空間データで遊ぶ

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Oracle Spatial and Graph
Spatial Features
空間データで遊ぶ
⽇本オラクル株式会社
クラウド・テクノロジー事業統括
Cloud/Big Data/DISプロダクト本部
エンジニアリング部
中井亮⽮(Ryoya.Nakai@Oracle.com)
1

Safe Harbor Statement
The following is intended to outline our general product direction. It is intended for
information purposes only, and may not be incorporated into any contract. It is not a
commitment to deliver any material, code, or functionality, and should not be relied upon
in making purchasing decisions. The development, release, and timing of any features or
functionality described for Oracle’s products remains at the sole discretion of Oracle.
2

本資料の前提
• 対象：Oracle Spatial and Graphの Spatial機能を触ってみようという⽅
• 前提スキル：
– Oracle Databaseの機能と使い⽅がなんとなくわかってること(DBA的な意味で)
– SQLやShell, Java恐怖症でないこと
• 前提環境：
– Oracle DB 12.2 のインスタンス
• (12.1以前の場合には空間索引作成部に注意)
• オンプレミスの場合には Enterprise Edition + Spatial and Graph Optiion,
• DBCSの場合にはHighPerformance以上必須
– Linux環境＋Java (JDK1.8)
• Windowsでも機能的には問題ないですが、shell記載部などは適宜置き換えが必要です
3

Oracle Spatialで遊ぶ
お品書き
最初の最初（触ってみる）
地理参照データ
Open Street Map から経路探索
その他の遊べるデータのご紹介
素材のプチッチ
http://putiya.com/
イラストわんパグ
http://www.wanpug.com/
4

最初の最初
確認
• 確認(DBCS High Performance 以上ならTRUEのはず)
5
SQL> select * from v$option where parameter like '%Spatial%'
PARAMETER VALUE CON_ID
------------------------------ ---------- ----------
Spatial TRUE 0

最初の最初
準備
• 準備
– ユーザ、スキーマ作成とか適当にやっちゃってください
• 特に特殊な設定は不要です
– めんどくさい人は以下のスクリプトをdbaで流してください
• spuserが作成されます
6
-- USER 作成
CREATE USER spuser IDENTIFIED BY spuser
DEFAULT TABLESPACE USERS
TEMPORARY TABLESPACE TEMP ;
--- 権限付与
GRANT connect,resource, unlimited tablespace TO spuser ;
ALTER USER spuser quota unlimited ON users ;

表(テーブル)
ベクトルデータ格納のアーキテクチャ
普通の列の１つとして表に格納
データ構造
• 表のSDO_GEOMETRY列
• メタデータ
– USER_SDO_GEOM_METADATA
• 空間索引
• ビュー
– USER_SDO_INDEX_METADATA
7
ID 名称 GEOM(SDO_GEOMETRY)
01 東洋 SDO_GEOMETRY(...)
02 神奈川 SDO_GEOMETRY(...)
03 岐⾩ SDO_GEOMETRY(...)
04 兵庫 SDO_GEOMETRY(...)
空間索引
メタデータ
(USER_SDO_GEOM
_METADATA)
測地系データ、空間演算⼦、空間演算関数

• 表を作る
– MDSYS.SDO_GEOMETRY型のある表を作るだけです
– メタデータを登録(USER_SDO_GEOM_METADATA)
最初の最初
8
CREATE TABLE TEST01 (
GEO_ID number primary key,
GEO_NAME varchar2(200),
GEOM MDSYS.SDO_GEOMETRY
);
INSERT INTO USER_SDO_GEOM_METADATA VALUES ('TEST01','GEOM',
SDO_DIM_ARRAY(
SDO_DIM_ELEMENT('X', 0, 20, 0.001),
SDO_DIM_ELEMENT('Y', 0, 20, 0.001)), null);
COMMIT;
0 2 10 20
20
10
2
メタデータが表現している
空間はこんな感じ

