第 4 章 資料管理

開放地理空間聯盟 (OGC) 開發了簡單要素存取 (SFA) 標準，以提供地理空間資料的模型。它定義了基本的空間類型幾何 (Geometry)，以及操作和轉換幾何值以執行空間分析任務的操作。PostGIS 將 OGC 幾何模型實作為 PostgreSQL 資料類型geometry 和geography。

幾何是一個抽象類型。幾何值屬於其具體子類型之一，這些子類型代表幾何形狀的各種種類和維度。這些子類型包括原子類型 Point、LineString、LinearRing 和 Polygon，以及集合類型 MultiPoint、MultiLineString、MultiPolygon 和 GeometryCollection。簡單要素存取 - 第 1 部分：通用架構 v1.2.1 為結構 PolyhedralSurface、Triangle 和 TIN 新增了子類型。

幾何在二維笛卡爾平面中模擬形狀。PolyhedralSurface、Triangle 和 TIN 類型也可以表示三維空間中的形狀。形狀的大小和位置由其座標指定。每個座標都有一個 X 和 Y 縱座標值，決定其在平面中的位置。形狀由點或線段構成，點由單一座標指定，線段由兩個座標指定。

座標可以包含可選的 Z 和 M 縱座標值。Z 縱座標通常用於表示高程。M 縱座標包含測量值，可以表示時間或距離。如果幾何值中存在 Z 或 M 值，則必須為幾何中的每個點定義它們。如果幾何具有 Z 或 M 縱座標，則座標維度為 3D；如果同時具有 Z 和 M，則座標維度為 4D。

幾何值與空間參考系統相關聯，指示嵌入它的座標系統。空間參考系統由幾何 SRID 編號識別。X 和 Y 軸的單位由空間參考系統決定。在平面參考系統中，X 和 Y 座標通常表示東距和北距，而在大地系統中，它們表示經度和緯度。SRID 0 表示一個無限的笛卡爾平面，其軸未指定任何單位。請參閱第 4.5 節，「空間參考系統」。

幾何維度是幾何類型的一個屬性。點類型具有維度 0，線性類型具有維度 1，多邊形類型具有維度 2。集合具有最大元素維度的維度。

幾何值可以是空的。空值不包含頂點 (對於原子幾何類型) 或不包含元素 (對於集合)。

幾何值的一個重要屬性是它們的空間範圍或邊界框，OGC 模型稱之為包絡。這是封閉幾何座標的 2 或 3 維框。這是以座標空間表示幾何範圍並檢查兩個幾何是否交互的一種有效方法。

幾何模型允許評估拓撲空間關係，如第 5.1.1 節，「維度擴展 9-交集模型」中所述。為了支援這一點，為每個幾何類型定義了內部、邊界和外部的概念。幾何在拓撲上是封閉的，因此它們始終包含其邊界。邊界是幾何維度小於幾何本身維度的一個幾何。

OGC 幾何模型為每個幾何類型定義了有效性規則。這些規則確保幾何值表示真實的情況 (例如，可以指定一個孔洞位於外殼之外的多邊形，但這在幾何上沒有意義，因此是無效的)。PostGIS 也允許儲存和操作無效的幾何值。如果需要，這允許偵測和修復它們。請參閱第 4.4 節，「幾何驗證」。

POINT (1 2)
POINT Z (1 2 3)
POINT ZM (1 2 3 4)

LINESTRING (1 2, 3 4, 5 6)

LINEARRING (0 0 0, 4 0 0, 4 4 0, 0 4 0, 0 0 0)

POLYGON ((0 0 0,4 0 0,4 4 0,0 4 0,0 0 0),(1 1 0,2 1 0,2 2 0,1 2 0,1 1 0))

MULTIPOINT ( (0 0), (1 2) )

MULTILINESTRING ( (0 0,1 1,1 2), (2 3,3 2,5 4) )

MULTIPOLYGON (((1 5, 5 5, 5 1, 1 1, 1 5)), ((6 5, 9 1, 6 1, 6 5)))

GEOMETRYCOLLECTION ( POINT(2 3), LINESTRING(2 3, 3 4))

POLYHEDRALSURFACE Z (
  ((0 0 0, 0 0 1, 0 1 1, 0 1 0, 0 0 0)),
  ((0 0 0, 0 1 0, 1 1 0, 1 0 0, 0 0 0)),
  ((0 0 0, 1 0 0, 1 0 1, 0 0 1, 0 0 0)),
  ((1 1 0, 1 1 1, 1 0 1, 1 0 0, 1 1 0)),
  ((0 1 0, 0 1 1, 1 1 1, 1 1 0, 0 1 0)),
  ((0 0 1, 1 0 1, 1 1 1, 0 1 1, 0 0 1)) )

