基于位置服务-PostGIS

PostGIS简介

 

    PostgreSQL 是一种对象-关系型数据库管理系统（ORDBMS），也是目前功能最强大、特性最丰富和最复杂的自由软件数据库系统。它起源于伯克利（BSD）的数据库目前功能最强大、特性最丰富和最复杂的研究计划，目前是最重要的开源数据库产品开发项目之一， 有着非常广泛的用户。PostGIS在对象关系型数据库PostgreSQL上增加了存储管理空间数据的能力，相当于Oracle的spatial部分。PostGIS最大的特点是符合并且实现了OpenGIS的一些规范，是最著名的开源GIS数据库。

 

    PostGIS是对象关系型数据库系统PostgreSQL的一个扩展，PostGIS提供如下空间信息服务功能:空间对象、空间索引、空间操作函数和空间操作符。同时，PostGIS遵循OpenGIS的规范。

    PostGIS的版权被纳入到GNU的GPL中，也就是说任何人可以自由得到PostGIS的源码并对其做研究和改进。正是由于这一点，PostGIS得到了迅速的发展，越来越多的爱好者和研究机构参与到PostGIS的应用开发和完善当中。

PostGIS特性

    PostGIS支持所有的空间数据类型，这些类型包括：点（POINT）、线（LINESTRING）、多边形（POLYGON）、多点 （MULTIPOINT）、多线（MULTILINESTRING）、多多边形（MULTIPOLYGON）和集合对象集 （GEOMETRYCOLLECTION）等。PostGIS支持所有的对象表达方法，比如WKT和WKB。

PostGIS支持所有的数据存取和构造方法，如GeomFromText()、AsBinary()，以及GeometryN()等。

PostGIS提供简单的空间分析函数（如Area和Length）同时也提供其他一些具有复杂分析功能的函数，比如Distance。

    PostGIS提供了对于元数据的支持，如GEOMETRY_COLUMNS和SPATIAL_REF_SYS，同时，PostGIS也提供了相应的支持函数，如AddGeometryColumn和DropGeometryColumn。

PostGIS提供了一系列的二元谓词（如Contains、Within、Overlaps和Touches）用于检测空间对象之间的空间关系，同时返回布尔值来表征对象之间符合这个关系。

PostGIS提供了空间操作符（如Union和Difference）用于空间数据操作。比如，Union操作符融合多边形之间的边界。两个交迭的多边形通过Union运算就会形成一个新的多边形，这个新的多边形的边界为两个多边形中最大边界。

 

PostGIS额外功能

 

1.数据库坐标变换

    数据库中的几何类型可以通过Transform函数从一种投影系变换到另一种投影系中。在OpenGIS中的几何类型都将SRID作为自身结构的一部分，但不知什么原因，在OpenGIS的SFSQL规范中，并没有引入Transform。

2.球体长度运算

    存储在普通地理坐标系中的集合类型如果不进行坐标变换是无法进行程度运算的，OpenGIS所提供的坐标变换使得积累类型的程度计算变成可能。

3.三维的几何类型

    SFSQL规范只是针对二维集合类型。OpenGIS提供了对三维集合类型的支持，具体是利用输入的集合类型维数来决定输出的表现方式。例如，即便 所有几何对象内部都以三维形式存储，纯粹的二维交叉点通常还是以二维的形式返回。此外，还提供几何对象在不同维度间转换的功能。

4.空间聚集函数

    在数据库中，聚集函数是一个执行某一属性列所有数据操作的函数。比如Sum和Average，Sum是求某一关系属性列的数据总和，Average 则是求取某一关系属性列的数据平均值。与此对应，空间聚集函数也是执行相同的操作，不过操作的对象是空间数据。例如聚集函数Extent返回一系列要素中 的最大的包裹矩形框，如“SELECT EXTENT(GEOM) FROM ROADS”这条SQL语句的执行结果是返回ROADS这个数据表中所有的包裹矩形框。

5.栅格数据类型

    PostGIS通过一种新的数据类型片，提供对于大的栅格数据对象的存储。片由以下几个部分组成：包裹矩形框、SRID、类型和一个字节序列。通过 将片的大小控制在数据库页值（32×32）以下，使得快速的随即访问变成可能。一般大的图片也是通过将其切成32×32像素的片然后再存储在数据库中的。

 

 

安装postgresql

 

sudo apt-cache search postgresql 查找最新的版本

sudo apt-get install postgresql-9.3

安装postgis

 

sudo apt-cache search postgresql postgis 查找最新的版本

sudo apt-get install postgresql-9.3-postgis-2.1

 

在下载postgresql时，自动就会创建一个postgresql用户，可以用这个用户登录

$ sudo -s -u postgres

postgres$ psql

psql (9.1.3)

Type "help" for help.

