postgis について
PostGIS を扱う開発者向けに、空間データの設計、クエリ、インデックス、保守を案内するスキルです。PostGIS 3.6.1 に関連する機能を含み、型の選択、ジオメトリの検証・修復、3D 操作、トポロジ処理を扱います。
主な機能
- 01geometry と geography の選択指針
- 02空間インデックスとクエリのパターン
- 03ジオメトリの検証と修復
- 04ST_CoverageClean と SFCGAL の 3D 操作
- 05マイグレーションと GeoJSON のパターン
活用シーン
- 01空間カラムを持つデータベーステーブルの設計
- 02ポリゴンカバレッジのトポロジエラー修復
- 033D 交差演算や地形分析の実行
- 04地理クエリと GeoJSON API の構築
インストール
コマンドをコピーしてターミナルで実行します。
npx skills add https:/ / github.com/ troykelly/ claude-skills --skill postgisインストール後、Claude Code で/postgisを入力して読み込まれたか確認します。
詳細
PostGIS 3.6.1 空間データベース
概要
PostGIS 3.6.1(GEOS 3.14 搭載)では、トポロジ修復用の ST_CoverageClean、強化された SFCGAL の 3D 操作、大規模データセット向けの bigint トポロジサポート、PostgreSQL 18 との統合の改善など、大幅な機能強化が行われています。このスキルを使うことで、これらの機能を正しく活用できます。
基本原則: 空間データは特殊です。一般的なデータベースのパターンは、地理データではうまく機能しないことがよくあります。
開始時に宣言: 「PostGIS 3.6.1 の空間データに関するベストプラクティスを適用するため、postgis を適用します。」
このスキルを適用する場合
次のパターンのいずれかに該当する場合、このスキルは必須です。
| パターン | 例 |
|---|---|
**/*geo* | models/geography.ts, geo_utils.py |
**/*spatial* | lib/spatial.ts |
**/*location* | services/locationService.ts |
**/*coordinate* | types/coordinates.ts |
**/*polygon* | db/polygons.sql |
**/*geometry* | migrations/add_geometry.sql |
**/*postgis* | setup/postgis.sql |
**/*gis* | utils/gis.ts |
または、ファイルに次の内容が含まれる場合:
-- These patterns trigger this skill
ST_*
geography
geometry
SRID
PostGIS 3.6.1 の機能
1. ST_CoverageClean(3.6.1 の新機能)
カバレッジのクリーニングにより、ポリゴンコレクションのトポロジエラーを修復できます。GEOS 3.14 が必要です。
-- Clean a set of polygons that should form a seamless coverage
-- Fixes: overlaps, gaps, edge inconsistencies
SELECT ST_CoverageClean(
ARRAY[polygon1, polygon2, polygon3]::geometry[]
) AS cleaned_polygons;
-- Use case: Administrative boundaries, parcels, zones
-- Before: Manual repair with ST_MakeValid, ST_SnapToGrid
-- After: Single function handles entire coverage
-- Example: Clean municipal boundaries
WITH boundaries AS (
SELECT geom FROM municipalities
)
SELECT ST_CoverageClean(array_agg(geom))
FROM boundaries;
使用する場面:
- トポロジエラーを含む GIS データをインポートする場合
- 異なるソースのデータセットをマージする場合
- 隙間や重なりのないシームレスなカバレッジを確保する場合
- 地籍/区画データを管理する場合
2. SFCGAL 3D 関数
PostGIS 3.6.1 には、3D 操作をサポートする強化版の SFCGAL が含まれています。
-- Enable SFCGAL (if not already enabled)
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS postgis_sfcgal;
-- 3D intersection (true 3D, not projection)
SELECT ST_3DIntersection(
ST_GeomFromText('POLYHEDRALSURFACE Z (...)'),
ST_GeomFromText('POLYHEDRALSURFACE Z (...)')
);
-- 3D union
SELECT ST_3DUnion(geom1, geom2);
-- 3D area (actual surface area in 3D)
SELECT ST_3DArea(polyhedral_surface);
-- Minkowski sum (for buffer-like operations in 3D)
SELECT ST_MinkowskiSum(geometry1, geometry2);
-- Straight skeleton (for building roofs, etc.)
