【初心者向け】Django で空間データ分析をマスター！gis.db.models.functions.Intersection 関数の使い方をわかりやすく解説

この関数は、以下の2つの引数を取ります。

g1: 1つ目のジオメトリを表す式。これは、モデルフィールド、ジオメトリオブジェクト、または空間関数からの結果など、さまざまな形式で指定できます。
g2: 2つ目のジオメトリを表す式。g1 と同じ形式で指定できます。

Intersection 関数は、2つのジオメトリが重なる部分を表す新しいジオメトリを返します。返されるジオメトリの型は、入力ジオメトリの型によって異なります。例えば、2つのポリゴンが交差する場合、結果は新しいポリゴンになります。2つのラインが交差する場合、結果は新しいポイントになります。

以下に、Intersection 関数の例を示します。

from django.contrib.gis.db.models.functions import Intersection

# モデルからジオメトリフィールドを取得
polygon1 = MyModel.objects.get(pk=1).geom
polygon2 = MyModel.objects.get(pk=2).geom

# 2つのポリゴンの共通部分を計算
intersection = Intersection(polygon1, polygon2)

# 共通部分の面積を計算
area = Area(intersection)

# 結果を返す
print(area)

この例では、MyModel モデルの geom フィールドから 2 つのポリゴンを取得し、それらの共通部分を計算します。次に、共通部分の面積を計算し、結果をコンソールに出力します。

Intersection 関数は、さまざまな種類の空間データ分析に使用できます。例えば、以下のようなタスクに役立ちます。

特定の領域内に位置するすべてのフィーチャを特定する
2つの道路が交差する場所を見つける
2つの地域の境界がどこで重なっているかを判断する

複雑なジオメトリの交差を計算すると、パフォーマンスが低下する可能性があります。
入力ジオメトリが重ならない場合、Intersection 関数は空のジオメトリを返します。
Intersection 関数は、すべての GIS データベースバックエンドでサポートされているわけではありません。使用前に、ドキュメントでサポートされているバックエンドを確認してください。

2つのポリゴンの共通部分を計算する

from django.contrib.gis.db.models.functions import Intersection

# モデルからジオメトリフィールドを取得
polygon1 = MyModel.objects.get(pk=1).geom
polygon2 = MyModel.objects.get(pk=2).geom

# 2つのポリゴンの共通部分を計算
intersection = Intersection(polygon1, polygon2)

# 結果を可視化
from django.contrib.gis.geos import GEOSGeometry

intersection_geom = GEOSGeometry(intersection)
print(intersection_geom.wkt)

この例では、MyModel モデルの geom フィールドから 2 つのポリゴンを取得し、それらの共通部分を計算します。次に、GEOSGeometry クラスを使用して、共通部分を Well-Known Text (WKT) 形式に変換し、コンソールに出力します。

2つのラインが交差する場所を見つける

from django.contrib.gis.db.models.functions import Intersection

# モデルからジオメトリフィールドを取得
line1 = MyModel.objects.get(pk=3).geom
line2 = MyModel.objects.get(pk=4).geom

# 2つのラインの交点を見つける
intersection = Intersection(line1, line2)

# 結果を可視化
from django.contrib.gis.geos import GEOSGeometry

intersection_point = GEOSGeometry(intersection)
print(intersection_point.wkt)

この例では、MyModel モデルの geom フィールドから 2 つのラインを取得し、それらの交点を見つけます。次に、GEOSGeometry クラスを使用して、交点を WKT 形式に変換し、コンソールに出力します。

from django.contrib.gis.db.models.functions import Intersection

# 検索対象の領域を表すポリゴンを作成
search_area = Polygon([(0, 0), (5, 0), (5, 5), (0, 5)])

# 検索対象のモデルを取得
from myapp.models import MyOtherModel

# 特定の領域内に位置するすべてのフィーチャを抽出
features = MyOtherModel.objects.filter(geom__intersects=search_area)

# 結果を処理
for feature in features:
    print(feature.name)

GeoDjango の intersects 演算子

intersects 演算子は、2つのジオメトリが重なっているかどうかを判断するために使用できます。 Intersection 関数よりも高速ですが、共通部分の形状に関する情報は提供しません。

from django.contrib.gis.db.models import Q

# 2つのジオメトリが重なっているかどうかを判断
if MyModel.objects.filter(geom__intersects=other_geom).exists():
    # ジオメトリが重なっている
    pass
else:
    # ジオメトリが重なっていない
    pass

長所

Intersection 関数よりも高速

短所

共通部分の形状に関する情報は提供しない

カスタム SQL クエリ

複雑な空間分析を行う場合は、カスタム SQL クエリを使用するのが最適な場合があります。ただし、SQL に精通している必要があり、パフォーマンスと移植性の問題が発生する可能性があります。

SELECT ST_Intersection(geom1, geom2) AS intersection
FROM myapp_mymodel AS m1
JOIN myapp_mymodel AS m2 ON m1.id != m2.id
WHERE m1.geom && m2.geom;

長所

複雑な空間分析が可能

短所

パフォーマンスと移植性の問題が発生する可能性がある
SQL に精通している必要がある

空間ライブラリ

Shapely や GEOS などの空間ライブラリを使用して、Python コードでジオメトリの交差を計算することもできます。これらのライブラリは柔軟性と制御を提供しますが、習得曲線が急である可能性があります。

from shapely.geometry import Polygon, Point

# 2つのジオメトリを作成
polygon1 = Polygon([(0, 0), (5, 0), (5, 5), (0, 5)])
polygon2 = Polygon([(2, 2), (7, 2), (7, 7), (2, 7)])

# 共通部分を計算
intersection = polygon1.intersection(polygon2)

# 結果を処理
if intersection.is_empty:
    # 共通部分は空
    pass
else:
    # 共通部分が存在
    print(intersection.area)

長所

柔軟性と制御を提供

短所

習得曲線が急

最適な代替方法の選択

使用する代替方法は、特定のニーズによって異なります。以下の点を考慮してください。

パフォーマンス
パフォーマンスが重要ですか？
スキルと知識
SQL や空間ライブラリに精通していますか？
必要な機能
共通部分の形状に関する情報が必要ですか？複雑な空間分析を実行する必要がありますか？