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

  1 DROP FUNCTION pgr_fromAtoB(tbl varchar,startx float, starty float,endx float,endy float);
  2 
  3 CREATE OR REPLACE function pgr_fromAtoB(tbl varchar,startx float, starty float,endx float,endy float)  
  4 
  5 returns geometry as 
  6 
  7 $body$  
  8 
  9 declare 
 10 
 11     v_startLine geometry;--离起点最近的线 
 12 
 13     v_endLine geometry;--离终点最近的线 
 14 
 15      
 16 
 17     v_startTarget integer;--距离起点最近线的终点
 18 
 19     v_startSource integer;
 20 
 21     v_endSource integer;--距离终点最近线的起点
 22 
 23     v_endTarget integer;
 24 
 25  
 26 
 27     v_statpoint geometry;--在v_startLine上距离起点最近的点 
 28 
 29     v_endpoint geometry;--在v_endLine上距离终点最近的点 
 30 
 31      
 32 
 33     v_res geometry;--最短路径分析结果
 34 
 35     v_res_a geometry;
 36 
 37     v_res_b geometry;
 38 
 39     v_res_c geometry;
 40 
 41     v_res_d geometry; 
 42 
 43  
 44 
 45     v_perStart float;--v_statpoint在v_res上的百分比 
 46 
 47     v_perEnd float;--v_endpoint在v_res上的百分比 
 48 
 49  
 50 
 51     v_shPath_se geometry;--开始到结束
 52 
 53     v_shPath_es geometry;--结束到开始
 54 
 55     v_shPath geometry;--最终结果
 56 
 57     tempnode float;      
 58 
 59 begin
 60 
 61     --查询离起点最近的线 
 62 
 63     execute 'select geom, source, target  from ' ||tbl||
 64 
 65                             ' where ST_DWithin(geom,ST_Geometryfromtext(''point('||         startx ||' ' || starty||')'',4326),15)
 66 
 67                             order by ST_Distance(geom,ST_GeometryFromText(''point('|| startx ||' '|| starty ||')'',4326))  limit 1'
 68 
 69                             into v_startLine, v_startSource ,v_startTarget; 
 70 
 71      
 72 
 73     --查询离终点最近的线 
 74 
 75     execute 'select geom, source, target from ' ||tbl||
 76 
 77                             ' where ST_DWithin(geom,ST_Geometryfromtext(''point('|| endx || ' ' || endy ||')'',4326),15)
 78 
 79                             order by ST_Distance(geom,ST_GeometryFromText(''point('|| endx ||' ' || endy ||')'',4326))  limit 1'
 80 
 81                             into v_endLine, v_endSource,v_endTarget; 
 82 
 83  
 84 
 85     --如果没找到最近的线，就返回null 
 86 
 87     if (v_startLine is null) or (v_endLine is null) then 
 88 
 89         return null; 
 90 
 91     end if ; 
 92 
 93  
 94 
 95     select  ST_ClosestPoint(v_startLine, ST_Geometryfromtext('point('|| startx ||' ' || starty ||')',4326)) into v_statpoint; 
 96 
 97     select  ST_ClosestPoint(v_endLine, ST_GeometryFromText('point('|| endx ||' ' || endy ||')',4326)) into v_endpoint; 
 98 
 99    
100 
101    -- ST_Distance 
102 
103      
104 
105     --从开始的起点到结束的起点最短路径 
106 
107     execute 'SELECT st_linemerge(st_union(b.geom)) ' ||
108 
109     'FROM pgr_kdijkstraPath( 
110 
111     ''SELECT gid as id, source, target, length as cost FROM ' || tbl ||''',' 
112 
113     ||v_startSource || ', ' ||'array['||v_endSource||'] , false, false 
114 
115     ) a, ' 
116 
117     || tbl || ' b 
118 
119     WHERE a.id3=b.gid   
120 
121     GROUP by id1   
122 
123     ORDER by id1' into v_res ;
124 
125    
126 
127     --从开始的终点到结束的起点最短路径
128 
129     execute 'SELECT st_linemerge(st_union(b.geom)) ' ||
130 
131     'FROM pgr_kdijkstraPath( 
132 
133     ''SELECT gid as id, source, target, length as cost FROM ' || tbl ||''',' 
134 
135     ||v_startTarget || ', ' ||'array['||v_endSource||'] , false, false 
136 
137     ) a, ' 
138 
139     || tbl || ' b 
140 
141     WHERE a.id3=b.gid   
142 
143     GROUP by id1   
144 
145     ORDER by id1' into v_res_b ;
146 
147  
148 
149     --从开始的起点到结束的终点最短路径
150 
151     execute 'SELECT st_linemerge(st_union(b.geom)) ' ||
152 
153     'FROM pgr_kdijkstraPath( 
154 
155     ''SELECT gid as id, source, target, length as cost FROM ' || tbl ||''',' 
156 
157     ||v_startSource || ', ' ||'array['||v_endTarget||'] , false, false 
158 
159     ) a, ' 
160 
161     || tbl || ' b 
162 
163     WHERE a.id3=b.gid   
164 
165     GROUP by id1   
166 
167     ORDER by id1' into v_res_c ;
168 
169  
170 
171     --从开始的终点到结束的终点最短路径
172 
173     execute 'SELECT st_linemerge(st_union(b.geom)) ' ||
174 
175     'FROM pgr_kdijkstraPath( 
176 
177     ''SELECT gid as id, source, target, length as cost FROM ' || tbl ||''',' 
178 
179     ||v_startTarget || ', ' ||'array['||v_endTarget||'] , false, false 
180 
181     ) a, ' 
182 
183     || tbl || ' b 
184 
185     WHERE a.id3=b.gid   
186 
187     GROUP by id1   
188 
189     ORDER by id1' into v_res_d ;
190 
191  
192 
193     if(ST_Length(v_res) > ST_Length(v_res_b)) then
194 
195        v_res = v_res_b;
196 
197     end if;
198 
199    
200 
201     if(ST_Length(v_res) > ST_Length(v_res_c)) then
202 
203        v_res = v_res_c;
204 
205     end if;
206 
207    
208 
209     if(ST_Length(v_res) > ST_Length(v_res_d)) then
210 
211        v_res = v_res_d;
212 
213     end if;
214 
215              
216 
217  
218 
219     --如果找不到最短路径，就返回null 
220 
221     --if(v_res is null) then 
222 
223     --    return null; 
224 
225     --end if; 
226 
227      
228 
229     --将v_res,v_startLine,v_endLine进行拼接 
230 
231     select  st_linemerge(ST_Union(array[v_res,v_startLine,v_endLine])) into v_res;
232 
233  
234 
235     select  ST_Line_Locate_Point(v_res, v_statpoint) into v_perStart; 
236 
237     select  ST_Line_Locate_Point(v_res, v_endpoint) into v_perEnd; 
238 
239         
240 
241     if(v_perStart > v_perEnd) then 
242 
243         tempnode =  v_perStart;
244 
245         v_perStart = v_perEnd;
246 
247         v_perEnd = tempnode;
248 
249     end if;
250 
251         
252 
253     --截取v_res 
254 
255     SELECT ST_Line_SubString(v_res,v_perStart, v_perEnd) into v_shPath;
256 
257  
258 
259     return v_shPath; 
260 
261  
262 
263 end; 
264 
265 $body$ 
266 
267 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。