PostGIS几何类型及常用函数

1.PostGIS中的几何类型

1.1 WKB和WKT

    OGC 全称是开放地理空间信息联盟(Open Geospatial Consortium) 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，使用WKT格式定义几何对象。

几何类型	WKT格式
点	POINT(0 0)
线	LINESTRING(0 0,1 1,1 2)
面	POLYGON((0 0,4 0,4 4,0 4,0 0),(1 1, 2 1, 2 2, 1 2,1 1))
多点	MULTIPOINT(0 0,1 2)
多线	MULTILINESTRING((0 0,1 1,1 2),(2 3,3 2,5 4))
多面	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)))
几何集合	GEOMETRYCOLLECTION(POINT(2 3),LINESTRING((2 3,3 4)))

1.2 EWKT和EWKB

   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。

几何类型	EWKT 格式
3D 点	POINT(0 0 0)  -- XYZ
内嵌空间参考的点	SRID=32632;POINT(0 0) -- XY with SRID
带M值的点	POINTM(0 0 0) -- XYM
带M值的3D点	POINT(0 0 0 0) -- XYZM
内嵌空间参考的带M值的多点	SRID=4326;MULTIPOINTM(0 0 0,1 2 1)  -- XYM with SRID
3D 线	LINESTRING(0 0 0,1 1 0,1 2 1)
3D 面	POLYGON((0 0 0,4 0 0,4 4 0,0 4 0,0 0 0),(1 1 0,2 1 0,2 2 0,1 2 0,1 1 0))
3D 多线	MULTILINESTRING((0 0 0,1 1 0,1 2 1),(2 3 1,3 2 1,5 4 1))
3D 多边形集合	MULTIPOLYGON(((0 0 0,4 0 0,4 4 0,0 4 0,0 0 0),(1 1 0,2 1 0,2 2 0,1 2 0,1 1 0)),((-1 -1 0,-1 -2 0,-2 -2 0,-2 -1 0,-1 -1 0)))
几何图形集合	GEOMETRYCOLLECTIONM( POINTM(2 3 9), LINESTRINGM(2 3 4, 3 4 5) )
曲线集合	MULTICURVE( (0 0, 5 5), CIRCULARSTRING(4 0, 4 4, 8 4) )
多面体面	POLYHEDRALSURFACE( ((0 0 0, 0 0 1, 0 1 1, 0 1 0, 0 0 0)), ((0 0 0, 0 1 0, 1 1 0, 1 0 0, 0 0 0)), ((0 0 0, 1 0 0, 1 0 1, 0 0 1, 0 0 0)), ((1 1 0, 1 1 1, 1 0 1, 1 0 0, 1 1 0)), ((0 1 0, 0 1 1, 1 1 1, 1 1 0, 0 1 0)), ((0 0 1, 1 0 1, 1 1 1, 0 1 1, 0 0 1)) )
三角形	TRIANGLE ((0 0, 0 9, 9 0, 0 0))
三角形集合	TIN( ((0 0 0, 0 0 1, 0 1 0, 0 0 0)), ((0 0 0, 0 1 0, 1 1 0, 0 0 0)) )

1.3 Canonical

    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。

1.4 SQL-MM

    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。

几何类型	SQL-MM
插值圆弧	CIRCULARSTRING(0 0, 1 1, 1 0)
插值复合曲线	COMPOUNDCURVE(CIRCULARSTRING(0 0, 1 1, 1 0),(1 0, 0 1))
曲线多边形	CURVEPOLYGON(CIRCULARSTRING(0 0, 4 0, 4 4, 0 4, 0 0),(1 1, 3 3, 3 1, 1 1))
多曲线	MULTICURVE((0 0, 5 5),CIRCULARSTRING(4 0, 4 4, 8 4))
多曲面	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)))

2.PostGIS中的常用函数

2.1 几何对象管理函数

函数	说明
AddGeometryColumn(, , , , , )	添加几何字段
DropGeometryColumn(, , )	删除几何字段
Probe_Geometry_Columns()	检查数据库几何字段并在geometry_columns中归档
ST_SetSRID(geometry, integer)	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）

