое мы ему присвоили. Переходим на вкладку Пользователи и нажимаем Создать пользователя. 5. Выбираем имя пользователя, через кнопку Сгенерировать генерируем надежный пароль и нажимаем кнопку Создать. 6. Переходим во вкладку Базы данных и нажимаем Создать базу данных. 7. Указываем имя для БД, владельцем выбираем созданного пользователя. LC_CTYPE и LC_COLLATE выбираем en_US.utf8 — это универсальная локаль для проектов на английском и поддержкой юникода (UTF-8). Нажимаем кнопку Создать. 8. Раскрываем настройки БД и выбираем пользователей, которые будут обладать доступом к ней. Также добавляем расширения: postgis, postgis_raster, postgis_topology. 9. Подключаемся к БД. Информацию по подключению вы можете найти на вкладке Подключение или в документации. 10. Проверяем установленные расширения командой \dx: Если все необходимые расширения есть, переходим к самому интересному — изучению функций PostGIS. Работа PostgreSQL с PostGIS Расстояние между точками Чтобы получить расстояние в метрах, нужно использовать тип GEOGRAPHY. Он учитывает форму Земли (кривизну) и автоматически возвращает результат в метрах. ST_Distance — расчет дистанции между объектами. ST_GeogFromText — преобразование текстового представления в реальный объект типа GEOGRAPHY. SRID4326 — идентификатор системы координат (Spatial Reference System Identifier, SRID). Он сообщает базе, как интерпретировать значения. 4326 соответствует WGS84 — глобальному стандарту, который используют GPS, OpenStreetMap и Google Maps. Координаты в этой системе задаются в градусах широты и долготы. После выполнения команды получаем результат в метрах: Также если у вас есть колонка типа GEOMETRY и вы хотите расчитать расстояние в метрах, ее можно временно преобразовать в GEOGRAPHY. Для этого используем приведение типов ::geography. В PostgreSQL и PostGIS :: — это оператор приведения типов (cast), который позволяет изменить тип данных объекта на другой. ST_GeomFromText — функция PostGIS, которая превращает текстовое описание объекта в реальный объект типа GEOMETRY.Получаем такой же результат, как и в прошлый раз. Но если убрать оператор приведения ::geography, то получим результат в градусах, так как geometry — это тип данных в PostGIS для хранения пространственных объектов. Пересечение полигона и заданного объекта Рассмотрим функцию ST_Intersects, которая проверяет, пересекаются ли два пространственных объекта. LINESTRING — это тип данных в PostGIS, который представляет собой линейный объект и состоит из последовательности точек. Функция возвращает t true, если объект попадает внутрь полигона, иначе — f false. Точка внутри полигона Проверим, входит ли точка в полигон. Результат: t true — точка внутри полигона, f false — точка снаружи. Объединение двух полигонов Функция ST_Union помогает объединить полигоны: Результат — WKT-строка мультиполигона: Получение координат точки Используем функцию ST_AsText: Вернется строка с координатами точки. Площадь полигона Для расчета площади полигона воспользуемся ST_Area и тип GEOGRAPHY:. В результате получаем площадь в квадратных метрах. Находится ли один объект внутри другого ST_Within проверяет, входит ли объект в полигон: Функция возвращает t true, если точка внутри полигона. Иначе — f false. Что в итоге PostGIS предоставляет понятный и удобный способ работы с геоданными: вся информация хранится в единой БД, а доступ к ней осуществляется с помощью привычных SQL-запросов. Не нужно использовать отдельные системы или приложения, конвертировать форматы или вручную рассчитывать расстояния и проверять пересечения. Расширение добавляет поддержку пространственных объектов — от простых точек до сложных полигонов, а также позволяет применять к ним сразу десятки готовых функций. В результате анализ данных проводится быстрее и с меньшими усилиями. Более того, работа с геоданными становится понятной даже для новичков, ведь изначально взаимодействие с пространственными данными может показаться сложным и запутанным. Для опытных специалистов расширение позволяет избавиться от рутины и ускорить решение повседневных задач. Теперь можно сконцентрироваться на логике и ценности данных, а не на технических ограничениях.

Александра Романова

Материалы автора

Что такое расширение PostGIS для PostgreSQL

Как развернуть мир Minecraft на сервере и сделать его бэкап в объектное хранилище

Как разместить статические сайты в облачном хранилище