如何在Ubuntu 14.04上安装和配置PostGIS

介绍

PostGIS是PostgreSQL关系数据库的空间扩展。PostGIS允许您使用几何和地理数据类型存储空间数据,使用空间函数执行空间查询以确定区域,距离,长度和周长,并在数据上创建空间索引以加速空间查询。

在本教程中,您将安装PostGIS,为空间数据配置PostgreSQL,将一些空间对象加载到数据库中,以及执行基本查询。

准备

在开始本教程之前,您需要以下内容:

第一步 - 安装PostGIS

PostGIS不包含在Ubuntu的默认存储库中,但是我们可以通过UbuntuGIS获得它, UbuntuGIS是一个维护许多开源GIS软件包的外部存储库。虽然此存储库中的PostGIS软件包可能并不总是最新版本,但它维护得很好,并且无需从源代码编译PostGIS。因此,要安装PostGIS,我们会将此存储库添加到我们的源中,然后使用我们的包管理器进行安装。

使用非root用户登录服务器:

ssh sammy@your_ip_address

由于我们使用的是Ubuntu 14.04,我们需要存储库的unstable分支。执行以下命令将存储库添加到源:

sudo add-apt-repository ppa:ubuntugis/ubuntugis-unstable

您将看到以下输出:

Unstable releases of Ubuntu GIS packages. These releases are more bleeding edge and while generally they should work well, they dont receive the same amount of quality assurance as our stable releases do.
More info: https://launchpad.net/~ubuntugis/+archive/ubuntu/ubuntugis-unstable
Press [ENTER] to continue or ctrl-c to cancel adding it

ENTER接受警告,将添加源:

gpg: keyring `/tmp/tmpintg192h/secring.gpg' created
gpg: keyring `/tmp/tmpintg192h/pubring.gpg' created
gpg: requesting key 314DF160 from hkp server keyserver.ubuntu.com
gpg: /tmp/tmpintg192h/trustdb.gpg: trustdb created
gpg: key 314DF160: public key "Launchpad ubuntugis-stable" imported
gpg: Total number processed: 1
gpg:               imported: 1  (RSA: 1)
OK

在安装PostGIS之前,请更新可用软件包列表,以便将新存储库中的软件包添加到列表中。

sudo apt-get update

更新源后,安装PostGIS。

sudo apt-get install postgis

提示其必要的依赖一起安装PostGIS的时候输入Y

我们现在可以连接到PostgreSQL并集成PostGIS。

第二步 - 使用PostGIS启用Spacial功能

必须先基于每个数据库激活PostGIS的功能,然后才能存储空间数据。在开始本教程之前,我们将使用test1数据库和postgres用户。

使用该sudo命令切换到postgres用户:

sudo -i -u postgres

然后连接到test1数据库:

psql -d test1

接下来,在数据库上启用PostGIS扩展:

CREATE EXTENSION postgis;

让我们验证一切正常。执行以下命令:

SELECT PostGIS_version();

你会看到这个输出:

            postgis_version
---------------------------------------
 2.2 USE_GEOS=1 USE_PROJ=1 USE_STATS=1
(1 row)

我们都准备好了,输入:

\q

退出SQL会话并返回到终端提示符。

然后切换回您的主用户帐户:

su sammy

我们现在有一个安装了PostGIS的数据库,但让我们调整一些PostgreSQL设置以使事情顺利进行。

第三步 - 为GIS数据库对象优化PostgreSQL

PostgreSQL旨在运行从集成系统到大型企业数据库的任何东西,但是开箱即用它的配置非常保守。与文本数据相比,GIS数据库对象很大,所以让我们配置PostgreSQL以更好地处理这些对象。

