PostGis--相等以及线性参考

爱学习的小健

于 2024-11-25 09:00:00 发布

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分类专栏： PostGIS 文章标签： java 前端数据库

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/CJPSR/article/details/143932526

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1、简介

PostGIS提供了多种空间数据比较方法和线性参考技术。这次我用实例讲解了从完全相等到边界相等的不同比较层次，来介绍线性参考系统在道路、河流等线性地理特征分析中的应用，以及相关的核心函数。

2、相等

下面使用示例来说明

CREATE TABLE polygons (id integer, name varchar, poly geometry);

INSERT INTO polygons VALUES
  (1, 'Polygon 1', 'POLYGON((-1 1.732,1 1.732,2 0,1 -1.732,
      -1 -1.732,-2 0,-1 1.732))'),
  (2, 'Polygon 2', 'POLYGON((-1 1.732,-2 0,-1 -1.732,1 -1.732,
      2 0,1 1.732,-1 1.732))'),
  (3, 'Polygon 3', 'POLYGON((1 -1.732,2 0,1 1.732,-1 1.732,
      -2 0,-1 -1.732,1 -1.732))'),
  (4, 'Polygon 4', 'POLYGON((-1 1.732,0 1.732, 1 1.732,1.5 0.866,
      2 0,1.5 -0.866,1 -1.732,0 -1.732,-1 -1.732,-1.5 -0.866,
      -2 0,-1.5 0.866,-1 1.732))'),
  (5, 'Polygon 5', 'POLYGON((-2 -1.732,2 -1.732,2 1.732,
      -2 1.732,-2 -1.732))');

2.1 完全相等

通过逐个顶点比较两个几何图形来确定完全相等

SELECT a.name, b.name,
  CASE WHEN ST_OrderingEquals(a.poly, b.poly)
       THEN 'Exactly Equal'
       ELSE 'Not Exactly Equal' END
  FROM polygons AS a, polygons AS b;

-- 多边形仅等于自身，不等于其他看似等价的多边形

2.2 空间相等

正如我们上面所看到的，精确相等没有考虑几何体的空间性质。有一个函数，恰如其分地命名为 ST_Equals，可用于测试几何体的空间相等性或等价性。

SELECT a.name, b.name,
  CASE WHEN ST_Equals(a.poly, b.poly)
       THEN 'Spatially Equal'
       ELSE 'Not Equal' END
  FROM polygons AS a, polygons AS b;
-- 多边形 1 到 4 是相等的

2.3 等界

为了便于更快的比较，提供了等界运算符 ~=。这仅对边界框（矩形）进行操作，确保几何图形占据相同的二维范围，但不一定占用相同的空间。

SELECT a.name, b.name,
  CASE WHEN a.poly ~= b.poly
       THEN 'Equal Bounds'
       ELSE 'Non-equal Bounds' END
  FROM polygons AS a, polygons AS b;
  
-- 所有图形的都是相等的

作用：在联接或过滤数据时，可以快速将庞大的比较集减少为更易于管理的块。

在 PostGIS 中，有一些特殊的空间运算符用于处理几何对象之间的空间关系。以下是这些运算符的意义：
<<：左操作对象的边界完全在右操作对象的边界之内。
&<：左操作对象的边界完全在右操作对象的边界之内，但左操作对象与右操作对象不相交。
&>：右操作对象的边界完全在左操作对象的边界之内，但左操作对象与右操作对象不相交。
>>：右操作对象的边界完全在左操作对象的边界之内。
<<|：左操作对象的边界至少在右操作对象的边界之内。
&<|：左操作对象的边界至少在右操作对象的边界之内，但左操作对象与右操作对象不相交。
|&>：右操作对象的边界至少在左操作对象的边界之内，但左操作对象与右操作对象不相交。
|>>：右操作对象的边界至少在左操作对象的边界之内。
&&：两个对象的边界或内部至少有一个公共点。
@>：左操作对象完全包含于右操作对象。
<@：左操作对象完全被右操作对象包含。
~=：对象的边界或内部至少有一个公共点，但它们不完全相交。

3、线性参考

1、PostGIS中的线性参考系统（Linear Referencing System, LRS）是一种用于在一维线性空间上定位点和线段的方法。它主要用于道路、河流、管线等线性地理特征的空间分析和管理。线性参考的核心概念是使用线路上的测量值（通常是距离起点的长度）来定位点或线段，而不是使用传统的二维坐标系统。线性参考的主要作用和应用场景包括：
● 定位和映射：在线性特征上精确定位事件或属性（如事故发生地点、交通标志、野生动物迁徙路径等），并将这些信息映射到地理空间上。
● 基于距离的查询：执行基于距离的查询，例如查找距离某一点一定距离范围内的所有事件或特征。
● 动态分段：根据属性值（如道路使用情况、河流污染水平）动态创建线性特征的分段，以便于分析和可视化。
● 路径和网络分析：在交通网络分析中，线性参考可以用来计算路径长度、确定最短路径、分析网络连通性等。
● 资产管理：在公路或铁路资产管理中，线性参考系统可以帮助管理和跟踪线路上的资产（如路灯、标志牌、轨道设施）的位置和状态。
2、PostGIS提供了一系列的线性参考函数，支持创建和操作线性参考系统中的数据。这些函数包括但不限于：
● ST_LineInterpolatePoint（geometry A， double measure）：返回沿直线插值的点。此函数用于在给定的线性几何体上按比例找到一个点（返回一个点）
● ST_LineLocatePoint（geometry A， geometry B）：返回一个介于 0 和 1 之间的浮点数，表示 LineString 上最接近给定点的位置。返回点在线上的相对位置（返回一个比例）。
● ST_LineSubstring（geometry A， double from， double to）：返回一个线串，该线串是输入的子字符串，以总二维长度的给定分数开始和结束。根据起始和结束的测量值，返回线的一部分。
● ST_LocateAlong（geometry A， double measure）：返回派生的几何集合值，其中包含与指定度量匹配的元素。返回线上与给定测量值相对应的点。
● ST_LocateBetween（geometry A， double from， double to）：返回派生的几何集合值，其中包含与指定度量值范围匹配的元素。返回线上在给定测量值范围内的部分。
● ST_AddMeasure（geometry A， double from， double to））：返回派生几何图形，其中测量元素在起点和终点之间线性插值。如果几何没有测量尺寸，则添加一个尺寸。