Chapter 12. PostGIS追加機能
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Chapter 12. PostGIS追加機能

Table of Contents

本章では、PostGISのソースアーカイブとソースレポジトリのextrasフォルダにある機能を記述します。 これらは必ずPostGISバイナリ版に同梱されているものではありませんが、通常は実行可能なPL/pgSQLベースのものまたは標準的なシェルスクリプトです。

12.1. 住所標準化

これは、PAGC standardizerから分かれたものです (オリジナルのコードはPAGC PostgreSQL Address Standardizerにあります)。

住所標準化は単一行の住所のパーサで、入力に住所を取り、テーブルに保存された規則と、補助テーブルのlex (訳注: lexicon, 語彙)およびgaz (訳注: gazetteer, 地名集)とを基に正規化します。

コードは、address_standardizerという名前の、一つのPostgreSQLエクステンションとしてビルドされます。CREATE EXTENSION address_standardizer;でインストールできます。address_standardizerエクステンションとともに、address_standardizer_data_usというサンプルデータのエクステンションがビルドされます。これには、アメリカのgaz, lexとrulesテーブルデータがあります。このエクステンションはCREATE EXTENSION address_standardizer_data_us;でインストールできます。

このエクステンションのコードはPostGISのextensions/address_standardizer内にあり、現在は単独で機能します。

インストール手順については、Section 2.3, “PAGC住所標準化ツールのインストールと使用”を参照してください。

12.1.1. パーサの動作

パーサは右から左に見ていきます。最初に郵便番号、州/県、市の広域要素を見ます。その後、番地、交差点またはランドマークを扱う場合には、詳細要素を見ます。現在は、国別コードや国名を見ませんが、将来的には導入もありえます。

国別コード

USまたはCAを仮定します。郵便番号か州/県で米国かカナダを分けますが、判別できない場合は米国とします。

郵便番号

Perl互換の正規表現を使用して認識します。正規表現は現在はparseaddress-api.cにあり、必要な際の変更は比較的簡単です。

州/県

Perl互換の正規表現を使用して認識します。正規表現は現在はparseaddress-api.cにありますが、将来的には、メンテナンスを簡単にするためにインクルードファイルに移動するかも知れません。

12.1.2. 住所標準化の型

Abstract

本節では住所標準化でインストールされたPostgreSQLデータ型の一覧を挙げます。独自関数をデザインする時に特に重要となるキャストのふるまいを記述しています。

  • stdaddr — 住所の要素からなる複合型です。standardize_address関数が返す型です。

12.1.3. 住所標準化テーブル

Abstract

本節では、住所標準化が住所の正規化に使うPostgreSQLテーブルの書式を挙げます。これらのテーブルはここで参照している名前と同じである必要はありません。例または独自ジオコーダーのために、国ごとに異なるlex (lexicon, 語彙)、gaz (gazetteer, 地名集)およびrulesテーブルを持つことができます。これらのテーブルの名前は、住所標準化関数に渡されます。

同梱されているaddress_standardizer_data_usエクステンションには、米国の住所標準化のためのデータがあります。

  • rules table — 規則テーブルには、住所入力順列トークンから標準化した出力順列への対応付けに関する規則の集合が入ります。それぞれの規則は、入力トークンの集合、-1 (終端)、出力トークンの集合、-1、規則の種類を示す数字、規則の順位、からなります。
  • lex table — lexテーブルは英数字の入力をクラス分けして (a) 入力トークン (the section called “入力トークン” 参照)と (b) 標準化表現 とに関連付けます。
  • gaz table — gazテーブルは、地名を標準化し、入力と、(a)入力トークン (the section called “入力トークン”を参照して下さい)および (b) 標準化された表現とを関連付けるために使われます。

12.1.4. 住所標準化関数

  • debug_standardize_address — パースしたトークンと標準化のリストをJSON形式の文字列で返します
  • parse_address — 1行の住所を取り、分割します。
  • standardize_address — lexテーブル、gazテーブルおよび規則テーブルを使って、入力住所をstdaddr形式で返します。

12.2. TIGERジオコーダー

Abstract

米国統計局が公開しているTIGER (Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing system ) / Line and Master Address database exportと連動するように書かれたPL/pgSQLベースのジオコーダーです。

データローダ機能、住所正規化、住所ジオコーダーおよび逆ジオコーダー、の四つの要素があります。

米国のための設計ですが、概念および機能の多くは適用可能で、他国の住所と道路ネットワークで動作するように適合させることができます (訳注: 日本の地名については未知です)。

