PostgreSQL+PostGIS的使用(转载)

深藏阁楼爱情的钟 2022-08-24 04:09 191阅读 0赞

[http://www.cnblogs.com/wuhenke/archive/2010/08/02/1790747.html][http_www.cnblogs.com_wuhenke_archive_2010_08_02_1790747.html]

二、 PostGIS中的几何类型

PostGIS支持所有OGC规范的“Simple Features”类型，同时在此基础上扩展了对3DZ、3DM、4D坐标的支持。

1. OGC的WKB和WKT格式

OGC定义了两种描述几何对象的格式，分别是WKB（Well-Known Binary）和WKT（Well-Known Text）。

在SQL语句中，用以下的方式可以使用WKT格式定义几何对象：  
POINT(0 0) ——点  
LINESTRING(0 0,1 1,1 2) ——线  
POLYGON((0 0,4 0,4 4,0 4,0 0),(1 1, 2 1, 2 2, 1 2,1 1)) ——面  
MULTIPOINT(0 0,1 2) ——多点  
MULTILINESTRING((0 0,1 1,1 2),(2 3,3 2,5 4)) ——多线  
MULTIPOLYGON(((0 0,4 0,4 4,0 4,0 0),(1 1,2 1,2 2,1 2,1 1)), ((-1 -1,-1 -2,-2 -2,-2 -1,-1 -1))) ——多面  
GEOMETRYCOLLECTION(POINT(2 3),LINESTRING((2 3,3 4))) ——几何集合

以下语句可以使用WKT格式插入一个点要素到一个表中，其中用到的GeomFromText等函数在后面会有详细介绍：  
INSERT INTO table ( SHAPE, NAME )  
            VALUES ( GeomFromText('POINT(116.39 39.9)', 4326), '北京');

2. EWKT、EWKB和Canonical格式

EWKT和EWKB相比OGC WKT和WKB格式主要的扩展有3DZ、3DM、4D坐标和内嵌空间参考支持。

以下以EWKT语句定义了一些几何对象：  
POINT(0 0 0) ——3D点  
SRID=32632;POINT(0 0) ——内嵌空间参考的点  
POINTM(0 0 0) ——带M值的点  
POINT(0 0 0 0) ——带M值的3D点  
SRID=4326;MULTIPOINTM(0 0 0,1 2 1) ——内嵌空间参考的带M值的多点

以下语句可以使用EWKT格式插入一个点要素到一个表中：  
INSERT INTO table ( SHAPE, NAME )  
            VALUES ( GeomFromEWKT('SRID=4326;POINTM(116.39 39.9 10)'), '北京' )

Canonical格式是16进制编码的几何对象，直接用SQL语句查询出来的就是这种格式。

3. SQL-MM格式

SQL-MM格式定义了一些插值曲线，这些插值曲线和EWKT有点类似，也支持3DZ、3DM、4D坐标，但是不支持嵌入空间参考。

以下以SQL-MM语句定义了一些插值几何对象：  
CIRCULARSTRING(0 0, 1 1, 1 0) ——插值圆弧  
COMPOUNDCURVE(CIRCULARSTRING(0 0, 1 1, 1 0),(1 0, 0 1)) ——插值复合曲线  
CURVEPOLYGON(CIRCULARSTRING(0 0, 4 0, 4 4, 0 4, 0 0),(1 1, 3 3, 3 1, 1 1)) ——曲线多边形  
MULTICURVE((0 0, 5 5),CIRCULARSTRING(4 0, 4 4, 8 4)) ——多曲线  
MULTISURFACE(CURVEPOLYGON(CIRCULARSTRING(0 0, 4 0, 4 4, 0 4, 0 0),(1 1, 3 3, 3 1, 1 1)),((10 10, 14 12, 11 10, 10 10),(11 11, 11.5 11, 11 11.5, 11 11))) ——多曲面

三、 PostGIS中空间信息处理的实现

1. spatial\_ref\_sys表

在基于PostGIS模板创建的数据库的public模式下，有一个spatial\_ref\_sys表，它存放的是OGC规范的空间参考。我们取我们最熟悉的4326参考看一下：  
  
            它的srid存放的就是空间参考的Well-Known ID，对这个空间参考的定义主要包括两个字段，srtext存放的是以字符串描述的空间参考，proj4text存放的则是以字符串描述的PROJ.4 投影定义（PostGIS使用PROJ.4实现投影）。

4326空间参考的srtext内容：  
GEOGCS\["WGS 84",DATUM\["WGS\_1984",SPHEROID\["WGS 84",6378137,298.257223563,AUTHORITY\["EPSG","7030"\]\],TOWGS84\[0,0,0,0,0,0,0\],AUTHORITY\["EPSG","6326"\]\],PRIMEM\["Greenwich",0,AUTHORITY\["EPSG","8901"\]\],UNIT\["degree",0.01745329251994328,AUTHORITY\["EPSG","9122"\]\],AUTHORITY\["EPSG","4326"\]\]