TRIANGLE ((0 0, 0 9, 9 0, 0 0))

TIN Z ( ((0 0 0, 0 0 1, 0 1 0, 0 0 0)), ((0 0 0, 0 1 0, 1 1 0, 0 0 0)) )

ISO/IEC 13249-3 SQL 多媒體 - 空間標準 (SQL/MM) 擴展了 OGC SFA，以定義包含圓弧曲線的幾何子類型。SQL/MM 類型支援 3DM、3DZ 和 4D 座標。

	SQL-MM 實作中的所有浮點比較都是在指定的容差內執行的，目前為 1E-8。

CIRCULARSTRING(0 0, 1 1, 1 0)

CIRCULARSTRING(0 0, 4 0, 4 4, 0 4, 0 0)

COMPOUNDCURVE( CIRCULARSTRING(0 0, 1 1, 1 0),(1 0, 0 1))

CURVEPOLYGON(
  CIRCULARSTRING(0 0, 4 0, 4 4, 0 4, 0 0),
  (1 1, 3 3, 3 1, 1 1) )

CURVEPOLYGON(
  COMPOUNDCURVE( CIRCULARSTRING(0 0,2 0, 2 1, 2 3, 4 3),
                 (4 3, 4 5, 1 4, 0 0)),
  CIRCULARSTRING(1.7 1, 1.4 0.4, 1.6 0.4, 1.6 0.5, 1.7 1) )

MULTICURVE( (0 0, 5 5), CIRCULARSTRING(4 0, 4 4, 8 4))

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)))

OGC SFA 規範定義了兩種用於外部表示幾何值的格式：Well-Known Text (WKT) 和 Well-Known Binary (WKB)。WKT 和 WKB 都包含關於物件類型以及定義它的坐標資訊。

Well-Known Text (WKT) 提供了一種空間數據的標準文字表示法。空間物件的 WKT 表示法範例如下：

WKT 的輸入和輸出由 ST_AsText 和 ST_GeomFromText 函數提供。

text WKT = ST_AsText(geometry);
geometry = ST_GeomFromText(text WKT, SRID);

例如，一個從 WKT 和 SRID 建立並插入空間物件的語句如下：

INSERT INTO geotable ( geom, name )
  VALUES ( ST_GeomFromText('POINT(-126.4 45.32)', 312), 'A Place');

Well-Known Binary (WKB) 提供了一種空間數據的可攜式、全精度表示法，以二進制數據（位元組數組）的形式呈現。空間物件的 WKB 表示法範例如下：

WKB 的輸入和輸出由 ST_AsBinary 和 ST_GeomFromWKB 函數提供。

bytea WKB = ST_AsBinary(geometry);
geometry = ST_GeomFromWKB(bytea WKB, SRID);

例如，一個從 WKB 建立並插入空間物件的語句如下：

INSERT INTO geotable ( geom, name )
  VALUES ( ST_GeomFromWKB('\x0101000000000000000000f03f000000000000f03f', 312), 'A Place');

OGC SFA 規範最初僅支持 2D 幾何，並且幾何 SRID 不包含在輸入/輸出表示法中。OGC SFA 規範 1.2.1（與 ISO 19125 標準一致）增加了對 3D (ZYZ) 和測量 (XYM 和 XYZM) 坐標的支持，但仍然不包含 SRID 值。

由於這些限制，PostGIS 定義了擴展的 EWKB 和 EWKT 格式。它們提供 3D (XYZ 和 XYM) 和 4D (XYZM) 坐標支持，並包含 SRID 資訊。包含所有幾何資訊允許 PostGIS 使用 EWKB 作為記錄格式（例如，在 DUMP 文件中）。

EWKB 和 EWKT 用於 PostGIS 數據物件的“規範形式”。對於輸入，二進制數據的規範形式是 EWKB，而對於文本數據，接受 EWKB 或 EWKT。這允許通過使用 ::geometry 將 HEXEWKB 或 EWKT 中的文本值轉換為幾何值來建立幾何值。對於輸出，二進制的規範形式是 EWKB，而文本的規範形式是 HEXEWKB (十六進制編碼的 EWKB)。

例如，以下語句通過從 EWKT 文本值轉換來建立幾何，並使用 HEXEWKB 的規範形式輸出它。

SELECT 'SRID=4;POINT(0 0)'::geometry;
  geometry
  ----------------------------------------------------
  01010000200400000000000000000000000000000000000000