SELECT ST_StraightSkeleton(polygon);
-- Extrude 2D to 3D
SELECT ST_Extrude(polygon, 0, 0, height);
使用例:
- 建物/構造物のモデリング
- 地下インフラ
- 空域管理
- 3D 地形分析
3. Bigint トポロジサポート
PostGIS 3.6.1 は、大規模データセット向けに bigint のトポロジ ID をサポートしています。
-- Create topology with bigint IDs (new in 3.6.1)
SELECT CreateTopology('massive_parcels', 4326, 0.0000001, true);
-- Last parameter: use_bigint = true
-- Supports > 2 billion features per topology
-- Previous limit: ~2 billion (int4 max)
-- Add layer
SELECT AddTopoGeometryColumn('massive_parcels', 'public', 'parcels', 'topogeom', 'POLYGON');
-- TopoGeometry operations work the same
SELECT ST_CreateTopoGeo('massive_parcels', geom);
使用する場面:
- 国全体/大陸規模のデータセット
- 高解像度の区画データ
- OpenStreetMap のインポート
- トポロジのエッジ数が 20 億を超える場合
4. PostgreSQL 18 の割り込み処理
PostGIS 3.6.1 は、PostgreSQL 18 で改善されたクエリキャンセルを適切に処理します。
-- Long-running spatial operations can now be cancelled cleanly
-- No more orphaned locks or corrupted state
-- Example: Cancellable heavy operation
SELECT ST_Union(geom)
FROM very_large_table
GROUP BY region;
-- ^C now works properly
-- COPY operations with PostGIS also respect cancellation
COPY (SELECT id, ST_AsGeoJSON(geom) FROM features) TO '/tmp/export.json';
データ型
Geometry と Geography の比較
-- GEOMETRY: Planar coordinates, any SRID
-- Faster computations, less accurate over large distances
CREATE TABLE places_geometry (
id uuid PRIMARY KEY DEFAULT uuidv7(),
location geometry(Point, 4326) -- WGS84
);
-- GEOGRAPHY: Spherical coordinates, always WGS84
-- Accurate distances/areas, slower computations
CREATE TABLE places_geography (
id uuid PRIMARY KEY DEFAULT uuidv7(),
location geography(Point, 4326) -- Always WGS84
);
-- When to use GEOMETRY:
-- - Local/city-scale applications
-- - Need complex operations (union, intersection)
-- - Performance critical
-- - Non-earth data (game maps, floor plans)
-- When to use GEOGRAPHY:
-- - Global applications
-- - Distance/area accuracy matters
-- - Simple operations (distance, contains)
-- - User-facing distance calculations
SRID の選択
-- Common SRIDs:
-- 4326: WGS84 (GPS coordinates, web maps)
-- 3857: Web Mercator (tile-based web maps, display only)
-- Local projections for accurate measurements
-- ALWAYS store in 4326 (WGS84) as source of truth
-- Transform for calculations when needed
CREATE TABLE locations (
id uuid PRIMARY KEY DEFAULT uuidv7(),
name text NOT NULL,
location geography(Point, 4326), -- Storage
location_local geometry(Point) -- NULL, computed as needed
);
-- Transform for local calculations
SELECT ST_Transform(
location::geometry,
32610 -- UTM Zone 10N (California)
) FROM locations WHERE name = 'San Francisco';
インデックス戦略
空間インデックス
-- GiST index: Default for most spatial queries
CREATE INDEX idx_locations_geom ON locations USING gist(location);
-- BRIN index: For very large, naturally ordered datasets
-- (e.g., GPS tracks ordered by time)
CREATE INDEX idx_tracks_geom ON gps_tracks USING brin(location);
-- SP-GiST: For non-overlapping data (points, IP ranges)
CREATE INDEX idx_points_spgist ON points USING spgist(location);
インデックスのベストプラクティス
-- Always include spatial index
CREATE TABLE features (
id uuid PRIMARY KEY DEFAULT uuidv7(),
geom geometry(Polygon, 4326),
created_at timestamptz DEFAULT now()
);
CREATE INDEX idx_features_geom ON features USING gist(geom);
-- Partial spatial index for active records
CREATE INDEX idx_features_geom_active ON features USING gist(geom)
WHERE deleted_at IS NULL;
-- Composite index for common query patterns
CREATE INDEX idx_features_type_geom ON features USING gist(geom)
WHERE feature_type = 'building';
インデックスのクラスタリング
-- Cluster table by spatial index for range query performance
CLUSTER features USING idx_features_geom;
-- For large tables, recluster periodically