连接postgresql与postgis(赋予postgresql空间数据库的能力)

CREATE EXTENSION postgis;

CREATE EXTENSION postgis_topology;（支持拓扑）

# SELECT version();//显示postgresql的版本

# SELECT postgis_full_version();//显示postgis的版本

参考资料：http://trac.osgeo.org/postgis/wiki/UsersWikiPostGIS20Ubuntu1204

安装完成后自带三个命令行工具

shp2pgsql 将.shp文件转换成sql文件
pgsql2shp 将.sql文件转换成shp文件
raster2pgsql 

什么是.shp文件？

 

WESTWOOD制作的，SHP（TS）文件很多人认为是图形文件，其实，它仅仅是点阵文件（栅格图形文件）的一部分。必须由一个调色板文件来确定图像信息， 主文件：counties.shp索引文件:counties.shx dBASE表： ounties.dbf数字类型一个shape文件存储整数，（下载文件见附件）

 

第一步将shp文件转换为sql文件

shp2pgsql -s 4326 -W "GB2312" /home/user/china_basic_map/bou2_4p.shp china_map_p > /home/user/china_basic_map/china_map_p.sql

 

文件内容：

SET CLIENT_ENCODING TO UTF8;
SET STANDARD_CONFORMING_STRINGS TO ON;
BEGIN;
CREATE TABLE "china_map_p" (gid serial,
"area" float8,
"perimeter" float8,
"bou2_4m_" float8,
"bou2_4m_id" float8,
"adcode93" int4,
"adcode99" int4,
"name" varchar(34));
ALTER TABLE "china_map_p" ADD PRIMARY KEY (gid);
SELECT AddGeometryColumn('','china_map_p','geom','4326','MULTIPOLYGON',2);
INSERT INTO "china_map_p" ("area","perimeter","bou2_4m_","bou2_4m_id","adcode93","adcode99","name",geom) VALUES ('54.447','68.489','2','23','230000','230000','黑龙江省','0106000020E61000000100000001...;)

.

.

.

 

第二步将生成的sql文件导入到pg中

psql -d dbname[数据库名称] -f /home/user/china_basic_map/china_map_p.sql postgres[用户名称]

 

第三步：有了数据就可以使用postgis提供的函数进行测试了

 

postgis常用函数

1,基本操作函数

AddGeometryColumn(<schema_name>, <table_name>, <column_name>, <srid>, <type>, <dimension>)
给一个已存在属性数据表增加一个几何字段(geomtry column)。schema_name 指表的模式的名字，srid 必须是一个整数指对应于 SPATIAL_REF_SYS 表，type必须是一个大写的字符串，用来描述几何类型，例如：'POLYGON' 或者'MULTILINESTRING'。

DropGeometryColumn(<schema_name>, <table_name>, <column_name>)
从一个空间数据表中删除一个几何字段。

ST_SetSRID(geometry, integer)
给一个几何对象(geometry)设置一个整型的SRID，对于在一个范围内的查询非常有用。 

2. Geometry Relationship Functions 
几何空间数据关系函数

ST_Distance(geometry, geometry) 
返回两个几何对象的距离（笛卡儿距离），不使用索引。 

ST_DWithid(geometry, geometry, float) 
如果一个几何对象(geometry)在另一个几何对象描述的距离(float)内，返回TRUE。如果有索引，会用到索引。 

ST_Equals(geometry, geometry)
如果两个空间对象相等，则返回TRUE。用这个函数比用“=”更好，例如：
equals('LINESTRING(0 0, 10 10)','LINESTRING(0 0, 5 5, 10 10)') 返回 TRUE。

ST_Disjoint(geometry, geometry)
如果两个对象不相连，则返回TRUE。不要使用GeometryCollection作为参数。

ST_Intersects(geometry, geometry)
判断两个几何空间数据是否相交,如果相交返回true,不要使用GeometryCollection作为参数。
Intersects(g1, g2 ) --> Not (Disjoint(g1, g2 ))
不使用索引可以用_ST_Intersects.

ST_Touches(geometry, geometry)
如果两个几何空间对象存在接触，则返回TRUE。不要使用GeometryCollection作为参数。
a.Touches(b) -> (I(a) intersection I(b) = {empty set} ) and (a intersection b) not empty
不使用索引可以用_ST_Touches.

ST_Crosses(geometry, geometry)
如果两个几何空间对象存在交叉，则返回TRUE。不要使用GeometryCollection作为参数。
不使用索引可以用_ST_Crosses.

ST_Within(geometry A, geometry B)
如果几何空间对象A存在空间对象B中,则返回TRUE,不要使用GeometryCollection作为参数。
不使用索引可以用_ST_Within

ST_Overlaps(geometry, geometry)
如果两个几何空间数据存在交迭,则返回 TRUE,不要使用GeometryCollection作为参数。
不使用索引可以用_ST_Overlaps.

