一、PostGIS中的幾何類型
PostGIS支持所有OGC規范的“Simple Features”類型，同時在此基礎上擴展了對3DZ、3DM、4D坐標的支持。
1. OGC的WKB和WKT格式
OGC定義了兩種描述幾何對象的格式，分別是WKB（Well-Known Binary）和WKT（Well-Known Text）。
在SQL語句中，用以下的方式可以使用WKT格式定義幾何對象：
POINT(0 0) ——點 LINESTRING(0 0,1 1,1 2) ——線 POLYGON((0 0,4 0,4 4,0 4,0 0),(1 1, 2 1, 2 2, 1 2,1 1)) ——面 MULTIPOINT(0 0,1 2) ——多點 MULTILINESTRING((0 0,1 1,1 2),(2 3,3 2,5 4)) ——多線 MULTIPOLYGON(((0 0,4 0,4 4,0 4,0 0),(1 1,2 1,2 2,1 2,1 1)), ((-1 -1,-1 -2,-2 -2,-2 -1,-1 -1))) ——多面 GEOMETRYCOLLECTION(POINT(2 3),LINESTRING((2 3,3 4))) ——幾何集合
以下語句可以使用WKT格式插入一個點要素到一個表中，其中用到的GeomFromText等函數在后面會有詳細介紹：
INSERT INTO table ( SHAPE, NAME )
VALUES ( GeomFromText('POINT(116.39 39.9)', 4326), '北京');
2. EWKT、EWKB和Canonical格式
EWKT和EWKB相比OGC WKT和WKB格式主要的擴展有3DZ、3DM、4D坐標和內嵌空間參考支持。
以下以EWKT語句定義了一些幾何對象：
POINT(0 0 0) ——3D點 SRID=32632;POINT(0 0) ——內嵌空間參考的點 POINTM(0 0 0) ——帶M值的點 POINT(0 0 0 0) ——帶M值的3D點 SRID=4326;MULTIPOINTM(0 0 0,1 2 1) ——內嵌空間參考的帶M值的多點
以下語句可以使用EWKT格式插入一個點要素到一個表中：
INSERT INTO table ( SHAPE, NAME )
VALUES ( GeomFromEWKT('SRID=4326;POINTM(116.39 39.9 10)'), '北京' )
Canonical格式是16進制編碼的幾何對象，直接用SQL語句查詢出來的就是這種格式。
3. SQL-MM格式
SQL-MM格式定義了一些插值曲線，這些插值曲線和EWKT有點類似，也支持3DZ、3DM、4D坐標，但是不支持嵌入空間參考。
以下以SQL-MM語句定義了一些插值幾何對象：
CIRCULARSTRING(0 0, 1 1, 1 0) ——插值圓弧 COMPOUNDCURVE(CIRCULARSTRING(0 0, 1 1, 1 0),(1 0, 0 1)) ——插值復合曲線 CURVEPOLYGON(CIRCULARSTRING(0 0, 4 0, 4 4, 0 4, 0 0),(1 1, 3 3, 3 1, 1 1)) ——曲線多邊形 MULTICURVE((0 0, 5 5),CIRCULARSTRING(4 0, 4 4, 8 4)) ——多曲線 MULTISURFACE(CURVEPOLYGON(CIRCULARSTRING(0 0, 4 0, 4 4, 0 4, 0 0),(1 1, 3 3, 3 1, 1 1)),((10 10, 14 12, 11 10, 10 10),(11 11, 11.5 11, 11 11.5, 11 11))) ——多曲面
二、 PostGIS中空間信息處理的實現
1. spatial_ref_sys表
在基於PostGIS模板創建的數據庫的public模式下，有一個spatial_ref_sys表，它存放的是OGC規范的空間參考。我們取我們最熟悉的4326參考看一下：
它的srid存放的就是空間參考的Well-Known ID，對這個空間參考的定義主要包括兩個字段，srtext存放的是以字符串描述的空間參考，proj4text存放的則是以字符串描述的PROJ.4 投影定義（PostGIS使用PROJ.4實現投影）。
4326空間參考的srtext內容：
GEOGCS["WGS 84",DATUM["WGS_1984",SPHEROID["WGS 84",6378137,298.257223563,AUTHORITY["EPSG","7030"]],TOWGS84[0,0,0,0,0,0,0],AUTHORITY["EPSG","6326"]],PRIMEM["Greenwich",0,AUTHORITY["EPSG","8901"]],UNIT["degree",0.01745329251994328,AUTHORITY["EPSG","9122"]],AUTHORITY["EPSG","4326"]]
4326空間參考的proj4text內容：
+proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs
2. geometry_columns表
geometry_columns表存放了當前數據庫中所有幾何字段的信息，比如我當前的庫里面有兩個空間表，在geometry_columns表中就可以找到這兩個空間表中幾何字段的定義：