TIGER関連の関数や、道路型前置辞、道路型後置辞、州、データロード管理用の様々な制御テーブル、全てのロードされたテーブル継承するスケルトンベーステーブルといった再利用可能なデータを収容するためのtigerというスキーマがスクリプトによって作成されます。

もう一つのtiger_dataと呼ばれるスキーマも生成されていて、ローダーが国勢調査サイトからダウンロードしてデータベースにロードする州の全ての国勢調査データを保存します。現在のモデルでは、州ごとのテーブル群のテーブル名の接頭辞としてma_addr、ma_edgesなどの州コードが付きます。また、その州のデータだけに強制する制約を付けています。addr、faces、edgesなどのテーブルから継承したテーブルは tigerスキーマ内に位置します。

ジオコード関数は基本テーブルだけを参照します。tiger_data というスキーマは不要ですし、データが他のスキーマに分割されても構いません。例えば、全てのテーブルが tigerスキーマ内のテーブルから継承されているなら、州ごとに違うスキーマでも構いません。

お手持ちのデータベース内のエクステンションを有効にし、使用するデータをロードする方法については、Section 2.4.1, “TIGERジオコーダーをPostGISデータベースで有効にする”を参照して下さい。

[Note]

TIGERジオコーダー (tiger_2010)を使っている場合には、extras/tiger内にあるupgrade_geocoder.bat / .sh を使ってアップグレードすることができます。 tiger_2010 と tiger_2011 以上での大きな変更点は、countyテーブルとstateテーブルが、州ごとに出現することがなくなっています。tiger_2010からのデータを持っていて、tiger_2015に置き換えたい場合には、 Section 2.4.4, “TIGERジオコーダーとデータのアップグレード”を参照して下さい。

[Note]

TIGERジオコーダーはPostgreSQLエクステンションモデルでインストールできます。詳細についてはSection 2.4.1, “TIGERジオコーダーをPostGISデータベースで有効にする”をご覧ください。

PostGISが用意しているNormalize_Addressの代替としてPagc_Normalize_Address関数があります。コンパイルとインストールの方法については、Section 2.3, “PAGC住所標準化ツールのインストールと使用”を参照して下さい。

設計:

このプロジェクトの目標は、任意の米国住所文字列を処理し、正規化したTIGER国勢調査データを使ってポイントジオメトリを生成し、与えられた住所の位置や、位置のもっともらしさを反映した評価値を算出する、十分に実用的なジオコーダーを構築することです。なお、評価値は高いほど悪い結果とします。

reverse_geocode関数はGPS位置のストリート住所と交差点を得るのに使えます。

ジオコーダーは、PostGISに慣れている方ならだれでもインストールと使用が容易な程度に単純であるべきで、PostGISがサポートする全てのプラットフォームで簡便にインストール、使用ができるべきです。

書式や綴りの誤りがあっても確実に機能するための十分なロバスト性があるべきです。

将来のデータ更新が使えるか、最小のプログラムの変更で他のデータが使えるための十分な拡張性もあるべきです。

[Note]

