GIS-LAB

Географические информационные системы и дистанционное зондирование

Серверы WMS и фильтрация данных

Рассматриваются вопросы динамической выборки из массива данных определенной части. Описывается решение, стандартизированное в спецификации OGC WMS, и частные реализации в программах GeoServer, UMN MapServer, QGIS MapServer. Не затрагивается раздел работы с временны́ми отрезками. Приводятся методы работы с фильтрами в javascript-библиотеке OpenLayers.

Обсудить в форуме Комментариев — 11

Оглавление

  1. Спецификация OGC WMS
  2. Использование
  3. GeoServer
  4. UMN MapServer
  5. OpenLayers

1. Спецификация OGC WMS

Текущая редакция стандарта OGC Web Map Service Interface 1.3.0 (20.01.2004) предполагает настройку сервиса в реальном времени посредством отправки документов SLD. Фильтры можно задать в двух случаях: LayerFeatureConstraints для всего слоя (SLD 1.1.0, раздел 11.2 «Named layers») и для каждого правила (Rule) в стилях (SE 1.1.0, раздел 10 «Rules»).

Примечание: правила составления фильтров описываются в спецификации Filter Encoding Implementation.

Во втором случае данные из хранилища (например, БД или WFS) запрашиваются в полном объеме. А после применения стилей часть объектов может быть исключена, т.к. они не вошли ни в одно из правил. Накладные расходы на подготовку и транспортировку данных очевидны, но проект UMN MapServer пошел именно по этому пути (см. ниже).

Если же задать LayerFeatureConstraints для слоя, то запрос в хранилище будет производиться с учетом фильтра и лишние данные не будут включены в результат.

Обратимся к профилю Styled Layer Descriptor (версия 1.1.0 от 29.06.2007). Пример фильтра слоя выглядит так (описание namespace опущено):

<sld:StyledLayerDescriptor version="1.1.0">
    <sld:NamedLayer>
        <se:Name>mylayer</se:Name>

        <!-- фильтр слоя -->
        <sld:LayerFeatureConstraints>
            <sld:FeatureTypeConstraint>
                <ogc:Filter>
                    <ogc:PropertyIsEqualTo>
                        <ogc:PropertyName>country</ogc:PropertyName>
                        <ogc:Literal>UKRAINE</ogc:Literal>
                    </ogc:PropertyIsEqualTo>
                </ogc:Filter>
            </sld:FeatureTypeConstraint>
        </sld:LayerFeatureConstraints>

        <sld:UserStyle>
            <!-- описание стилей (rules) -->
        </sld:UserStyle>

    </sld:NamedLayer>
</sld:StyledLayerDescriptor>

Полная реализация LayerFeatureConstraints есть в QGIS MapServer.

В программе UMN MapServer фильтр слоя напрямую не поддерживается, но если источником данных является БД, то выполняется довольно спорная оптимизация (ticket #2840): фильтры из всех rules объединяются в один общий, который используется при обращении к источникам данных. Если же вы хотите установить фильтр слоя другими методами (см. ниже), то такое поведение будет сильно мешать. Отключить эту оптимизацию можно только в исходном коде с перекомпиляцией (или применить бинарный патч).

GeoServer использует библиотеку GeoTools, в которой реализация LayerFeatureConstraints присутствует. (В реальной жизни не проверял.)

2. Использование

Подготовленный документ SLD сохраняется в файл, доступный для сервера WMS по протоколу HTTP. В строке запроса указывается полная ссылка в параметре SLD (одной строкой):

http://wms-server/wms?SERVICE=WMS&
LAYERS=mylayer&
SLD=http://other-server/layer_with_filter.sld

Заметьте, что имя слоя в параметре LAYERS и в документе SLD должно совпадать (в примере и там и там 'mylayer').

При работе в OpenLayers составляют условие фильтра и передают серверному скрипту (например, php или python) который оформляет документ SLD и сохраняет в виде файла. Как вариант, можно направить результат сразу на сервер WMS:

http://wms-server/wms?SERVICE=WMS&
LAYERS=mylayer&
SLD=http://other-server/style_filter.php?country#UKRAINE

Если отбросить решаемые трудности с кодированием строки, то нужно отметить только увеличение длины строки запроса и накладные расходы на постоянную работу скрипта (будет выполняться при рендеринге каждого тайла). Для несложных фильтров это метод может быть удобен.

Применение фильтра к слою:

lay_points.mergeNewParams({
    sld: 'http://other-server/layer_with_filter.sld'
});

При добавлении (обновлении) параметров слоя он автоматически перерисовывается.

