GeoServer+PostgreSQL+PostGIS+pgRouting实现最短路径查询

一、软件安装

GeoServer下载地址：

http://geoserver.org/download/

PostgreSQL下载地址：

https://www.postgresql.org/download/

paAdmin3下载地址：

https://www.pgadmin.org/download/pgadmin-3-windows/

PostGIS下载地址：

http://postgis.net/windows_downloads/

pgRouting已经包含在安装程序中。

所有下载程序如下：

安装过程不再详述。

二、数据制作

我使用的是ArcMap来绘制路网数据，也可以使用其它的GIS软件，但好像没有这么方便，地理坐标系使用GCS_WGS_1984，编号为：4326。

注意：所有线段连接的地方都需要断开，这样便于以后的分析。

三、数据处理

使用paAdmin3连接PostgreSQL，并执行以下语句，在新的空间数据库里添加空间扩展：

CREATE EXTENSION postgis;

CREATE EXTENSION pgrouting;

CREATE EXTENSION postgis_topology;

CREATE EXTENSION fuzzystrmatch;

CREATE EXTENSION postgis_tiger_geocoder;

CREATE EXTENSION address_standardizer;

制作完路网数据后，需要使用 来把路网数据导入到PostgreSQL中去。

点击“View connection details....”在弹出的窗口中填入PostgreSQL的账号和密码，以及Database。

连接成功后，需要设置一下“Optionns...”

需要使用GBK编码，并勾选最下面一个选项。

添加路网数据，并设置SRID为：4326

导入完成后，会在数据库中创建一个对应的表：

在查询表中分别执行下列SQL，对表结构进行修改：

1.修改表结构

--添加起点id

ALTER TABLE public.road_xblk ADD COLUMN source integer;

--添加终点id

ALTER TABLE public.road_xblk ADD COLUMN target integer;

--添加道路权重值

ALTER TABLE public.road_xblk ADD COLUMN length double precis

2.创建拓扑结构　　　　　　　　　　　　　　　　　　

--为sampledata表创建拓扑布局，即为source和target字段赋值

SELECT pgr_createTopology('public.road_xblk',0.0001, 'geom', 'gid');

3.创建索引

--为source和target字段创建索引

CREATE INDEX source_idx ON road_xblk("source");

CREATE INDEX target_idx ON road_xblk("target");

4.给长度赋值

--为length赋值

update road_xblk set length =st_length(geom);

--为road_xblk表添加reverse_cost字段并用length的值赋值

ALTER TABLE road_xblk ADD COLUMN reverse_cost double precision;

UPDATE road_xblk SET reverse_cost =length;

5.创建最短路径函数

---创建查询随意两点之前的最短路径的函数

 DROP FUNCTION pgr_fromAtoB(tbl varchar,startx float, starty float,endx float,endy float);

 CREATE OR REPLACE function pgr_fromAtoB(tbl varchar,startx float, starty float,endx float,endy float)  

 returns geometry as 

 $body$  

 declare 

     v_startLine geometry;--离起点最近的线 

     v_endLine geometry;--离终点最近的线 

     v_startTarget integer;--距离起点最近线的终点

     v_startSource integer;

     v_endSource integer;--距离终点最近线的起点

     v_endTarget integer;

     v_statpoint geometry;--在v_startLine上距离起点最近的点 

     v_endpoint geometry;--在v_endLine上距离终点最近的点 

     v_res geometry;--最短路径分析结果

     v_res_a geometry;

     v_res_b geometry;

     v_res_c geometry;

     v_res_d geometry; 

     v_perStart float;--v_statpoint在v_res上的百分比 

     v_perEnd float;--v_endpoint在v_res上的百分比 

     v_shPath_se geometry;--开始到结束

     v_shPath_es geometry;--结束到开始

     v_shPath geometry;--最终结果

     tempnode float;      

 begin

     --查询离起点最近的线 

     execute 'select geom, source, target  from ' ||tbl||

                             ' where ST_DWithin(geom,ST_Geometryfromtext(''point('||         startx ||' ' || starty||')'',4326),15)

                             order by ST_Distance(geom,ST_GeometryFromText(''point('|| startx ||' '|| starty ||')'',4326))  limit 1'

                             into v_startLine, v_startSource ,v_startTarget; 

     --查询离终点最近的线 

     execute 'select geom, source, target from ' ||tbl||

                             ' where ST_DWithin(geom,ST_Geometryfromtext(''point('|| endx || ' ' || endy ||')'',4326),15)

                             order by ST_Distance(geom,ST_GeometryFromText(''point('|| endx ||' ' || endy ||')'',4326))  limit 1'

                             into v_endLine, v_endSource,v_endTarget; 

