stud/MTM/task4-straipsnis/straipsnis.md

Trumpas programuotojo įvadas į PostGIS
======================================

Kai mokėmės duomenų bazių, paprastai pavyzdiniai duomenų bazių modeliai būdavo
gana panašūs vienas į kitą ir nuobodūs: sumodeliuoti biblioteką, sumodeliuoti
"draugų" duomenų bazę, ar gyvūnų klasifikaciją.

Šis įrašas parodys, kaip prie žinomų SQL duomenų tipų galima pridėti erdvinius,
ir kokias įdomias užklausas galime: sukursime tarptautinių oro uostų duomenų
bazę (nebijokite, duomenis importuosime), užduosime ir atsakysime keletą įdomių
klausimų.

Kas yra PostGis?
----------------

PostGis yra PostgreSQL priedas. PostGis prideda PostgreSQL naujų tipų ir
funkcijų, skirtų dirbti su erdviniais duomenimis. Ką tai reiškia? Išspręskime
užduotį ir sužinosime.

Duomenų bazės sukūrimas
-----------------------

Susikurkime PostgreSQL lentelę su viso pasaulio oro uostais (bent tais, kurie
turi [IATA kodą][1]). Oro uostų informaciją gausime iš [openflights.org][3].

```
$ ./managedb init
```

Visi skriptai ir `airports.dat` (oro uostų informacija) yra [šioje
repositorijoje][2]; skriptai nedideli, todėl labai rekomenduoju peržiūrėti bent
jau `sql` failus. Patikrinkime, kas viduje:

```
psql airportgames <<<"
SELECT
    iata,
    name,
    to_char(st_y (geom), '999.99') AS latitude,
    to_char(st_x (geom), '999.99') AS longitude,
    to_char(st_z (geom), '9999') AS altitude
FROM
    airports
WHERE
    iata IN ('VNO', 'RIX', 'TLL');
"
 iata |             name              | latitude | longitude | altitude
------+-------------------------------+----------+-----------+----------
 TLL  | Lennart Meri Tallinn Airport  |   59.41  |   24.83   |    40
 RIX  | Riga International Airport    |   56.92  |   23.97   |    11
 VNO  | Vilnius International Airport |   54.63  |   25.29   |   198
```

Matome Vilniaus, Rygos ir Talino oro uostų informaciją: IATA kodą, pavadinimą,
ilgumą, platumą, aukštį virš jūros lygio metrais.

Dabar, kai turime visus oro uostus, užduokime kelis įdomesnius klausimus apie
oro uostus.

Užklausos
---------

**Kokie oro uostai yra labiausiai nutolę vienas nuo kito?**

```
SELECT
    a.country AS a_country,
    a.iata AS a_iata,
    b.country AS b_country,
    b.iata AS b_iata,
    to_char(st_distance (a.geom, b.geom, TRUE) / 1000, '99999.99') AS distance_km
FROM
    airports a,
    airports b
WHERE
    a.iata != '\N'
    AND b.iata != '\N'
    AND a.gid > b.gid
ORDER BY
    distance_km DESC
LIMIT 10;

    a_country     | a_iata |        b_country        | b_iata | distance_km
------------------+--------+-------------------------+--------+-------------
 China            | ZQZ    | Argentina               | OES    |  20002.42
 Saudi Arabia     | KMX    | French Polynesia        | PUK    |  20000.78
 Indonesia        | TKG    | Colombia                | MQU    |  20000.53
 French Polynesia | NAU    | Ethiopia                | AXU    |  20000.47
 Nicaragua        | RNI    | Cocos (Keeling) Islands | CCK    |  20000.20
 China            | JGS    | Argentina               | TUC    |  19999.93
 Malaysia         | LGL    | Brazil                  | TFF    |  19998.43
 New Zealand      | HLZ    | Spain                   | ODB    |  19998.36
 Indonesia        | PLM    | Colombia                | NVA    |  19998.19
 Malaysia         | KBR    | Peru                    | CHH    |  19998.13
```

Turint galvoje, kad pusė atstumo aplink žemę ties ekvatoriais yra 20037.50 km
(ties poliais - 20004 km!), atstumas tarp tolimiausių oro uostų yra gana arti
teorinio maksimumo: trūksta tik 35km iki teorinio maksimumo ties ekvatoriumi,
ir tik 2km iki teorinio maksimumo ties poliais.