PostGIS EWKT 輸出與 OGC WKT 有一些差異：

EWKT 避免了過度指定維度，以及 OGC/ISO 格式可能出現的不一致，例如：

	PostGIS 擴展格式目前是 OGC 格式的超集，因此每個有效的 OGC WKB/WKT 也是有效的 EWKB/EWKT。但是，如果 OGC 以與 PosGIS 定義衝突的方式擴展格式，則這種情況可能會在未來發生變化。因此，您不應該依賴這種兼容性！

空間物件的 EWKT 文本表示法範例如下：

可以使用以下函數來進行使用這些格式的輸入和輸出：

bytea EWKB = ST_AsEWKB(geometry);
text EWKT = ST_AsEWKT(geometry);
geometry = ST_GeomFromEWKB(bytea EWKB);
geometry = ST_GeomFromEWKT(text EWKT);

例如，以下語句使用 EWKT 建立並插入 PostGIS 空間物件：

INSERT INTO geotable ( geom, name )
  VALUES ( ST_GeomFromEWKT('SRID=312;POINTM(-126.4 45.32 15)'), 'A Place' )

您可以使用 CREATE TABLE SQL 語句和 geography 類型的列來建立表格以儲存地理數據。以下範例建立了一個包含地理列的表格，該列以 WGS84 大地坐標系統 (SRID 4326) 儲存 2D LineString。

CREATE TABLE global_points (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(64),
    location geography(POINT,4326)
  );

地理類型支援兩個可選的類型修飾符：

建立具有地理欄位的表格範例

地理欄位會在 geography_columns 系統視圖中註冊。您可以查詢 geography_columns 視圖並查看該表格是否已列出

SELECT * FROM geography_columns;

建立空間索引的方式與幾何欄位相同。PostGIS 會注意到欄位類型為 GEOGRAPHY，並建立適當的基於球體的索引，而不是用於 GEOMETRY 的常用平面索引。

-- Index the test table with a spherical index
CREATE INDEX global_points_gix ON global_points USING GIST ( location );

您可以像幾何一樣將資料插入地理表格中。如果幾何資料具有 SRID 4326，則會自動轉換為地理類型。EWKT 和 EWKB 格式也可用於指定地理值。

-- Add some data into the test table
INSERT INTO global_points (name, location) VALUES ('Town', 'SRID=4326;POINT(-110 30)');
INSERT INTO global_points (name, location) VALUES ('Forest', 'SRID=4326;POINT(-109 29)');
INSERT INTO global_points (name, location) VALUES ('London', 'SRID=4326;POINT(0 49)');

在 spatial_ref_sys 表格中列出的任何大地測量 (經度/緯度) 空間參考系統都可以指定為地理 SRID。如果使用非大地測量座標系統，則會引發錯誤。

-- NAD 83 lon/lat
SELECT 'SRID=4269;POINT(-123 34)'::geography;
                    geography
----------------------------------------------------
 0101000020AD1000000000000000C05EC00000000000004140

-- NAD27 lon/lat
SELECT 'SRID=4267;POINT(-123 34)'::geography;
                    geography
----------------------------------------------------
 0101000020AB1000000000000000C05EC00000000000004140

-- NAD83 UTM zone meters - gives an error since it is a meter-based planar projection
SELECT 'SRID=26910;POINT(-123 34)'::geography;

ERROR:  Only lon/lat coordinate systems are supported in geography.

查詢和測量函數使用公尺單位。因此，距離參數應以公尺表示，並且傳回值應以公尺（或面積為平方公尺）表示。

-- A distance query using a 1000km tolerance
SELECT name FROM global_points WHERE ST_DWithin(location, 'SRID=4326;POINT(-110 29)'::geography, 1000000);

您可以透過計算從西雅圖到倫敦的大圓航線上的飛機 (LINESTRING(-122.33 47.606, 0.0 51.5)) 與雷克雅維克 (POINT(-21.96 64.15)) 之間的距離 (路線地圖) 來了解地理的實際作用。

地理類型計算出雷克雅維克與西雅圖和倫敦之間大圓航線上，球體上的最短距離為 122.235 公里。

-- Distance calculation using GEOGRAPHY
SELECT ST_Distance('LINESTRING(-122.33 47.606, 0.0 51.5)'::geography, 'POINT(-21.96 64.15)'::geography);
   st_distance
-----------------
 122235.23815667

