第 9 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 栅格表的 SQL 中。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（除非您自己编译 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，概览可能无法对齐。访问 http://trac.osgeo.org/postgis/ticket/1764 查看概览未对齐的示例。

9.1.1.1. 示例用法

使用加载器创建输入文件并将其以 100x100 个瓦片为单位上传的示例会话可能如下所示

# -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

	如果您没有在目标表名中指定模式，则表将在您连接的数据库或用户的默认模式中创建。

可以使用 UNIX 管道在一步骤中完成转换和上传

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，并创建一个完整视图、2 级和 4 级概览表，使用复制模式进行插入（没有中间文件，直接到数据库），并且 -e 不强制所有操作在一个事务中（如果您想立即查看表中的数据，而无需等待，这很有用）。将栅格分成 128x128 像素的瓦片，并应用栅格约束。使用复制模式而不是表插入。(-F) 包含一个名为 filename 的字段，用于保存切片来自的瓦片的名称。

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 命令输出类似于以下内容的列表

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，您可能希望直接在数据库中创建栅格和栅格表。有许多函数可以做到这一点。以下是需要遵循的一般步骤。

raster2pgsql 工具使用 GDAL 访问栅格数据，并且可以利用 GDAL 的一项关键功能：能够读取存储在云“对象存储”（例如 AWS S3、Google Cloud Storage）中的 远程 栅格数据。

有效使用云存储的栅格需要使用“云优化”格式。最知名和最广泛使用的格式是“云优化 GeoTIFF”格式。使用非云格式，例如 JPEG 或未平铺的 TIFF，会导致性能非常差，因为系统每次需要访问子集时都必须下载整个栅格。

首先，将您的栅格加载到您选择的云存储中。加载完成后，您将拥有一个 URI 来访问它，可以是“http” URI，也可以是特定于服务的 URI（例如，“s3://bucket/object”）。要访问非公开存储桶，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来授予数据库从远程栅格读取的权限：postgis.enable_outdb_rasters 和 postgis.gdal_enabled_drivers。

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

要使更改持久生效，请直接在您的数据库上设置它们。您需要重新连接才能体验新设置。

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

对于非公开栅格，您可能需要提供访问密钥才能读取云栅格。您用于写入 raster2pgsql 调用的相同密钥可以设置为在数据库内部使用，使用 postgis.gdal_vsi_options 配置。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';

数据加载完毕并设置权限后，您可以像操作其他栅格表一样操作栅格表，使用相同的函数。数据库将在需要读取像素数据时处理连接到云数据的全部机制。

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中恢复一个栅格表，信息也始终保持一致。以下列存在于 raster_columns 目录中。

如果您创建的表不是使用加载器创建的，或者在加载过程中忘记指定 -C 标志，您可以使用 AddRasterConstraints 在事后强制执行约束，以便 raster_columns 目录注册有关栅格瓦片的通用信息。

raster_overviews 目录了用于概览的栅格表列的信息，以及在使用概览时需要了解的有关这些列的附加信息。概览表在 raster_columns 和 raster_overviews 中都有目录，因为它们本身就是栅格，但还具有作为更高分辨率表的低分辨率概览的额外特殊用途。当您在加载栅格时使用 -l 开关时，这些概览表会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，以及特定于概览的附加信息性约束。

	raster_overviews 中的信息不会重复 raster_columns 中的信息。如果您需要有关 raster_columns 中存在的概览表的信息，可以将 raster_overviews 和 raster_columns 连接在一起，以获取您需要的完整信息集。

概览的主要原因有两个：

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 函数族将栅格的波段 1、2、3 输出到 PHP 请求流，然后可以将其嵌入到 img src html 标签中。

此示例查询演示了如何将多个栅格函数组合在一起，以获取与特定 wgs 84 边界框相交的所有图块，然后使用 ST_Union 将相交的图块合并在一起，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。

您可以使用以下方法调用：

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

以获取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'] ) && 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 函数族将栅格的波段 1、2、3 输出到 PHP 请求流，然后可以将其嵌入到 img src html 标签中。

此练习需要使用 npgsql .NET PostgreSQL 驱动程序，您可以从 http://npgsql.projects.postgresql.org/ 获取最新版本。只需下载最新版本并将其放入您的 ASP.NET bin 文件夹中，您就可以开始了。

此示例查询演示了如何将多个栅格函数组合在一起，以获取与特定 wgs 84 边界框相交的所有图块，然后使用 ST_Union 将相交的图块合并在一起，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。

此示例与 第 9.3.1 节，“PHP 示例，使用 ST_AsPNG 与其他栅格函数一起输出” 中的示例相同，只是在 C# 中实现。

您可以使用以下方法调用：

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

以获取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，并将结果输出到指定的文件。

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

您可以使用类似以下命令的命令编译以下代码：

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

并从命令行使用类似以下命令的方式调用它：

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://localhost: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。需要您安装 plpython。应该与 plpythonu 和 plpython3u 都能正常工作。

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。这是一个利用 PostgreSQL 遗留的大对象支持的小技巧。要使用它，首先启动连接到数据库的 psql 命令行。

与 Python 方法不同，这种方法在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);