PostGIS añade soporte espacial a la base de datos relacional PostgreSQL. Le da a PostgreSQL la capacidad de almacenar, consultar y manipular datos espaciales. En este documento se usa ‘PostgreSQL’ para referirse a las funciones generales de la base de datos, y ‘PostGIS’ para hablar sobre las funcionalidades espaciales adicionales que le proporciona.
PostgreSQL, al igual que muchas otras bases de datos, trabaja como servidor en un sistema cliente-servidor. El cliente hace una petición al servidor y obtiene una respuesta. Trabaja de la misma forma que internet - el navegador Web del usuario es el cliente y el servidor Web le envía la página Web que ha solicitado. En el caso de PostgreSQL las peticiones se realizan en lenguaje SQL y la respuesta es generalmente una tabla de datos procedente de la base de datos.
No hay nada que impida que el servidor esté en el mismo ordenador que el cliente, con lo cual, el usuario puede usar PostgreSQL en la misma máquina. El cliente del usuario conecta con el servidor a través de la conexión de red ‘loopback’ interna, y no es visible a otros ordenadores a menos que el usuario lo configure para que lo sea.
Un único servidor PostgreSQL le permite organizar el trabajo en bases de datos separadas. Cada base de datos actúa como una entidad independiente, con sus propias tablas, vistas, usuarios, etc. Cuando conecte a un servidor PostgreSQL debe indicar a qué base de datos quiere acceder.
Puede obtener un listado de las bases de datos que hay disponibles en el servidor con el comando psql -l . Por defecto debería poder ver varias bases de datos creadas en la instalación. Creará una nueva base de datos al seguir esta guía.
Tip
La lista usa un pager de unix estándar - pulse espacio para ir a la página siguiente, b para volver a la anterior, q para salir, h para acceder a la ayuda.
PostgreSQL le da un comando unix para crear bases de datos, createdb. Necesita crear una base de datos con las extensiones PostGIS, por eso debe indicarle cuál es la plantilla para crear la base de datos. Llamaremos a la nueva base de datos demo. El comando es el siguiente:
createdb -T template_postgis demo
Tip
Generalmente puede acceder a la ayuda de las herramientas de línea de comandos tecleando –help
Si ejecuta en este momento psql -l , su base de datos demo debería aparecer en el listado.
También puede crear bases de datos PostGIS usando el lenguaje SQL. En primer lugar daberá borrar la base de datos que acaba de crear usando el comando dropdb . A continuación use el comando psql para obtener un intérprete de comandos SQL:
dropdb demo
psql -d postgres
De esta forma conectará con la base de datos postgres , que es una base de datos del sistema que todos los servidores deberían tener. A continuación introduzca la instrucción SQL para crear una nueva base de datos:
postgres=# CREATE DATABASE demo TEMPLATE=template_postgis;
Ahora cambie la conexión de la base de datos postgres a la nueva base de datos demo . En el futuro puede conectarse directamente con el comando psql -d demo, pero hay una forma ingeniosa de conectarse dentro de la línea de comandos psql :
postgres=# \c demo
Tip
Pulse Ctrl-C si el prompt de psql continúa apareciendo después de pulsar la tecla return. De esa forma limpiará su entrada y empezará otra vez. Es probable que el sistema esté esperando que introduzca un signo de cerrar comillas, punto y coma o algún otro signo.
Debería poder ver un mensaje informativo, y el prompt cambiará para mostrarle que ya está conectado a la base de datos demo. Para comprobar que el proceso se ha realizado correctamente, teclee \dt para poder ver un listado de las tablas que tiene la base de datos. Debería ver algo cómo esto:
demo=# \dt
List of relations
Schema | Name | Type | Owner
--------+------------------+-------+-------
public | geometry_columns | table | user
public | spatial_ref_sys | table | user
(2 rows)
PostGIS usa esas dos tablas. La tabla spatial_ref_sys almacena información de sistemas de referencia espaciales válidos, y puede usar algunas órdenes de SQL para poder ver su contenido:
demo=# SELECT srid,auth_name,proj4text FROM spatial_ref_sys LIMIT 10;
srid | auth_name | proj4text
------+-----------+--------------------------------------
3819 | EPSG | +proj=longlat +ellps=bessel +towgs...
3821 | EPSG | +proj=longlat +ellps=aust_SA +no_d...
3824 | EPSG | +proj=longlat +ellps=GRS80 +towgs8...
3889 | EPSG | +proj=longlat +ellps=GRS80 +towgs8...
3906 | EPSG | +proj=longlat +ellps=bessel +no_de...
4001 | EPSG | +proj=longlat +ellps=airy +no_defs...
4002 | EPSG | +proj=longlat +a=6377340.189 +b=63...
4003 | EPSG | +proj=longlat +ellps=aust_SA +no_d...
4004 | EPSG | +proj=longlat +ellps=bessel +no_de...
4005 | EPSG | +proj=longlat +a=6377492.018 +b=63...
(10 rows)
Esta tabla confirma que tiene una base de datos con capacidad espacial. La función de la tabla geometry_columns es decirle a PostGIS qué tablas tienen carácter espacial. Este es el siguiente paso.
