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构建 PostGIS 与 pgRouting容器镜像：打造强大的地理空间分析

news 来源：原创 2025/5/18 2:29:15

PostGIS 与 pgRouting：打造强大的地理空间分析容器

背景

在现代地理信息系统 (GIS) 和基于位置的服务中，PostGIS 和 pgRouting 是两个不可或缺的开源工具。PostGIS 为 PostgreSQL 数据库提供了强大的空间数据处理能力，而 pgRouting 则在此基础上增加了高级的路径规划和网络分析功能。通过 Docker 将它们容器化，可以极大地简化部署和管理过程。本文将介绍 PostGIS 和 pgRouting 的基本概念、用途，并提供一个 Dockerfile 示例来构建一个包含这两个扩展的 PostgreSQL 镜像。

一、. PostGIS 是什么，pgRouting 又是什么？

PostGIS

PostGIS 是 PostgreSQL 对象关系数据库的一个扩展，它允许 PostgreSQL 数据库管理和查询地理对象。简而言之，PostGIS 为 PostgreSQL 增加了对空间数据类型（如点、线、面、栅格等）的支持，以及一系列用于空间分析和处理的空间函数。这使得 PostgreSQL 成为了一个功能完备的空间数据库，能够存储、索引和查询大规模的地理空间数据。

主要特性包括：

支持多种矢量和栅格数据类型。
符合 Open Geospatial Consortium (OGC) 的 SQL 实现标准。
提供丰富的空间操作和分析函数（例如，距离计算、缓冲区分析、几何对象关系判断等）。
强大的空间索引能力，优化查询性能。

pgRouting

pgRouting 是 PostGIS/PostgreSQL 的另一个扩展，它专注于网络分析和路径规划。基于 PostGIS 存储的地理网络数据（如道路网、河流网络等），pgRouting 可以执行复杂的路由算法，例如：

Dijkstra 算法：查找单源最短路径。
A* 算法：一种启发式搜索算法，用于更高效地查找最短路径。
K-Shortest Path (KSP)：查找 K 条最短路径。
Traveling Salesperson Problem (TSP)：旅行商问题求解。
Driving Distance：计算可达区域。
pgRouting 使得开发者可以在数据库层面直接进行路径计算和网络分析，而无需将数据导出到外部工具。

二. 它们的用途

PostGIS 的用途

PostGIS 的应用场景非常广泛，主要包括：

空间数据存储与管理：作为企业级地理数据库，集中存储和管理各类地理空间数据。
Web 地图服务：为在线地图应用（如 Leaflet, OpenLayers, Mapbox GL JS）提供后端数据支持。
地理信息系统 (GIS) 分析：进行复杂的空间分析，如环境影响评估、城市扩张研究、资源分布分析等。
位置服务 (LBS)：开发基于用户位置的应用，如“附近的餐馆”、“导航服务”等。
城市规划与基础设施管理：辅助规划道路、管线、公共设施等。
自然资源管理：监测森林、水资源、土地利用变化等。

pgRouting 的用途

pgRouting 主要用于解决与网络和路径相关的问题：

导航系统：为汽车、行人和自行车提供最优路径规划。
物流与配送：优化车辆的配送路线，提高效率，降低成本。
交通网络分析：分析交通流量、瓶颈路段、可达性等。
应急响应：规划消防车、救护车等紧急车辆的最佳出动路径。
公共交通规划：分析公交线路覆盖范围和效率。
旅游路线推荐：根据用户偏好和景点网络生成推荐游览路线。

三.如何封装 Dockerfile

编写Dockerfile 文件

以下是一个用于构建包含 PostGIS 和 pgRouting 的 PostgreSQL 镜像的 Dockerfile。这个 Dockerfile 基于 postgres:15-alpine3.18 镜像，并安装了 PostGIS 3.4.2 和 pgRouting 3.7.1

CNB代码仓库： https://cnb.cool/srebro/docker-images/-/tree/main/Middleware/postgres

参考： https://github.com/postgis/docker-postgis/blob/master/15-3.4/alpine/Dockerfile 和 https://github.com/postgis/docker-postgis/issues/399