Spatialのはなし
空間データってなに
いろんな形や場所を表すデータ
地球上のデータ
• 地球上の形や場所を表現(2D/3D) -- ⼤抵は緯度経度
– 地球上の点のデータ (GPS,位置,所在地,店舗,駅...)
– 地球上の線のデータ (道路,線路,河川,動線...)
– 地球上の形（ポリゴン）のデータ(⾏政区画,国,海,湖,農地..)
– 地球上の⾯（点群/TIN)のデータ(地表⾯,地層, 海⽔⾯..)
デカルト座標系のデータ
• X/Y/(Z)が垂直に交差する仮想的な座標系(2D/3D)
– 機械,電⼦部品,ビル,建造物, (多くの⼈⼯物が該当)
Kevin M. Gill さんのイラスト
http://free-photos.gatag.net/2013/07/14/190000.html
点
線
形
9

ご参考:SDO_GEOMETRYで表現されるジオメトリ形状
点（ポイント）線（ライン）
ポリゴン（多角形）
穴空きポリゴン
自己交差するライン円弧線ストリング複合線ストリング
円弧ポリゴン複合ポリゴン
３点指定の円最適化された矩形
（２点指定）
点クラスタ
※地理空間上での最適化され
た矩形、３点指定の円は、問
い合わせウィンドウ⽤となり
ます。 DBへの格納時にはポ
リゴンを使⽤してください。
※円弧の表現は地理空間上での
利⽤に制限があります。
10

最初の最初
データを入れてみます
11
INSERT INTO TEST01 VALUES( 1, '右目',
SDO_GEOMETRY(2001, null, SDO_POINT_TYPE(8,14,null), null,null));
INSERT INTO TEST01 VALUES( 2, '左目',
INSERT INTO TEST01 VALUES( 3, '太陽',
INSERT INTO TEST01 VALUES( 4, '海',
SDO_GEOMETRY(2002, null, null,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,2,1),SDO_ORDINATE_ARRAY(1,5,19,5)));
INSERT INTO TEST01 VALUES( 5, 'くちばし',
SDO_GEOMETRY(2003, null, null, SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,1),
SDO_ORDINATE_ARRAY(10,13,6,11,14,11,10,13)) );
INSERT INTO TEST01 VALUES( 6, '体',
SDO_GEOMETRY(2003, null, null,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1005,2, 1,2,1, 7,2,2),
SDO_ORDINATE_ARRAY(4,12,4,2,16,2,16,12,10,18,4,12)) );
INSERT INTO TEST01 VALUES( 7, '右手',
INSERT INTO TEST01 VALUES( 8, '左手',
0 2 10 20
20
10
2
こんなデータ
点データ：右目、左目、太陽
線データ：海
ポリゴン：体、くちばし、右手、左手
※黒丸は点で本当は面積はないです

最初の最初
• 空間索引の作成(12.2以降の場合)
– 12.1以前のDBでは以下で空間索引が作成されます
• V2は12.2以降
12
CREATE INDEX spidx_test01 ON test01(geom)
INDEXTYPE IS MDSYS.SPATIAL_INDEX_V2 ;
CREATE INDEX spidx_test01 ON test01(geom)
INDEXTYPE IS MDSYS.SPATIAL_INDEX ;
0 2 10 20
20
10
2
こんなデータ
点データ：右目、左目、太陽
線データ：海
ポリゴン：体、くちばし、右手、左手
※黒丸は点で本当は面積はないです

• 右目と左目の距離（点と点）
• 右目と海の距離（点と線）
最初の最初
距離計算 (1)
13
SELECT SDO_GEOM.SDO_DISTANCE(a.GEOM, b.GEOM) from
(SELECT * FROM TEST01 WHERE GEO_NAME='右目') a,
(SELECT * FROM TEST01 WHERE GEO_NAME='左目') b ;
SDO_GEOM.SDO_DISTANCE(A.GEOM,B.GEOM)
------------------------------------
4
0 2 10 20
20
10
2
(SELECT * FROM TEST01 WHERE GEO_NAME='海') b ;
------------------------------------
9