2.2 几何对象关系函数

函数	说明
ST_Distance(geometry, geometry)	获取两个几何对象间的距离
ST_DWithin(geometry, geometry, float)	如果两个几何对象间距离在给定值范围内，则返回TRUE
ST_Equals(geometry, geometry)	判断两个几何对象是否相等
ST_Disjoint(geometry, geometry)	判断两个几何对象是否分离
ST_Intersects(geometry, geometry)	判断两个几何对象是否相交
ST_Touches(geometry, geometry)	判断两个几何对象的边缘是否接触
ST_Crosses(geometry, geometry)	判断两个几何对象是否互相穿过
ST_Within(geometry A, geometry B)	判断A是否被B包含
ST_Overlaps(geometry, geometry)	判断两个几何对象是否是重叠
ST_Contains(geometry A, geometry B)	判断A是否包含B
ST_Covers(geometry A, geometry B)	判断A是否覆盖 B
ST_CoveredBy(geometry A, geometry B)	判断A是否被B所覆盖
ST_Relate(geometry, geometry, intersectionPatternMatrix)	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)	获得两个几何对象的关系（DE-9IM矩阵）

2.3 几何对象处理函数

函数	说明
ST_Centroid(geometry)	获取几何对象的中心
ST_Area(geometry)	面积量测
ST_Length(geometry)	长度量测
ST_PointOnSurface(geometry)	返回曲面上的一个点
ST_Boundary(geometry)	获取边界
ST_Buffer(geometry, double, [integer])	获取缓冲后的几何对象
ST_ConvexHull(geometry)	获取多几何对象的外接对象
ST_Intersection(geometry, geometry)	获取两个几何对象相交的部分
ST_Shift_Longitude(geometry)	将经度小于0的值加360使所有经度值在0-360间
ST_SymDifference(geometry A, geometry B)	获取两个几何对象不相交的部分（A、B可互换）
ST_Difference(geometry A, geometry B)	从A去除和B相交的部分后返回
ST_Union(geometry, geometry)	返回两个几何对象的合并结果
ST_Union(geometry set)	返回一系列几何对象的合并结果
ST_MemUnion(geometry set)	用较少的内存和较长的时间完成合并操作

2.4 几何对象存取函数

函数	说明
ST_AsText(geometry)	获取几何对象的WKT描述
ST_AsBinary(geometry)	获取几何对象的WKB描述
ST_Dimension(geometry)	获取几何对象的维数
ST_Envelope(geometry)	获取几何对象的边界范围
ST_IsEmpty(geometry)	判断几何对象是否为空
ST_IsSimple(geometry)	判断几何对象是否不包含特殊点（比如自相交）
ST_IsClosed(geometry)	判断几何对象是否闭合
ST_IsRing(geometry)	判断曲线是否闭合并且不包含特殊点
ST_NumGeometries(geometry)	获取多几何对象中的对象个数
ST_GeometryN(geometry,int)	获取多几何对象中第N个对象
ST_NumPoints(geometry)	获取几何对象中的点个数
ST_PointN(geometry,integer)	获取几何对象的第N个点
ST_ExteriorRing(geometry)	获取多边形的外边缘
ST_NumInteriorRings(geometry)	获取多边形内边界个数
ST_InteriorRingN(geometry,integer)	获取多边形的第N个内边界
ST_EndPoint(geometry)	获取线的终点
ST_StartPoint(geometry)	获取线的起始点
ST_GeometryType(geometry)	获取几何对象的类型
ST_X(geometry)	获取点的X坐标
ST_Y(geometry)	获取点的Y坐标
ST_Z(geometry)	获取点的Z坐标
ST_M(geometry)	获取点的M值

2.5 几何对象构造函数

函数	说明
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)

3. PostGIS扩展函数

3.1 管理函数

函数	说明
DropGeometryTable([], )	删除一个空间表
UpdateGeometrySRID([], , , )	更新空间表的空间参考
update_geometry_stats([, ])	更新空间表的统计信息

