Úvod do prostorových databází

Prostorová data můžeme ukládat v různé podobě. Způsob uložení se velmi často liší v tom, zda se jedná o reprezentaci v podobě rastrových nebo vektorových dat, případně jiné struktury a zda jde o 2D nebo 3D (ND) data.

Soubory bez indexace

Velmi častý způsob uložení je v podobě souborů, které často nemají žádnou doprovodnou informaci, tak aby bylo možné nad daty provádět prostorové dotazy. Příkladem může být třeba formát ESRI Shapefile, který v základu tvoří tři soubory formátů SHP, SHX a DBF. Přestože je formát SHX indexem, jde o index, který říká na kterém bajtu začínají a končí souřadnice geometrie jednotlivých vektorových prvků. K prostorovému dotazování tedy neslouží.

Soubory s indexací

I soubory typu ESRI Shapefile je možné opatřit prostorovým indexem. Díky tomuto indexu je pak dotazování výrazně rychlejší (např. GDAL vytváří soubory s příponou .sbn). Soubor pro atributy - DBF - však žádnou indexaci neumožňuje.

Zatímco ESRI Shapefile očekává, že pro každý typ geometrie dat (body, line, polygony) bude nutné mít několik souborů, existují řešení jako např. GeoPackage, které ukládají data do jednoho souboru, a to i v případě několika typů geoprvků. GeoPackage také obsahuje prostorové indexy.

Některé formáty však primárně indexy nemají a tedy je jejich účel v zásadě jiný. Příkladem může být GML, který je spíše jazykem a slouží pro výměnu geodat. U tohoto formátu si nejsme vědomi, že by k němu bylo možné vytvářet index a není tedy vhodné jej používat pro primární uložení geodat. Podobně je na tom (zejména na webu) populární GeoJSON, GeoRSS a podobné.

Serverové prostorové databáze

Zatímco souborová řešení předpokládají přístup přímo k souborům, serverová řešení soubory před uživateli schovávají za rozhraní. Výhodou serverového řešení je zejména přístup více uživatelů k datům, a to včetně centrálně řešeného zabezpečení. Někteří uživatelé tak mohou data pouze číst. Jiní mohou např. modifikovat vybraná data a správci mohou provádět zálohy dat a přiřazovat práva.

Mezi známé zástupce této skupiny patří PostgreSQL/PostGIS, Oracle Spatial, MSSQL nebo třeba i noSQL systémy jako je MongoDB a ElasticSearch.

Nevýhoda použití databázového serveru (centrálního řešení), je režie. Někdo musí databázový systém nainstalovat, konfigurovat, udržovat, přidělovat uživatelská práva, zálohovat, …

Více o serverových řešeních se můžete dozvědět ve školení PostGIS.

Cloudové prostorové databáze

Cloudové řešení může nabývat celé řady podob od cloud-optimized systémů řízení báze dat až po clustery běžných serverových řešení.

V případě clusterů se jedná v zásadě o standardní serverové prostorové databáze, provozované v některé z dnes dostupných cloudových infrastruktur (Azure, Google, Amazon AWS, …). Samozřejmě pod databází existuje (virtuální) stroj, na kterém je databáze provozovaná. Ten je ale optimalizovaný (co do konfigurace) pro běh databázových systémů. Cloudové prostředí umožňuje (relativně) jednoduchou zálohu, škálování, dostupnost pro určité síťové segmenty a tak podobně.

V rámci tohoto školení se této problematice věnovat nebudeme.

Rastrová data

Do prostorových databází - souborových i těch, které využívají architekturu klient-server - lze ukládat i rastrová data. Toho je zhusta využíváno u některých dlaždicových rastrových formátů, ale nejenom.

Výhoda uložení rastrů přímo do databáze je jednotná platforma pro jejich zpracování (jazyk SQL). Z hlediska výkonu jsou „rastry v databázi“ považovány za relativně pomalé, což se ale časem zlepšuje.

Připojení prostorové databáze v QGIS

V této fázi je dobré se podívat jak se taková prostorová databáze připojuje v prostředí nástroje QGIS.

Nejdříve si nainstalujeme zásuvný modul RÚIAN, abychom si snadno stáhli cvičná data volně dostupná v rámci RÚIAN a uložili do formátu souborové prostorové geodatabáze (v našem případě použijeme formát OGC GeoPackage).

Použijeme nabídku Zásuvné moduly ‣ Správa a instalace zásuvných modulů.

Obr. 2 Instalace zásuvných modulů

V dialogovém okně zadáme vyhledávat RUIAN a pak nalezený plugin nainstalujeme.

Obr. 3 Instalace zásuvného modulu RUIAN

Na liště zásuvných modulů přibude tlačítko pro spuštění tohoto modulu.

Obr. 4 Spuštění zásuvného modulu RUIAN

Po spuštění volíme uložení do formátu OGC GeoPackage.

Obr. 5 Uložení do OGC GeoPackage v zásuvném modulu RUIAN

Zadáme obec Dolní Lhota (u Ostravy) a dáme importovat.

Obr. 6 Import dat z obce Dolní Lhota

Pokud jsme na závěr importu zvolili vložení dat do mapy, vidíme v mapě parcely a budovy obce Dolní Lhota.

Připojení prostorové databáze lze v nástroji QGIS realizovat několika způsoby, ale zdá se, že nejlepší pokrytí různých typů úložišť v tomto případě nabízí panel Prohlížeč.

Pokud klikneme v Prohlížeči pravým tlačítkem myši na některý z typů úložišť prostorových databází dostaneme možnost vytvořit Nové připojení. Na obrázku níže jsou dostupná následující úložiště: GeoPackage, SpatiaLite, PostGIS, MSSQL a DB2.

Zvolíme GeoPackage a Nové připojení.

Obr. 7 Nové připojení GeoPackage

Vybereme v předchozím kroku uložený ruian.gpkg a máme připojeno. V Prohlížeči pak můžeme procházet připojení a prohlížet si tabulky této souborové databáze.

Obr. 8 Připojený GeoPackage v Prohlížeči

Takto realizované připojení můžeme pak využívat např. ve Správci databází, kterého budeme používat dále.