我们通过编辑postgresql.conf文件来配置PostgreSQL 。打开此文件:

sudo nano /etc/postgresql/9.3/main/postgresql.conf

我们需要对此文件进行一些更改以支持空间数据。

首先,shared_buffers应该更改为服务器RAM的75%左右。200MB对于具有512MB RAM的服务器来说,这是一个很好的价值。找到该shared_buffers行并按如下所示进行修改:

shared_buffers = 200MB                  # min 128kB

接下来,找到以#work_mem开头的行。默认情况下,此行已注释掉,因此取消注释此行并将其值增加到16MB

work_mem = 16MB                         # min 64kB

然后找到#maintenance_work_mem,取消注释,并将其值增加到128MB

maintenance_work_mem = 128MB            # min 1MB

找到checkpoint_segments,然后取消注释并将其值更改为6

checkpoint_segments = 6         # in logfile segments, min 1, 16MB each

最后,寻找#random_page_cost。找到它后,取消注释并将其值设置为2.0

random_page_cost = 2.0                 # same scale as above

CTRL+X退出,然后按YENTER将更改保存到此文件。

您可以查看教程Tuning PostgreSQL for Spatial,了解有关这些设置的更多信息。

重新启动PostgreSQL以进行以下更改:

sudo service postgresql restart

我们现在安装了PostGIS并配置了PostgreSQL。让我们将一些数据输入数据库,这样我们就可以测试出来了。

第四步 - 加载空间数据

让我们将一些空间数据加载到我们的数据库中,这样我们就可以熟悉将这些数据导入PostgreSQL的工具和过程,因此我们可以稍后进行一些空间查询。

[Natural Earth]是为全球提供不同尺度的重要的基础数据来源。最重要的是,这些数据属于公共领域。

导航到您的主文件夹并创建一个名为nedata的新文件夹。我们将使用此文件夹保存我们将下载的Natural Earth数据。

cd ~
mkdir nedata

然后切换到这个新文件夹:

cd nedata

我们将从Natural Earth下载1:110m国家数据集。用wget将该文件下拉到您的服务器:

wget http://www.naturalearthdata.com/http//www.naturalearthdata.com/download/110m/cultural/ne_110m_admin_0_countries.zip

您刚下载的文件已压缩,因此您需要通过软件包管理器安装的unzip命令。使用以下命令安装它:

sudo apt-get install unzip

然后解压缩文件:

unzip ne_110m_admin_0_countries.zip

您现在将在该文件夹中有六个附加文件:

  • ne_110m_admin_0_countries.README.html
  • ne_110m_admin_0_countries.VERSION.txt
  • ne_110m_admin_0_countries.dbf
  • ne_110m_admin_0_countries.prj
  • ne_110m_admin_0_countries.shp
  • ne_110m_admin_0_countries.shx

.DBF.PRJ.SHP.SHP文件组成一个SHAPEFILE,通过GIS软件使用的流行地理空间矢量数据格式。我们可以将它加载到我们的test1数据库中

为此,我们将安装地理空间数据抽象库GDAL。当我们安装GDAL时,我们还将获得OGR(OpenGIS简单功能参考实现)和命令ogr2ogr。这是一个矢量数据转换库,我们将把它用于将Shapefile转换为PostGIS可以使用的数据。

使用包管理器安装GDAL:

sudo apt-get install gdal-bin

现在再次切换到postgres用户:

sudo -i -u postgres

现在将使用Natural Earth的Shapefile转换为PostGIS表,如下所示:

ogr2ogr -f PostgreSQL PG:dbname=test1 -progress -nlt PROMOTE_TO_MULTI /home/sammy/nedata/ne_110m_admin_0_countries.shp

让我们输入这个命令,详细查看每个选项。首先,我们指定此选项:

-f PostgreSQL

此开关声明输出文件类型是PostgreSQL表。

接下来,我们有这个选项:

PG:dbname=test1

这会将连接字符串设置为我们的数据库。我们只是在这里指定数据库名称,但如果您想使用其他用户,主机和端口,则可以指定这些选项:

PG:"dbname='databasename' host='addr' port='5432' user='x' password='y'"

我们的选项列表中的下一个是:

-progress

此选项显示进度条,以便我们可以看到该过程。

接下来,我们传递这个论点:

-nlt PROMOTE_TO_MULTI

PostgreSQL对对象类型很严格。该ogr2ogr命令将基于文件中的前几个特征对几何类型进行假设。我们导入的数据包含多边形类型和部分多边形或MultiPolygons的混合。这些不能插入到同一个字段中,因此我们将所有要素提升为多部分多边形,并将几何字段创建为MultiPolygon

最后,我们指定输入文件的路径:

/home/sammy/nedata/ne_110m_admin_0_countries.shp

访问ogr2ogr网站查看完整的选项。

运行完整命令时,您将看到以下输出:

0...10...20...30...40...50...60...70...80...90...100 - done.

