批量将本地gis数据导入postgis数据库

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以前在处理gis数据的时候,都是直接导入本地shp素材、本地geojson素材,本地topojson素材,自从接触postgis数据之后,深感使用规范的存储系统来统一管理gis数据的好处,特别是数据量大了之后,优势便更加明显,你可以选择将很多需要做空间计算的步骤转移到Postgis数据库内进行计算,要知道Postgis提供的空间计算能力与R和Python这种应用导向的工具相比,优势要大得多。

在批量导入素材之前,我们可以先看下R语言目前提供的各种导入接口在I/O性能上相比有何异同。

#install.packages("geojsonio")
#devtools::install_github("ropensci/geojsonio")
library("geojsonio")
library("rgdal")
library("sf")
library("maptools")

使用maptools包中的readShapePoly函数进行导入(已快被遗弃了,推荐使用sf和rgdal包)

system.time(china_map <- readShapePoly("D:/R/rstudy/CHN_adm/bou2_4p.shp"))
用户 系统 流逝
0.23 0.00 0.23

Warning message:
use rgdal::readOGR or sf::st_read

china_map@data
ggplot2::fortify(china_map)

geojsonio包导入:

system.time(geojson1 <- geojson_read(
        "D:/R/rstudy/CHN_adm/bou2_4p.shp",
        method = "local",
        parse = TRUE,
        what = "sp",
        encoding="utf-8",
        use_iconv=TRUE
        ))

用户 系统 流逝
0.69 0.03 0.71

使用rgdal包:

system.time(map_data <- readOGR(
           "D:/R/rstudy/CHN_adm/bou2_4p.shp",
           encoding="utf-8",
           use_iconv=TRUE
           ))
OGR data source with driver: ESRI Shapefile
Source: "D:\R\rstudy\CHN_adm\bou2_4p.shp",
layer: "bou2_4p"with 925 features
It has 7 fields
Integer64 fields read as strings:  BOU2_4M_ BOU2_4M_ID
用户 系统 流逝
0.66 0.09 0.75

使用sf包导入:

system.time(nepal_shp <- read_sf(
             "D:/R/rstudy/CHN_adm/bou2_4p.shp",
             options = "ENCODING=gbk"
                ))
用户 系统 流逝
0.05 0.00 0.05

可以看到在同一个shp文件单项导入的情况下,纯粹从时间上来看:
sf > maptools > rgdal > geojsonio

这里值得一提的是,geojsonio包是封装的rgdal服务,性能上自然略逊rgdal一筹,以上四个包中,除sf包是基于simple features标准的模型之外,其他基本都是基于sp模型的。sf模型的性能由此可见一斑。

当然,以上sf包、rgdal包和sf包都是兼容性很好地包,可以支持非常广泛的数据源,以下分别是在json标准下的两种素材上进行测试。

geojson

system.time(geojson <- geojson_read(
          "D:/R/mapdata/State/china.geojson",
          method = "local",
          parse = TRUE,
          encoding="utf-8",
          use_iconv=TRUE,
          what = "sp"
          ))
用户 系统 流逝
0.80 0.02 0.81

system.time(map_data <- readOGR(
           "D:/R/mapdata/State/china.geojson",
           encoding="utf-8",
           use_iconv=TRUE,
           stringsAsFactors = FALSE
           ))
OGR data source with driver: GeoJSON
Source: "D:\R\mapdata\State\china.geojson", layer: "china"with 34 features
It has 2 fields
用户 系统 流逝
0.77 0.00 0.76

system.time(nepal_shp <- read_sf(
              "D:/R/mapdata/State/china.geojson"
                ))

用户 系统 流逝
0.03 0.00 0.03

topojson

system.time(map_data <- readOGR(
           "D:/R/mapdata/china.topojson",
           use_iconv=TRUE,
           encoding = "utf-8",
           stringsAsFactors = FALSE
           ))

