第 10 章。栅格数据管理、查询和应用

raster2pgsql 是一个栅格加载器可执行文件，它将 GDAL 支持的栅格格式加载到适合加载到 PostGIS 栅格表中的 SQL。它能够加载栅格文件文件夹以及创建栅格的概览。

由于 raster2pgsql 通常作为 PostGIS 的一部分进行编译（除非您编译自己的 GDAL 库），因此可执行文件支持的栅格类型将与 GDAL 依赖库中编译的栅格类型相同。要获取特定 raster2pgsql 支持的栅格类型列表，请使用 -G 开关。

	当从一组对齐的栅格创建特定因子的概览时，概览可能不会对齐。请访问 http://trac.osgeo.org/postgis/ticket/1764 查看概览不对齐的示例。

10.1.1.1. 用法示例

使用加载器创建输入文件并以 100x100 瓦片分块上传的会话示例可能如下所示

# -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

	如果您未将模式指定为目标表名称的一部分，则将在数据库或您正在连接的用户默认模式中创建表。

可以使用 UNIX 管道一步完成转换和上传

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

将马萨诸塞州州平面米航空瓦片加载到名为 aerial 的模式中，并创建完整视图、2 级和 4 级概览表，使用复制模式进行插入（没有中间文件，直接进入数据库），并且 -e 不强制在事务中进行所有操作（如果您想立即在表中看到数据而不必等待，则很有用）。将栅格分解为 128x128 像素瓦片并应用栅格约束。使用复制模式而不是表插入。(-F) 包括一个名为 filename 的字段来保存从中剪切瓦片的文件名。

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 命令输出的列表如下所示

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

在许多情况下，您需要在数据库中创建栅格和栅格表。有很多函数可以做到这一点。要遵循的一般步骤。

raster2pgsql 工具使用 GDAL 访问栅格数据，并且可以利用 GDAL 的一个关键功能：能够从远程存储在云“对象存储”（例如 AWS S3、Google Cloud Storage）中的栅格读取数据。

有效使用云存储的栅格需要使用“云优化”格式。最著名和广泛使用的是“云优化 GeoTIFF”格式。使用非云格式（如 JPEG）或未分块的 TIFF 将导致非常差的性能，因为系统每次需要访问子集时都必须下载整个栅格。

首先，将栅格加载到您选择的云存储中。加载完成后，您将获得一个 URI 来访问它，可以是 “http” URI，有时也可以是特定于服务的 URI。（例如，“s3://bucket/object”）。要访问非公共存储桶，您需要提供 GDAL 配置选项来验证您的连接。请注意，此命令是从云栅格读取数据，并写入数据库。

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

加载表后，您需要通过设置两个权限 postgis.enable_outdb_rasters 和 postgis.gdal_enabled_drivers，授予数据库读取远程栅格的权限。

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

为了使更改生效，请直接在您的数据库中设置它们。您需要重新连接以体验新设置。

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

对于非公共栅格，您可能必须提供访问密钥才能从云栅格读取数据。您用于编写 raster2pgsql 调用的相同密钥可以使用 postgis.gdal_vsi_options 配置在数据库内部设置。请注意，可以通过空格分隔 key=value 对来设置多个选项。

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

加载数据并设置权限后，您可以使用相同的函数像其他任何栅格表一样与栅格表进行交互。数据库将在需要读取像素数据时处理连接到云数据的所有机制。

raster_columns 是数据库中所有类型为栅格的栅格表列的目录。它是一个利用表约束的视图，因此即使您从另一个数据库的备份还原一个栅格表，信息也始终保持一致。raster_columns 目录中存在以下列。

如果您创建表时未使用加载器，或者在加载期间忘记指定 -C 标志，则可以使用 AddRasterConstraints 在事后强制执行约束，以便 raster_columns 目录注册关于栅格切片的通用信息。

raster_overviews 编录了用于概览的栅格表列信息以及有关它们的其他信息，这些信息在利用概览时很有用。概览表在 raster_columns 和 raster_overviews 中都被编录，因为它们本身是栅格，但也具有额外的特殊用途，即作为较高分辨率表的较低分辨率的简图。当您在栅格加载中使用 -l 开关时，这些将与主栅格表一起生成，或者可以使用 AddOverviewConstraints 手动生成。

概览表包含与其他栅格表相同的约束，以及特定于概览的额外信息性约束。

	raster_overviews 中的信息不会复制 raster_columns 中的信息。如果您需要 raster_columns 中存在的关于概览表的信息，您可以将 raster_overviews 和 raster_columns 连接在一起以获得您需要的完整信息集。

概览的两个主要原因是

raster_overviews 目录包含以下信息列。

在本节中，我们将演示如何使用 PHP PostgreSQL 驱动程序和 ST_AsGDALRaster 函数系列将栅格的波段 1、2、3 输出到 PHP 请求流，然后可以将其嵌入 img src html 标记中。

示例查询演示了如何将大量栅格函数组合在一起，以获取与特定 wgs 84 边界框相交的所有切片，然后使用 ST_Union 将相交的切片联合在一起，返回所有波段，使用 ST_Transform 转换为用户指定的投影，然后使用 ST_AsPNG 将结果输出为 png。

您可以使用以下命令调用以下内容

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

以获得马萨诸塞州平面英尺的栅格图像。

<?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]);
?>

在本节中，我们将演示如何使用 Npgsql PostgreSQL .NET 驱动程序和 ST_AsGDALRaster 函数系列将栅格的波段 1、2、3 输出到 PHP 请求流，然后可以将其嵌入 img src html 标记中。

您将需要用于此练习的 npgsql .NET PostgreSQL 驱动程序，您可以从 http://npgsql.projects.postgresql.org/ 获取最新的驱动程序。只需下载最新的驱动程序并放入您的 ASP.NET bin 文件夹中，您就可以开始了。

示例查询演示了如何将大量栅格函数组合在一起，以获取与特定 wgs 84 边界框相交的所有切片，然后使用 ST_Union 将相交的切片联合在一起，返回所有波段，使用 ST_Transform 转换为用户指定的投影，然后使用 ST_AsPNG 将结果输出为 png。

这与 第 10.3.1 节“PHP 示例，结合使用 ST_AsPNG 和其他栅格函数进行输出” 中的示例相同，只是用 C# 实现。

您可以使用以下命令调用以下内容

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

以获得马萨诸塞州平面英尺的栅格图像。

 -- 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;
	}
}

这是一个简单的 java 控制台应用程序，它接受一个返回一个图像的查询并输出到指定的文件。

您可以从 https://jdbc.postgresql.ac.cn/download.html 下载最新的 PostgreSQL JDBC 驱动程序

您可以使用如下命令编译以下代码

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

并使用如下命令从命令行调用它

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);
      }
  }
}

这是一个 plpython 存储函数，它为每个记录在服务器目录中创建一个文件。需要您已安装 plpython。应该可以与 plpythonu 和 plpython3u 一起正常工作。

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

遗憾的是，PSQL 没有易于使用的内置功能来输出二进制文件。这有点像一个 hack，它利用了 PostgreSQL 的一些旧式大对象支持。要使用它，请首先启动连接到数据库的 psql 命令行。

与 python 方法不同，此方法会在您的本地计算机上创建文件。

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);