Cách sử dụng kiểu dữ liệu geospatial trong PostgreSQL?

Trong PostgreSQL, việc xử lý dữ liệu không gian địa lý (geospatial data) được hỗ trợ mạnh mẽ thông qua phần mở rộng PostGIS. PostGIS cung cấp một tập hợp các kiểu dữ liệu và hàm cho phép bạn lưu trữ, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian trong cơ sở dữ liệu PostgreSQL.

1. Cài đặt PostGIS

Trước tiên, bạn cần cài đặt phần mở rộng PostGIS. Cách cài đặt có thể khác nhau tùy thuộc vào hệ điều hành và phương thức cài đặt PostgreSQL.

Trên Ubuntu/Debian:

sudo apt-get install postgis

Trên CentOS/RedHat:

sudo yum install postgis

Tạo phần mở rộng trong cơ sở dữ liệu:

Sau khi cài đặt, bạn cần kích hoạt PostGIS trong cơ sở dữ liệu mong muốn:

CREATE EXTENSION postgis;

2. Các kiểu dữ liệu không gian chính

PostGIS cung cấp hai kiểu dữ liệu chính để lưu trữ thông tin không gian:

• Geometry: Dùng để lưu trữ dữ liệu hình học trong một hệ tọa độ phẳng (Cartesian coordinate system).
• Geography: Dùng để lưu trữ dữ liệu địa lý trên bề mặt trái đất, sử dụng hệ tọa độ địa lý (latitude/longitude).

Ví dụ về các kiểu hình học:

• POINT: Điểm (kinh độ, vĩ độ).
• LINESTRING: Đường gấp khúc (chuỗi các điểm).
• POLYGON: Đa giác (vùng khép kín).
• MULTIPOINT, MULTILINESTRING, MULTIPOLYGON: Tập hợp các điểm, đường, đa giác.

3. Tạo bảng với các cột không gian

Bạn có thể tạo bảng chứa các cột có kiểu dữ liệu không gian như sau:

CREATE TABLE my_locations (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100),
    geom GEOMETRY(Point, 4326) -- 4326 là mã SRID cho WGS 84
);

Trong ví dụ này:

• geom là cột lưu trữ dữ liệu điểm với hệ tọa độ không gian 4326 (WGS 84).

4. Chèn dữ liệu không gian vào bảng

Bạn có thể chèn dữ liệu vào bảng bằng cách sử dụng hàm ST_GeomFromText hoặc ST_Point:

INSERT INTO my_locations (name, geom)
VALUES (
    'Hanoi',
    ST_GeomFromText('POINT(105.8342 21.0278)', 4326)
);

Hoặc:

INSERT INTO my_locations (name, geom)
VALUES (
    'Ho Chi Minh City',
    ST_SetSRID(ST_Point(106.6602, 10.7626), 4326)
);

5. Truy vấn dữ liệu không gian

5.1. Lấy tất cả các địa điểm

SELECT id, name, ST_AsText(geom) as geom_text FROM my_locations;

5.2. Tìm các điểm trong phạm vi nhất định

Giả sử bạn muốn tìm tất cả các địa điểm trong bán kính 50 km từ một điểm cho trước:

SELECT id, name
FROM my_locations
WHERE ST_DWithin(
    geom::geography,
    ST_SetSRID(ST_Point(105.8342, 21.0278), 4326)::geography,
    50000  -- khoảng cách tính bằng mét
);

5.3. Tính khoảng cách giữa hai điểm

SELECT
    a.name as name_a,
    b.name as name_b,
    ST_Distance(a.geom::geography, b.geom::geography) as distance_meters
FROM my_locations a, my_locations b
WHERE a.id  b.id;

6. Chỉ mục không gian

Để tăng tốc độ truy vấn không gian, bạn nên tạo chỉ mục không gian trên cột không gian:

CREATE INDEX idx_my_locations_geom ON my_locations USING GIST (geom);

7. Một số hàm không gian phổ biến

• ST_Distance(geom1, geom2): Tính khoảng cách giữa hai đối tượng hình học.
• ST_Area(geom): Tính diện tích của một đa giác.
• ST_Contains(geom1, geom2): Kiểm tra liệu geom1 có chứa geom2 hay không.
• ST_Intersects(geom1, geom2): Kiểm tra liệu hai đối tượng có giao nhau hay không.
• ST_Buffer(geom, radius): Tạo vùng đệm xung quanh một đối tượng.

Ví dụ về sử dụng hàm ST_Intersects:

SELECT a.name
FROM my_locations a
JOIN my_areas b ON ST_Intersects(a.geom, b.geom)
WHERE b.name = 'Specific Area';

8. Sử dụng dữ liệu GeoJSON và WKT

Bạn có thể nhập và xuất dữ liệu không gian ở định dạng GeoJSON hoặc Well-Known Text (WKT):

Nhập GeoJSON:

INSERT INTO my_locations (name, geom)
VALUES (
    'Da Nang',
    ST_GeomFromGeoJSON('{"type":"Point","coordinates":[108.2022,16.0471]}')
);

Xuất GeoJSON:

SELECT name, ST_AsGeoJSON(geom) as geojson FROM my_locations;

9. Làm việc với dữ liệu Raster

PostGIS cũng hỗ trợ dữ liệu raster (ảnh vệ tinh, bản đồ độ cao):

• Kiểu dữ liệu: raster
• Bạn có thể lưu trữ, truy vấn và phân tích dữ liệu raster tương tự như dữ liệu vector.

10. Kết luận

PostGIS mở rộng khả năng của PostgreSQL, biến nó thành một hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian mạnh mẽ. Bạn có thể lưu trữ và xử lý dữ liệu không gian với độ chính xác cao, sử dụng các hàm và chỉ mục tối ưu hóa cho truy vấn không gian.

Lưu ý: Khi làm việc với dữ liệu không gian, việc sử dụng đúng hệ tọa độ (SRID) là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác của kết quả.

Tham khảo thêm:

• Tài liệu PostGIS chính thức
• Hướng dẫn sử dụng PostGIS