幾何類型計算出雷克雅維克與西雅圖到倫敦在世界平面地圖上繪製的直線路徑之間的無意義笛卡爾距離。結果的標稱單位是「度」，但結果不對應於點之間的任何真實角度差，因此即使稱它們為「度」也是不準確的。

-- Distance calculation using GEOMETRY
SELECT ST_Distance('LINESTRING(-122.33 47.606, 0.0 51.5)'::geometry, 'POINT(-21.96 64.15)'::geometry);
      st_distance
--------------------
 13.342271221453624

地理資料類型允許您以經度/緯度座標儲存資料，但代價是：GEOGRAPHY 上定義的函數比 GEOMETRY 上的少；那些已定義的函數需要更多 CPU 時間來執行。

您選擇的資料類型應取決於您正在建構的應用程式的預期工作區域。您的資料是跨越全球還是廣大的大陸區域，還是僅限於州、縣或市？

請參閱第 13.11 節「PostGIS 函數支援矩陣」，以比較 Geography 和 Geometry 所支援的內容。如需 Geography 函數的簡要清單和描述，請參閱第 13.4 節「PostGIS 地理支援函數」

簡單幾何是沒有異常幾何點（例如自相交或自相切）的幾何。

POINT 作為 0 維幾何物件，本質上是簡單的。

如果沒有兩個座標 (POINT) 相等（具有相同的座標值），則 MULTIPOINT 是簡單的。

如果 LINESTRING 不會兩次穿過同一點（端點除外），則它是簡單的。如果簡單 LineString 的端點相同，則稱為封閉，並稱為線性環。

(a) 和 (c) 是簡單的 LINESTRING。(b) 和 (d) 並非簡單的。(c) 是封閉的線性環。

(a)	(b)
(c)	(d)

只有當 MULTILINESTRING 的所有元素都是簡單的，並且任意兩個元素之間的唯一交點發生在兩個元素的邊界上的點時，MULTILINESTRING 才是簡單的。

(e) 和 (f) 是簡單的 MULTILINESTRING。(g) 並非簡單的。

(e)

(f)

(g)

POLYGON 是由線性環形成的，因此有效的多邊形幾何形狀總是簡單的。

若要測試幾何形狀是否簡單，請使用 ST_IsSimple 函數

SELECT
   ST_IsSimple('LINESTRING(0 0, 100 100)') AS straight,
   ST_IsSimple('LINESTRING(0 0, 100 100, 100 0, 0 100)') AS crossing;

 straight | crossing
----------+----------
 t        | f

一般來說，PostGIS 函數不需要幾何引數是簡單的。簡單性主要用作定義幾何有效性的基礎。它也是某些空間資料模型的要求（例如，線性網路通常不允許交叉的線條）。可以使用 ST_UnaryUnion 使多點和線性幾何形狀簡單化。

幾何有效性主要適用於 2 維幾何形狀（POLYGON 和 MULTIPOLYGON）。有效性是由允許多邊形幾何形狀明確地模擬平面區域的規則定義的。

如果符合下列條件，則 POLYGON 是有效的

(h) 和 (i) 是有效的 POLYGON。(j-m) 是無效的。(j) 可以表示為有效的 MULTIPOLYGON。

(h)	(i)	(j)
(k)	(l)	(m)

如果符合下列條件，則 MULTIPOLYGON 是有效的

(n) 是有效的 MULTIPOLYGON。(o) 和 (p) 是無效的。

(n)

(o)

(p)

這些規則表示有效的多邊形幾何形狀也是簡單的。

對於線性幾何形狀，唯一的有效性規則是 LINESTRING 必須至少有兩個點且長度不為零（或等效地，至少有兩個不同的點）。請注意，非簡單（自相交）線是有效的。

SELECT
   ST_IsValid('LINESTRING(0 0, 1 1)') AS len_nonzero,
   ST_IsValid('LINESTRING(0 0, 0 0, 0 0)') AS len_zero,
   ST_IsValid('LINESTRING(10 10, 150 150, 180 50, 20 130)') AS self_int;

 len_nonzero | len_zero | self_int
-------------+----------+----------
 t           | f        | t

POINT 和 MULTIPOINT 幾何形狀沒有有效性規則。

PostGIS 允許建立和儲存有效和無效的幾何形狀。這允許偵測和標記或修復無效的幾何形狀。在某些情況下，OGC 有效性規則比預期更嚴格（例如，零長度線字串和具有反向孔的多邊形）。