• 右目とくちばしの距離（点とポリゴン）
• くちばしと右手の距離（ポリゴンとポリゴン）
最初の最初
距離計算(2)
14
(SELECT * FROM TEST01 WHERE GEO_NAME='くちばし') b ;
------------------------------------
1.78885438
0 2 10 20
20
10
2
(SELECT * FROM TEST01 WHERE GEO_NAME='くちばし') a,
(SELECT * FROM TEST01 WHERE GEO_NAME='右手') b ;
------------------------------------
2.23606798

補足：空間位相関係
位相関係
DISJOINT 境界および内部が交差しない。
TOUCH 境界は交差するが、内部は交差しない。
OVERLAPBDYDISJOINT
1つのオブジェクトの内部が他のオブジェクトの境界
および内部と交差するが、その2つの境界は交差しない。
たとえば、1本の線がポリゴンの外側から始まり、ポリ
ゴンの内側で終わる場合に発⽣します。
OVERLAPBDYINTERSECT 2つのオブジェクトの境界および内部が交差する。
EQUAL 2つのオブジェクトの境界および内部が同じである。
CONTAINS
1つのオブジェクトの内部および境界が完全にもう1つ
のオブジェクトの内部に含まれている。
COVERS
1つのオブジェクトの内部が、完全にもう1つのオブ
ジェクトの内部または境界に含まれ、その2つのオブ
ジェクトの境界が交差する。
INSIDE
CONTAINSの逆。A INSIDE Bは、B CONTAINS A
を意味します。
COVEREDBY
COVERSの逆。A COVEREDBY Bは、B COVERS Aを
意味します。
ON
1つのオブジェクトの内部および境界が、もう1つのオ
ブジェクトの境界上にある。この関係は、たとえば、1
本の線がポリゴンの境界上にある場合に発⽣します。
ANYINTERACT オブジェクトがなんらかの形で接合する。
OVERLAPBYINTERSECT
15

• 体の中にあるやつ(INSIDE位相関係)
• 体と接してるやつ(TOUCH位相関係）
最初の最初
空間検索
16
SELECT a.GEO_NAME from
TEST01 a , (SELECT * FROM TEST01 WHERE GEO_NAME='体') b
WHERE SDO_INSIDE( a.geom, b.geom) = 'TRUE';
GEO_NAME
---------------------------------------------------
くちばし
右目
左目 0 2 10 20
20
10
2
WHERE SDO_TOUCH( a.geom, b.geom) = 'TRUE';
GEO_NAME
----------------------------------------------------------
右手
左手
※INSIDEでは接してたり突き抜けたりしてるやつは含まれなくて
中にいるやつだけ

• 体となんか関係してるやつ (ANYINTERACT位相関係)
最初の最初
空間検索
17
WHERE SDO_ANYINTERACT( a.geom, b.geom) = 'TRUE';
GEO_NAME
-----------------
海
右手
体
くちばし
右目
左目
左手
0 2 10 20
20
10
2
※ANYINTERACTは重なってたり、はみでてたり、中に入ってたり、
接したり何かの関係があるやつを取り出します

• 太陽から近いやつ（近傍検索）とその距離
最初の最初
空間検索
18
0 2 10 20
20
10
2
SELECT a.GEO_NAME, SDO_NN_DISTANCE(1) dist from
TEST01 a , (SELECT * FROM TEST01 WHERE GEO_NAME='太陽') b
WHERE SDO_NN( a.geom, b.geom,null,1) = 'TRUE'
ORDER BY DIST;
GEO_NAME DIST
---------- ----------
太陽 0
体 4
左目 7.21110255
くちばし 8.06225775
左手 8.24621125
右目 10.7703296
海 13
右手 16.1245155
※SDO_NNは近傍検索を行う演算子です。この例では全部取り出してい
ますが、最近接だけを取り出したり、Top5を取ったりできます

