PostGIS中geometry与geography的区别

作者&＃xff1a;WuMY

摘要&＃xff1a;除了geometry&＃xff0c;PostGIS还定义了geography&＃xff0c;用于不同的场景需求。以下通过实战对比介绍geometry与geography之间的差异、适用场景及互转方法。

与geometry不同的是&＃xff0c;geography原生支持地理坐标&＃xff08;也称为大地坐标或经纬度坐标&＃xff09;&＃xff0c;基于球面模型进行函数分析和计算。下图为两个坐标系&＃xff1a;

以下列举了二者在各个维度间的对比&＃xff1a;

根据geometry与geography的特点&＃xff0c;在使用时可根据以下情况选择&＃xff1a;

首先我们分别使用geometry和geography类型通过ST_Distance计算北京到昆明之间的距离&＃xff0c;空间参考设置为SRID&＃61;4326

--geometry对象计算距离
SELECT ST_Distance(&＃39;SRID&＃61;4326;POINT(116.415767 39.916042)&＃39;::geometry, -- Beijing&＃39;SRID&＃61;4326;POINT(102.833963 24.916456)&＃39;::geometry -- Kunming);
--结果
20.234944528360142


可以看到&＃xff0c;采用geometry在平面坐标系上计算的结果并不正确

--转成geography对象计算距离SELECT ST_Distance(&＃39;SRID&＃61;4326;POINT(116.415767 39.916042)&＃39;::geography, -- Beijing&＃39;SRID&＃61;4326;POINT(102.833963 24.916456)&＃39;::geography -- Kunming);--结果
2091929.28729987


计算结果是2092千米&＃xff0c;采用geography对象在球面坐标系计算的结果正确&＃xff0c;两点的距离量算为大圆航线的一部分。但是该函数只适用于点对象。那我们可以尝试接入构造函数解决这一问题&＃xff1a;

-- ST_GeographyFromText(text)
SELECT ST_Distance(ST_GeographyFromText(&＃39;POINT(116.415767 39.916042)&＃39;), -- BeijingST_GeographyFromText(&＃39;POINT(102.833963 24.916456)&＃39;) -- Kunming
);
--结果
2091929.28729987


可以看到&＃xff0c;使用 ST_GeographyFromText(text) 函数计算&＃xff0c;也得到了正确的结论。因此在加入其它几何对象的计算需求下&＃xff0c;可使用这种方法进行计算&＃xff0c;如计算北京到昆明航线离上海的最短距离时&＃xff0c;可采用以下做法&＃xff1a;

--北京到昆明航线离上海的最短距离&＃xff0c;即垂线段距离&＃xff1a;
SELECT ST_Distance(ST_GeographyFromText(&＃39;LINESTRING(116.415767 39.916042, 102.833963 24.916456)&＃39;), -- Beijing to KunmingST_GeographyFromText(&＃39;POINT(121.452027 31.242725)&＃39;) -- Shanghai
);
--结果
988436.03069308


得到正确的结果为988千米

为了方便进行准确运算并且可以灵活运用丰富的函数类型&＃xff0c;PostGIS提供了二者之间的互转&＃xff0c;满足多场景应用。

• geometry转为geography

为了将geometry数据加载到geography表中&＃xff0c;首先需要将geometry转换到EPSG:4326&＃xff08;经度/纬度&＃xff09;&＃xff0c;然后再将其转换为geography。 ST_Transform(geometry, srid) 函数能将坐标转换为地理坐标&＃xff0c;Geography(geometry) 函数能将基于EPSG:4326的geometry数据类型转换为geography数据类型&＃xff0c;流程如下&＃xff1a;

--使用ST_Transform(geometry, srid)和Geography(geometry)两个嵌套函数将nyc_subway_stations示例数据从geom转换为geog
CREATE TABLE nyc_subway_stations_geog AS
SELECTGeography(ST_Transform(geom,4326)) AS geog,name,routes
FROM nyc_subway_stations;


同时&＃xff0c;当数据量大时&＃xff0c;支持创建空间索引&＃xff0c;在geography表上构建空间索引与在geometry表上构建空间索引的方法完全相同&＃xff1a;

--创建GiST索引类型
CREATE INDEX nyc_subway_stations_geog_gix
ON nyc_subway_stations_geog USING GIST (geog);


• geography转为geometry

虽然geography类型的空间函数可以解决许多问题&＃xff0c;但有时仍需要使用geometry类型支持的其他空间函数&＃xff0c;需要将对象从geography转换为geometry。以下city表为例&＃xff1a;

--GEOGRAPHY的列名为geog
CREATE TABLE city (code VARCHAR(3),geog GEOGRAPHY(Point));INSERT INTO cityVALUES (&＃39;BJ&＃39;, &＃39;POINT(116.41 39.916042)&＃39;);
INSERT INTO cityVALUES (&＃39;KM&＃39;, &＃39;POINT(102.833963 24.956)&＃39;);
INSERT INTO cityVALUES (&＃39;SH&＃39;, &＃39;POINT(121.452 31.245)&＃39;);


利用SQL语句查询geography元数据&＃xff0c;可以看到geography给city表的geog列指定了默认的srid&＃61;4326&＃xff1a;

SELECT * FROM geography_columns;


结果如下&＃xff1a;

利用类型转换方法&＃xff0c;函数将geog转为geometry类型&＃xff0c;并调用 ST_X 方法读取转换后的坐标&＃xff1a;

SELECT code, ST_X(geog::geometry) AS longitude FROM city;


结果为如下图&＃xff0c;可以看到采用类型转换的方法&＃xff0c;并不会改变geometry本身的坐标值。

总结&＃xff1a;

以上通过各类实战系统对比了geometry与geography从本质上的差别、二者的适用场景及相互转换的方法。更多信息可参考Yukon在线帮助 。