PostGIS 提供的許多功能都基於幾何參數有效的假設。例如，計算一個孔洞定義在多邊形外部的多邊形面積，或者從非簡單邊界線建構多邊形是沒有意義的。假設有效的幾何輸入可以讓函數更有效率地運作，因為它們不需要檢查拓樸正確性。（值得注意的是，零長度的線和具有反轉的多邊形通常會被正確處理。）此外，如果輸入有效，大多數 PostGIS 函數會產生有效的幾何輸出。這使得 PostGIS 函數可以安全地串聯在一起。

如果您在呼叫 PostGIS 函數時遇到意外的錯誤訊息（例如「GEOS Intersection() 拋出錯誤！」），您應該首先確認函數參數是否有效。如果它們無效，請考慮使用以下技術之一來確保您正在處理的資料有效。

	如果函數回報具有有效輸入的錯誤，那麼您可能在 PostGIS 或它使用的其中一個函式庫中發現錯誤，您應該將此問題回報給 PostGIS 專案。如果 PostGIS 函數針對有效輸入傳回無效的幾何，情況也是如此。

要測試幾何是否有效，請使用 ST_IsValid 函數

SELECT ST_IsValid('POLYGON ((20 180, 180 180, 180 20, 20 20, 20 180))');
-----------------
 t

ST_IsValidDetail 函數提供有關幾何無效的性質和位置的資訊

SELECT valid, reason, ST_AsText(location) AS location
    FROM ST_IsValidDetail('POLYGON ((20 20, 120 190, 50 190, 170 50, 20 20))') AS t;

 valid |      reason       |                  location
-------+-------------------+---------------------------------------------
 f     | Self-intersection | POINT(91.51162790697674 141.56976744186045)

在某些情況下，最好自動修正無效的幾何。使用 ST_MakeValid 函數來執行此操作。（ST_MakeValid 是一個允許無效輸入的空間函數的例子！）

預設情況下，PostGIS 在載入幾何時不會檢查有效性，因為有效性測試可能會耗費複雜幾何的大量 CPU 時間。如果您不信任您的資料來源，您可以透過新增檢查約束來強制對您的表格進行有效性檢查

ALTER TABLE mytable
  ADD CONSTRAINT geometry_valid_check
	CHECK (ST_IsValid(geom));

PostGIS 使用的 SPATIAL_REF_SYS 表格是一個符合 OGC 標準的資料庫表格，它定義了可用的空間參考系統。它保存了坐標系統的數值 SRID 和文字描述。

spatial_ref_sys 表格定義如下

CREATE TABLE spatial_ref_sys (
  srid       INTEGER NOT NULL PRIMARY KEY,
  auth_name  VARCHAR(256),
  auth_srid  INTEGER,
  srtext     VARCHAR(2048),
  proj4text  VARCHAR(2048)
)

欄位如下

在擷取用於轉換的空間參考系統定義時，PostGIS 使用以下策略

PostGIS spatial_ref_sys 表格包含 3000 多個由 PROJ 投影函式庫處理的最常見空間參考系統定義。但是，它沒有包含許多坐標系統。如果您具有有關空間參考系統的必要資訊，您可以將 SRS 定義新增至表格。或者，如果您熟悉 PROJ 建構，則可以定義自己的自訂空間參考系統。請記住，大多數空間參考系統都是區域性的，在超出其預期範圍使用時沒有意義。

用於尋找核心集中未定義的空間參考系統的資源是http://spatialreference.org/

一些常用的空間參考系統包括：4326 - WGS 84 經緯度、4269 - NAD 83 經緯度、3395 - WGS 84 世界墨卡托、2163 - 美國國家地圖等面積，以及 60 個 WGS84 UTM 區域。UTM 區域是最適合測量的區域之一，但僅涵蓋 6 度的區域。（若要判斷您感興趣區域要使用的 UTM 區域，請參閱utmzone PostGIS plpgsql 輔助函數。）

美國各州使用州平面空間參考系統（基於公尺或英尺）- 通常每個州存在一個或兩個。大多數基於公尺的都在核心集中，但許多基於英尺或 ESRI 建立的都需要從spatialreference.org 複製。

您甚至可以定義非基於地球的坐標系統，例如 Mars 2000。這個火星坐標系統是非平面的（它是以球形度為單位），但是您可以將它與 geography 類型一起使用，以獲得以公尺而不是度為單位的長度和鄰近度測量。

以下範例說明如何使用未指派的 SRID 和以美國為中心的蘭伯特正形投影的 PROJ 定義來載入自訂坐標系統

INSERT INTO spatial_ref_sys (srid, proj4text)
VALUES ( 990000,
  '+proj=lcc  +lon_0=-95 +lat_0=25 +lat_1=25 +lat_2=25 +x_0=0 +y_0=0 +datum=WGS84 +units=m +no_defs'
);

