PostGIS管网连通性分析

GIS在管网数据中的很重要的一个应用方向就是”管网空间分析“，其中包括连通性分析、上下游分析、爆管分析等等。下面是我使用postgis来实现“管网连通性分析”的解决方案，分享给大家，以便相互学习。

使用该分析之前确保已添加扩展postgis、pgrouting

CREATE EXTENSION postgis;
CREATE EXTENSION pgrouting;

导入数据

将数据导入到postgreSQL数据库，我是从ArcGIS直接导入的，导入方式参考https://blog.csdn.net/eternity_xyf/article/details/80168029

创建拓扑

这里我用的管网数据表名为pipe

创建拓扑，生成pipe_vertices_pgr，该操作类似于ArcGIS中创建路网数据。

为pipe添加管段起始编号pgr_source、结束编号pgr_target、管段长度pgr_length三个字段，其中管段长度是用于分析的权重值。

--添加起点id
ALTER TABLE postgres.pipe ADD COLUMN IF NOT EXISTS pgr_source integer;

--添加终点id
ALTER TABLE postgres.pipe ADD COLUMN IF NOT EXISTS pgr_target integer;

--添加权重值
ALTER TABLE postgres.pipe ADD COLUMN IF NOT EXISTS pgr_length double precision;

为pgr_source、pgr_target创建索引

--为pgr_source字段创建索引
CREATE INDEX IF NOT EXISTS pgr_source_idx ON postgres.pipe("pgr_source")

--为pgr_target字段创建索引
CREATE INDEX IF NOT EXISTS pgr_target_idx ON postgres.pipe("pgr_target")

为权重字段pgr_length赋值

--为pgr_length赋值，shape为几何类型的字段，可能为shape、the_geom，通过ArcGIS导入的时候字段为"shape"，其他方式导入时一般为"the_geom"
update postgres.pipe set pgr_length = public.st_length(shape)

调用pgr_createTopology方法，创建拓扑，这个步骤会为pgr_source和pgr_target字段赋值，同时生成节点表pipe_vertices_pgr

--为目标表创建拓扑布局，即为pgr_source和pgr_target字段赋值
select public.pgr_createTopology('postgres.pipe',0.000001,'shape','objectid','pgr_source','pgr_target')

计算联通性

根据起点坐标、终点坐标从pipe_vertices_pgr查询最近的起点、终点标识

调用pgr_kdijkstraPath函数，查询出起点、终点联通的线。

通过这里我们可以看出，该分析的核心是调用了pgrouting扩展中的求最短路径的函数pgr_kdijkstraPath，该函数用的是是Dijkstra算法，通过已添加的索引pgr_source和pgr_target以及权重值pgr_length，计算出两点之间的最短路径，如果有最短路径，证明两点联通。

该分析可用于计算给水管网、排水管网、输油管道等管网数据的两节点的连通性，当然也可用于路网的最短路径分析。

函数脚本

上面为整体分析思路，现在将上述思路整理成函数，方便使用

1. 创建拓扑函数：analysis_updatetopology()
2. 计算连通性函数：analysis_connect()

如何使用

1. 调用analysis_updatetopology()函数，完成拓扑创建

   -- 传入表名pipe，创建拓扑
   select * from analysis_updatetopology('pipe')
   

2. 从地图选择起点、终点，然后调用analysis_connect()函数，得到分析结果

   -- 传入表名、起点坐标、终点坐标、容差值
   select * from analysis_connect('pipe',103.90893393,30.789659886,103.911700936,30.787850094,0.00001)
   

总结

1. 连通性分析的核心是利用最短路径分析算法来实现
2. 进行分析之前需要对管网数据创建拓扑

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原文地址：http://gisarmory.xyz/blog/index.html?blog=PostGISConnect

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