4326空间参考的proj4text内容：  
\+proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no\_defs

2. geometry\_columns表

geometry\_columns表存放了当前数据库中所有几何字段的信息，比如我当前的库里面有两个空间表，在geometry\_columns表中就可以找到这两个空间表中几何字段的定义：  
  
            其中f\_table\_schema字段表示的是空间表所在的模式，f\_table\_name字段表示的是空间表的表名，f\_geometry\_column字段表示的是该空间表中几何字段的名称，srid字段表示的是该空间表的空间参考。

3. 在PostGIS中创建一个空间表

在PostGIS中创建一个包含几何字段的空间表分为2步：第一步创建一个一般表，第二步给这个表添加几何字段。

以下先在test模式下创建一个名为cities的一般表：  
create table test.cities (id int4, name varchar(20))

再给cities添加一个名为shape的几何字段（二维点）：  
select AddGeometryColumn('test', 'cities', 'shape', 4326, 'POINT', 2)

4. PostGIS对几何信息的检查

PostGIS可以检查几何信息的正确性，这主要是通过IsValid函数实现的。  
            以下语句分辨检查了2个几何对象的正确性，显然，(0, 0)点和(1,1)点可以构成一条线，但是(0, 0)点和(0, 0)点则不能构成，这个语句执行以后的得出的结果是TRUE,FALSE。

select IsValid('LINESTRING(0 0, 1 1)'), IsValid('LINESTRING(0 0,0 0)')  
默认PostGIS并不会使用IsValid函数检查用户插入的新数据，因为这会消耗较多的CPU资源（特别是复杂的几何对象）。当你需要使用这个功能的时候，你可以使用以下语句为表新建一个约束：  
ALTER TABLE cities  
            ADD CONSTRAINT geometry\_valid  
            CHECK (IsValid(shape))

这时当我们往这个表试图插入一个错误的空间对象的时候，会得到一个错误：  
INSERT INTO test.cities ( shape, name )  
            VALUES ( GeomFromText('LINESTRING(0 0,0 0)', 4326), '北京');

ERROR: new row for relation "cities" violates check constraint "geometry\_valid"  
            SQL 状态: 23514

5. PostGIS中的空间索引

数据库对多维数据的存取有两种索引方案，R-Tree和GiST（Generalized Search Tree），在PostgreSQL中的GiST比R-Tree的健壮性更好，因此PostGIS对空间数据的索引一般采用GiST实现。

以下的语句给sde模式中的cities表添加了一个空间索引shape\_index\_cities，在pgAdmin中也可以通过图形界面完成相同的功能。  
CREATE INDEX shape\_index\_cities  
            ON sde.cities  
            USING gist  
            (shape);

另外要注意的是，空间索引只有在进行基于边界范围的查询时才起作用，比如“&&”操作。

**四、 PostGIS中的常用函数**  
  
            以下内容包括比较多的尖括号，发布到blogger的时候会显示不正常，内容太多我也无暇一个个手动改代码，因此如有问题就去参考PostGIS官方文档。  
  
            首先需要说明一下，这里许多函数是以ST\_\[X\]yyy形式命名的，事实上很多函数也可以通过xyyy的形式访问，在PostGIS的函数库中我们可以看到这两种函数定义完全一样。  
  
**1. OGC标准函数**  
  
**管理函数：**  
            添加几何字段 AddGeometryColumn(, , , , , )  
删除几何字段 DropGeometryColumn(, , )  
检查数据库几何字段并在geometry\_columns中归档 Probe\_Geometry\_Columns()  
给几何对象设置空间参考（在通过一个范围做空间查询时常用） ST\_SetSRID(geometry, integer)  
  
**几何对象关系函数** ：  
            获取两个几何对象间的距离 ST\_Distance(geometry, geometry)  
如果两个几何对象间距离在给定值范围内，则返回TRUE ST\_DWithin(geometry, geometry, float)  
判断两个几何对象是否相等  
            （比如LINESTRING(0 0, 2 2)和LINESTRING(0 0, 1 1, 2 2)是相同的几何对象） ST\_Equals(geometry, geometry)  
判断两个几何对象是否分离 ST\_Disjoint(geometry, geometry)  
判断两个几何对象是否相交 ST\_Intersects(geometry, geometry)  
判断两个几何对象的边缘是否接触 ST\_Touches(geometry, geometry)  
判断两个几何对象是否互相穿过 ST\_Crosses(geometry, geometry)  
判断A是否被B包含 ST\_Within(geometry A, geometry B)  
判断两个几何对象是否是重叠 ST\_Overlaps(geometry, geometry)  
判断A是否包含B ST\_Contains(geometry A, geometry B)  
判断A是否覆盖 B ST\_Covers(geometry A, geometry B)  
判断A是否被B所覆盖 ST\_CoveredBy(geometry A, geometry B)  
通过DE-9IM 矩阵判断两个几何对象的关系是否成立 ST\_Relate(geometry, geometry, intersectionPatternMatrix)  
获得两个几何对象的关系（DE-9IM矩阵） ST\_Relate(geometry, geometry)  
  