• シルエットを生成してみる(和集合演算)
最初の最初
空間検索
19
0 2 10 20
20
10
2
INSERT INTO test01
SELECT 10,'シルエット', SDO_AGGR_UNION(SDOAGGRTYPE(GEOM,0.001))
FROM test01;
SELECT * FROM test01 WHERE GEO_NAME='シルエット';
GEO_ID GEO_NAME
-------------- ----------
GEOM(SDO_GTYPE, SDO_SRID, SDO_POINT(X, Y, Z), SDO_ELEM_INFO,
SDO_ORDINATES)
--------------------------------------------------
10 シルエット
SDO_GEOMETRY(2004, NULL, NULL, SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1, 2, 1, 5, 2, 1, 9,
1, 1, 11, 1005, 2, 11, 2, 1, 29, 2, 2), SDO_ORDINATE_ARRAY(1, 5, 4, 5,
16, 5, 19, 5, 18, 18, 4, 12, 4, 10, 2, 6, 4, 6, 4, 2, 16, 2, 16, 6, 18,
6, 16, 10, 16, 12, 10, 18, 4, 12))
※シルエットと書きましたが、演算
処理自体は空間データの和集合の
演算になります。
これを使って、東京23区＋都下の
形状データから東京都の形状を作
成したりできます

最初の最初
• まずはデカルト空間（直交座標系）でSpatialの基本的な操作を見ました
• データはSDO_GEOMETRYに格納します
– デカルト空間の場合にはSDO_GEOMETRYの第二引数をNULL にします
• 距離計算や空間検索、和集合などの演算ができます
20

お品書き
http://putiya.com/
21

何がむつかしいの？
地球は丸いです
• 緯度経度は直交座標系じゃないです
– 経線は南極と北極で交わります
– 緯度経度の世界に特有のことがいろいろあります
• 北緯20度東経20度 - 北緯21度東経21度の距離 (152.110 km)
• 北緯30度東経30度 - 北緯31度東経31度の距離 (146.647 km)
地球は丸いけど真球じゃないです
– ちょびっと極がでっぱって横もひずんでます
– 緯度経度は想定する回転楕円体と標準の地表⾯を定義して決定されます
• 標⾼の⾼い国、低い国、緯度の⾼い国、低い国で座標の取り⽅が
違います（各国の測地座標系)
これらを考慮して⼀から実装するのは⼤変です
select sdo_geom.sdo_distance(
sdo_geometry(2001,8307,sdo_point_type(20,20,null),null,null),
sdo_geometry(2001,8307,sdo_point_type(21,21,null),null,null),0.005,'unit=km'
) from dual;
select sdo_geom.sdo_distance(
sdo_geometry(2001,8307,sdo_point_type(30,30,null),null,null),
sdo_geometry(2001,8307,sdo_point_type(31,31,null),null,null),0.005,'unit=km'
) from dual;
22

• ここからは地理参照のあるデータを取り扱ってみます
• 地理参照系もデカルト座標系も同じSDO_GEOMETRYに格納します
• 各国の測地系や投影方法ごとのメタデータがDBの中に入っています
– OracleではこれをSRIDという番号で管理します
• CSVからロードしたりすることもできますが、この手のデータはよく
Shapefile(シェープファイル）という形態で公開されています
– 例：統計センター、国土数値データなどなど、
23

ダウンロード(1/6)
• ここから国土数値データから東京の避難所のデータをダウンロードして
データベースにいれて遊んでみたいと思います
• 以下のURL「国土数値情報ダウンロードサービス」にアクセスします
• いろんなデータがありますが、、、
• 真ん中あたりの「避難施設」をクリックします
24
http://nlftp.mlit.go.jp/ksj/

• ダウンロードの前画面に飛ぶので、
• 下の方の
• 「ダウンロードするデータの選択」
• で「東京」のチェックボックスをつけます
• その状態で「次へ」
25

