震驚，PostGIS還可以這樣用?。。?/h1>

網友投稿 1103 2025-04-01

一、地理數據庫能做什么

地理數據庫屬于空間數據庫，為地理數據提供了標準的格式和存貯方法，能夠方便迅速地進行檢索、更新和數據分析，最終達到為多種應用服務的目的。地理數據則包括觀測數據、分析測定數據、遙感數據和統計調查數據。地理數據庫已廣泛的應用于單車、導航，旅游、水利，農業、安平城市等應用場景，滲透到人民生活點點滴滴中。

二、PostGIS功能介紹

對于如上介紹的使用場景中，地理數據通常存儲為點、線或者多邊形的集合。在PostgreSQL中，已經提供了點、線、多邊形等空間數據類型，但其提供的數據處理方法和性能很難達到GIS的要求，主要表現在：缺乏復雜的空間類型；沒有提供空間分析；沒有提供投影變換功能。為了使得PostgreSQL更好的提供空間信息服務，PostGIS也就應運而生。

2.1 PostGIS支持數據類型

PostGIS完全遵循OpenGIS規范，支持OpenGIS中所有空間數據類型：

a．POINT, LINESTRING, POLYGON, MULTI-POINT,

b．MULTI-LINESTRING, MULTI-POLYGON,

c．GEOMETRY COLLECTION

除了OpenGIS定義的地理數據類型之外，PostGIS還對數據類型進行了擴展，在WKT和WKB數據類型基礎上擴展出EWKT和EWKB數據類型：

a．EWKT, EWKB（包含了SRID信息的WKT/WKB）

b．SRID(Spatial Referencing System Identifier)：每個空間實例都有一個空間引用標識符 (SRID)。SRID 對應于基于特定橢圓體的空間引用系統，可用于平面球體映射或圓球映射。

此外，PostGIS還支持柵格數據raster分析，可以基于已有的影像或者衛星數據，實現影像或者衛星數據不同類別的統計分析。

2.2 PostGIS支持函數類型

PostGIS常見函數大致可以分為以下六類，對于各函數具體用法參考《PostGIS使用手冊》：

1.??? 字段處理函數

a．AddGeometryColumn為已有的數據表增加一個地理幾何數據字段；

b．DropGeometryColumn刪除一個地理數據字段的；

c．ST_SetSRID設置SRID值

2.??? 幾何關系函數

這類函數描述幾何對象的距離、包含、范圍、相等等幾何關系，常見函數如下：ST_Distance、ST_Equals、ST_Disjoint、ST_Intersects、ST_Touches、ST_Within、 ST_Overlaps、ST_Contains。

3.??? 讀寫函數

這類函數主要用于各種數據類型之間的轉換，尤其是Geometry數據類型與其他字符型等數據類型之間的轉換，如ST_AsText、ST_GeomFromText、ST_AsGeoJSON ST_AsHEXEWKB、ST_AsKML、 ST_AsLatLonText。

4.??? 幾何對象創建函數

這類函數用于點、線、多變形等幾何對象創建，如ST_GeomFromEWKT、ST_GeomFromEWKB、ST_MakePoint、ST_MakeBox2D、ST_LineFromText、ST_Polygon。

5.??? 幾何對象編輯函數

這類函數提供對幾何圖像的平移、翻轉、旋轉、放大等功能，如ST_AddPoint、ST_Reverse、ST_Rotate、ST_Scale、ST_Snap、ST_Transform、ST_Translate、ST_TransScale。

6.??? 空間關系及測量函數

這類函數實現幾何對象最遠、最近、長度、面積等計算，如ST_3DClosestPoint、ST_3DDistance、 ST_3DDWithin、ST_3DDFullyWithin、ST_3DIntersects、ST_3DLongestLine、ST_3DMaxDistance、ST_3DShortestLine、ST_Area。

三、PostGIS的安裝：

1.1?基礎編譯環境準備：

GaussDB(DWS)中的PostGIS Extension需使用GCC和G++工具進行編譯安裝。安裝前需確認GCC和G++版本號大于等于4.8.5，且兩個工具可正常使用。具體可通過gcc -v和g++ -v查看相關版本。如上圖所示環境gcc和g++版本為4.3.4，不滿足版本要求，需使用源碼安裝方式進行升級。若集群中沒有低版本gcc和g++編譯器，可以通過掛載操作系統鏡像進行安裝，這里不做贅述。如需要升級則可從如下網站獲取GCC相關安裝包：

https://ftp.gnu.org/gnu/gcc/gcc-5.4.0/gcc-5.4.0.tar.gz

https://ftp.gnu.org/gnu/gmp/gmp-4.3.2.tar.gz

https://ftp.gnu.org/gnu/mpfr/mpfr-2.4.2.tar.gz

https://ftp.gnu.org/gnu/mpc/mpc-1.0.3.tar.gz

此外PostGIS安裝還需要確保zlib、autoconf和automake等工具已正確安裝。

1.2 PostGIS依賴庫安裝：

PostGIS依賴Geos、?Proj、?JSON-C、?Libxml2、?Gdal第三方開源工具。安全前首先需要下載Geos、?Proj、?JSON-C、?Libxml2、?Gdal、?PostGIS源碼至$GAUSSHOME目錄。