Примечание: можно, также, передать все содержимое документа в параметре SLD_BODY. Но так как длина строки ограничена (зависит от браузера, 500-2000 знаков), то практического применения этот способ не нашел.

3. GeoServer

Использование SLD позволяет создавать веб-приложения, не зависящие от используемого на сервере WMS программного обеспечения. Но иногда бывает удобнее и проще воспользоваться дополнительными функциями (vendor feature) конкретного сервера.

Common Query Language

В GeoServer реализован собственный механизм фильтров слоя — CQL. В новой версии (см. пресс-релиз GeoServer 2.1 beta 3) обещают его расширенный вариант ECQL. Язык CQL введен в спецификации OGC Catalogue Services (CS 2.0.2, раздел 6.2.2). В тексте дано исключительно формальное описание, требующее для понимания определенной подготовки. Поэтому рекомендую обратиться к документации GeoServer и GeoTools.

OGC FE разрабатывается на основе CQL и по возможностям оба языка равны. В CQL присутствуют функции пространственных отношений (BBOX, пересечение и т.п.) и временные выборки.

Примеры фильтров:

city_name LIKE 'A%' AND population > 100000
country IN ('UKRAINE', 'BELARUS')

При использовании с сервисами WMS в строку запроса добавляется параметр CQL_FILTER:

http://wms-server/wms?SERVICE=WMS&
LAYERS=mylayer&
CQL_FILTER="country IN ('UKRAINE', 'BELARUS')"

Аналогично для OpenLayers:

lay_points.mergeNewParams({
    CQL_FILTER: "country IN ('UKRAINE', 'BELARUS')"
});
OGC Filter

GeoServer позволяет применять фильтры OGC напрямую. В параметре FILTER запроса передается описание фильтра в формате XML. Пример из документации:

http:/localhost:8080/geoserver/wms/kml_reflect?
layers=topp:states&
FILTER=%3CFilter%3E%3CPropertyIsBetween%3E%3CPropertyName%3Etopp:LAND_KM%3C/PropertyName%3E%3CLowerBoundary%3E%3CLiteral%3E100000%3C/Literal%3E%3C/LowerBoundary%3E%3CUpperBoundary%3E%3CLiteral%3E150000%3C/Literal%3E%3C/UpperBoundary%3E%3C/PropertyIsBetween%3E%3C/Filter%3E

Строка закодирована по методу Quoted-printable и эквивалентна:

<Filter>
    <PropertyIsBetween>
        <PropertyName>topp:LAND_KM</PropertyName>
        <LowerBoundary>
            <Literal>100000</Literal>
        </LowerBoundary>
        <UpperBoundary>
            <Literal>150000</Literal>
        </UpperBoundary>
    </PropertyIsBetween>
</Filter>

Как правило, кодировать вручную не требуется, браузер выполняет эту работу самостоятельно. Но если понадобиться раскодировать, то рекомендую программу Штирлиц. (Последняя версия 4.01 вышла в 2001 году, но легко находится в интернете.)

featureid

Редко используемый фильтр, предназнаен для выбора объекта по известному идентификатору:

http://localhost:8080/geoserver/wms/kml_reflect?
layers=topp:states&featureid=states.5

4. UMN MapServer

Стационарный фильтр слоя задается в файле настроек ключевым словом FILTER:

LAYER
	NAME "mylayer"
	FILTER ([type]=’road’ and [size]<2)
	...
END # layer

Полный список возможных логических конструкций приведен в документации в разделе «MapServer expressions».

Run-time Substitution

Что бы изменять параметры динамически (см. главу «Run-time Substitution»), введем в фильтр переменные и опишем информацию, для проверки на корректность:

LAYER
	...
	FILTER ( ("[region]" = %country%) AND ("[size]" < %size%) )
	...
	METADATA
		country_validation_pattern '.'
		size_validation_pattern '^[0-9]{1,}$'
	END
END

Две переменные — %country% и %size%. Соответствующие им строки проверки задаются в форме Regular expression (RegExp): country — любое значение, size — только цифры. В документации строго не рекомендуют использовать RegExp '.', так как это создает опасность проведения атаки. Но в принципе, никто не запрещает использовать универсальный фильтр типа:

LAYER
	...
	FILTER (%myfilter%)
	...
	METADATA
		myfilter_validation_pattern '.'
	END
END

Строка запроса к серверу WMS принимает вид:

http://wms-server/wms?SERVICE=WMS&
LAYERS=mylayer&
country='UKRAINE'&
size='100000'

Есть и более общий механизм изменения любых параметров файла настроек. Он очень похож на описанный выше:

LAYER
	...
	VALIDATION
		'filter' '.'
	END
END

Используется группа VALIDATION, в которой указывается имя параметра и строка проверки. Как я указал выше изменять можно любой параметр, имя которого внесено в группу. Это позволяет изменять, например, строку подключения к базе данных. На всякий случай приведу познавательную ссылку - SQL injection).

