GISデータの可視化と分析に役立つMariaDBのGEOMETRYCOLLECTION：基本から応用まで

GEOMETRYCOLLECTION は、MariaDB の空間データ型の一つであり、複数のジオメトリを単一のオブジェクトとして格納するために使用されます。点、線、ポリゴンなど、様々なタイプのジオメトリを組み合わせることができます。

利点

GEOMETRYCOLLECTION を使用すると、複雑な形状を柔軟に表現することができます。例えば、建物と敷地の境界線、道路と歩道、湖と島などを一つのオブジェクトとして格納することができます。

構文

GEOMETRYCOLLECTION は、以下の構文を使用して作成できます。

GEOMETRYCOLLECTION(geometry1, geometry2, ...)

ここで、geometry1、geometry2 は、POINT、LINESTRING、POLYGON などの空間データ型です。

例

以下の例は、点、線、ポリゴンを組み合わせた GEOMETRYCOLLECTION を作成する方法を示します。

INSERT INTO spatial_table (geometry_column)
VALUES (
  GEOMETRYCOLLECTION(
    POINT(1, 2),
    LINESTRING(3, 4, 5, 6),
    POLYGON((7, 8), (9, 10), (11, 12))
  )
);

関数

GEOMETRYCOLLECTION には、以下の関数が用意されています。

ST_NumGeometries(geometry): GEOMETRYCOLLECTION に含まれるジオメトリの数を取得する
ST_GeometryN(geometry, n): 指定されたインデックスのジオメトリを取得する
ST_AsBinary(geometry): ジオメトリを WKB 形式でバイナリに変換する
ST_AsText(geometry): ジオメトリを WKT 形式で文字列に変換する
ISVALID(geometry): ジオメトリが有効かどうかを確認する
ISEMPTY(geometry): ジオメトリが空かどうかを確認する
GEOMETRYTYPE(geometry): ジオメトリのタイプを取得する
GEOMETRYCOLLECTION(geometry1, geometry2, ...): 複数のジオメトリを組み合わせる

GEOMETRYCOLLECTION は、複雑な形状を表現するために役立ちますが、大量のジオメトリを格納する場合は、パフォーマンスが低下する可能性があります。そのような場合は、複数の GEOMETRYCOLLECTION に分割することを検討してください。
GEOMETRYCOLLECTION を使用する際には、空間インデックスを作成することで、パフォーマンスを向上させることができます。

CREATE TABLE gis_geometrycollection (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  geometry_column GEOMETRYCOLLECTION
);

INSERT INTO gis_geometrycollection (geometry_column)
VALUES (
  GEOMETRYCOLLECTION(
    POINT(1, 2),
    LINESTRING(3, 4, 5, 6),
    POLYGON((7, 8), (9, 10), (11, 12))
  )
);

GEOMETRYCOLLECTIONのジオメトリタイプ取得

SELECT id, GEOMETRYTYPE(geometry_column) AS geometry_type
FROM gis_geometrycollection;

GEOMETRYCOLLECTIONが空かどうか確認

SELECT id, ISEMPTY(geometry_column) AS is_empty
FROM gis_geometrycollection;

GEOMETRYCOLLECTIONが有効かどうか確認

SELECT id, ISVALID(geometry_column) AS is_valid
FROM gis_geometrycollection;

GEOMETRYCOLLECTIONをWKT形式で文字列に変換

SELECT id, ST_AsText(geometry_column) AS wkt_text
FROM gis_geometrycollection;

GEOMETRYCOLLECTIONをWKB形式でバイナリに変換

SELECT id, ST_AsBinary(geometry_column) AS wkb_binary
FROM gis_geometrycollection;

指定されたインデックスのジオメトリを取得

SELECT id, ST_GeometryN(geometry_column, 2) AS geometry2
FROM gis_geometrycollection;

GEOMETRYCOLLECTIONに含まれるジオメトリの数を取得

SELECT id, ST_NumGeometries(geometry_column) AS num_geometries
FROM gis_geometrycollection;

空間インデックスの作成

CREATE SPATIAL INDEX idx_gis_geometrycollection_geometry_column
ON gis_geometrycollection (geometry_column);

複数のGEOMETRYCOLLECTIONに分割

SELECT id, ST_AsText(ST_GeometryN(geometry_column, n)) AS geometry_wkt
FROM gis_geometrycollection
ORDER BY id, n;