您可以使用具有 geometry 類型欄位的 CREATE TABLE SQL 陳述式來建立表格以儲存幾何資料。以下範例建立一個表格，其中包含一個幾何欄位，用於儲存 BC-Albers 坐標系統（SRID 3005）中的 2D (XY) LineString

CREATE TABLE roads (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(64),
    geom geometry(LINESTRING,3005)
  );

geometry 類型支援兩個可選的類型修飾符

使用幾何欄位建立表格的範例

一個表格中可以有多個幾何欄位。這可以在建立表格時指定，也可以使用 ALTER TABLE SQL 陳述式新增欄位。此範例新增一個可以保存 3D LineString 的欄位

ALTER TABLE roads ADD COLUMN geom2 geometry(LINESTRINGZ,4326);

OGC SQL 簡單要素規範 定義了 GEOMETRY_COLUMNS 元數據表格，用於描述幾何表格結構。在 PostGIS 中，geometry_columns 是一個從資料庫系統目錄表格讀取的視圖。這確保了空間元數據資訊始終與當前定義的表格和視圖保持一致。此視圖的結構如下：

\d geometry_columns

             View "public.geometry_columns"
      Column       |          Type          | Modifiers
-------------------+------------------------+-----------
 f_table_catalog   | character varying(256) |
 f_table_schema    | character varying(256) |
 f_table_name      | character varying(256) |
 f_geometry_column | character varying(256) |
 coord_dimension   | integer                |
 srid              | integer                |
 type              | character varying(30)  |

欄位如下

您可能需要這樣做的兩種情況是 SQL 視圖和大量插入。對於大量插入的情況，您可以透過約束欄位或執行 alter table 來修正 geometry_columns 表格中的註冊。對於視圖，您可以使用 CAST 操作來公開。請注意，如果您的欄位是基於 typmod 的，則建立過程會正確註冊它，因此無需執行任何操作。此外，沒有對幾何套用任何空間函數的視圖，也會像底層表格的幾何欄位一樣進行註冊。

-- Lets say you have a view created like this
CREATE VIEW public.vwmytablemercator AS
	SELECT gid, ST_Transform(geom, 3395) As geom, f_name
	FROM public.mytable;

-- For it to register correctly
-- You need to cast the geometry
--
DROP VIEW public.vwmytablemercator;
CREATE VIEW  public.vwmytablemercator AS
	SELECT gid, ST_Transform(geom, 3395)::geometry(Geometry, 3395) As geom, f_name
	FROM public.mytable;

-- If you know the geometry type for sure is a 2D POLYGON then you could do
DROP VIEW public.vwmytablemercator;
CREATE VIEW  public.vwmytablemercator AS
	SELECT gid, ST_Transform(geom,3395)::geometry(Polygon, 3395) As geom, f_name
	FROM public.mytable;

--Lets say you created a derivative table by doing a bulk insert
SELECT poi.gid, poi.geom, citybounds.city_name
INTO myschema.my_special_pois
FROM poi INNER JOIN citybounds ON ST_Intersects(citybounds.geom, poi.geom);

-- Create 2D index on new table
CREATE INDEX idx_myschema_myspecialpois_geom_gist
  ON myschema.my_special_pois USING gist(geom);

-- If your points are 3D points or 3M points,
-- then you might want to create an nd index instead of a 2D index
CREATE INDEX my_special_pois_geom_gist_nd
	ON my_special_pois USING gist(geom gist_geometry_ops_nd);

-- To manually register this new table's geometry column in geometry_columns.
-- Note it will also change the underlying structure of the table to
-- to make the column typmod based.
SELECT populate_geometry_columns('myschema.my_special_pois'::regclass);

-- If you are using PostGIS 2.0 and for whatever reason, you
-- you need the constraint based definition behavior
-- (such as case of inherited tables where all children do not have the same type and srid)
-- set optional use_typmod argument to false
SELECT populate_geometry_columns('myschema.my_special_pois'::regclass, false); 

雖然仍然支援舊的基於約束的方法，但直接在視圖中使用的基於約束的幾何欄位，將不會在 geometry_columns 中正確註冊，基於 typmod 的也不會。在這個範例中，我們使用 typmod 定義一個欄位，並使用約束定義另一個欄位。

CREATE TABLE pois_ny(gid SERIAL PRIMARY KEY, poi_name text, cat text, geom geometry(POINT,4326));
SELECT AddGeometryColumn('pois_ny', 'geom_2160', 2160, 'POINT', 2, false);