-- Schedule during maintenance window
クエリパターン
距離クエリ
-- Find points within distance (geography, in meters)
SELECT * FROM locations
WHERE ST_DWithin(
location,
ST_MakePoint(-122.4194, 37.7749)::geography,
1000 -- 1km radius
);
-- Find points within distance (geometry, in SRID units)
SELECT * FROM locations
WHERE ST_DWithin(
location,
ST_SetSRID(ST_MakePoint(-122.4194, 37.7749), 4326),
0.01 -- ~1km at this latitude (degrees)
);
-- K-nearest neighbors (KNN)
SELECT *, location <-> ST_MakePoint(-122.4194, 37.7749)::geography AS distance
FROM locations
ORDER BY location <-> ST_MakePoint(-122.4194, 37.7749)::geography
LIMIT 10;
-- Uses index for efficient KNN
包含クエリ
-- Points within polygon
SELECT * FROM points
WHERE ST_Within(location, (
SELECT boundary FROM regions WHERE name = 'California'
));
-- Polygon contains point
SELECT * FROM regions
WHERE ST_Contains(boundary, ST_MakePoint(-122.4194, 37.7749));
-- Intersects (overlaps in any way)
SELECT * FROM features
WHERE ST_Intersects(geom, query_polygon);
集約
-- Union all geometries
SELECT ST_Union(geom) FROM parcels WHERE owner = 'City';
-- Collect without merging (faster, preserves individual geometries)
SELECT ST_Collect(geom) FROM parcels WHERE owner = 'City';
-- Extent (bounding box)
SELECT ST_Extent(geom) FROM features;
-- Centroid of all points
SELECT ST_Centroid(ST_Collect(location)) FROM locations;
GeoJSON の統合
インポート/エクスポート
-- Geometry to GeoJSON
SELECT ST_AsGeoJSON(location) FROM locations WHERE id = $1;
-- Geometry with properties to Feature
SELECT jsonb_build_object(
'type', 'Feature',
'geometry', ST_AsGeoJSON(location)::jsonb,
'properties', jsonb_build_object(
'id', id,
'name', name
)
) FROM locations WHERE id = $1;
-- FeatureCollection
SELECT jsonb_build_object(
'type', 'FeatureCollection',
'features', jsonb_agg(
jsonb_build_object(
'type', 'Feature',
'geometry', ST_AsGeoJSON(location)::jsonb,
'properties', jsonb_build_object('id', id, 'name', name)
)
)
) FROM locations;
-- GeoJSON to Geometry
INSERT INTO locations (name, location)
VALUES ('New Place', ST_GeomFromGeoJSON($1));
-- With SRID enforcement
INSERT INTO locations (name, location)
VALUES ('New Place', ST_SetSRID(ST_GeomFromGeoJSON($1), 4326));
API レスポンスパターン
-- Function for API endpoints
CREATE OR REPLACE FUNCTION get_locations_geojson(
bounds geometry DEFAULT NULL
)
RETURNS jsonb AS $$
SELECT jsonb_build_object(
'type', 'FeatureCollection',
'features', COALESCE(jsonb_agg(
jsonb_build_object(
'type', 'Feature',
'id', id,
'geometry', ST_AsGeoJSON(location, 6)::jsonb, -- 6 decimal places
'properties', jsonb_build_object(
'name', name,
'created_at', created_at
)
)
), '[]'::jsonb)
)
FROM locations
WHERE bounds IS NULL OR ST_Intersects(location::geometry, bounds);
$$ LANGUAGE sql STABLE;
検証と修復
ジオメトリの検証
-- Check validity
SELECT id, ST_IsValid(geom), ST_IsValidReason(geom)
FROM features
WHERE NOT ST_IsValid(geom);
-- Common issues:
-- "Self-intersection"
-- "Ring Self-intersection"
-- "Too few points in geometry component"
-- "Hole lies outside shell"
ジオメトリの修復
-- Simple repair (handles most issues)
UPDATE features
SET geom = ST_MakeValid(geom)
WHERE NOT ST_IsValid(geom);
-- Repair with specific strategy
UPDATE features
SET geom = ST_MakeValid(geom, 'method=structure')
WHERE NOT ST_IsValid(geom);
-- Coverage clean for polygon sets (3.6.1)
WITH cleaned AS (
SELECT unnest(ST_CoverageClean(array_agg(geom ORDER BY id))) AS geom
FROM parcels
)
UPDATE parcels p
SET geom = c.geom
FROM cleaned c
WHERE ST_Intersects(p.geom, c.geom);
-- Snap to grid for precision issues
UPDATE features
SET geom = ST_SnapToGrid(geom, 0.000001)
WHERE ST_NPoints(geom) > 1000; -- High-detail features
パフォーマンスの最適化
クエリの最適化
-- Use && for bounding box pre-filter
SELECT * FROM features