Ahora que tiene una base de datos espacial puede crear tablas espaciales.
Primero cree una tabla de base de datos ordinaria para almacenar algunos datos de ciudades. Esta tabla debe tener 2 campos - uno para el ID numérico y otro para el nombre de la ciudad:
demo=# CREATE TABLE cities ( id int4, name varchar(50) );
A continuación debe añadir una columna de geometría para almacenar las localizaciones de las ciudades. Por convención se le suele llamar the_geom . Esto le dice a PostGIS que tipo de geometría tiene cada registro (puntos, líneas, polígonos,etc.), cuántas dimensiones (en este caso dos), y el sistema de referencia espacial. En este caso la localización de las ciudades se marcará usando coordenadas del sistema de referencia EPSG:4326.
demo=# SELECT AddGeometryColumn ( 'cities', 'the_geom', 4326, 'POINT', 2);
Si comprueba en este momento la tabla cities debería ver la nueva columna y que la tabla no tiene actualmente ninguna fila.
demo=# SELECT * from cities;
id | name | the_geom
----+------+----------
(0 rows)
Para añadir filas a la tabla se usan algunas sentencias SQL. Para introducir la geometría dentro de la columna de geometrías use la función de PostGIS ST_GeomFromText , que convierte las coordenadas y el id del sistema de referencia espacial, introducidas en formato texto:
demo=# INSERT INTO cities (id, the_geom, name) VALUES (1,ST_GeomFromText('POINT(-0.1257 51.508)',4326),'London, England');
demo=# INSERT INTO cities (id, the_geom, name) VALUES (2,ST_GeomFromText('POINT(-81.233 42.983)',4326),'London, Ontario');
demo=# INSERT INTO cities (id, the_geom, name) VALUES (3,ST_GeomFromText('POINT(27.91162491 -33.01529)',4326),'East London,SA');
Tip
Use las teclas de las flechas del teclado para reutilizar y editar sentencias en la línea de comandos.
Como puede ver, este paso llega a ser tedioso rápidamente. Afortunadamente hay formas mucho más fáciles de introducir datos dentro de las tablas PostGIS. Pero ahora hay tres ciudades en su base de datos y ya puede trabajar con esos datos.
Para seleccionar datos de una tabla PostGIS se pueden aplicar todas las operaciones SQL comunes.
demo=# SELECT * FROM CITIES;
id | name | the_geom
----+-----------------+----------------------------------------------------
1 | London, England | 0101000020E6100000BBB88D06F016C0BF1B2FDD2406C14940
2 | London, Ontario | 0101000020E6100000F4FDD478E94E54C0E7FBA9F1D27D4540
3 | East London,SA | 0101000020E610000040AB064060E93B4059FAD005F58140C0
(3 rows)
De esta forma obtiene una versión hexadecimal del campo geometría difícil de interpretar.
Si desea volver a echar un vistazo a su geometría en formato WKT, puede usar las funciones ST_AsText(the_geom) o ST_AsEwkt(the_geom). También puede usar ST_X(the_geom), ST_Y(the_geom) para obtener el valor numérico de las coordenadas:
demo=# SELECT id, ST_AsText(the_geom), ST_AsEwkt(the_geom), ST_X(the_geom), ST_Y(the_geom) FROM CITIES;
id | st_astext | st_asewkt | st_x | st_y
----+------------------------------+----------------------------------------+-------------+-----------
1 | POINT(-0.1257 51.508) | SRID=4326;POINT(-0.1257 51.508) | -0.1257 | 51.508
2 | POINT(-81.233 42.983) | SRID=4326;POINT(-81.233 42.983) | -81.233 | 42.983
3 | POINT(27.91162491 -33.01529) | SRID=4326;POINT(27.91162491 -33.01529) | 27.91162491 | -33.01529
(3 rows)
PostGIS añade a PostgreSQL muchas funciones con funcionalidad espacial. Una de ellas, y que ya ha visto, es ST_GeomFromText que convierte WKT a geometría. La mayor parte de las funciones empiezan con ST (para tipo espacial). Hay un listado de ellas en una sección de la documentación de PostGIS. A continuación, usará una para responder una cuestión práctica - ¿Qué distancia en metros hay entre estas tres ciudades llamadas Londres, unas de otras, si asumimos que la tierra es esférica?
demo=# SELECT p1.name,p2.name,ST_Distance_Sphere(p1.the_geom,p2.the_geom) from cities as p1, cities as p2 where p1.id > p2.id;
name | name | st_distance_sphere
-----------------+-----------------+--------------------
London, Ontario | London, England | 5875766.85191657
East London,SA | London, England | 9789646.96784908
East London,SA | London, Ontario | 13892160.9525778
(3 rows)
Con lo cual obtiene la distancia, en metros, entre cada par de ciudades. Tenga en cuenta que la parte ‘where’ de la consulta es lo que evita que obtenga la distancia entre una ciudad y sí misma (que en todos los casos será cero) o las distancias inversas entre las ciudades que aparecen en la tabla de arriba (la distancia entre Londres de Inglaterra y Londres de Ontario es la misma que de Londres de Ontario a Londres de Inglaterra). Intente hacer la misma consulta sin incluir la parte del ‘where’ y mire el resultado que obtiene.