安裝時需切換至omm用戶，并檢查GaussDB環境變量已正確加載，且可正常登錄和使用GaussDB環境。具體安裝命令可參考產品文檔，且確保安裝路徑與文檔中給定路徑完全一致，自定義路徑會導致最終庫文件分發失敗。

在整個安裝過程中，可使用make -sj和make install -sj命令并行加速編譯，-sj命令極低概率性出現安裝錯誤，如果安裝失敗則請使用make和make install進行串行安裝。此外對于ARM物理機，在每個安裝包configure時需要增加如下編譯參數：?--build=aarch64-unknown-linuxgnu，否則會出現安裝失敗。同時，在三方開源庫proj的安裝過程中，可能會報錯$GAUSSHOME/install/proj/bin目錄不存在，可手動創建該目錄再執行proj的安裝。

安裝成功后截圖大致如下，其中關于get_PlatForm_str.sh不存在的提示信息可直接忽略。???????安裝完成后則需要使用PostGIS_install.sh工具完成PostGIS相關動態鏈接庫在集群節點中的分發。執行方式為：

sh $GAUSSHOME/share/postgis/PostGIS_install.sh

如若失敗，可打開PostGIS_install.sh文件分別執行分發命令，確定是哪個文件不存在而導致分發失敗，并進一步分析該庫文件編譯失敗原因。

四、PostGIS使用：

目前GaussDB對PostGIS中絕大多數函數均已支持下推至DN處理。因此對于絕大多數地理數據運算，都可以充分利用GaussDB的分布式計算優勢，帶來相比于PostgreSQL近似線性擴展比的性能加速。

2.1?地理數據的導入：

PostGIS支持shape格式地理數據導入。因此對于其它地理數據庫平臺數據，如Oracle或者ArcGIS中的地理數據，可先將其導出為shape格式文件，然后使用$GAUSSHOME/bin目錄下的shp2pgsql工具將shape文件轉換為sql文件并進一步導入GaussDB。如果生成sql文件中的地理表定義缺少分布鍵的話，可以手動增加一個id自增的分布鍵，使地理數據均勻分布到各個DN，進而充分利用GaussDB的分布式計算優勢。

2.2?GIS函數使用demo：

對于GaussDB支持各GIS函數的具體使用方法，請參考《?PostGIS-2.4.2用戶手冊》。這里給一個簡單的使用demo。

示例1?：幾何表的創建。

CREATE TABLE cities ( id integer, city_name varchar(50) );

SELECT AddGeometryColumn('cities', 'position', 4326, 'POINT', 2);

示例2：幾何數據的插入。

INSERT INTO cities (id, position, city_name) VALUES (1,ST_GeomFromText('POINT(-9.5 23)',4326),'CityA');

INSERT INTO cities (id, position, city_name) VALUES (2,ST_GeomFromText('POINT(-10.6 40.3)',4326),'CityB');

INSERT INTO cities (id, position, city_name) VALUES (3,ST_GeomFromText('POINT(20.8 30.3)',4326), 'CityC');

示例3：計算三個城市間任意兩個城市距離。

SELECT p1.city_name,p2.city_name,ST_Distance(p1.position,p2.position) FROM cities AS p1, cities AS p2 WHERE p1.id > p2.id;

執行結果為：???????示例4：查詢query執行計劃，發現執行過程中p1表是廣播到全部DN節點的，因此對于每個DN，其只需要處理自己節點上的p2數據，通過對比本地p2數據與全局p1數據即可完成整個分析，這也是分布式數據庫的優勢所在。

五、PostGIS性能介紹

目前市場上的空間數據庫包括MySQL的Spatial Extension、PostgreSQL的PostGIS、Oracle Spatial、ArcGIS的ArcSDE及MongoDB等。對于這幾款數據庫的性能對比，之前有一篇文檔《常用地理數據庫對比測試》有一個比較詳細的對比和介紹。

從測試數據可以看出，對于點數據，在相同查詢條件下，PostGIS數據庫的空間查詢速度最快。對于線數據，PostGIS則相比于其它數據庫要慢一些，這可能與不同地理數據庫使用不同索引技術有關。

GaussDB作為分布式數據庫，對PostGIS做了深度適配。目前GaussDB對PostGIS中絕大多數函數均已支持下推至DN處理。因此對于絕大多數地理數據運算，都可以充分利用GaussDB的分布式計算優勢，帶來相比于PostgreSQL近似線性擴展比的性能加速，滿足客戶在大數據場景的地理數據處理和分析需求。

六、總結

本篇博文簡單介紹了GaussDB中Postgis的安裝和使用，歡迎廣大讀者和討論。

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