OGR data source with driver: GeoJSON
Source: "D:\R\mapdata\china.topojson", layer: "china"with 34 features
It has 2 fields
用户 系统 流逝
0.52 0.01 0.59

system.time(geojson <- topojson_read(
           "D:/R/mapdata/china.topojson",
            encoding="utf-8",
            use_iconv=TRUE
           ))

OGR data source with driver: GeoJSON
Source: "D:\R\mapdata\china.topojson", layer: "china"with 34 features
It has 2 fields
用户 系统 流逝
0.59 0.00 0.59

system.time(nepal_shp <- read_sf(
             "D:/R/mapdata/china.topojson"
        ))
用户 系统 流逝
0.02 0.00 0.01

是不是看完这个性能大比拼之后大吃一惊,为sf包的超强IO能力所折服,sf包是一个非常强大的包,实现了基于simple features的所有特性,如果你了解一点儿Postgis的话,你会发现作者把大部分空间运算的函数名称设计的和Postgis中的函数一模一样,这就意味着你无论是只了解过sf包函数,或者只了解过Postgis函数,都可以低成本的迁移到两一个平台,因为同名函数往往功能一致。

如果你要想将sf包导入的数据模型转换为普通的数据框模式,仅仅只需使用其提供的as(sf,’Spatial’)函数一次转化即可,当然sf有自己的ggplot2通道函数geom_sf(),这意味着你不必多此一举。(当然对于sf不甚熟悉,习惯于使用geom_polygon来实现地理信息可视化的小伙伴儿,可以采取这种办法,但是仍然要推荐大家学习sf包,因为它代表着未来)。

R语言-gis数据批量入库:

#定义读写函数:
task <- function(filename,conn){
 #此处为写入本地gis数据(可以是任意格式,可以使用任意一种导入工具)
 map_data <- readOGR(filename,use_iconv=TRUE,encoding = "utf-8",stringsAsFactors = FALSE)
 file_name <- sub('.json','',basename(filename))
 #此处是写入数据库的函数,可以使用sf包、rgdal包以及RPostgreSQL包提供的写出函数。
 writeOGR(obj = map_data ,dsn = conn,driver = "PostgreSQL",layer=file_name,encoding="gbk",overwrite_layer = TRUE)
}
 #此处使用l_ply函数创建批量执行任务
Project_io <- function(path){
   setwd(path)
   input_list = list.files(path)
   conn <- "PG:dbname='mytest' host='localhost' port='5432' user='postgres' password='708965'"
   l_ply(input_list,task,conn)
}
#启动任务
Project_io("D:/R/mapdata/Province")

Python-gis数据批量入库:

import geopandas as gpd
import pandas as pd
from sqlalchemy import create_engine
from geoalchemy2 import Geometry,WKTElement
import numpy as np
import os
import re
import json

#数据写入函数:
def write_gis(path):
   map_data = gpd.GeoDataFrame.from_file(path)
   map_data[
'geometry'] = map_data['geometry'].apply(lambda x: WKTElement(x.wkt,4326))
   map_data.drop([
'center','parent'], axis = 1, inplace=True)
   map_data.to_sql(
   name  = re.split(
'\\.',path)[0],
   con   = engine,
   if_exists=
'replace',
   dtype = {
'geometry':Geometry(geometry_type ='POLYGON',srid = 4326)}
   )
   
return None

#创建批量任务
def
to_do(file_path,username,password,dbname):
   os.chdir(file_path)
   link =
"postgresql://{0}:{1}@localhost:5432/{2}".format(username,password,dbname)
   engine = create_engine(link,encoding =
'utf-8')
   file_list = os.listdir()
   map(
lambda x: write_gis(x),file_list)
   
return None

#执行任务计划
if
__name__ == '__main__':
   file_path =
'D:/R/mapdata/Province'
   username =
'postgres'
   password =
*****
   dbname =
'mytest'
   to_do(file_path,username,password,dbname)
   print(
'DODE')


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