**Kurie oro uostai yra arčiausiai vienas kito?**
```
SELECT
    a.country AS a_country,
    a.iata AS a_iata,
    b.country AS b_country,
    b.iata AS b_iata,
    to_char(st_y (a.geom), 'FMSG999.0000') || ',' || to_char(st_x (a.geom), 'FMSG999.0000') AS a_latlng,
    to_char(st_y (b.geom), 'FMSG999.0000') || ',' || to_char(st_x (b.geom), 'FMSG999.0000') AS b_latlng,
    to_char(st_distance (a.geom, b.geom, TRUE) / 1000, '99999.99') AS distance_km
FROM
    airports a,
    airports b
WHERE
    a.iata != '\N'
    AND b.iata != '\N'
    AND a.gid > b.gid
ORDER BY
    a.geom <-> b.geom ASC
LIMIT 10;

    a_country     | a_iata |    b_country     | b_iata |      a_latlng      |      b_latlng      | distance_km
------------------+--------+------------------+--------+--------------------+--------------------+-------------
 Australia        | JHQ    | Australia        | WSY    | -20.2772,+148.7556 | -20.2761,+148.7550 |      0.14
 Papua New Guinea | NDN    | Papua New Guinea | KGW    | -9.1436,+147.6842  | -9.1359,+147.6694  |      1.83
 Papua New Guinea | KGW    | Papua New Guinea | EFG    | -9.1359,+147.6694  | -9.1538,+147.6598  |      2.24
 Rwanda           | GYI    | Congo (Kinshasa) | GOM    | -1.6772,+29.2589   | -1.6708,+29.2385   |      2.38
 Papua New Guinea | NDN    | Papua New Guinea | EFG    | -9.1436,+147.6842  | -9.1538,+147.6598  |      2.92
 Papua New Guinea | BNM    | Papua New Guinea | KGW    | -9.1078,+147.6667  | -9.1359,+147.6694  |      3.13
 Virgin Islands   | SPB    | Virgin Islands   | STT    | +18.3386,-64.9407  | +18.3373,-64.9734  |      3.46
 United States    | SDM    | Mexico           | TIJ    | +32.5723,-116.9800 | +32.5411,-116.9700 |      3.59
 French Guiana    | LDX    | Suriname         | ABN    | +5.4831,-54.0344   | +5.5127,-54.0501   |      3.71
 Papua New Guinea | BNM    | Papua New Guinea | NDN    | -9.1078,+147.6667  | -9.1436,+147.6842  |      4.40
```

140 metrų atstumu esantys JHQ ir WSY oro uostai Australijoje atrodo kaip tas
pats objektas.  `NDN` ir `KGW` atrodo kaip du [skirtingi nupjautos žolės
ruožai, skirti nusileisti lėktuvams][4], užskaitysime!  Ketvirtosios vietos
laimėtojus tarp Ruandos ir Kongo [skiria 2.38 km][8], ir tai jau tikri nemaži
oro uostai.

**Aukščiausiai virš jūros lygio esantys oro uostai?**

```
SELECT
    iata,
    name,
    country,
    to_char(st_z (geom), '9999') AS altitude_m
FROM
    airports
ORDER BY
    altitude_m DESC
LIMIT 10;

 iata |                  name                  | country | altitude_m
------+----------------------------------------+---------+------------
 DCY  | Daocheng Yading Airport                | China   |  4411
 BPX  | Qamdo Bangda Airport                   | China   |  4334
 KGT  | Kangding Airport                       | China   |  4280
 NGQ  | Ngari Gunsa Airport                    | China   |  4274
 LPB  | El Alto International Airport          | Bolivia |  4071
 POI  | Capitan Nicolas Rojas Airport          | Bolivia |  3936
 YUS  | Yushu Batang Airport                   | China   |  3906
 \N   | Copacabana Airport                     | Bolivia |  3838
 JUL  | Inca Manco Capac International Airport | Peru    |  3826
 GMQ  | Golog Maqin Airport                    | China   |  3787
```

**Žemiausiai po jūros lygiu esantys oro uostai?**

```
SELECT
    iata,
    name,
    country,
    to_char(st_z (geom), 'FMSG999.00') AS altitude_m
FROM
    airports
WHERE
    iata != '\N'
ORDER BY
    st_z (geom) ASC
LIMIT 10;

 iata |                 name                 |    country    | altitude_m
------+--------------------------------------+---------------+------------
 MTZ  | Bar Yehuda Airfield                  | Israel        | -385.88
 EIY  | Ein Yahav Airfield                   | Israel        | -49.99
 TRM  | Jacqueline Cochran Regional Airport  | United States | -35.05
 GUW  | Atyrau Airport                       | Kazakhstan    | -21.95
 RZR  | Ramsar Airport                       | Iran          | -21.34
 ASF  | Astrakhan Airport                    | Russia        | -19.81
 NSH  | Noshahr Airport                      | Iran          | -18.59
 IPL  | Imperial County Airport              | United States | -16.46
 NJK  | El Centro NAF Airport (Vraciu Field) | United States | -12.80
 RAS  | Sardar-e-Jangal Airport              | Iran          | -12.19
```

Aukštai ir žemai esantiems oro uostams turbūt komentarų daug nereikia. Tik
abejais atvejais aiškūs pirmųjų vietų laimėtojai.

Pabaigai
--------

PostGis prie pažįstamos ir galingos PostgreSQL sąsajos suteikia erdvines
[funkcijas, duomenų tipus ir indeksavimo galimybes][9]. Jau žinant PostgreSQL,
importuoti erdvinius duomenis ir pradėti juos analizuoti yra gana nedidelis
šuolis.

Užduotys susidomėjusiam skaitytojui:

* Kodėl artimiausių oro uostų užklausoje naudojome [<->][5], o
  tolimiausių -- [`st_distance`][6]?
* Kokį atstumą skristume aplink žemę, jei iš Vilniaus skristume visą laiką ta
  pačia platuma?
* Kiek kartų reikia nuskristi United Economy klase aplink žemę Vilniaus
  platumoje, kad uždirbtume [nemokamus pusryčius][7]?


[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/International_Air_Transport_Association_code
[2]: https://github.com/motiejus/stud/tree/master/MTM/task4-straipsnis
[3]: https://openflights.org/data.html
[4]: https://goo.gl/maps/RD3d9fsH8NwzAnsYA
[5]: https://postgis.net/docs/geometry_distance_knn.html
[6]: https://postgis.net/docs/ST_Distance.html
[7]: https://www.united.com/ual/en/us/fly/mileageplus/premier/full-premier-benefits-chart.html
[8]: https://goo.gl/maps/3usBcUHDWnefVmab6
[9]: https://postgis.net/docs/reference.html