PostGISの不正ポリゴンを修正｜ST_IsValidとST_MakeValid

ShapefileやGeoJSONをPostGISへ取り込んだ後、交差判定や面積計算でエラーになったことはありませんか。見た目では普通のポリゴンでも、境界線が自己交差していたり、リングが正しく閉じていなかったりすることがあります。

このようなデータは「不正なgeometry」と呼ばれます。まずST_IsValidで検出し、理由と場所を確認してからST_MakeValidを使います。いきなり全件を自動修正しないことが大切です。

先に結論：検出、確認、修正、再検証の順で進める

基本の流れは次のとおりです。

1. 不正geometryの件数を調べる
2. 不正の理由と場所を確認する
3. 修正前テーブルをバックアップする
4. 検証用列または別テーブルでST_MakeValidを試す
5. geometry型、件数、面積を比較する
6. 問題がなければ本番データへ反映する

ST_MakeValidは便利ですが、1つのPolygonがMultiPolygonやGeometryCollectionへ変わる場合があります。修正後の型確認を省略しないようにしましょう。

ST_IsValidで不正ポリゴンを探す

まず件数を確認します。

SELECT
  count(*) FILTER (WHERE ST_IsValid(geom)) AS valid_count,
  count(*) FILTER (WHERE NOT ST_IsValid(geom)) AS invalid_count,
  count(*) FILTER (WHERE geom IS NULL) AS null_count
FROM land_parcels;

不正レコードを一覧にします。

SELECT
  id,
  ST_IsValidReason(geom) AS reason
FROM land_parcels
WHERE NOT ST_IsValid(geom)
ORDER BY id
LIMIT 100;

よくある理由には次のものがあります。

• Self-intersection　境界線が自分自身と交差している
• Ring Self-intersection　リングの中で線が交差している
• Hole lies outside shell　穴が外周の外にある
• Nested shells　外周同士の包含関係が不正

ST_IsValidDetailで問題箇所を地図に出す

理由だけでなく、問題が起きている位置も取得できます。

CREATE TEMP TABLE invalid_geometry_points AS
SELECT
  p.id,
  d.reason,
  d.location
FROM land_parcels p
CROSS JOIN LATERAL ST_IsValidDetail(p.geom) d
WHERE NOT d.valid;

この一時テーブルをQGISへ読み込むと、不正箇所を点として確認できます。元のポリゴンと重ねると、どの頂点を直すべきか判断しやすくなります。

ST_MakeValidを別列で試す

本番geometryを直接更新せず、最初は修正結果を別列へ保存します。

ALTER TABLE land_parcels
ADD COLUMN geom_fixed geometry;

UPDATE land_parcels
SET geom_fixed = ST_MakeValid(geom)
WHERE NOT ST_IsValid(geom);

修正後の型を確認します。

SELECT
  GeometryType(geom) AS before_type,
  GeometryType(geom_fixed) AS after_type,
  count(*)
FROM land_parcels
WHERE geom_fixed IS NOT NULL
GROUP BY GeometryType(geom), GeometryType(geom_fixed)
ORDER BY before_type, after_type;

Polygon列へGeometryCollectionをそのまま戻すことはできません。面データだけを取り出す場合は、業務要件を確認した上でST_CollectionExtractを使います。

UPDATE land_parcels
SET geom_fixed = ST_Multi(
  ST_CollectionExtract(
    ST_MakeValid(geom),
    3
  )
)
WHERE NOT ST_IsValid(geom);

3はポリゴン要素を意味します。線や点へ崩れた部分を除外してよいかは、データの用途によって判断が必要です。

修正前後の面積を比較する

geometryが有効になっても、面積が大きく変わっていないか確認します。

SELECT
  id,
  ST_Area(geom) AS before_area,
  ST_Area(geom_fixed) AS after_area,
  CASE
    WHEN ST_Area(geom) = 0 THEN NULL
    ELSE abs(ST_Area(geom_fixed) - ST_Area(geom))
      / ST_Area(geom)
  END AS change_rate
FROM land_parcels
WHERE geom_fixed IS NOT NULL
ORDER BY change_rate DESC NULLS LAST
LIMIT 50;

面積変化が大きいレコードは、QGISで目視確認します。地番、管理区域、課金面積などに使うデータは、自動修正だけで確定させない方が安心です。

ST_Buffer(geom, 0)との違い

古い記事では、ポリゴン修正にST_Buffer(geom, 0)が紹介されることがあります。単純な自己交差を直せる場合はありますが、不正geometryの修正を目的とした関数ではありません。

現在は、理由を確認した上でST_MakeValidを使う方が意図を伝えやすく、修正結果も検証しやすくなります。

インポート時に不正geometryを検出する

外部データを定期的に取り込む場合は、本番テーブルへ直接追加せず、ステージングテーブルを挟みます。

外部ファイル
  ↓
ステージングテーブル
  ↓ 妥当性・SRID・型を確認
本番テーブル

本番テーブルへチェック制約を設定する方法もあります。

ALTER TABLE land_parcels
ADD CONSTRAINT land_parcels_geom_valid
CHECK (ST_IsValid(geom));

複雑なgeometryでは検査コストがかかるため、登録頻度やデータ量を確認して導入しましょう。

まとめ

不正ポリゴンを見つけたら、次の点を確認します。

• ST_IsValidReasonで原因を見る
• ST_IsValidDetailで問題箇所を見る
• 修正前データを残す
• ST_MakeValid後の型を確認する
• 面積や地物数の変化を確認する
• QGISで重要レコードを目視する

**「有効になった」ことと「業務上正しい形になった」ことは同じではありません。**修正後のデータをどう使うかまで確認しましょう。

PostGISのデータ品質改善やGISデータ移行でお困りの場合は、GIS開発を無料相談する。

参考資料

• PostGIS公式 ST_IsValid
• PostGIS公式 ST_IsValidDetail
• PostGIS公式 ST_MakeValid
• PostGIS公式 Geometry Validation