     --如果没找到最近的线，就返回null 

     if (v_startLine is null) or (v_endLine is null) then 

         return null; 

     end if ; 

     select  ST_ClosestPoint(v_startLine, ST_Geometryfromtext('point('|| startx ||' ' || starty ||')',4326)) into v_statpoint; 

     select  ST_ClosestPoint(v_endLine, ST_GeometryFromText('point('|| endx ||' ' || endy ||')',4326)) into v_endpoint; 

    -- ST_Distance 

     --从开始的起点到结束的起点最短路径 

     execute 'SELECT st_linemerge(st_union(b.geom)) ' ||

     'FROM pgr_kdijkstraPath( 

     ''SELECT gid as id, source, target, length as cost FROM ' || tbl ||''',' 

     ||v_startSource || ', ' ||'array['||v_endSource||'] , false, false 

     ) a, ' 

     || tbl || ' b 

     WHERE a.id3=b.gid   

     GROUP by id1   

     ORDER by id1' into v_res ;

     --从开始的终点到结束的起点最短路径

     execute 'SELECT st_linemerge(st_union(b.geom)) ' ||

     'FROM pgr_kdijkstraPath( 

     ''SELECT gid as id, source, target, length as cost FROM ' || tbl ||''',' 

     ||v_startTarget || ', ' ||'array['||v_endSource||'] , false, false 

     ) a, ' 

     || tbl || ' b 

     WHERE a.id3=b.gid   

     GROUP by id1   

     ORDER by id1' into v_res_b ;

     --从开始的起点到结束的终点最短路径

     execute 'SELECT st_linemerge(st_union(b.geom)) ' ||

     'FROM pgr_kdijkstraPath( 

     ''SELECT gid as id, source, target, length as cost FROM ' || tbl ||''',' 

     ||v_startSource || ', ' ||'array['||v_endTarget||'] , false, false 

     ) a, ' 

     || tbl || ' b 

     WHERE a.id3=b.gid   

     GROUP by id1   

     ORDER by id1' into v_res_c ;

     --从开始的终点到结束的终点最短路径

     execute 'SELECT st_linemerge(st_union(b.geom)) ' ||

     'FROM pgr_kdijkstraPath( 

     ''SELECT gid as id, source, target, length as cost FROM ' || tbl ||''',' 

     ||v_startTarget || ', ' ||'array['||v_endTarget||'] , false, false 

     ) a, ' 

     || tbl || ' b 

     WHERE a.id3=b.gid   

     GROUP by id1   

     ORDER by id1' into v_res_d ;

     if(ST_Length(v_res) > ST_Length(v_res_b)) then

        v_res = v_res_b;

     end if;

     if(ST_Length(v_res) > ST_Length(v_res_c)) then

        v_res = v_res_c;

     end if;

     if(ST_Length(v_res) > ST_Length(v_res_d)) then

        v_res = v_res_d;

     end if;

     --如果找不到最短路径，就返回null 

     --if(v_res is null) then 

     --    return null; 

     --end if; 

     --将v_res,v_startLine,v_endLine进行拼接 

     select  st_linemerge(ST_Union(array[v_res,v_startLine,v_endLine])) into v_res;

     select  ST_Line_Locate_Point(v_res, v_statpoint) into v_perStart; 

     select  ST_Line_Locate_Point(v_res, v_endpoint) into v_perEnd; 

     if(v_perStart > v_perEnd) then 

         tempnode =  v_perStart;

         v_perStart = v_perEnd;

         v_perEnd = tempnode;

     end if;

     --截取v_res 

     SELECT ST_Line_SubString(v_res,v_perStart, v_perEnd) into v_shPath;

     return v_shPath; 

 end; 

 $body$ 

 LANGUAGE plpgsql VOLATILE STRICT;

四、数据发布

数据准备完成后，就需要用GeoServer来进行发布：

启动GeoServer，在浏览器中输入，http://localhost:8080/geoserver/web/，登录到GeoServer。

1.创建工作区

添加xblk名称的工作区。

2.添加数据存储：

填入对应的连接信息：

3.添加图层：

注意红框中的内容。

4.添加路径查询服务，添加图层，选择“配置新的SQL视图”：

视图名称：navigation

SQL语句：

SELECT * FROM pgr_fromAtoB('road_xblk', %x1%, %y1%, %x2%, %y2%)

验证的正则表达式：^-?[\d.]+$

类型：LingString

SRID：4326

点击保存后，填入SRS，并自动计算范围：

五、结果展示

使用OpenLayer进行结果展示，代码请直接下载，结果如下：

OpenLayer展示代码下载

说明：这个最短路径的算法有一定的问题，在特定的条件下，查找的不一定是最短的路径，需要对数据进行再处理，或者对算法进行优化。