В строку запроса на сервер добавляются конструкция вида (пробелы можно заменять на символ '+', при необходимости):

&map.layer[0]=FILTER+("[country]" = "UKRAINE")
&map.layer[0].class[0]=EXPRESSION+("[country]" = "BELARUS")
&map.layer[0]=DATA+"the_geom from xxx using unique gid using srid=4326"
MapScript

Пожалуй, наиболее удобный вариант изменения фильтра — это использование скрипта на одном из диалектов MapScript (PHP, Python, Perl и др.). Тем более, что при работе с этим сервером создание враппера желательно в любом случае.

Пример для PHP/MapScript:

<?php
#dl('php_mapscript.so');

# создаем карту
$map = ms_newMapobj('/usr/local/example.map');
# загружаем переданные параметры
$request = ms_newowsrequestobj();
$request->loadparams();
# задаем фильтр
$layer = $map->getLayerByName('mylayer');
$layer->setFilter($request->getValueByName('MY_FILTER'));

# рисуем карту
ms_ioinstallstdouttobuffer();
$map->owsdispatch($request);
$contenttype = ms_iostripstdoutbuffercontenttype();
if ($contenttype == 'image/png')
    header('Content-type: image/png');
ms_iogetStdoutBufferBytes();
ms_ioresethandlers();
?>

5. OpenLayers

В библиотеке есть встроенная поддержка работы с фильтрами в формате OGC — набор классов OpenLayers.Filter.

Простое сравнение country = 'UKRAINE':

var filter = new OpenLayers.Filter.Comparison({
    type: OpenLayers.Filter.Comparison.EQUAL_TO,
    property: 'country',
    value: 'UKRAINE',
});

Преобразование в XML:

var format = new OpenLayers.Format.Filter({version: "1.1.0"});
var xml = new OpenLayers.Format.XML();
var text = xml.write(format.write(filter));

В версии для разрабочиков (trunk) уже присутствует парсер OpenLayers.Format.CQL. Работа с ним аналогична рассмотреному выше.

Стили

Вот так выглядит точечный стиль с логическим условием (country = 'UKRAINE') OR (country = 'BELARUS'):

var style = new OpenLayers.Style();

var rule = new OpenLayers.Rule({
    name: species_selected[i],
    filter: new OpenLayers.Filter.Logical({
        type: OpenLayers.Filter.Logical.OR,
        filters: [
            new OpenLayers.Filter.Comparison({
                type: OpenLayers.Filter.Comparison.EQUAL_TO,
                property: 'country',
                value: 'UKRAINE',
            }),
            new OpenLayers.Filter.Comparison({
                type: OpenLayers.Filter.Comparison.EQUAL_TO,
                property: 'country',
                value: 'BELARUS',
            })
        ]
    }),
    symbolizer: {
        "Point": {
            graphicName: "circle", pointRadius: 3.5,
            strokeWidth: 1, strokeColor: "#000000",
            fillColor: palette[x], fillOpacity: 0.5
        }
    }
});

style.addRules([rule]);

Преобразование стиля в формат SLD (LayerFeatureConstraints не поддерживается):

var text = new OpenLayers.Format.SLD().write({
    namedLayers: [{
        name: "mylayer",
        userStyles: [style]
    }]
});

И в заключение, небольшая справка по подстановочным символам (wild-card):


 один любой символ любое количество
любых символов		 экранирование (escape) Примечание
SLD (FE) . (точка) * ! Переопределяется в singleChar, wildCard, escapeChar
UMN MapServer . (точка) * \ Про правилам RegExp
CQL _ % \
SQL _ %
экранирование задается параметром escape
Обсудить в форуме Комментариев — 11

Ссылки по теме

Последнее обновление: September 09 2021

Дата создания: 29.12.2010
Автор(ы): Mavka

Donate

Новое на форумеRSS

© GIS-Lab и авторы, 2002-2021. При использовании материалов сайта, ссылка на GIS-Lab и авторов обязательна. Содержание материалов - ответственность авторов. (подробнее).