django.contrib.gis.db.models.functions.BoundingCircle の徹底解説

Django の django.contrib.gis.db.models.functions.BoundingCircle の解説

概要

用途

• ジオメトリフィールドの空間的な広がりを把握したい場合
• ジオメトリフィールド同士の距離を計算したい場合
• ジオメトリフィールドを可視化したい場合

利点

• 複雑なSQLクエリを書くことなく、最小円を計算できる
• 異なるジオメトリタイプ同士の距離を計算できる
• 地図などの可視化に利用できる

使用例

from django.contrib.gis.db.models.functions import BoundingCircle

# モデル
class MyModel(models.Model):
    geom = models.PointField()

# すべてのジオメトリフィールドの最小円を計算
qs = MyModel.objects.annotate(
    center=BoundingCircle('geom').centroid,
    radius=BoundingCircle('geom').radius,
)

# 特定のジオメトリフィールドの最小円を計算
qs = MyModel.objects.filter(geom__intersects=other_geom).annotate(
    bounding_circle=BoundingCircle('geom'),
)

# 結果の利用
for obj in qs:
    print(f"中心点: {obj.center}")
    print(f"半径: {obj.radius}")

パラメータ

BoundingCircle 関数は、以下のパラメータを受け取ります。

• expression: ジオメトリフィールドを表す式
• geography: True の場合、地理座標系で最小円を計算します。デフォルトは False です。
• srid: 出力される最小円のSRIDを指定します。デフォルトは、ジオメトリフィールドのSRIDです。

注意事項

• BoundingCircle 関数は、PostGISなどの空間データベースが必要です。
• ジオメトリフィールドが空の場合、None が返されます。

BoundingCircle 関数のサンプルコード

すべてのジオメトリフィールドの最小円を計算

from django.contrib.gis.db.models.functions import BoundingCircle

# モデル
class MyModel(models.Model):
    geom = models.PointField()

# すべてのジオメトリフィールドの最小円を計算
qs = MyModel.objects.annotate(
    center=BoundingCircle('geom').centroid,
    radius=BoundingCircle('geom').radius,
)

# 結果の出力
for obj in qs:
    print(f"中心点: {obj.center}")
    print(f"半径: {obj.radius}")

特定のジオメトリフィールドの最小円を計算

from django.contrib.gis.db.models.functions import BoundingCircle

# モデル
class MyModel(models.Model):
    geom = models.PointField()

# 特定のジオメトリフィールドの最小円を計算
qs = MyModel.objects.filter(geom__intersects=other_geom).annotate(
    bounding_circle=BoundingCircle('geom'),
)

# 結果の出力
for obj in qs:
    print(f"最小円: {obj.bounding_circle}")

地理座標系で最小円を計算

from django.contrib.gis.db.models.functions import BoundingCircle

# モデル
class MyModel(models.Model):
    geom = models.PointField(geography=True)

# 地理座標系で最小円を計算
qs = MyModel.objects.annotate(
    bounding_circle=BoundingCircle('geom', geography=True),
)

# 結果の出力
for obj in qs:
    print(f"最小円: {obj.bounding_circle}")

SRID を指定して最小円を計算

from django.contrib.gis.db.models.functions import BoundingCircle

# モデル
class MyModel(models.Model):
    geom = models.PointField(srid=3857)

# SRID を指定して最小円を計算
qs = MyModel.objects.annotate(
    bounding_circle=BoundingCircle('geom', srid=4326),
)

# 結果の出力
for obj in qs:
    print(f"最小円: {obj.bounding_circle}")

ジオメトリフィールドが空の場合

from django.contrib.gis.db.models.functions import BoundingCircle

# モデル
class MyModel(models.Model):
    geom = models.PointField(null=True)

# ジオメトリフィールドが空の場合、None を返す
qs = MyModel.objects.annotate(
    bounding_circle=BoundingCircle('geom'),
)

# 結果の出力
for obj in qs:
    if obj.geom is None:
        print(f"最小円: None")
    else:
        print(f"最小円: {obj.bounding_circle}")

異なるジオメトリタイプ同士の距離を計算

from django.contrib.gis.db.models.functions import Distance

# モデル
class MyModel(models.Model):
    point = models.PointField()
    polygon = models.PolygonField()

# 異なるジオメトリタイプ同士の距離を計算
qs = MyModel.objects.annotate(
    distance=Distance('point', 'polygon'),
)

# 結果の出力
for obj in qs:
    print(f"距離: {obj.distance}")

地図などの可視化

from django.contrib.gis.geos import Point

# 地図ライブラリ
import folium

# 中心点と半径から円を作成
center = Point(x, y)
radius = 1000

# 地図を作成
map = folium.Map(location=center, zoom_start=12)

# 円を描画
folium.Circle(
    location=center,
    radius=radius,
    color='red',
    fill=True,
    popup='最小円',
).add_to(map)

# 地図を表示
map.save('map.html')

BoundingCircle 関数の代替方法

カスタム関数

from django.contrib.gis.geos import GEOSGeometry

def bounding_circle(geom):
    """
    ジオメトリフィールドの最小円を計算します。

    Args:
        geom: ジオメトリフィールド

    Returns:
        最小円を表す GEOSGeometry オブジェクト
    """
    centroid = geom.centroid
    radius = geom.minimum_bounding_circle().radius
    return GEOSGeometry('Circle(%s, %s)' % (centroid.x, radius))

# 使用例
qs = MyModel.objects.annotate(
    bounding_circle=bounding_circle('geom'),
)

SQL クエリ

PostGIS などの空間データベースでは、ST_MinimumBoundingCircle 関数を使用して最小円を計算できます。

SELECT
    geom,
    ST_MinimumBoundingCircle(geom) AS bounding_circle
FROM
    my_model;

ライブラリ

Shapely などのライブラリを使用して、Python コードで最小円を計算できます。

from shapely.geometry import Point, Polygon

# モデル
class MyModel(models.Model):
    geom = models.PointField()

# ライブラリ
from shapely.geometry import Point, Polygon

# ジオメトリフィールドの最小円を計算
def bounding_circle(geom):
    if isinstance(geom, Point):
        return geom.buffer(1000)
    elif isinstance(geom, Polygon):
        return geom.minimum_bounding_circle()

# 使用例
qs = MyModel.objects.annotate(
    bounding_circle=bounding_circle('geom'),
)

その他のツール

GIS ソフトウェアなどのツールを使用して、最小円を計算できます。

• 必要な機能
• 開発者のスキル
• パフォーマンス
• 使いやすさ

BoundingCircle 関数 は、最も簡単で便利な方法です。ただし、必要な機能が提供されていない場合もあります。

カスタム関数 は、BoundingCircle 関数で提供されていない機能を追加できます。ただし、開発スキルが必要です。

SQL クエリ は、パフォーマンスが最も優れています。ただし、SQL の知識が必要です。

ライブラリ は、柔軟性と使いやすさのバランスが取れています。

その他のツール は、視覚的な操作が可能です。