基于PostGIS的各地级市路网长度统计及Echarts图表可视化实践-以湖南省为例

目录

前言

一、路网长度计算

1、地级市列表查询

2、地级市路网长度查询

二、Echarts可视化实现

1、Echarts后端生成

2、引入Colormap配色

3、前端微调

三、总结

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前言

        在当今快速发展的社会中，交通路网的建设与布局对于一个地区的经济发展、居民生活以及城市规划都具有至关重要的作用。湖南省作为我国中部地区的重要省份，其内部各地级市的路网发展程度参差不齐，准确掌握各地级市路网的长度信息，不仅有助于交通部门进行合理的规划和优化，还为城市管理者提供了决策依据，同时也为社会各界了解湖南省的交通现状提供了重要的参考。

       通过将湖南省各地级市的路网数据存储于 PostGIS 数据库中，可以利用其丰富的空间函数和工具，实现对路网长度的精确统计，从而摆脱传统人工测量和统计的繁琐与不准确。然而，仅仅得到路网长度的数值数据还不足以直观地呈现其分布和差异情况。此时，数据可视化技术就显得尤为重要。Echarts 作为一款基于 JavaScript 的开源数据可视化工具，以其丰富的图表类型、精美的视觉效果和良好的交互性而被广泛应用于各个领域。通过 Echarts，可以将各地级市路网长度数据以直观易懂的图表形式展示出来，如柱状图、折线图、地图等，使决策者和普通用户能够迅速抓住数据的关键信息，深入了解湖南省各地级市路网发展的整体态势和个体差异。

        本研究以湖南省为例，旨在结合 PostGIS 和 Echarts 这两大技术工具，开展基于 PostGIS 的各地级市路网长度统计及 Echarts 图表可视化实践。通过对湖南省各地级市路网数据的收集、整理和存储，利用 PostGIS 进行路网长度的精确统计分析，并借助 Echarts 的可视化功能，将统计结果以生动、形象的方式呈现出来，为进一步推动湖南省交通事业的发展，优化路网布局，提升城市规划和管理水平提供科学、直观的依据，同时也为类似基于空间数据的统计与可视化研究提供一个具有参考价值的实践案例，探索 GIS 技术与数据可视化技术在实际应用中的深度融合与创新应用模式。

一、路网长度计算

        随着地理信息系统（GIS）技术的不断发展，PostGIS 作为一款强大的开源空间数据库扩展，为处理地理空间数据提供了极大的便利。PostGIS 能够高效地存储、查询和分析地理空间数据，为路网长度统计等空间分析任务提供了坚实的技术支撑。本节将重点讲解如何查询省份对应的地级市列表以及如何查询地级市的路网长度，这里均采用基于PostGIS空间数据库来实现，省域以湖南省为例。

1、地级市列表查询

        想实现指定省份下属地级市查询，这里需要使用到之前提到过的地级市信息表。对应的表结构在此不再赘述，查询的SQL如下：

select * from biz_city t1 where t1.province_code = '430000';

         在客户端软件执行以上SQL，以上sql中430000表示湖南省的省份代码，执行结果如下：

2、地级市路网长度查询

        在查询出湖南省对应的地级市列表之后，接下来需要使用表关联的方式，关联我们之前使用过的路网数据库表，求解该地级市对应的路网长度，这里给出查询SQL的实例，关键代码如下：

select sum(st_length(r.geom :: geography)) / 1000.0 rlength,t1.city_code,
max(t1.city_name) city_name
from biz_road_network r ,biz_city t1
where st_contains(t1.geom, r.geom)
and t1.province_code = '430000'
group by t1.city_code
order by rlength desc;

        这里对上述SQL语句简单解释一下，这里使用了两张空间表进行关联查询即路网数据表和地市数据表，关联查询条件为对应地市区域包含的路网数据，即空间包含函数：st_contains();接着使用st_length();来求解路网的总长度。为了保证对查询结果的的单位是米制，因此需要将geometry数据转为geography后再进行计算，同时为了在展示路网数据长度时，单位显示公里或者千米，在返回的米制结果时除以1000表示千米。在客户端软件执行以上SQL之后，可以在响应窗口中看到以下结果：

        以上就是在PostGIS中使用空间表关联查询的实现过程。 下面我们基于这个查询结合Echarts来做可视化。

二、Echarts可视化实现

        俗话说，一图胜千言。这句话说的就是图表的魅力，使用图表不仅可以让结果展现得更加直观，同时增加了结果的趣味性，如果大家有看论文的习惯，在很多的科研论文，尤其是SCI等国外期刊对于图表的要求，表达、配色等有更高的要求。这里简单的介绍一下如何在后端使用Echarts来进行省域地级市的报表可视化。本章将分厂三个小节进行，首先讲解如何使用java在后台生成Echarts,然后结合如何在图表组件中使用ColorMap来优化Echarts的颜色配置，最后简单介绍如何对输出的成果进行简单的微调，比如坐标轴标签的展示等。