我们可以使用该ogrinfo命令检查数据是否已导入。执行以下命令:

ogrinfo -so PG:dbname=test1 ne_110m_admin_0_countries

这将显示以下输出:

INFO: Open of `PG:dbname=test1'
      using driver `PostgreSQL' successful.

Layer name: ne_110m_admin_0_countries
Geometry: Multi Polygon
Feature Count: 177
Extent: (-180.000000, -90.000000) - (180.000000, 83.645130)
Layer SRS WKT:
GEOGCS["WGS 84",
    DATUM["WGS_1984",
        SPHEROID["WGS 84",6378137,298.257223563,
            AUTHORITY["EPSG","7030"]],
        AUTHORITY["EPSG","6326"]],
    PRIMEM["Greenwich",0,
        AUTHORITY["EPSG","8901"]],
    UNIT["degree",0.0174532925199433,
        AUTHORITY["EPSG","9122"]],
    AUTHORITY["EPSG","4326"]]
FID Column = ogc_fid
Geometry Column = wkb_geometry
scalerank: Integer (4.0)
featurecla: String (30.0)

...

region_wb: String (254.0)
name_len: Real (16.6)
long_len: Real (16.6)
abbrev_len: Real (16.6)
tiny: Real (16.6)
homepart: Real (16.6)

我们现在在数据库中有空间数据,所以让我们看一下如何使用它来解决问题。

第五步 - 查询空间数据

假设我们要找到世界上十个最北方的国家。使用PostGIS和我们导入的数据很容易。

重新登录test1数据库。

psql -d test1

列出数据库中的表:

\dt 

这将返回两个表:

                   List of relations
 Schema |           Name            | Type  |  Owner
--------+---------------------------+-------+----------
 public | ne_110m_admin_0_countries | table | postgres
 public | spatial_ref_sys           | table | postgres
(2 rows)

我们将使用该ne_110m_admin_0_countries表,其中包含的数据可以帮助我们回答我们的问题。此表包含一个admin ,包含国家/地区名称的wkb_gemoetry列,以及一个包含几何数据的列。如果要查看表中的所有列,可以发出命令ne_110m_admin_0_countries

\d ne_110m_admin_0_countries

您将看到列及其数据类型。该wbk_geometry列的数据类型如下:

 wkb_geometry | geometry(MultiPolygon,4326) |

wbk_geometry列包含多边形。我们正在与国家及其不规则边界打交道,因此我们数据库中的每个国家都没有单一的纬度值。因此,为了获得每个国家的纬度,我们首先使用PostGIS的ST_Centroid功能找出每个国家的质心。然后我们使用ST_Y函数提取质心的Y值。我们可以使用该值作为纬度。

这是我们将运行的查询:

SELECT admin, ST_Y(ST_Centroid(wkb_geometry)) as latitude 
FROM ne_110m_admin_0_countries 
ORDER BY latitude DESC 
LIMIT 10;

我们按降序排列结果,因为最偏北的国家将拥有最高的纬度。

执行该查询,您将看到前十个最北的国家:

   admin   |    latitude
-----------+------------------
 Greenland | 74.7704876939899
 Norway    | 69.1568563971328
 Iceland   |  65.074276335291
 Finland   | 64.5040939185674
 Sweden    | 62.8114849680803
 Russia    | 61.9808407507127
 Canada    | 61.4690761453491
 Estonia   |  58.643695240707
 Latvia    | 56.8071751342793
 Denmark   | 56.0639344617945
(10 rows)

现在您有了答案,可以退出数据库

\q

您可以在PostGIS文档的PostGIS Reference部分中找到有关各种PostGIS功能的更多信息。

结论

现在,您已为空间查询配置了一个空间启用的数据库,并且您可以在该数据库中使用一些数据进行进一步探索。

有关创建空间查询的更深入的教程,请参阅Boundless PostGIS教程

想要了解更多关于Linux的开源信息教程,请前往腾讯云+社区学习更多知识。

参考文献:《How to Install and Configure PostGIS on Ubuntu 14.04》

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