3.2 几何操作符

函数	说明
A = B	A范围=B范围
A &<> B	A范围覆盖B范围或A范围在B范围左侧
A <<>> B	A范围在B范围左侧
A &<|B	A范围覆盖B范围或A范围在B范围下方
A |&> B	A范围覆盖B范围或A范围在B范围上方
A <<| B	A范围在B范围下方
A |>> B	A范围在B范围上方
A ~= B	A=B
A @ B	A范围被B范围包含
A ~ B	A范围包含B范围
A && B	A范围覆盖B范围

3.3 几何量测函数

函数	说明
ST_Area(geometry)	量测面积
ST_distance_sphere(point, point)	根据经纬度点计算在地球曲面上的距离
ST_distance_spheroid(point, point, spheroid)	类似上，使用指定的地球椭球参数
ST_length2d(geometry)	量测2D对象长度
ST_length3d(geometry)	量测3D对象长度
ST_length_spheroid(geometry,spheroid)	根据经纬度对象计算在地球曲面上的长度
ST_distance(geometry, geometry)	量测两个对象间距离
ST_max_distance(linestring,linestring)	量测两条线之间的最大距离
ST_perimeter2d(geometry)	量测2D对象的周长
ST_perimeter3d(geometry)	量测3D对象的周长
ST_azimuth(geometry, geometry)	量测两点构成的方位角，单位弧度

3.4 几何对象输出

函数	说明
ST_AsBinary(geometry,{‘NDR’|’XDR’})	Binary
ST_AsEWKT(geometry)	EWKT
ST_AsEWKB(geometry, {‘NDR’|’XDR’})	EWKB
ST_AsHEXEWKB(geometry, {‘NDR’|’XDR’})	Canonical
ST_AsSVG(geometry, [rel], [precision])	SVG
ST_AsGML([version], geometry, [precision])	GML
ST_AsKML([version], geometry, [precision])	KML
ST_AsGeoJson([version], geometry, [precision], [options])	GeoJson

3.5 几何对象创建

函数	说明
ST_GeomFromEWKB(bytea)
ST_MakePoint(, , [], [])
ST_MakePointM(, , )
ST_MakeBox2D(, )
ST_MakeBox3D(, )
ST_MakeLine(geometry set)
ST_MakeLine(geometry, geometry)
ST_LineFromMultiPoint(multipoint)
ST_MakePolygon(linestring, [linestring[]])
ST_BuildArea(geometry)
ST_Polygonize(geometry set)
ST_Collect(geometry set)
ST_Collect(geometry, geometry)
ST_Dump(geometry)
ST_DumpRings(geometry)

3.6 几何对象编辑

函数	说明
ST_AddBBOX(geometry)	给几何对象添加一个边界
ST_DropBBOX(geometry)	删除几何对象的边界
ST_AddPoint(linestring, point, [])	添加点
ST_RemovePoint(linestring, offset)	删除点
ST_SetPoint(linestring, N, point)	设置点
ST_Force_collection(geometry)	几何对象类型转换
ST_Force_2d(geometry)	几何对象类型转换
ST_Force_3d(geometry)	几何对象类型转换
ST_Force_4d(geometry)	几何对象类型转换
ST_Force_3dz(geometry)	几何对象类型转换
ST_Force_3dm(geometry)	几何对象类型转换
ST_Multi(geometry)
ST_Transform(geometry,integer)	将几何对象转化到指定空间参考
ST_Affine(geometry, float8, float8, float8, float8, float8, float8, float8, float8, float8, float8, float8, float8)	对3D几何对象作仿射变化
ST_Affine(geometry, float8, float8, float8, float8, float8, float8)	对2D几何对象作仿射变化
ST_Translate(geometry, float8, float8, float8)	对几何对象作偏移
ST_Scale(geometry, float8, float8, float8)	对几何对象作缩放
ST_RotateZ(geometry, float8)	对3D几何对象作旋转
ST_RotateX(geometry, float8)	对3D几何对象作旋转
ST_RotateY(geometry, float8)	对3D几何对象作旋转
ST_TransScale(geometry, float8, float8, float8, float8)	对2D对象作偏移和缩放
ST_Reverse(geometry)	反转
ST_ForceRHR(geometry)	转化到右手定则
ST_Segmentize(geometry, maxlength)	分段
ST_LineMerge(geometry)	合并