1、Echarts后端生成

        Echarts不仅可以使用前端的方式进行构建，也可以基于后端工程来实现快速可视化。这里以org.icepear.echarts.echarts-java为例，使用Java语言来介绍如何在后端来生成。在后端生成前，需要引入Maven依赖，Pom.xml的引用如下：

<dependency><groupId>org.icepear.echarts</groupId><artifactId>echarts-java</artifactId><version>1.0.3</version>
</dependency>

         这里引入了echarts-java之后，后台数据查询暂且忽略不计，这里仅演示如何将PostGIS查询出来的数据使用Echarts来进行图表展示，后台生成Echarts页面的关键代码如下：

package com.yelang.test;
import org.icepear.echarts.Bar;
import org.icepear.echarts.render.Engine;
public class HnRoadCalculate {public static void main(String[] args) {Bar bar = new Bar().setLegend().setTooltip("item").addXAxis(new String[] { "长沙市", "衡阳市", "岳阳市", "益阳市" ,"常德市","永州市","郴州市","怀化市","邵阳市","株洲市","湘西土家族苗族自治州","娄底市","湘潭市","张家界市"}).addYAxis().addSeries("路网长度", new Number[] { 17753.22156551351,14434.666394707818,14222.249927994444,13073.7041462314,11931.665375579692,10818.152494340602,10666.092158735342,10115.713304567329,9892.10719298748,7374.936096146714,6795.835819083372,5727.464899432551,4861.742381742725,3836.270296502996 });Engine engine = new Engine();engine.render("D:/java-echarts/hnroadlength-02.html", bar);System.out.println("完成...");}
}

        运行以上代码之后就会在本地的机器磁盘中生成目标文件，如下图所示：

        如果在磁盘中出现上述的文件，说明echarts报表生成成功。 默认情况下，生成的效果如下图所示：

2、引入Colormap配色

        如果不要求更多的配色，对X轴的各个地市展示页没有更多的要求，其实以上的需求确实已经基本得到了满足。但是为了让各地市有更明显的区别，这里可以结合之前讲过的colormap的相关知识，根据我们的需要来创建相应的色带，并且可以根据具体的值来生成指定对应的颜色，这样效果就变成渐变，更加符合我们的需求，这里改造如下。首先需要在前端引入ColorMap的js资源，然后自定义色带信息，关键代码如下：

var colorScheme = new MultiColorScheme('', 1000, 18000,new Color(0, 0, 255),new Color(0, 255, 255),new Color(0, 255, 0),new Color(255,255,0),new Color(255,0,0)]);

         然后在Echarts中定义具体值对应的颜色值，代码如下：

itemStyle:{color:function(params){console.log(params.value); return  makeColor(params.value, colorScheme.minValue, colorScheme.maxValue,colorScheme);}}

        这时再运行前面的代码，可以发现颜色的值已经发生了改变，不是之前一成不变的样子了。具体效果如下：

3、前端微调

        从色彩上来说基本已经满足了项目的需求，但是很明显的一个问题是，在生成的报表中，在坐标轴的Y轴上，只有有限的五个地市，如长沙市、益阳市、郴州市、株洲市、湘潭市。如何将这些所有的地级市都展示完整呢？从Echarts的官方文档上可以看到，可以设置y轴的偏转角度，关键代码如下：

axisLabel: {interval: 0,rotate: 30, formatter: function(value) { return value;}}

        再来看一下设置了坐标偏转的实际效果：

 

        到这里，完整的湖南省地级市路网长度空间分析查询以及Echarts图表可视化基本就已经实现了。希望对大家有所帮助。 

三、总结

        以上就是本文的主要内容。本研究以湖南省为例，旨在结合 PostGIS 和 Echarts 这两大技术工具，开展基于 PostGIS 的各地级市路网长度统计及 Echarts 图表可视化实践。通过对湖南省各地级市路网数据的收集、整理和存储，利用 PostGIS 进行路网长度的精确统计分析，并借助 Echarts 的可视化功能，将统计结果以生动、形象的方式呈现出来，为进一步推动湖南省交通事业的发展，优化路网布局，提升城市规划和管理水平提供科学、直观的依据，同时也为类似基于空间数据的统计与可视化研究提供一个具有参考价值的实践案例，探索 GIS 技术与数据可视化技术在实际应用中的深度融合与创新应用模式。行文仓促，难免有许多不足之处，如有不足，还恳请各位专家博主在评论区批评指出，不胜感激。