説明

上記のコードは、GEOMETRYCOLLECTIONの基本的な操作方法を示しています。

は、GEOMETRYCOLLECTIONを含むテーブルを作成し、データを入力する方法を示しています。
は、GEOMETRYCOLLECTIONのジオメトリタイプを取得する方法を示しています。
は、GEOMETRYCOLLECTIONが空かどうかを確認する方法を示しています。
は、GEOMETRYCOLLECTIONが有効かどうかを確認する方法を示しています。
は、GEOMETRYCOLLECTIONをWKT形式で文字列に変換する方法を示しています。
は、GEOMETRYCOLLECTIONをWKB形式でバイナリに変換する方法を示しています。
は、指定されたインデックスのジオメトリを取得する方法を示しています。
は、GEOMETRYCOLLECTIONに含まれるジオメトリの数を取得する方法を示しています。
は、空間インデックスを作成する方法を示しています。
は、大量のジオメトリを格納する場合にパフォーマンスを向上させるために、GEOMETRYCOLLECTIONを複数のGEOMETRYCOLLECTIONに分割する方法を示しています。

複数の単一ジオメトリ型カラムを使用する

GEOMETRYCOLLECTION を使用せずに、個々のジオメトリを表現するために複数の単一ジオメトリ型カラムを使用することができます。例えば、点、線、ポリゴンをそれぞれ個別のカラムに格納することができます。

CREATE TABLE gis_data (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  point POINT,
  linestring LINESTRING,
  polygon POLYGON
);

INSERT INTO gis_data (point, linestring, polygon)
VALUES (
  POINT(1, 2),
  LINESTRING(3, 4, 5, 6),
  POLYGON((7, 8), (9, 10), (11, 12))
);

この方法の利点は、シンプルな構造で理解しやすいことです。一方、複雑な形状を表現する場合には、複数のカラムを結合する必要があり、データ操作が煩雑になる可能性があります。

GeoJSON を使用する

GeoJSON は、JavaScript でよく使用される空間データの表現形式です。MariaDB では、GeoJSON データを JSON 型カラムに格納することができます。

CREATE TABLE gis_data (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  geojson JSON
);

INSERT INTO gis_data (geojson)
VALUES (
  '{
    "type": "FeatureCollection",
    "features": [
      {
        "type": "Feature",
        "geometry": {
          "type": "Point",
          "coordinates": [1, 2]
        },
        "properties": {}
      },
      {
        "type": "Feature",
        "geometry": {
          "type": "LineString",
          "coordinates": [[3, 4], [5, 6]]
        },
        "properties": {}
      },
      {
        "type": "Feature",
        "geometry": {
          "type": "Polygon",
          "coordinates": [[[7, 8], [9, 10], [11, 12]]]
        },
        "properties": {}
      }
    ]
  }'
);

GeoJSON を使用すると、複雑な形状を柔軟に表現することができます。また、JavaScript で簡単に処理できるという利点もあります。一方、GeoJSON データはバイナリデータよりも容量が大きくなる傾向があります。

マルチジオメトリを使用する

PostGIS などの拡張機能では、マルチジオメトリ型と呼ばれるデータ型が提供されています。マルチジオメトリは、GEOMETRYCOLLECTION と同様に、複数のジオメトリを単一のオブジェクトとして格納することができます。

PostGIS を使用している場合は、マルチジオメトリ型を使用して GEOMETRYCOLLECTION を置き換えることができます。

CREATE TABLE gis_data (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  multigeometry MULTIGEOMETRY
);

INSERT INTO gis_data (multigeometry)
VALUES (
  MULTIGEOMETRY(
    POINT(1, 2),
    LINESTRING(3, 4, 5, 6),
    POLYGON((7, 8), (9, 10), (11, 12))
  )
);

マルチジオメトリは、GEOMETRYCOLLECTION とほぼ同じ機能を持ちますが、PostGIS 以外のデータベースでは使用できないという制限があります。

RDBMS 以外のデータベースを使用する

空間データに特化した RDBMS 以外にも、MongoDB や CouchDB などの NoSQL データベースが空間データの格納に使用できます。これらのデータベースは、柔軟性とスケーラビリティに優れていますが、RDBMS に比べてスキーマ定義が制限される場合があることに注意する必要があります。

最適な代替方法の選択

GEOMETRYCOLLECTION の代替方法は、使用状況や要件によって異なります。

柔軟性とスケーラビリティが重要であれば、RDBMS 以外のデータベース を検討します。
PostGIS を使用している場合は、マルチジオメトリ を使用することができます。
複雑な形状を柔軟に表現したい場合は、GeoJSON を使用します。
シンプルな構造で理解しやすいデータが必要な場合は、複数の単一ジオメトリ型カラム を使用します。

パフォーマンス: 空間インデックスなどの機能を活用することで、パフォーマンスを向上させることができます。
データ量: データ量が多い場合は、圧縮や分割などの対策が必要になる場合があります。