PostGIS：空间关系

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目录

一、ST_Equals

二、ST_Intersects、ST_Disjoint、ST_Crosses和ST_Overlaps

三、ST_Touches

四、ST_Within和ST_Contains

五、ST_Distance和ST_DWithin

六、空间关系练习

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    到目前为止，我们只使用了测量（ST_Area、ST_Length）、序列化（ST_GeomFromText）或者反序列化（ST_AsGML）几何图形（geometry）的空间函数。这些函数的共同之处在于它们一次只能处理一个几何图形。

    空间数据库之所以强大，是因为它们不仅能存储几何图形，而且还能够比较几何图形之间的关系。

    诸如"哪一个是离公园最近的自行车位？"或者"地铁线路和街道的交叉路口在哪里?"的问题，只能通过比较表示自行车位、街道和地铁线路的几何图形来回答。

    OGC标准定义了以下一组用于比较几何图形的方法。

一、ST_Equals

    ST_Equals(geometry A, geometry B)用于测试两个图形的空间相等性。

    如果两个相同类型的几何图形具有相同的x、y坐标值，即如果第二个图形与第一个图形的坐标信息相等（相同），则ST_Equals()返回TRUE。

    首先，让我们从nyc_subway_stations表中检索点数据，我们只选"Broad St"的条目。

1.  SELECT name, geom, ST_AsText(geom)
2.  FROM nyc_subway_stations
3.  WHERE name = 'Broad St';

    然后，将几何图形表示数据插入ST_Equals()进行测试：

1.  SELECT name
2.  FROM nyc_subway_stations
3.  WHERE ST_Equals(geom, '0101000020266900000EEBD4CF27CF2141BC17D69516315141');

    注意：点在空间数据表中的表示不是很容易理解（0101000020266900000EEBD4CF27CF2141BC17D69516315141），但它是坐标值的精确表示。对于像相等这样的测试，使用精确的坐标信息进行比较是必要的。

二、ST_Intersects、ST_Disjoint、ST_Crosses和ST_Overlaps

    ST_Intersects、ST_Crosses和ST_Overlaps测试几何图形是否相交。

    如果两个图形有相同的部分，即如果它们的边界或内部相交，则ST_Intersects(geometry A, geometry B)返回TRUE。

    ST_Intersects()方法的对立方法是ST_Disjoint(geometry A, geometry B)。

    如果两个几何图形没有重合的部分，则它们不相交，反之亦然。

    事实上测试"not intersect"通常比测试"disjoint"更有效，因为intersect测试可以使用空间索引。

    对于multipoint/polygon、multipoint/linestring、linestring/linestring、linestring/polygon和linestring/multipolygon的比较，如果相交生成的几何图形的维度小于两个源几何图形的最大维度，且相交集位于两个源几何图形的内部，则ST_Crosses(geometry A, geometry B)将返回TRUE。

    ST_Overlaps(geometry A, geometry B)比较两个相同维度的几何图形，如果它们的结果集与两个源几何图形都不同但具有相同维度，则返回TRUE。

    让我们以宽街地铁站（Broad Street subway station）为例，使用ST_Intersects()函数确定其所在社区：

1.  SELECT name, ST_AsText(geom)
2.  FROM nyc_subway_stations
3.  WHERE name = 'Broad St';

1.  SELECT name, boroname
2.  FROM nyc_neighborhoods
3.  WHERE ST_Intersects(geom, ST_GeomFromText('POINT(583571 4506714)',26918));

三、ST_Touches

    ST_Touches()测试两个几何图形是否在它们的边界上接触，但在它们的内部不相交。

    如果两个几何图形的边界相交，或者只有一个几何图形的内部与另一个几何图形的边界相交，则ST_Touches(geometry A, geometry B)将返回TRUE。

四、ST_Within和ST_Contains

    ST_Within()和ST_Contains()测试一个几何图形是否完全位于另一个几何图形内。

    如果第一个几何图形完全位于第二个几何图形内，则ST_Within(geometry A, geometry B)返回TRUE，ST_Within()测试的结果与ST_Contains()完全相反。

    如果第二个几何图形完全包含在第一个几何图形内，则ST_Contains(geometry A, geometry B)返回TRUE。

五、ST_Distance和ST_DWithin

    一个常见的GIS问题是"找到这个物体周围距离X的所有其他物体"。

    ST_Distance(geometry A, geometry B)计算两个几何图形之间的最短距离，并将其作为浮点数返回。这对于实际报告几何图形之间的距离非常有用。

1.  SELECT ST_Distance(
2.  ST_GeometryFromText('POINT(0 5)'),
3.  ST_GeometryFromText('LINESTRING(-2 2, 2 2)'));

    为了测试两个几何图形之间的距离是否在某个范围之内，ST_DWithin()函数提供了一个这样的的功能。

    这对于"在距离道路500米的缓冲区内有多少棵树?"这样的问题很有用，你不必计算实际的缓冲区，只需测试距离关系即可。

    再次使用我们的宽街地铁站（Broad Street subway station），我们可以找到地铁站附近（10米内）的街道：

1.  SELECT name
2.  FROM nyc_streets
3.  WHERE ST_DWithin(
4.  geom,
5.  ST_GeomFromText('POINT(583571 4506714)',26918),
6.  10
7.  );

    我们可以在地图上验证答案，Broad St站实际上是在Wall、Broad和Nassau街道的十字路口。

六、空间关系练习

    下面是我们在文章上面部分涉及到的一些函数，它们应该对练习有用！

    还请记住我们现在数据库中已经具有的表：

• nyc_census_blocks
  • blkid, popn_total, boroname, geom
• nyc_streets
  • name, type, geom
• nyc_subway_stations
  • name, geom
• nyc_neighborhoods
  • name, boroname, geom

    练习：

    ①名为"Atlantic Commonts"的街道的geometry值是什么？

1.  SELECT ST_AsText(geom)
2.  FROM nyc_streets
3.  WHERE name = 'Atlantic Commons';

    ②Atlantic Commons（大西洋公地）位于哪个社区（neighborhood）和行政区（borough）？

1.  SELECT name, boroname
2.  FROM nyc_neighborhoods
3.  WHERE ST_Intersects(
4.  geom,
5.  ST_GeomFromText('LINESTRING(586782 4504202,586864 4504216)', 26918)
6.  );

    注意：嘿，为什么要将"MULTILINESTRING"变成"LINESTRING"呢？因为在空间上，它们描述的是相同的形状。

    更重要的是，我们还对坐标进行了四舍五入，以使它们更易于阅读，这实际上改变了结果：我们现在不能使用ST_Touches()方法来找出哪些道路连接Atlantic Commons，因为坐标不再与原来的坐标完全相同。

    ③Atlantic Commons与哪些街道相连？

1.  SELECT name
2.  FROM nyc_streets
3.  WHERE ST_DWithin(
4.  geom,
5.  ST_GeomFromText('LINESTRING(586782 4504202,586864 4504216)', 26918),
6.  0.1
7.  );

    ④大约有多少人住在Atlantic Commons上（距离Atlantic Commons50米以内）？

1.  SELECT Sum(popn_total)
2.  FROM nyc_census_blocks
3.  WHERE ST_DWithin(
4.  geom,
5.  ST_GeomFromText('LINESTRING(586782 4504202,586864 4504216)', 26918),
6.  50
7.  );