#
# NOTE: THIS DOCKERFILE IS GENERATED VIA "make update"! PLEASE DO NOT EDIT IT DIRECTLY.
#ARG BASE_IMAGE=postgres:15-alpine3.18FROM ${BASE_IMAGE}LABEL maintainer="PostGIS Project - https://postgis.net" \org.opencontainers.image.description="PostGIS 3.4.2 spatial database extension with PostgreSQL 15 Alpine" \org.opencontainers.image.source="https://github.com/postgis/docker-postgis"ENV POSTGIS_VERSION 3.4.2
ENV POSTGIS_SHA256 17aa8760a5c4fcb9a1fdc750c1c9aca0198a35dd1e320628064c43f178eefed2
ENV PGROUTING_VERSION 3.7.1RUN set -eux \# 使用国内镜像源# && sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.nju.edu.cn/g' /etc/apk/repositories \&& sed -i 's@dl-cdn.alpinelinux.org@mirrors.cloud.tencent.com@g' /etc/apk/repositories \# 更新并安装依赖&& apk update && apk upgrade \&& apk add --no-cache \boost-dev \cmake \ca-certificates \openssl \tar \wget \gdal-dev \geos-dev \proj-dev \proj-util \sfcgal-dev \autoconf \automake \cunit-dev \file \g++ \gcc \gettext-dev \git \json-c-dev \libtool \libxml2-dev \make \pcre2-dev \perl \protobuf-c-dev \&& apk add --no-cache --virtual .build-deps \$DOCKER_PG_LLVM_DEPS \# 下载pgrouting源代码&& wget -O pgrouting.tar.gz "https://cnb.cool/srebro/docker-images/-/releases/download/V1.0.0/pgrouting-${PGROUTING_VERSION}.tar.gz" \&& echo "Extracting pgrouting" \&& tar -xvzf pgrouting.tar.gz \&& cd pgrouting-* \&& mkdir build \&& cd build \&& cmake -DCMAKE_CXX_FLAGS="-include cstdint" .. \&& make -j4 \&& make install \&& cd ../.. \&& rm -rf pgrouting* \# 下载和校验 PostGIS 源代码&& wget -O postgis.tar.gz "https://cnb.cool/srebro/docker-images/-/releases/download/V1.0.0/postgis-${POSTGIS_VERSION}.tar.gz" \&& echo "${POSTGIS_SHA256} *postgis.tar.gz" | sha256sum -c - \&& mkdir -p /usr/src/postgis \&& tar --extract --file postgis.tar.gz --directory /usr/src/postgis --strip-components 1 \&& rm postgis.tar.gz \# 构建和安装 PostGIS&& cd /usr/src/postgis \&& gettextize \&& ./autogen.sh \&& ./configure --enable-lto \&& make -j$(nproc) \&& make install \# 刷新 proj 数据并执行回归测试&& projsync --system-directory --file ch_swisstopo_CHENyx06_ETRS \&& projsync --system-directory --file us_noaa_eshpgn \&& projsync --system-directory --file us_noaa_prvi \&& projsync --system-directory --file us_noaa_wmhpgn \&& mkdir /tempdb \&& chown -R postgres:postgres /tempdb \&& su postgres -c 'pg_ctl -D /tempdb init' \&& su postgres -c 'pg_ctl -D /tempdb start -l /tmp/logfile -o "-F"' \&& cd regress \&& make -j$(nproc) check RUNTESTFLAGS=--extension PGUSER=postgres \&& su postgres -c 'psql -c "CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS postgis;"' \&& su postgres -c 'psql -c "CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS postgis_raster;"' \&& su postgres -c 'psql -c "CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS postgis_sfcgal;"' \&& su postgres -c 'psql -c "CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS fuzzystrmatch;"' \&& su postgres -c 'psql -c "CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS address_standardizer;"' \&& su postgres -c 'psql -c "CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS address_standardizer_data_us;"' \&& su postgres -c 'psql -c "CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS postgis_tiger_geocoder;"' \&& su postgres -c 'psql -c "CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS postgis_topology;"' \&& su postgres -c 'psql -c "CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS pgrouting;"' \&& su postgres -c 'pg_ctl -D /tempdb --mode=immediate stop' \&& rm -rf /tempdb /tmp/logfile \# 安装运行时依赖&& apk add --no-cache \gdal \geos \proj \sfcgal \json-c \libstdc++ \pcre2 \protobuf-c \ca-certificates \# 清理构建依赖&& apk del .build-deps \&& rm -rf /usr/src/postgis /var/cache/apk/*COPY ./initdb-postgis.sh /docker-entrypoint-initdb.d/10_postgis.sh
COPY ./update-postgis.sh /usr/local/bin

构建镜像

docker build -t XXXX -f Dockerfile .

或者使用我构建好的镜像： docker.cnb.cool/srebro/docker-images/postgis:15.5-3.4

四.使用docker-compose 运行容器

1、创建目录
mkdir -p /home/application/Database/postgres/{data,init}2、创建docker-compose.yaml 文件，见 docker-compose.yaml 文件
vim /home/application/Database/postgres/docker-compose.yml version: "3"services:postgres:container_name: postgresimage: docker.cnb.cool/srebro/docker-images/postgis:15.5-3.4networks:- srebro    environment:POSTGRES_HOST_AUTH_METHOD: md5POSTGRES_PASSWORD: xxxxxxx#ALLOW_IP_RANGE: 0.0.0.0/0volumes:- /home/application/Database/postgres/data:/var/lib/postgresql/data- /home/application/Database/postgres/init:/docker-entrypoint-initdb.d/  ##可初始化SQL文件command: -c max_connections=2000ports:- "5432:5432"restart: alwaysnetworks:srebro:external: true4、运行docker-compose创建容器
docker-compose up -d

之后，你就可以连接到这个 PostgreSQL 实例，并开始使用 PostGIS 和 pgRouting 的强大功能了。