関数が確実に動作するために、tigerスキーマは、データベース検索パスに追加されていなければなりません。

  • Drop_Indexes_Generate_Script — tigerスキーマとユーザが指定したスキーマ上の、全ての主キーでなく、かつユニークでないインデックスを削除します。スキーマを指定しない場合のデフォルトスキーマは、tiger_dataです。
  • Drop_Nation_Tables_Generate_Script — 指定したスキーマ内のテーブルのうち、county_all, state_allまたは、county or stateを削除するスクリプトを生成します。
  • Drop_State_Tables_Generate_Script — 指定したスキーマ内の、名前が州コードから始まるテーブルを全て削除するスクリプトを生成します。スキーマが指定されていない場合のデフォルトスキーマはtiger_dataです。
  • Geocode — 住所を文字列 (もしくは他の正規化された住所)として取り、可能性のある位置の集合を返します。返される集合の要素は、NAD 83経度緯度のポイントジオメトリ、正規化された住所と評価値を持ちます。評価値は低いほど可能性が高いことを示しています。結果は評価値の低い順に並べ替えられます。オプションにmax_result (最大結果数、デフォルトは10)とrestrict_region (制限領域、デフォルトはNULL)を渡すことができます。
  • Geocode_Intersection — インタセクトする二つのストリート、州コード、市名、郵便番号を引数に取り、最初の交差点の可能性のある位置の集合を出力します。geomoutにNAD83経度緯度のポイント、normalized_addressにそれぞれの位置、ratingに評価値がそれぞれ入ります。評価値が低いほど合致度が高くなります。結果は評価値の低い順にソートされます。最大結果数を渡すことができ、デフォルトは10です。TIGERデータ (エッジ、フェイス、住所)と、PostgreSQLあいまい文字列合致 (soundex, levenshtein)を使います。
  • Get_Geocode_Setting — tiger.geocode_settingsテーブルに格納されている設定のうち指定したものの値を返します。
  • Get_Tract — ジオメトリで指定した位置の米国国勢調査統計区またはtractテーブルのフィールドを返します。デフォルトでは、統計区の短縮名を返します。
  • Install_Missing_Indexes — ジオコーダーで結合や検索条件に使われ、インデックスが付いていなキーカラムを持つ全てのテーブルを探し、インデックスを追加します。
  • Loader_Generate_Census_Script — 指定した州について、tract (統計区)、bg (block group, 細分区グループ)、tabblock (ブロック)をダウンロードし、tiger_dataに格納するための、指定したプラットフォーム用のシェルスクリプトを生成します。行ごとに州ごとのスクリプトが返されます。
  • Loader_Generate_Script — 指定したプラットフォーム用の、指定した州のTIGERデータをダウンロードし、格納準備を行い、tiger_dataスキーマに格納するシェルスクリプトを生成します。行ごとに州ごとのスクリプトが返ります。最新版ではTIGER 2010のデータ構造変更に対応していて、国勢統計区、細分区グループ、細分区 (tabblocks)テーブルをダウンロードすることができます。
  • Loader_Generate_Nation_Script — 指定したプラットフォーム用の、国と州のルックアップテーブルをロードするシェルスクリプトを生成します。
  • Missing_Indexes_Generate_Script — ジオコーダーで結合に使われるキーカラムを持ち、インデックスが付いていないキーカラムを持つすべてのテーブルを検索し、インデックスを追加するSQLデータ定義言語を出力します。
  • Normalize_Address — 文字列で住所が与えられると、道路後置辞、前置辞、正規化された種別、番地、ストリート名等をフィールドに分けて持つnorm_addy複合型を返します。tiger_geocoderに同梱されているルックアップデータで動作します (TIGER国勢調査データ自体は不要です)。
  • Pagc_Normalize_Address — 文字列のストリート住所を与えると、道路後置辞、前置辞、標準タイプ、番地、ストリート名等を複数フィールドに分解して持つnorm_addy複合型を返します。この関数は、tiger_geocoder同梱のルックアップテーブルだけを使います (TIGER国勢調査データは不要です)。住所標準化エクステンションが必要です。
  • Pprint_Addy — norm_addy複合型オブジェクトを与えると、印刷表現を返します。通常はnormalize_addressと併用します。
  • Reverse_Geocode — 登録されている空間参照系に基づくポイントジオメトリを引数に取り、理論的に可能性のある住所の配列と交差するストリートの配列を一つのレコードで返します。include_strnum_range = trueの場合には、交差するストリートに番地範囲を追加します。
  • Topology_Load_Tiger — TIGERデータの定義領域をPostGISトポロジにロードして、TIGERデータをトポロジの空間参照系に投影変換し、トポロジの許容精度にスナップします。
  • Set_Geocode_Setting — ジオコーダー関数の振る舞いに影響を与える設定を行います。

PostGIS用の二つのオープンソースジオコーダがあります。これらはTIGERジオコーダーと違い、他国のジオコーディングに対応している利点があります。

  • Nominatimは、OpenStreetMapの地名集データを使います。PostgreSQLとPostGISの両方でデータをロードするにはosm2pgsqlが必要です。Webサービスのインタフェースとして作られていて、Webサービスとして呼ばれる設計のように見えます。TIGERジオコーダと同じように、ジオコーダーと逆ジオコーダーの要素を持ちます。文書からでは、TIGERジオコーダのような純粋なSQLインタフェースを持っているのか、多くの処理がWebインタフェースに実装されているのかは明確ではありません。

  • GIS GraphyはPostGISを利用し、Nominatimと同じようにOpenStreetMap (OSM)データと他のデータソースを使います。OSMデータをロードするローダーが付属されていて、Nominatimと同じように米国以外のジオコーディングが可能です。Nominatimのようにウェブサービスとして動作し、Java 1.5、サーブレットアプリケーション、Solrを使用しています。GisGraphyはクロスプラットフォームに対応していて、逆ジオコーダーやその他の機能もあります。