PostgreSQL安装PostGIS插件并使用

PostGIS是对象关系型数据库PostgreSQL的一个插件,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。

1. 简介

PostGIS是对象关系型数据库PostgreSQL的一个插件,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还提供以下功能:

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。

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。

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。

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。

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。

2. 部署

2.1 安装PostGIS

yum install postgis2_94 # 因为安装的PostgreSQL版本为9.4,所以是postgis2_94

注:
需要PostgreSQL9.1以上版本才支持PostGIS.

2.2 使PostGIS可用

想要在PostgreSQL中使用PostGIS插件,安装只是第一步。每个数据库想要使用PostGIS必须先在该数据库中使PostGIS可用。假设我们想在gisdb这个数据库中使用PostGIS,先进入gisdb数据库,执行以下步骤:

gisdb=# CREATE EXTENSION postgis;
gisdb=# CREATE EXTENSION postgis_topology;

2.3 查看是否安装成功

在gisdb数据库中输入\du,查看已安装的插件

gisdb=# \dx
已安装扩展列表
名称 | 版本 | 架构模式 | 描述
------------------+-------+------------+---------------------------------------------------------------------
plpgsql | 1.0 | pg_catalog | PL/pgSQL procedural language
postgis | 2.1.8 | public | PostGIS geometry, geography, and raster spatial types and functions
postgis_topology | 2.1.8 | topology | PostGIS topology spatial types and functions
(3 行记录)

可以看到已经安装了postgis和postgis_topology。

3. 使用

3.1 创建空间数据表

首先建立一个常规的表格存储有关城市(cities)的信息。这个表格有两栏,一个是 ID 编号,一个是城市名:

gisdb=# CREATE TABLE cities (id int4, name varchar(50));

现在添加一个空间列用于存储城市的位置。习惯上这个列叫做 the_geom。它记录了数据为什么类型(点、线、面)、有几维(这里是二维)以及空间坐标系统。此处使用 EPSG:4326 坐标系统:

gisdb=# SELECT AddGeometryColumn ('cities', 'the_geom', 4326, 'POINT', 2);

完成后,查询 cities 表单应当显示这个新栏目。同时页面将显示当前表达没有记录(0 rows)。

gisdb=# select * from cities;
id | name | the_geom
----+-----------------+----------------------------------------------------
(0行记录)

为添加记录,需要使用 SQL 命令。对于空间列,使用 PostGIS 的 ST_GeomFromText可以将文本转化为坐标与参考系号的记录:

gisdb=# INSERT INTO cities (id, the_geom, name) VALUES (1,ST_GeomFromText('POINT(-0.1257 51.508)',4326),'London, England');
gisdb=# INSERT INTO cities (id, the_geom, name) VALUES (2,ST_GeomFromText('POINT(-81.233 42.983)',4326),'London, Ontario');
gisdb=# INSERT INTO cities (id, the_geom, name) VALUES (3,ST_GeomFromText('POINT(27.91162491 -33.01529)',4326),'East London,SA');

当然,这样的输入方式难以操作。其它方式可以更快的输入数据。就目前来说,表格内已经有了一些城市数据,可以先进行查询等操作。

3.2 简单查询

标准的 SQL 操作都可以用于 PostGIS 表:

gisdb=# SELECT * FROM cities;
id | name | the_geom
----+-----------------+----------------------------------------------------
1 | London, England | 0101000020E6100000BBB88D06F016C0BF1B2FDD2406C14940
2 | London, Ontario | 0101000020E6100000F4FDD478E94E54C0E7FBA9F1D27D4540
3 | East London,SA | 0101000020E610000040AB064060E93B4059FAD005F58140C0
(3 行记录)

这里的坐标是无法阅读的 16 进制格式。要以 WKT 文本显示,使用 ST_AsText(the_geom) 或ST_AsEwkt(the_geom) 函数。也可以使用 ST_X(the_geom) 和 ST_Y(the_geom) 显示一个维度的坐标:

gisdb=# SELECT id, ST_AsText(the_geom), ST_AsEwkt(the_geom), ST_X(the_geom), ST_Y(the_geom) FROM cities;
id | st_astext | st_asewkt | st_x | st_y
----+------------------------------+----------------------------------------+-------------+-----------
1 | POINT(-0.1257 51.508) | SRID=4326;POINT(-0.1257 51.508) | -0.1257 | 51.508
2 | POINT(-81.233 42.983) | SRID=4326;POINT(-81.233 42.983) | -81.233 | 42.983
3 | POINT(27.91162491 -33.01529) | SRID=4326;POINT(27.91162491 -33.01529) | 27.91162491 | -33.01529
(3 行记录)

3.3 空间查询

PostGIS 为 PostgreSQL 扩展了许多空间操作功能。以上已经涉及了转换空间坐标格式的 ST_GeomFromText 。多数空间操作以 ST(spatial type)开头,在 PostGIS 文档相应章节有罗列。这里回答一个具体的问题:上面三个城市相互的距离是多少?查询语句怎么写?

gisdb=# SELECT p1.name,p2.name,ST_Distance_Sphere(p1.the_geom,p2.the_geom) FROM cities AS p1, cities AS p2 WHERE p1.id > p2.id;
name | name | st_distance_sphere
-----------------+-----------------+--------------------
London, Ontario | London, England | 5875787.03777356
East London,SA | London, England | 9789680.59961472
East London,SA | London, Ontario | 13892208.6782928
(3 行记录)

输出显示了距离数据。注意 ‘WHERE’ 部分防止了输出城市到自身的距离(0)或者两个城市不同排列的距离数据(London, England 到 London, Ontario 和 London, Ontario 到 London, England 的距离是一样的)。
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