**几何对象处理函数：**  
            获取几何对象的中心 ST\_Centroid(geometry)  
面积量测 ST\_Area(geometry)  
长度量测 ST\_Length(geometry)  
返回曲面上的一个点 ST\_PointOnSurface(geometry)  
获取边界 ST\_Boundary(geometry)  
获取缓冲后的几何对象 ST\_Buffer(geometry, double, \[integer\])  
获取多几何对象的外接对象 ST\_ConvexHull(geometry)  
获取两个几何对象相交的部分 ST\_Intersection(geometry, geometry)  
将经度小于0的值加360使所有经度值在0-360间 ST\_Shift\_Longitude(geometry)  
获取两个几何对象不相交的部分（A、B可互换） ST\_SymDifference(geometry A, geometry B)  
从A去除和B相交的部分后返回 ST\_Difference(geometry A, geometry B)  
返回两个几何对象的合并结果 ST\_Union(geometry, geometry)  
返回一系列几何对象的合并结果 ST\_Union(geometry set)  
用较少的内存和较长的时间完成合并操作，结果和ST\_Union相同 ST\_MemUnion(geometry set)  
  
**几何对象存取函数：**  
            获取几何对象的WKT描述 ST\_AsText(geometry)  
获取几何对象的WKB描述 ST\_AsBinary(geometry)  
获取几何对象的空间参考ID ST\_SRID(geometry)  
获取几何对象的维数 ST\_Dimension(geometry)  
获取几何对象的边界范围 ST\_Envelope(geometry)  
判断几何对象是否为空 ST\_IsEmpty(geometry)  
判断几何对象是否不包含特殊点（比如自相交） ST\_IsSimple(geometry)  
判断几何对象是否闭合 ST\_IsClosed(geometry)  
判断曲线是否闭合并且不包含特殊点 ST\_IsRing(geometry)  
获取多几何对象中的对象个数 ST\_NumGeometries(geometry)  
获取多几何对象中第N个对象 ST\_GeometryN(geometry,int)  
获取几何对象中的点个数 ST\_NumPoints(geometry)  
获取几何对象的第N个点 ST\_PointN(geometry,integer)  
获取多边形的外边缘 ST\_ExteriorRing(geometry)  
获取多边形内边界个数 ST\_NumInteriorRings(geometry)  
同上 ST\_NumInteriorRing(geometry)  
获取多边形的第N个内边界 ST\_InteriorRingN(geometry,integer)  
获取线的终点 ST\_EndPoint(geometry)  
获取线的起始点 ST\_StartPoint(geometry)  
获取几何对象的类型 GeometryType(geometry)  
类似上，但是不检查M值，即POINTM对象会被判断为point ST\_GeometryType(geometry)  
获取点的X坐标 ST\_X(geometry)  
获取点的Y坐标 ST\_Y(geometry)  
获取点的Z坐标 ST\_Z(geometry)  
获取点的M值 ST\_M(geometry)  
  
**几何对象构造函数** ：  
            参考语义：  
Text：WKT  
            WKB：WKB  
            Geom:Geometry  
            M:Multi  
            Bd:BuildArea  
            Coll:Collection ST\_GeomFromText(text,\[\])  
  
            ST\_PointFromText(text,\[\])  
            ST\_LineFromText(text,\[\])  
            ST\_LinestringFromText(text,\[\])  
            ST\_PolyFromText(text,\[\])  
            ST\_PolygonFromText(text,\[\])  
            ST\_MPointFromText(text,\[\])  
            ST\_MLineFromText(text,\[\])  
            ST\_MPolyFromText(text,\[\])  
            ST\_GeomCollFromText(text,\[\])  
            ST\_GeomFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_GeometryFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_PointFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_LineFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_LinestringFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_PolyFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_PolygonFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_MPointFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_MLineFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_MPolyFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_GeomCollFromWKB(bytea,\[\])  
            ST\_BdPolyFromText(text WKT, integer SRID)  
            ST\_BdMPolyFromText(text WKT, integer SRID)

[http_www.cnblogs.com_wuhenke_archive_2010_08_02_1790747.html]: http://www.cnblogs.com/wuhenke/archive/2010/08/02/1790747.html