其中f_table_schema字段表示的是空間表所在的模式，f_table_name字段表示的是空間表的表名，f_geometry_column字段表示的是該空間表中幾何字段的名稱，srid字段表示的是該空間表的空間參考。
3. 在PostGIS中創建一個空間表
在PostGIS中創建一個包含幾何字段的空間表分為2步：第一步創建一個一般表，第二步給這個表添加幾何字段。
以下先在test模式下創建一個名為cities的一般表：
create table test.cities (id int4, name varchar(20))
再給cities添加一個名為shape的幾何字段（二維點）：
select AddGeometryColumn('test', 'cities', 'shape', 4326, 'POINT', 2)
4. PostGIS對幾何信息的檢查
PostGIS可以檢查幾何信息的正確性，這主要是通過IsValid函數實現的。
以下語句分辨檢查了2個幾何對象的正確性，顯然，(0, 0)點和(1,1)點可以構成一條線，但是(0, 0)點和(0, 0)點則不能構成，這個語句執行以后的得出的結果是TRUE,FALSE。
select IsValid('LINESTRING(0 0, 1 1)'), IsValid('LINESTRING(0 0,0 0)')
默認PostGIS並不會使用IsValid函數檢查用戶插入的新數據，因為這會消耗較多的CPU資源（特別是復雜的幾何對象）。當你需要使用這個功能的時候，你可以使用以下語句為表新建一個約束：
ALTER TABLE cities
ADD CONSTRAINT geometry_valid
CHECK (IsValid(shape))
這時當我們往這個表試圖插入一個錯誤的空間對象的時候，會得到一個錯誤：
INSERT INTO test.cities ( shape, name ) VALUES ( GeomFromText('LINESTRING(0 0,0 0)', 4326), '北京'); ERROR: new row for relation "cities" violates check constraint "geometry_valid" SQL 狀態: 23514
5. PostGIS中的空間索引
數據庫對多維數據的存取有兩種索引方案，R-Tree和GiST（Generalized Search Tree），在PostgreSQL中的GiST比R-Tree的健壯性更好，因此PostGIS對空間數據的索引一般采用GiST實現。
以下的語句給sde模式中的cities表添加了一個空間索引shape_index_cities，在pgAdmin中也可以通過圖形界面完成相同的功能。
CREATE INDEX shape_index_cities
ON sde.cities
USING gist
(shape);
另外要注意的是，空間索引只有在進行基於邊界范圍的查詢時才起作用，比如“&&”操作。
三、 PostGIS中的常用函數
以下內容包括比較多的尖括號，發布到blogger的時候會顯示不正常，內容太多我也無暇一個個手動改代碼，因此如有問題就去參考PostGIS官方文檔。
首先需要說明一下，這里許多函數是以ST_[X]yyy形式命名的，事實上很多函數也可以通過xyyy的形式訪問，在PostGIS的函數庫中我們可以看到這兩種函數定義完全一樣。
1. OGC標准函數
管理函數：
添加幾何字段 AddGeometryColumn(, , , , , )
刪除幾何字段 DropGeometryColumn(, , )
檢查數據庫幾何字段並在geometry_columns中歸檔 Probe_Geometry_Columns()
給幾何對象設置空間參考（在通過一個范圍做空間查詢時常用） ST_SetSRID(geometry, integer)
幾何對象關系函數 ：
獲取兩個幾何對象間的距離 ST_Distance(geometry, geometry)
如果兩個幾何對象間距離在給定值范圍內，則返回TRUE ST_DWithin(geometry, geometry, float) 判斷兩個幾何對象是否相等（比如LINESTRING(0 0, 2 2)和LINESTRING(0 0, 1 1, 2 2)是相同的幾何對象）ST_Equals(geometry, geometry) 判斷兩個幾何對象是否分離 ST_Disjoint(geometry, geometry) 判斷兩個幾何對象是否相交 ST_Intersects(geometry, geometry) 判斷兩個幾何對象的邊緣是否接觸 ST_Touches(geometry, geometry) 判斷兩個幾何對象是否互相穿過 ST_Crosses(geometry, geometry) 判斷A是否被B包含 ST_Within(geometry A, geometry B) 判斷兩個幾何對象是否是重疊 ST_Overlaps(geometry, geometry) 判斷A是否包含B ST_Contains(geometry A, geometry B) 判斷A是否覆蓋 B ST_Covers(geometry A, geometry B) 判斷A是否被B所覆蓋 ST_CoveredBy(geometry A, geometry B) 通過DE-9IM 矩陣判斷兩個幾何對象的關系是否成立 ST_Relate(geometry, geometry, intersectionPatternMatrix) 獲得兩個幾何對象的關系（DE-9IM矩陣） ST_Relate(geometry, geometry)