WHERE geom && ST_MakeEnvelope(-122.5, 37.7, -122.4, 37.8, 4326)
AND ST_Intersects(geom, query_polygon);
-- Simplify for display (reduces transfer size)
SELECT id, ST_Simplify(geom, 0.0001) AS geom_display
FROM features;
-- Viewport-aware simplification
SELECT id,
CASE
WHEN zoom < 10 THEN ST_Simplify(geom, 0.01)
WHEN zoom < 14 THEN ST_Simplify(geom, 0.001)
ELSE geom
END AS geom
FROM features
WHERE geom && viewport_bounds;
空間データ向けのテーブル設計
-- Separate geometry from attributes for large tables
CREATE TABLE features (
id uuid PRIMARY KEY DEFAULT uuidv7(),
name text NOT NULL,
category text,
metadata jsonb DEFAULT '{}',
created_at timestamptz DEFAULT now()
);
CREATE TABLE feature_geometries (
feature_id uuid PRIMARY KEY REFERENCES features(id) ON DELETE CASCADE,
geom geometry(Geometry, 4326),
geom_simplified geometry(Geometry, 4326) -- Pre-computed simplification
);
CREATE INDEX idx_feature_geom ON feature_geometries USING gist(geom);
CREATE INDEX idx_feature_geom_simple ON feature_geometries USING gist(geom_simplified);
複雑なクエリ向けのマテリアライズドビュー
-- Pre-computed spatial joins
CREATE MATERIALIZED VIEW feature_regions AS
SELECT f.id AS feature_id, r.id AS region_id, r.name AS region_name
FROM features f
JOIN regions r ON ST_Within(f.location, r.boundary);
CREATE UNIQUE INDEX idx_feature_regions ON feature_regions(feature_id);
-- Refresh periodically
REFRESH MATERIALIZED VIEW CONCURRENTLY feature_regions;
移行パターン
空間カラムの追加
-- Step 1: Add column
ALTER TABLE locations ADD COLUMN geom geometry(Point, 4326);
-- Step 2: Create index
CREATE INDEX CONCURRENTLY idx_locations_geom ON locations USING gist(geom);
-- Step 3: Backfill from lat/lng
UPDATE locations
SET geom = ST_SetSRID(ST_MakePoint(longitude, latitude), 4326)
WHERE geom IS NULL AND latitude IS NOT NULL;
-- Step 4: Add constraint if needed
ALTER TABLE locations ADD CONSTRAINT locations_geom_4326
CHECK (ST_SRID(geom) = 4326);
Geometry から Geography への変換
-- Create new column
ALTER TABLE locations ADD COLUMN location_geo geography(Point, 4326);
-- Migrate data
UPDATE locations
SET location_geo = location::geography
WHERE location_geo IS NULL;
-- Create index on new column
CREATE INDEX CONCURRENTLY idx_locations_geo ON locations USING gist(location_geo);
-- Update application, then drop old column
ALTER TABLE locations DROP COLUMN location;
ALTER TABLE locations RENAME COLUMN location_geo TO location;
PostGIS アーティファクト
空間機能を実装する場合は、次のアーティファクトを投稿してください。
## PostGIS Implementation Summary
### Spatial Columns
| Table | Column | Type | SRID | Index |
|-------|--------|------|------|-------|
| locations | location | geography(Point) | 4326 | gist |
| parcels | boundary | geometry(Polygon) | 4326 | gist |
### PostGIS 3.6.1 Features Used
- [ ] ST_CoverageClean for topology repair
- [ ] SFCGAL 3D functions
- [ ] Bigint topology
- [ ] PostgreSQL 18 interrupt handling
### Spatial Queries
| Query Pattern | Index Used | Performance |
|---------------|------------|-------------|
| KNN distance | Yes (gist) | <10ms |
| ST_Within region | Yes (gist) | <50ms |
| ST_Intersects | Yes (gist) | <100ms |
### Validation
- [ ] All geometries pass ST_IsValid
- [ ] SRID constraints enforced
- [ ] Spatial indexes created
- [ ] Query patterns tested with EXPLAIN ANALYZE
**PostGIS Version:** 3.6.1
**GEOS Version:** 3.14.x
**Verified At:** [timestamp]
チェックリスト
PostGIS の実装を完了する前に、次の項目を確認してください。
- 適切なデータ型が選択されている(geometry または geography)
- SRID に一貫性がある(保存には 4326 を推奨)
- すべてのジオメトリカラムに空間インデックスが作成されている
- 入力ジオメトリが検証されている(ST_IsValid)
- GeoJSON のインポート/エクスポートがテストされている
- EXPLAIN ANALYZE でクエリのパフォーマンスが確認されている
- 適切な箇所で PostGIS 3.6.1 の機能が活用されている
- アーティファクトが課題に投稿されている
統合
このスキルは、次のスキルと統合されます。
database-architecture- 空間カラムは一般的なスキーマパターンに従いますpostgres-rls- RLS ポリシーでは空間述語を使用できますtimescaledb- 空間次元を持つ時系列データ