ST_AsBinary解析与应用实践（同ST_AsWKB）

• 一、函数概述
• 二、核心参数解析
• 三、典型用法示例
• 四、Out-DB 波段处理机制
• 五、二进制格式与其他格式的转换
• 六、性能与存储优化
• 七、应用场景
• 八、注意事项
• 九、扩展应用：基于Python Web的栅格二进制数据的网络传输
• 十、总结

一、函数概述

ST_AsBinary和ST_AsWKB是 PostGIS 中用于将栅格数据（raster）转换为二进制格式的工具函数，主要用于：

• 高效存储与传输栅格数据（避免文本格式的冗余）。
• 支持二进制游标（Binary Cursor）从数据库中提取数据。
• 兼容 OGC 标准的栅格二进制表示，便于与其他 GIS 系统交互。

两者本质功能相同，ST_AsWKB是ST_AsBinary的别名，均遵循 PostGIS 自定义的栅格 WKB（Well-Known Binary）格式规范。

二、核心参数解析

bytea ST_AsBinary(raster rast,                -- 输入栅格boolean outasin = FALSE     -- 控制外存波段处理方式
);

参数说明：

1. outasin 参数：

• FALSE（默认）：外存波段（Out-DB Bands）在二进制中存储文件路径。
• TRUE：外存波段数据直接嵌入二进制中（类似内存波段），避免客户端访问文件路径权限问题。

2. 二进制格式规范：

• PostGIS 栅格 WKB 格式遵循RFC2 规范，主要包含：

  • 栅格元数据（宽度、高度、波段数等）。
  • 每个波段的像素数据（按波段顺序存储）。
  • 空间参考信息（SRID、仿射变换参数）。

三、典型用法示例

示例 1：导出栅格为二进制数据（内存波段）

-- 将栅格转换为二进制，用于二进制流传输
SELECT ST_AsBinary(rast) AS raster_binary
FROM satellite_raster
WHERE acquisition_date = '2023-07-15' AND band_id = 1;

应用：通过网络接口传输栅格数据时，二进制格式比其他格式（如 GeoTIFF）更高效。

示例 2：处理外存波段

-- 外存波段栅格转换为自包含二进制
SELECT ST_AsBinary(rast := dem_rast,outasin := TRUE  -- 嵌入外存波段数据
) AS self_contained_binary
FROM raster_catalog
WHERE storage_type = 'out-db';

场景：当客户端无法访问服务器文件系统时，确保栅格数据完整传输。

示例 3：二进制数据导入与验证

-- 从二进制还原栅格并验证元数据
WITH binary_data AS (SELECT ST_AsBinary(rast) AS bin FROM dummy_rast WHERE rid = 1
),
restored_rast AS (SELECT ST_FromWKB(bin) AS rast FROM binary_data
)
SELECT ST_Width(rast) AS width,ST_Height(rast) AS height,ST_NumBands(rast) AS band_count
FROM restored_rast;

输出：验证还原栅格的元数据与原始栅格一致，确保二进制转换无损失。

四、Out-DB 波段处理机制

1. Out-DB 存储模式：

• 栅格像素数据存储在文件系统，数据库仅记录文件路径（如/path/to/raster_123.dat）。
• 优点：减少数据库体积，适合大尺寸栅格。

2. outasin=TRUE 的影响：

• 强制将 Out-DB 波段的像素数据读取并嵌入二进制中，转换为 In-DB 存储模式（临时）。
• 注意：可能导致二进制数据量大幅增加（如 1GB 栅格文件嵌入后二进制大小约 1GB）。

五、二进制格式与其他格式的转换

1. 二进制→栅格对象：

• 使用ST_FromWKB(bytea)或ST_FromBinary(bytea)还原栅格：

SELECT ST_FromWKB(raster_binary) AS restored_rast
FROM binary_storage;

2. 与 GDAL 格式互转：

• 先转换为二进制，再通过ST_AsGDALRaster导出为其他格式：

SELECT ST_AsGDALRaster(ST_FromWKB(raster_binary), 'GTiff') AS tiff_data
FROM binary_table;

六、性能与存储优化

1. 二进制传输效率：

• 相比文本格式，二进制格式传输速度提升约 30-50%，存储空间减少约 40%。

2. Out-DB 波段策略：

• 若客户端可访问服务器文件系统，保持outasin=FALSE（仅存储路径，传输效率更高）。
• 若需跨服务器传输，使用outasin=TRUE确保数据自包含。

3. 大栅格处理：

• 对大尺寸栅格（如 10GB+），建议分块转换（ST_Tile）后再二进制化，避免内存溢出。

七、应用场景

1. 数据库备份与恢复：

• 二进制格式用于栅格数据的高效备份，减少存储空间和恢复时间。

2. 实时数据传输：

• 遥感卫星数据实时入库时，通过二进制流快速写入数据库。

3. 跨平台数据交换：

• 与非 PostGIS 系统（如 ArcGIS、QGIS）交换栅格数据时，使用标准 WKB 格式。

4. 二进制缓存：

• 将频繁访问的栅格数据缓存为二进制，加速后续查询。

八、注意事项

1. 权限问题：

• outasin=FALSE时，客户端需有服务器文件系统的读取权限，否则无法解析 Out-DB 波段。

2. 数据一致性：

• 若 Out-DB 波段文件被删除或移动，outasin=FALSE的二进制数据将无法还原。

3. 版本兼容性：

• PostGIS 栅格 WKB 格式可能随版本更新，建议使用ST_Version()确认兼容性。

4. 二进制解析：

• 自定义程序解析栅格 WKB 时，需严格遵循RFC2 规范，注意字节序（大端 / 小端）。

九、扩展应用：基于Python Web的栅格二进制数据的网络传输

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