Chapter 10. 栅格数据管理、查询和应用程序

raster2pgsql是一个用于将 GDAL 支持的栅格格式加载到适合加载到 PostGIS 栅格表的 SQL 的栅格加载器可执行文件。它能够加载文件夹中的栅格文件，同时创建栅格的概览。

由于 raster2pgsql 最常被编译为 PostGIS 的一部分（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 指令。

	在从一组对齐的栅格创建特定因子的概览时，有可能概览不会对齐。请访问 http://trac.osgeo.org/postgis/ticket/1764 查看一个示例，其中概览未对齐。

10.1.1.1. 用法示例

使用加载器创建输入文件并将其以 100x100 块分块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

	如果您没有将架构指定为目标表名称的一部分，则该表将在您所连接的数据库或用户的默认架构中创建。

使用 UNIX 管道可以一步完成转换和上传：

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

将马萨诸塞州平面米制航空瓦片加载到名为aerial的架构中，并创建一个全视图，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），并且使用“-e”选项来避免强制将所有内容放入一个事务中（如果你希望立即查看表中的数据而不必等待的话）。将栅格分割成128x128像素的瓦片，并应用栅格约束。同时，包括一个名为“filename”的字段，用于存储瓦片所来自的文件的名称。

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 指令输出类似的列表

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，您需要直接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）中的栅格中读取数据。

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

首先，将栅格加载到您选择的云存储中。 一旦加载，您将有一个 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）来授予数据库从远程栅格读取的权限。

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

为了使更改生效并持久化，直接在您的数据库上进行设置。您将需要重新连接以体验新的设置。

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

对于非公开的栅格数据，你可能需要提供访问密钥来从云端栅格数据中读取。你可以将写入 raster2pgsql 调用时使用的相同密钥设置为在数据库内部使用，使用 postgis.gdal_vsi_options 配置。请注意，可以通过用空格分隔 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，您可以使用相同的功能像任何其他栅格表一样与栅格表进行交互。 当需要读取像素数据时，数据库将处理连接到云数据的所有机制。

raster_columns 是数据库中所有栅格类型的栅格表列的目录。 它是一种利用表约束的视图，因此即使您从另一个数据库的备份恢复一个栅格表，信息也始终保持一致。 raster_columns 目录中存在以下列。

如果您未使用加载器创建表或忘记在加载期间指定 -C 标志，则可以在事后使用 AddRasterConstraints强制执行约束，以便 raster_columns 目录注册有关栅格切片的通用信息。

raster_overviews 目录有关用于概览的栅格表列的信息以及在使用概览时了解的有用的附加信息。 概览表在 raster_columns 和 raster_overviews 中进行编目，因为它们本身就是栅格，但还具有作为高分辨率表的较低分辨率的漫画化图像的额外特殊用途。 当您在栅格加载中使用 -l 开关时，它们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约束。

	raster_overviews 中的信息与 raster_columns 中的信息不重复。 如果您需要有关 raster_columns 中存在的概览表的信息，您可以将 raster_overviews 和 raster_columns 连接在一起以获得所需的完整信息集。

进行概览的两个主要原因是：

raster_overviews 目录包含以下信息。

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

示例查询演示了如何将一大堆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，然后将相交图块与 ST_Union联合起来，返回所有波段，使用 ST_Transform转换为用户指定的投影，然后输出 使用 ST_AsPNG将结果显示为 png。

您可以使用

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

调用以下命令来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'] ) &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系列函数将栅格的波段 1、2、3 输出到 PHP 请求流，然后将其嵌入到 img src html 标记中。

本练习需要 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。 只需下载最新版本并放入 ASP.NET bin 文件夹中即可开始使用。

示例查询演示了如何将一大堆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，然后将相交图块与 ST_Union联合起来，返回所有波段，使用 ST_Transform转换为用户指定的投影，然后输出 使用 ST_AsPNG将结果显示为 png。

该示例与Section 10.3.1, “PHP 示例使用 ST_AsPNG 与其他栅格函数进行输出”示例相同，只不过是在 C# 中实现的。

您可以使用

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

调用以下命令来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，它接受一个返回一张图像并输出到指定文件的查询。

您可以从 http://jdbc.postgresql.org/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

并使用类似的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://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，它在服务器目录中为每条记录创建一个文件。 需要你安装了 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。 这是一个有点依赖于 PostgreSQL 遗留的大对象支持的 hack。 要使用，首先启动连接到数据库的 psql 命令行。

与 python 方法不同，此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);