• データのダウンロード（３.ファイルの選択）画面になります
• チェックボックスをつけて「次へ」をクリックします
26

• 「アンケートのご協力のお願い」
• に正直に記入します
• 「回答する」をクリックします
27

• 利用約款があるので目を通して、
• 問題ないなら
• 「はい」をクリックします
28

• データのダウンロードにたどり着きました
• 「ダウンロード」をクリックするとダウンロードできます (414kB)
29

準備とロード
• ダウンロードしたzipファイル(P20-12_13_GML.zip)をDBサーバに送ります
• 展開します
• ファイルが展開されます
– シェープファイル方式なので shpを含むファイルたちが展開されます
30
unzip P20-12_13_GML.zip
ls
KS-META-P20-12_13.xml P20-12_13.prj P20-12_13.shx P20-12_13_GML.zip
P20-12_13.dbf P20-12_13.shp P20-12_13.xml

準備とロード
• このデータは悲しいかな MS932エンコードでデータが入っています
– DBはJA16SJISやJA16SJISTILDEで対応していますが、Linuxの場合、defaultでは
cp932(ms932）が化けちゃいます(Shift_JISでもだいたい大丈夫ですが、一応ms932
ベースのロケールを追加します
• Rootユーザで以下を実施します
– すでに追加済みの場合にはこの作業は不要です
31
localedef -f WINDOWS-31J -i ja_JP ja_JP.cp932

準備とロード
• 以下を実行します
32
DB_HOST=localhost # Oracle DBのホスト名
DB_PORT=1521 # Oracle DB のリスナーポート
DB_SID=$ORACLE_SID # Oracle DB のSID
SHPSRID=8307 # シェープファイルのSRID(地理参照ID), 8307はWGS84だけどJGD2000と互換
SHPFILE= P20-12_13 # シェープファイルの名前(拡張子を外した部分)
TABNAME=hinanbasho # DBロード後の表の名前
DBCOMMIT=1000 # ロード時のコミットする単位になる件数
DBUSER=spuser
DBPASS=spuser
NLS_LANG=Japanese_Japan.JA16SJISTILDE
LANG=ja_JP.cp932
SC_CP=.
for i in $ORACLE_HOME/jdbc/lib/*.jar $ORACLE_HOME/md/jlib/*.jar
do
SC_CP=${SC_CP}:$i
done
java -cp $SC_CP oracle.spatial.util.SampleShapefileToJGeomFeature ¥
-h $DB_HOST -p $DB_PORT -s $DB_SID -u $DBUSER -d $DBPASS ¥
-r $SHPSRID -f P20-12_13 -t $TABNAME -v 500 -c $DBCOMMIT
※ORACLE_HOME, ORACLE_SID環境変数が設定済みの前提になっています
※黄色字の部分は各自環境に合わせて変更してください
※javaコマンドにパスが通ってない場合には適宜PATH環境変数に追加などしてください

準備とロード
• 実行ログはこんな感じ
33
host: localhost
port: 1521
sid: ora122
db_username: spuser
db_password: ********
db_tablename: hinanbasho
shapefile_name: P20-12_13
SRID: 8307
commit_interval: 1000
println_interval: 500
Connecting to Oracle Database using...
localhost, 1521, ora122 null, spuser, ********, hinanbasho, P20-12_13, null, 8307
Creating new table...
Converting record #500 of 3919
3919 record(s) converted.
Done.
※再実行すると表は上書き(drop/create)になります

準備とロード
• 空間索引を作成します
– layer_gtype=point は表のデータを点データ縛りにする句です
– R12.1以前のDBでは以下で空間索引が作成されます(V2は12.2以降)
34
CREATE INDEX spidx_hinanbasho ON hinanbasho(geometry)
indextype is MDSYS.SPATIAL_INDEX_V2
parameters('layer_gtype=point');
CREATE INDEX spidx_hinanbasho ON hinanbasho(geometry)
indextype is MDSYS.SPATIAL_INDEX
parameters('layer_gtype=point');