如果我們在 psql 中執行

\d pois_ny;

我們觀察到它們的定義不同 - 一個是 typmod，另一個是約束

                                  Table "public.pois_ny"
  Column   |         Type          |                       Modifiers

-----------+-----------------------+------------------------------------------------------
 gid       | integer               | not null default nextval('pois_ny_gid_seq'::regclass)
 poi_name  | text                  |
 cat       | character varying(20) |
 geom      | geometry(Point,4326)  |
 geom_2160 | geometry              |
Indexes:
    "pois_ny_pkey" PRIMARY KEY, btree (gid)
Check constraints:
    "enforce_dims_geom_2160" CHECK (st_ndims(geom_2160) = 2)
    "enforce_geotype_geom_2160" CHECK (geometrytype(geom_2160) = 'POINT'::text
        OR geom_2160 IS NULL)
    "enforce_srid_geom_2160" CHECK (st_srid(geom_2160) = 2160)

在 geometry_columns 中，它們都正確註冊

SELECT f_table_name, f_geometry_column, srid, type
	FROM geometry_columns
	WHERE f_table_name = 'pois_ny';

f_table_name | f_geometry_column | srid | type
-------------+-------------------+------+-------
pois_ny      | geom              | 4326 | POINT
pois_ny      | geom_2160         | 2160 | POINT

但是，如果我們建立像這樣的視圖

CREATE VIEW vw_pois_ny_parks AS
SELECT *
  FROM pois_ny
  WHERE cat='park';

SELECT f_table_name, f_geometry_column, srid, type
	FROM geometry_columns
	WHERE f_table_name = 'vw_pois_ny_parks';

基於 typmod 的 geom 視圖欄位正確註冊，但基於約束的欄位則沒有。

   f_table_name   | f_geometry_column | srid |   type
------------------+-------------------+------+----------
 vw_pois_ny_parks | geom              | 4326 | POINT
 vw_pois_ny_parks | geom_2160         |    0 | GEOMETRY

這在未來的 PostGIS 版本中可能會變更，但目前要強制基於約束的視圖欄位正確註冊，您需要執行以下操作

DROP VIEW vw_pois_ny_parks;
CREATE VIEW vw_pois_ny_parks AS
SELECT gid, poi_name, cat,
  geom,
  geom_2160::geometry(POINT,2160) As geom_2160
  FROM pois_ny
  WHERE cat = 'park';
SELECT f_table_name, f_geometry_column, srid, type
	FROM geometry_columns
	WHERE f_table_name = 'vw_pois_ny_parks';

   f_table_name   | f_geometry_column | srid | type
------------------+-------------------+------+-------
 vw_pois_ny_parks | geom              | 4326 | POINT
 vw_pois_ny_parks | geom_2160         | 2160 | POINT

如果空間資料可以轉換為文字表示法（無論是 WKT 或 WKB），則使用 SQL 可能會是將資料放入 PostGIS 的最簡單方式。可以使用 psql SQL 實用程式載入 SQL INSERT 陳述式的文字檔案，將資料批量載入 PostGIS/PostgreSQL。

SQL 載入檔案（例如 roads.sql）可能如下所示

BEGIN;
INSERT INTO roads (road_id, roads_geom, road_name)
  VALUES (1,'LINESTRING(191232 243118,191108 243242)','Jeff Rd');
INSERT INTO roads (road_id, roads_geom, road_name)
  VALUES (2,'LINESTRING(189141 244158,189265 244817)','Geordie Rd');
INSERT INTO roads (road_id, roads_geom, road_name)
  VALUES (3,'LINESTRING(192783 228138,192612 229814)','Paul St');
INSERT INTO roads (road_id, roads_geom, road_name)
  VALUES (4,'LINESTRING(189412 252431,189631 259122)','Graeme Ave');
INSERT INTO roads (road_id, roads_geom, road_name)
  VALUES (5,'LINESTRING(190131 224148,190871 228134)','Phil Tce');
INSERT INTO roads (road_id, roads_geom, road_name)
  VALUES (6,'LINESTRING(198231 263418,198213 268322)','Dave Cres');
COMMIT;

可以使用 psql 將 SQL 檔案載入 PostgreSQL

psql -d [database] -f roads.sql

shp2pgsql 資料載入器將 Shapefile 轉換為適用於插入 PostGIS/PostgreSQL 資料庫的 SQL，格式可以是幾何或地理。載入器有數種操作模式，可透過命令列標誌選擇。