ST_Contains(geometry A, geometry B)
如果几何空间对象A包含空间对象B,则返回 TRUE,不要使用GeometryCollection作为参数。
这个函数类似于ST_Within(geometry B, geometry A)
不使用索引可以用_ST_Contains.

ST_Covers(geometry A, geometry B)
如果几何空间对象B中的所有点都在空间对象A中,则返回 TRUE。
不要使用GeometryCollection作为参数。
不使用索引可以用_ST_Covers.

ST_CoveredBy(geometry A, geometry B)
如果几何空间对象A中的所有点都在空间对象B中,则返回 TRUE。

3,Geometry Processing Functions
几何空间数据处理函数

ST_Centroid(geometry)
返回质心点,就是根据几何空间数据,活动该几何空间数据的中心点,返回一个空间点数据.

ST_Area(geometry)
如果几何空间数据为多边形,或者多多边形,则返回空间数据的外围(返回类型double precision) ;

ST_Length(geometry)
这个曲线在其相关的空间参考长度(返回类型double precision) ;

ST_PointOnSurface(geometry)
一定在几何空间线数据上的点，返回一个数据点

ST_Buffer(geometry, double, [integer])
buffer操作一个很有用函数，
这个函数的第一个参数是要操作的空间几何数据，第二个参数长度（距离），第三个参数为一个整型，
这个函数返回一个空间数据类型，以当前第一个参数空间几何数据为参考点，返回小于等于距离的空间

几何数据点，最后由这些点组成一个多边形空间数据，最后一个参数表示
在组成一个1/4圆的有几个点分隔。也就是说如果最好一个参数为8那么这个最后组成的多边形就是32边

的多边形，如果不指定这个参数，系统默认的是8
注意：第二个参数，距离它的单位为空间数据单位（度），在运算时需要进行单位换算，最后转换成度

，单位的换算关系如下：
1英里= 63360 米
1米=1/1852 海里
1海里= 1/60度
如果要进行具体的运算，需要进行一下单位换算，比如要求一个500米的范围，那么应该是

500*1/1852*1/60（度）

ST_Envelope(geometry)
这个函数可以返回mbr(空间最小外包矩形)，传入参数可以是point line polygon。

ST_extent(geometry set)
这个函数可以对一个空间数据集进行操作，返回一个最小包含矩形（mbr）.
如：SELECT EXTENT(GEOM) FROM GEOMTABLE GROUP BY CATEGORY

ST_Difference(geometry A, geometry B)
返回一个几何空间数据A不同于空间数据B的几何空间数据类型，不要使用GeometryCollection作为参数。
也就是说，如果A为一个line,B也为一个line，那么他们返回的类型就是B把A分割的多线。
如：
select ST_AsEWKT(ST_Difference(geomfromText('LINESTRING(1 1,2 3,3 4,3 1)'),geomfromText('LINESTRING(2 0,2 2,5 2,3 1)')))
返回的MULTILINESTRING((1 1,2 3,3 4,3 2),(3 2,3 1))
如果是A和B都是一个POLYGON多边形，那么返回的就是多多边形，如果相交，那么返回的就是B把A分割，并且不再B中的多多边形。
select ST_AsEWKT(ST_Difference(geomfromText('POLYGON((1 1,2 3,3 4,3 1,1 1))'),geomfromText('POLYGON((2 0,2 2,5 2,1 3,2 0))')))

ST_Union(geometry, geometry)
返回一个合并的几何空间数据，将两个几何空间数据合并为一个几何空间数据，或者GeometryCollection，不要使用GeometryCollection作为参数。

4 ，Geometry Accessors

ST_AsText(geometry)
将几何空间数据，转换成容易理解的空间数据文本格式，
例如：
(0,0 0,1 1,1 1,0 0,0)
转换后应该是这样的结果 POLYGON(0 0,0 1,1 1,1 0,0 0)

ST_SRID(geometry)
返回当前几何空间数据的SRID值

ST_IsClosed(geometry)
判断几何空间数据是否是闭合，就是判断起始点和终点坐标是相同的，如果是相同的返回true,否则返回false.

ST_IsRing(geometry)
这个函数参数的对象是line，判断起始点和终点坐标是否相同，
如果闭合(这个曲线除了起始点和终点相同外，没有其他相交点)怎返回true,否则false,

ST_NumPoints(geometry)
返回几何空间数据lineString上的第一条线上点的个数。

GeometryType(geometry)
判断几何空间数据的类型。
例如
select GeometryType(geomfromText('MULTILINESTRING((1 1,2 3,3 4,3 1,2 1,1 1),(1 2,2 3,4 5))'))
返回的类型为 MULTILINESTRING。