基於Django建立Web GIS應用程式-Python教學-PHP中文網

隨著全球定位系統（GPS）和衛星影像技術的快速發展，地理資訊系統（GIS）已成為了一個重要的應用領域。 GIS不僅限於地圖製作與分析，也廣泛應用於環境管理、土地管理、都市計畫等領域。而Web GIS應用程式的開發，可以讓使用者在任何地點、任何時間、透過任何裝置進行GIS資料的查詢、分析和管理，具有極大的應用前景。

Django是一個基於Python語言的Web開發框架，它提供了一系列的開發工具和技術，可以幫助我們快速建立高效的Web應用程式。本文將介紹如何使用Django建立一個簡單的Web GIS應用程式。

一、環境準備

在開始前，我們需要確保已經安裝好以下必備環境：

Python 3.x
Django
GDAL

其中，GDAL是一個常用的地理資料處理庫，我們將使用它來處理GIS資料。

二、新Django專案

透過以下指令可以建立一個新的Django專案：

django-admin startproject webgis

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這項指令建立了一個名為webgis的Django專案。我們可以透過以下命令進入該專案的根目錄：

cd webgis

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接著，我們可以透過以下命令創建一個名為gisapp的應用程式：

python manage.py startapp gisapp

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這個命令創建了一個名為gisapp的Django應用程序，並在專案目錄下創建了一個與之同名的子目錄。

三、設定Django專案

我們需要在專案的settings.py檔案中設定GDAL和應用程式：

# settings.py

# 导入GDAL库
from django.contrib.gis import gdal

# 数据库设置
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.contrib.gis.db.backends.postgis', # 使用PostGIS数据库
        'NAME': 'webgis', # 数据库名称
        'USER': 'postgres', # 数据库用户名
        'PASSWORD': '****', # 数据库密码
        'HOST': '127.0.0.1', # 数据库地址
        'PORT': '5432', # 数据库端口
    }
}

# 应用设置
INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'django.contrib.gis',
    'gisapp', # 加入我们的应用程序
]

# 时间区域设置
TIME_ZONE = 'Asia/Shanghai'

# GDAL设置
gdal.HAS_GDAL = True
gdal.HAS_SRS = True

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四、建立地理要素模型

#我們需要在應用程式的models.py檔案中建立一些地理要素模型，以便在資料庫中儲存地理要素資料。例如，我們可以建立一個名為「WorldBorder」的模型，用於儲存世界各國的邊界資訊。以下是該模型的定義：

# models.py

from django.contrib.gis.db import models

class WorldBorder(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=50)
    area = models.IntegerField(default=0)
    pop2005 = models.IntegerField(default=0)
    fips = models.CharField(max_length=2)
    iso2 = models.CharField(max_length=2)
    iso3 = models.CharField(max_length=3)
    un = models.IntegerField(default=0)
    region = models.IntegerField(default=0)
    subregion = models.IntegerField(default=0)
    lon = models.FloatField()
    lat = models.FloatField()
    mpoly = models.MultiPolygonField()

    def __str__(self):
        return self.name

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在該模型中，我們定義了一些欄位來儲存國家/地區的基本資訊（如名稱、面積、人口等），同時我們也定義了一個MultiPolygonField類型的字段來儲存邊界資訊。

五、創建地理要素資料

我們需要建立一些地理要素數據，以便在資料庫中進行儲存。我們可以透過以下命令將資料匯入資料庫：

ogr2ogr -f "PostgreSQL" PG:"dbname=webgis user=postgres host=127.0.0.1 password=**** port=5432" -nln worldborder -nlt MULTIPOLYGON -update -overwrite -lco GEOMETRY_NAME=mpoly -skipfailures ./world_borders.shp

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該命令將world_borders.shp檔案中的資料匯入到名為「worldborder」的表中。

六、寫視圖函數

我們需要在應用程式的views.py檔案中寫一些視圖函數，以便回應使用者的請求。例如，我們可以編寫一個名為「map」的視圖函數，用於在地圖上顯示世界各國的邊界資訊。以下是該視圖函數的定義：

# views.py

from django.shortcuts import render
from django.contrib.gis.geos import GEOSGeometry
from .models import WorldBorder

def map(request):
    # 获取所有国家/地区
    countries = WorldBorder.objects.all()

    # 构造GeoJSON格式数据
    geojson = {
        "type": "FeatureCollection",
        "features": []
    }
    for country in countries:
        feature = {
            "type": "Feature",
            "geometry": country.mpoly.geojson,
            "properties": {
                "name": country.name,
                "area": country.area,
                "pop2005": country.pop2005,
                "fips": country.fips,
                "iso2": country.iso2,
                "iso3": country.iso3,
                "un": country.un,
                "region": country.region,
                "subregion": country.subregion
            }
        }
        geojson["features"].append(feature)

    # 返回地图页面
    return render(request, 'map.html', {'geojson': geojson})

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該函數首先獲取所有國家/地區的信息，然後將它們轉換為GeoJSON格式的資料。最後，將資料傳遞到名為「map.html」的範本中進行展示。

七、寫模板

我們需要在應用程式的templates目錄下建立一個名為「map.html」的模板，用來展示地圖和資料。以下是該範本的定義：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8">
    <title>Web GIS Application</title>
    <style>
        #map {
            width: 100%;
            height: 100%;
            position: absolute;
            top: 0;
            left: 0;
            z-index: -1;
        }
    </style>
    <script src="{% static 'leaflet/leaflet.js' %}"></script>
    <link rel="stylesheet" href="{% static 'leaflet/leaflet.css' %}"/>
</head>
<body>
<div id="map"></div>
<script>
    // 初始化地图
    var map = L.map('map').setView([39.9, 116.4], 3);

    // 添加图层
    var geojson = {{ geojson | safe }};
    var countries = L.geoJSON(geojson, {
        onEachFeature: function (feature, layer) {
            layer.bindPopup(feature.properties.name);
        }
    }).addTo(map);

    // 添加控件
    L.control.scale().addTo(map);

    // 添加底图
    var osm = L.tileLayer('http://{s}.tile.osm.org/{z}/{x}/{y}.png', {
        attribution: 'Map data © <a href="http://openstreetmap.org">OpenStreetMap</a> contributors'
    });
    osm.addTo(map);
</script>
</body>
</html>

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該範本使用了一個名為「Leaflet」的JavaScript地圖庫。

八、執行應用程式

我們可以在命令列中執行以下命令，啟動Django伺服器：