幾何對象處理函數：
獲取幾何對象的中心 ST_Centroid(geometry) 面積量測 ST_Area(geometry) 長度量測 ST_Length(geometry) 返回曲面上的一個點 ST_PointOnSurface(geometry) 獲取邊界 ST_Boundary(geometry) 獲取緩沖后的幾何對象 ST_Buffer(geometry, double, [integer]) 獲取多幾何對象的外接對象 ST_ConvexHull(geometry) 獲取兩個幾何對象相交的部分 ST_Intersection(geometry, geometry) 將經度小於0的值加360使所有經度值在0-360間 ST_Shift_Longitude(geometry) 獲取兩個幾何對象不相交的部分（A、B可互換） ST_SymDifference(geometry A, geometry B) 從A去除和B相交的部分后返回 ST_Difference(geometry A, geometry B) 返回兩個幾何對象的合並結果 ST_Union(geometry, geometry) 返回一系列幾何對象的合並結果 ST_Union(geometry set) 用較少的內存和較長的時間完成合並操作，結果和ST_Union相同 ST_MemUnion(geometry set)
幾何對象存取函數：
獲取幾何對象的WKT描述 ST_AsText(geometry) 獲取幾何對象的WKB描述 ST_AsBinary(geometry) 獲取幾何對象的空間參考ID ST_SRID(geometry) 獲取幾何對象的維數 ST_Dimension(geometry) 獲取幾何對象的邊界范圍 ST_Envelope(geometry) 判斷幾何對象是否為空 ST_IsEmpty(geometry) 判斷幾何對象是否不包含特殊點（比如自相交） ST_IsSimple(geometry) 判斷幾何對象是否閉合 ST_IsClosed(geometry) 判斷曲線是否閉合並且不包含特殊點 ST_IsRing(geometry) 獲取多幾何對象中的對象個數 ST_NumGeometries(geometry) 獲取多幾何對象中第N個對象 ST_GeometryN(geometry,int) 獲取幾何對象中的點個數 ST_NumPoints(geometry) 獲取幾何對象的第N個點 ST_PointN(geometry,integer) 獲取多邊形的外邊緣 ST_ExteriorRing(geometry) 獲取多邊形內邊界個數 ST_NumInteriorRings(geometry) 同上 ST_NumInteriorRing(geometry) 獲取多邊形的第N個內邊界 ST_InteriorRingN(geometry,integer) 獲取線的終點 ST_EndPoint(geometry) 獲取線的起始點 ST_StartPoint(geometry) 獲取幾何對象的類型 GeometryType(geometry) 類似上，但是不檢查M值，即POINTM對象會被判斷為point ST_GeometryType(geometry) 獲取點的X坐標 ST_X(geometry) 獲取點的Y坐標 ST_Y(geometry) 獲取點的Z坐標 ST_Z(geometry) 獲取點的M值 ST_M(geometry)
幾何對象構造函數 ：
參考語義：
Text：WKT
WKB：WKB
Geom:Geometry
M:Multi
Bd:BuildArea
Coll:Collection ST_GeomFromText(text,[])
ST_PointFromText(text,[])
ST_LineFromText(text,[])
ST_LinestringFromText(text,[])
ST_PolyFromText(text,[])
ST_PolygonFromText(text,[])
ST_MPointFromText(text,[])
ST_MLineFromText(text,[])
ST_MPolyFromText(text,[])
ST_GeomCollFromText(text,[])
ST_GeomFromWKB(bytea,[])
ST_GeometryFromWKB(bytea,[])
ST_PointFromWKB(bytea,[])
ST_LineFromWKB(bytea,[])
ST_LinestringFromWKB(bytea,[])
ST_PolyFromWKB(bytea,[])
ST_PolygonFromWKB(bytea,[])
ST_MPointFromWKB(bytea,[])
ST_MLineFromWKB(bytea,[])
ST_MPolyFromWKB(bytea,[])
ST_GeomCollFromWKB(bytea,[])
ST_BdPolyFromText(text WKT, integer SRID)
ST_BdMPolyFromText(text WKT, integer SRID)