Routing mit pgRouting und Spring Boot implementieren

In diesem Tutorial lernst du:

• Routing-Daten aus OpenStreetMap vorzubereiten
• Mit pgRouting (eine Erweiterung von PostGIS) kürzeste Wege zu berechnen
• Ein REST-Endpoint in Spring Boot zu erstellen, das GeoJSON oder Polylinien-Routen zurückgibt

Was ist pgRouting?

pgRouting ist eine Erweiterung für PostGIS, die Routing-Funktionen hinzufügt, darunter:

• Kürzester Weg (Dijkstra, A*)
• Abbiegebeschränkungen
• Fahrdistanzen
• Alternative Routen

Es arbeitet auf einer Graphdarstellung des Straßennetzes, das in PostgreSQL gespeichert ist.

Import und Vorbereitung der Routing-Daten

Verwende osm2pgrouting anstelle von osm2pgsql:

sudo apt install osm2pgrouting
osm2pgrouting -f serbia-latest.osm.pbf -d routingdb -U postgres -W geheim -p 5432

Dadurch wird eine ways-Tabelle mit Straßensegmenten und Attributen erzeugt.

Erstellen des Straßennetz-Graphen

pgRouting erwartet bestimmte Spalten wie source, target, cost und Geometrie:

SELECT id, source, target, cost, reverse_cost, x1, y1, x2, y2 FROM ways;

Achte darauf, dass die Kosten realistisch sind (z. B. auf Basis von Länge / Geschwindigkeit):

ALTER TABLE ways ADD COLUMN cost DOUBLE PRECISION;
UPDATE ways SET cost = length / 50.0; -- Durchschnittsgeschwindigkeit: 50 km/h

pgRouting in PostgreSQL einrichten

Aktiviere die Erweiterung:

CREATE EXTENSION pgrouting;

Analysiere das Netzwerk:

SELECT pgr_analyzeGraph('ways', 0.0001, 'geometry', 'id');

Dijkstra-SQL-Abfrage schreiben

Finde die nächstgelegenen Start- und Zielknoten und berechne die Route:

WITH start_node AS (
  SELECT source FROM ways
  ORDER BY geometry <-> ST_SetSRID(ST_MakePoint(:lng1, :lat1), 4326) LIMIT 1
),
end_node AS (
  SELECT target FROM ways
  ORDER BY geometry <-> ST_SetSRID(ST_MakePoint(:lng2, :lat2), 4326) LIMIT 1
)
SELECT w.id, w.geometry FROM pgr_dijkstra(
  'SELECT id, source, target, cost FROM ways',
  (SELECT source FROM start_node),
  (SELECT target FROM end_node),
  false
) AS r
JOIN ways w ON r.edge = w.id;

Integration des Routings in Spring Boot

Im Repository:

@Query(value = "...obige SQL-Abfrage...", nativeQuery = true)
List<RouteSegment> findRoute(@Param("lng1") double lng1, @Param("lat1") double lat1,
                             @Param("lng2") double lng2, @Param("lat2") double lat2);

Erstelle einen Controller:

@RestController
@RequestMapping("/api/route")
public class RoutingController {

  @Autowired
  private RoutingRepository routingRepository;

  @GetMapping
  public List<RouteSegment> route(@RequestParam double fromLat, @RequestParam double fromLng,
                                  @RequestParam double toLat, @RequestParam double toLng) {
    return routingRepository.findRoute(fromLng, fromLat, toLng, toLat);
  }
}

GeoJSON oder kodierte Polylines zurückgeben

Nutze GeoTools, Jackson oder eigene Serialisierung, um GeoJSON auszugeben.

Beispiel:

ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
mapper.registerModule(new JtsModule()); // aus Jackson-datatype-jts
return mapper.writeValueAsString(routeSegments);

Alternativ kann die Route auch als Polyline kodiert werden:

PolylineEncoder.encode(routeGeometry);

Performance-Tipps und Indexierung

• Erstelle einen räumlichen Index:

CREATE INDEX ways_geom_idx ON ways USING GIST (geometry);

• Berechne Bounding Boxes vorab zur schnelleren Filterung
• Beliebte Routen in Redis oder Materialized Views cachen

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Fazit

Du hast nun ein vollständig funktionierendes Routing-Backend mit OpenStreetMap, pgRouting, PostGIS und Spring Boot. Damit legst du den Grundstein für Anwendungen in Navigation, Logistikplanung oder Zustelloptimierung.

Mögliche nächste Schritte:

• Anpassung der Kosten auf Basis von Verkehrsdaten
• Höhenprofil in die Berechnung integrieren
• Multimodales Routing (Fuß + ÖPNV)