PostGIS
PostGIS中的几何类型
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：
| 几何要素 | 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))) |
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');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：
| 几何类型 | 格式 |
|---|---|
| 3D点 | POINT(0 0 0) |
| 内嵌空间参考的点 | SRID=32632;POINT(0 0) |
| 带M值的点 | POINTM(0 0 0) |
| 带M值的3D点 | POINT(0 0 0 0) |
| 内嵌空间参考的带M值的多点 | SRID=4326;MULTIPOINTM(0 0 0,1 2 1) |
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。
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：
| 几何类型 | 格式 |
|---|---|
| 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))) |
PostGIS中空间信息处理的实现
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。
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）。
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。
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)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
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。
PostGIS中的常用函数
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。
OGC标准函数
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） |
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（比如LINESTRING(0 0, 2 2)和LINESTRING(0 0, 1 1, 2 2)是相同的几何对象） |
| 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） |
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，结果和ST_Union |
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_SRID(geometry) | 获取几何对象的空间参考ID |
| 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_NumInteriorRing(geometry) | (同上) |
| 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_GeometryType(geometry) | 类似上，但是不检查M值，即POINTM对象会被判断为point |
| 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 |
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,[])
PostGIS扩展函数
管理函数：
删除一个空间表（包括geometry_columns中的记录） DropGeometryTable([], )
更新空间表的空间参考 UpdateGeometrySRID([], , , )
更新空间表的统计信息 update_geometry_stats([, ])
参考语义：
Geos：GEOS库
Jts：JTS库
Proj：PROJ4库 postgis_version()
几何操作符：
| 函数 | 说明 |
|---|---|
| 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 | A && B |
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，单位米，地球半径取值6370986米 |
| 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 |
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 |
几何对象创建：
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)
几何对象编辑：
线性参考：
根据location（0-1）获得该位置的点 ST_line_interpolate_point(linestring, location)
获取一段线 ST_line_substring(linestring, start, end)
根据点获取location（0-1） ST_line_locate_point(LineString, Point)
根据量测值获得几何对象 ST_locate_along_measure(geometry, float8)
根据量测值区间获得几何对象集合 ST_locate_between_measures(geometry, float8, float8)