Monikulmiossa reikä, eikä! – reikien poisto PostGIS-kannassa

Monikulmioiden sisällä olevat reiät aiheuttavat silloin tällöin ongelmia erilaisissa paikkatietoanalyyseissa. Ajoittain tuleekin tarve saada eliminoitua monikulmion sisällä olevat reiät ilman käsin tehtävää naputtelua (ns. automaattinen reikien poisto). Yksittäiset reiät on monesti helpompi poistaa käsin, mutta mikäli poistettavia reikiä on satoja, on jonkinlaisen automaation rakentaminen jo hyvinkin mielekästä.

Automaation rakentamiselle on perusteet myös silloin, kun reikien poistoa ajetaan osana jotakin paikkatietokohteiden massakäsittelyä. Loistavat työkalut paikkatietokohteiden automaattiseen käsittelyyn tarjoaa PostGIS-tietokanta, jonka spatiaalifunktioiden toiminnallisuuksia yhdistelemällä pystyy rakentamaan käyttökelpoisen ratkaisun reikien poistamiseksi. PostGIS-tietokanta on avoimen lähdekoodin relaatiotietokanta, jonka paikkatieto-ominaisuudet ovat aivan omaa luokkaansa.

Reikien eliminointi PostGIS:ssä funktioiden toiminnallisuuksia yhdistäen

Oma esimerkkini on seurausta tilanteesta, jossa olen ensin sulauttanut yhteen topologialtaan epäeheitä geometrioita ST_Union-spatiaalifunktiota hyödyntäen, ja huomannut lopputuloksen sisältävän n kappaletta pienikokosia ja vaikeasti käsin poistettavia reikiä. Siispä pgAdmin auki ja tuumasta toimeen. Tässä eräs ratkaisu reikien poistamiseksi.

SELECT
ST_Collect
 (
  ST_MakePolygon(reiallinen_geometria.ulkopiiri_geom)
 ) AS geom 
FROM 
 (
  SELECT ST_ExteriorRing
   (
    (
     ST_Dump(geom)
    ).geom
   ) AS ulkopiiri_geom 
  FROM taulu_jossa_reiallinen_geometria
 ) AS reiallinen_geometria
;

Yllä esitetty ratkaisu perustuu siihen, että ensiksi tunnistetaan monikulmion sisällä olevat reiät. Lopullista reiätöntä geometriaa luotaessa nämä tunnistetut reiät ohitetaan, jolloin lopputuloksena on reiätön monikulmio. Spatiaali SQL:n näkökulmasta ratkaisussa hyödynnetään useita eri PostGIS:n funktioita, joista ST_Collect-funktiota hyödynnetään eri geometriatyyppien keräämiseksi yhdeksi geometriaksi, ja ST_MakePolygon-funktiota siten, että sen avulla muodostetaan ST_ExteriorRing-funktion palauttamasta viivageometriasta monikulmio. ST_ExteriorRing-funktiota käytetään puolestaan hyödyksi erotettaessa monikulmion sisällä olevat reiät keräämällä reiän sisältävän monikulmion ulkoraja eli piiri viivageometriaksi. ST_Dump-funktion avulla ohitetaan reikien piirit.

Lopputulos ja jatkokehitysidea

Testasin kyselyä muutamilla rei’ällisillä monikulmiolla / PostGIS-tauluilla, joissa paljon on paljon rei’ällisiä geometrioita. Jokaisella kerralla reikien poisto näyttäisi onnistuneen, joten menetelmä näyttäisi toimivan tilanteessa, jossa kaikki taulussa olevat geometriat halutaan yhdistää yhdeksi moniosaiseksi monikulmioksi. Uskallan suositella menetelmää pienellä varauksella myös muille, mikäli rei’älliset monikulmiot piinaavat. Sain jo heti päähäni jatkokehitysidean, että jalostan em. kyselyn itsenäiseksi PostgreSQL-funktioksi. Tällöin menetelmää voisi hyödyntää kätevästi osana muita PostgreSQL-kannassa ajettavia kyselyjä vaikkapa seuraavalla tavalla:

SELECT poista_reiat(geom) AS geom

Kiitos Laurille artikkelissa esitellyn menetelmän testaamisesta ja parannusehdotuksesta (ks. kommentit). Mikäli tavoitteena on ratkaisu, jossa lopputulokseksi halutaan taulu, jossa on useita eri id:n omaavia monikulmioita, kannattaa Laurin esittämää menetelmää koeponnistaa.