También puede medir la distancia empleando un elipsoide mediante una función diferente, especificando el nombre del elipsoide, el semieje mayor y el parámetro del inverso del aplanamiento:
demo=# SELECT p1.name,p2.name,ST_Distance_Spheroid(
p1.the_geom,p2.the_geom, 'SPHEROID["GRS_1980",6378137,298.257222]'
)
from cities as p1, cities as p2 where p1.id > p2.id;
name | name | st_distance_spheroid
-----------------+-----------------+----------------------
London, Ontario | London, England | 5892413.63776489
East London,SA | London, England | 9756842.65711931
East London,SA | London, Ontario | 13884149.4140698
(3 rows)
Para producir un mapa a partir de datos PostGIS, necesita un cliente que pueda obtener los datos. La mayoría de los programas SIG de escritorio de código abierto pueden hacerlo - por ejemplo, Quantum GIS, gvSIG o uDig. A continuación verá cómo generar un mapa con Quantum GIS.
Inicie Quantum GIS y elija Añadir capa PostGIS del menú Capa. Como no ha usado PostGIS desde QGIS antes, obtendrá un lista vacía de conexiones PostGIS.
Pinche en ‘nuevo’ y introduzca los parámetros de conexión. Usaremos la base de datos Natural Earth que se encuentra en el DVD. No hay nombre de usuario ni contraseña porque la seguridad está configurada para permitir que acceda. Desactive la opción sobre tablas sin geometrías si está activada. De esa forma las cosas serán un poco más fáciles.
Pinche el botón Probar conexión, y si todo está correcto obtendrá un mensaje afirmativo. Pinche OK y su información de conexión se guardará con el nombre en la lista de conexiones. Ahora ya puede pinchar Conectar y obtener un listado de las tablas espaciales de la base de datos:
Elija la tabla lagos y pinche Añadir (no Cargar - que guarda las consultas). Esta capa se debería cargar en QGIS:
Debería poder ver un mapa de los lagos. Como QGIS no sabe que son lagos, es posible que no los pinte con color azul. Use la documentación de QGIS para averiguar cómo cambiarlo. A continuación, haga zoom a un famoso grupo de lagos de Canadá.
La mayor parte de las herramientas de escritorio de OSgeo tienen funciones para importar datos espaciales desde archivos, como por ejemplo shapefiles, dentro de bases de datos PostGIS. También usaremos QGIS para mostrar cómo se hace.
Se pueden importar shapefiles a QGIS a través de un práctico plugin PostGIS Manager. Para instalarlo, vaya al menú Complementos, seleccione Administrar complementos y seleccione el PostGIS Manager. Marque esa opción y pulse OK. En el menú Complementos debería tener un acceso al PostGIS Manager que le da la opcción de iniciar el gestor.
Entonces el gestor usará las preferencias que usted ha definido previamente para conectar a la base de datos Natural Earth. Si le pide la contraseña déjela en blanco. Verá la ventana principal del gestor.
Puede usar las otras pestañas del panel de la derecha para comprovar los atributos de la capa e incluso puede obtener un mapa básico con capacidad de zoom y panorámica. En este caso hemos seleccionado la capa de lugares poblados y hemos hecho zoom a una pequeña isla que concemos:
Ahora use el PostGIS manager para importar un shapefile dentro de la base de datos. Usará los datos del síndrome de muerte súbita infantil (SIDS, por sus siglas en inglés) de Carolina del Norte que están incluidos en uno de los complementos del paquete de estadísticas de R.
Dentro del menú Datos elija la opción Cargar datos desde shapefile. Pinche el botón ... y busque el shapefile sids.shp en el paquete maptools de R:
No cambie nada más y pulse Cargar.
El shapefile se debería importar a PostGIS sin errores. Cierre el PostGIS Manager y vuelva a la ventana principal de QGIS.
A continuación cargue los datos de SIDS en el mapa usando la opción ‘Añadir capa PostGIS’. Cambiando de orden algunas capas y coloreando un poco debería ser capaz de obtener un mapa de coropletas del recuento de síndromes de muerte súbita infantil en Carolina del Norte:
Puede usar el cliente gráfico de bases de datos pgAdmin III para consultar y modificar sus bases de datos no espaciales. Este es el cliente oficial de PostgreSQL, y permite que use el lenguaje SQL para manipular sus tablas de datos.
A continuación se presentan algunos desafíos adicionales para que los intente llevar a cabo:
#. Pruebe más funciones espaciales como st_buffer(the_geom), st_transform(the_geom,25831), x(the_geom) . Puede consultar documentación completa en http://postgis.org/documentation/
Éste es solamente el primer paso en el proceso de usar PostGIS. Hay muchas más funcionalidades que puede probar.
Página Web del Proyecto PostGIS
Documentación de PostGIS