避難所検索
• 東京スカイツリーから半径1km以内の避難所たち
– 東京スカイツリー緯度:35.7100627,経度:139.8107004
35
SELECT P20_002,P20_003,P20_004 from hinanbasho
WHERE SDO_WITHIN_DISTANCE( GEOMETRY,
SDO_GEOMETRY(2001,8307,SDO_POINT_TYPE(139.8107004, 35.7100627,null) , null,null),
'distance=1000') ='TRUE';
P20_002 P20_003 P20_004
-------------------------------------------------- ---------------------------------------- ----------------------
本所中学校東京都墨田区東駒形3-1-10 避難所
横川小学校東京都墨田区東駒形4-18-4 避難所
墨田区役所・隅田公園自由広場一帯東京都墨田区避難場所
言問小学校東京都墨田区向島5-40-14 避難所
柳島小学校東京都墨田区横川5-2-30 避難所
業平小学校東京都墨田区業平2-4-8 避難所
母子生活支援施設パークサイド亀島東京都江東区亀戸3-36-13 避難所
特別養護老人ホームカメリア東京都江東区亀戸3-36-5 避難所
介護老人保健施設キーストーン東京都江東区亀戸3-36-1 避難所
都営文花一丁目住宅一帯東京都墨田区避難場所
押上小学校東京都墨田区押上3-46-17 避難所
小梅小学校東京都墨田区向島2-4-10 避難所
墨田中学校東京都墨田区向島4-25-22 避難所
隅田公園一帯東京都台東区避難場所

避難所検索
• 渋谷ヒカリエから最寄りの避難所 5件検索
– ヒカリエ(緯度:35.6589582,経度:139.7034757)
36
SELECT P20_002,P20_003,P20_004 from hinanbasho
WHERE SDO_NN( GEOMETRY,
SDO_GEOMETRY(2001,8307,SDO_POINT_TYPE(139.7034757,35.6589582,null) ,null,null) ,
'sdo_num_res=5')='TRUE';
P20_002 P20_003 P20_004
-------------------------------------------------- ------------------------- ----------
ケアコミュニティ・美竹の丘（旧渋谷小学校）東京都渋谷区渋谷1-18-21 避難所
常磐松小学校東京都渋谷区東1-7-10 避難所
神南小学校東京都渋谷区宇田川町5-1 避難所
青山学院・実践女子学園一帯東京都渋谷区避難場所
鉢山中学校東京都渋谷区鶯谷町9-1 避難所

避難所検索
• 渋谷ヒカリエから最寄りの避難所 5件検索とその直線距離
– ヒカリエ(緯度:35.6589582,経度:139.7034757)
37
SELECT P20_002,P20_003,P20_004,sdo_nn_distance(1) dist from hinanbasho
WHERE SDO_NN( GEOMETRY,
SDO_GEOMETRY(2001,8307,SDO_POINT_TYPE(139.7034757,35.6589582,null) ,null,null) ,
'sdo_num_res=5',1)='TRUE' order by dist;
P20_002 P20_003 P20_004 DIST
-------------------------------------------------- ------------------------- ---------- --------------
ケアコミュニティ・美竹の丘（旧渋谷小学校）東京都渋谷区渋谷1-18-21 避難所 346.1792928497
鉢山中学校東京都渋谷区鶯谷町9-1 避難所 645.0134131044
青山学院・実践女子学園一帯東京都渋谷区避難場所 654.5844892473
常磐松小学校東京都渋谷区東1-7-10 避難所 719.0704056042
神南小学校東京都渋谷区宇田川町5-1 避難所 722.2235992611

お品書き
http://putiya.com/
38

coming soon
つづきは、近日、作成公開予定・・・
39

まとめ
• Oracle Spatialを使う視点でまとめてみました
• デカルト座標系から地理参照データまでおんなじ感じで使えます
• 近⽇中に更新し、経路探索までをご紹介する予定です
58

空間データで遊ぶ

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