如何将空间 JOIN 翻译成 Django 查询语言？

Posted 2023-04-12

【中文标题】如何将空间 JOIN 翻译成 Django 查询语言？

【英文标题】：How could I translate a spatial JOIN into Django query language?

【发布时间】：2021-08-23 09:58:59

【问题描述】：

上下文

我有两个表 app_area 和 app_point 以任何方式不相关（没有外键）期望每个表都有一个几何字段，因此我们可以分别在空间上查询它们 polygon 和 point 类型。裸模型看起来像：

from django.contrib.gis.db import models

class Point(models.Model):
    # ...
    geom = models.PointField(srid=4326)

class Area(models.Model):
    # ...
    geom = models.PolygonField(srid=4326)

我想创建一个过滤掉多边形中不包含的点的查询。 如果我必须用 Postgis/SQL 语句编写它来执行这个任务，我会发出这种查询：

SELECT
    P.*
FROM
    app_area AS A JOIN app_point AS P ON ST_Contains(A.geom, P.geom);

在定义空间索引时，这既简单又高效。

我关心的是在我的 Django 应用程序中编写这个查询而不用硬编码 SQL。因此，我想使用经典的 Django 查询语法将其委托给 ORM。

问题

我在互联网上找不到这种查询的明确示例，我找到了解决方案：

要么依赖使用ForeignKeyField 或prefetch_related 的预定义关系（但在我的情况下不存在这种关系）； 或者使用单个手工制作的几何图形来表示多边形（但这不是我的用例，因为我想依赖另一个表作为多边形源）。

我觉得使用 Django 绝对可以实现，但也许我对这个框架太陌生，或者它没有足够的文档记录，或者我没有找到合适的关键字来搜索它。

我可以在官方文档中找到的最好的对象是 FilteredRelation 对象，它似乎可以满足我的要求：定义 JOIN 子句的 ON 部分，但我无法正确设置，主要是我没有不了解如何填写其他表格并指向正确的字段。

from django.db.models import F, Q, FilteredRelation

query = Location.objects.annotate(
    campus=FilteredRelation(<relation_name>, condition=Q(geom__contains=F("geom")))
)

主要是relation_name这个字段让我困惑。我希望它是我要加入的表（这里是Area），但它似乎是一个预期的列名。

django.core.exceptions.FieldError: Cannot resolve keyword 'Area' into field. Choices are: created, geom, id, ...

但是这个字段列表来自Point 表。

我的问题是：如何将我的空间 JOIN 翻译成 Django 查询语言？

注意：不需要依赖FilteredRelation 对象，这只是我目前找到的最佳匹配！

更新

我可以使用extra 模拟预期的输出：

results = models.Point.objects.extra(
    where=["ST_intersects(app_area.geom, app_point.geom)"],
    tables=["app_area"]
)

它返回一个QuerySet，但它仍然需要注入普通的SQL语句，然后生成的SQL在子句方面是不等价的：

SELECT "app_point"."id", "app_point"."geom"::bytea
FROM "app_point", "app_area"
WHERE (ST_intersects(app_area.geom, app_point.geom))

还有EXPLAIN 的表演。

【参考方案1】：

我认为，最好的解决方案是聚合这些区域，然后与这些点进行交叉。

from django.db.models import Q
from django.contrib.gis.db.models.aggregates import Union

multipolygon_area = Area.objects.aggregate(area=Union("geom"))["area"]

# Get all points inside areas
Points.objects.filter(geom__intersects=multipolygon_area)

# Get all points outside areas
Points.objects.filter(~Q(geom__intersects=multipolygon_area))

这非常有效，因为它完全是在数据库级别计算的。

The idea was found here