還有一個 shp2pgsql-gui 圖形介面，其中包含與命令列載入器相同的大部分選項。對於一次性的非腳本載入，或者如果您是 PostGIS 新手，這可能會更容易使用。它也可以設定為 PgAdminIII 的外掛程式。

使用載入器建立輸入檔案並載入的範例工作階段可能如下所示

# shp2pgsql -c -D -s 4269 -i -I shaperoads.shp myschema.roadstable > roads.sql
# psql -d roadsdb -f roads.sql

可以使用 UNIX 管道一步完成轉換和載入

# shp2pgsql shaperoads.shp myschema.roadstable | psql -d roadsdb

從資料庫擷取空間資料最直接的方法是使用 SQL SELECT 查詢來定義要擷取的資料集，並將產生的欄位傾印到可剖析的文字檔案中

db=# SELECT road_id, ST_AsText(road_geom) AS geom, road_name FROM roads;

road_id | geom                                    | road_name
--------+-----------------------------------------+-----------
	  1 | LINESTRING(191232 243118,191108 243242) | Jeff Rd
	  2 | LINESTRING(189141 244158,189265 244817) | Geordie Rd
	  3 | LINESTRING(192783 228138,192612 229814) | Paul St
	  4 | LINESTRING(189412 252431,189631 259122) | Graeme Ave
	  5 | LINESTRING(190131 224148,190871 228134) | Phil Tce
	  6 | LINESTRING(198231 263418,198213 268322) | Dave Cres
	  7 | LINESTRING(218421 284121,224123 241231) | Chris Way
(6 rows)

有時需要一些限制來減少傳回的記錄數。在基於屬性的限制的情況下，請使用與非空間表格相同的 SQL 語法。在空間限制的情況下，以下函數很有用

接下來，您可以在查詢中使用這些運算子。請注意，在 SQL 命令列上指定幾何圖形和方塊時，您必須明確地將字串表示法轉換為幾何圖形函數。312 是一個虛構的空間參考系統，與我們的資料相符。所以，例如

SELECT road_id, road_name
  FROM roads
  WHERE roads_geom='SRID=312;LINESTRING(191232 243118,191108 243242)'::geometry;

上述查詢會從「ROADS_GEOM」表格傳回單一記錄，其中幾何圖形等於該值。

若要檢查某些道路是否通過多邊形定義的區域

SELECT road_id, road_name
FROM roads
WHERE ST_Intersects(roads_geom, 'SRID=312;POLYGON((...))');

最常見的空間查詢可能是「基於框架」的查詢，由用戶端軟體（例如資料瀏覽器和 Web 地圖）使用，以抓取「地圖框架」值以供顯示。

當使用「&&」運算子時，您可以指定 BOX3D 或 GEOMETRY 作為比較要素。但是，當您指定 GEOMETRY 時，將會使用其邊界方塊進行比較。

使用「BOX3D」物件作為框架，此類查詢如下所示

SELECT ST_AsText(roads_geom) AS geom
FROM roads
WHERE
  roads_geom && ST_MakeEnvelope(191232, 243117,191232, 243119,312);

請注意使用 SRID 312 來指定封套的投影。

pgsql2shp 表格傾印器會連線到資料庫，並將表格（可能是由查詢定義的）轉換為 shapefile。基本語法為

pgsql2shp [<options>] <database> [<schema>.]<table>

pgsql2shp [<options>] <database> <query>

命令列選項如下

GiST 代表「廣義搜尋樹」，是一種適用於多維資料的通用索引形式。PostGIS 使用在 GiST 之上實作的 R 樹索引來索引空間資料。GiST 是最常用且功能最多的空間索引方法，並提供非常好的查詢效能。GiST 的其他實作被用於加速對各種不規則資料結構（整數陣列、光譜資料等）的搜尋，這些資料結構不適用於正常的 B 樹索引。如需更多資訊，請參閱PostgreSQL 手冊。

一旦空間資料表超過幾千列，您會希望建立索引來加速資料的空間搜尋（除非您的所有搜尋都是基於屬性的，在這種情況下，您需要為屬性欄位建立一個普通索引）。

在「幾何」欄位上建立 GiST 索引的語法如下

CREATE INDEX [indexname] ON [tablename] USING GIST ( [geometryfield] ); 

上述語法將始終建立 2D 索引。若要取得幾何類型的 n 維索引，您可以使用以下語法建立一個

CREATE INDEX [indexname] ON [tablename] USING GIST ([geometryfield] gist_geometry_ops_nd);

建立空間索引是一項計算密集型的工作。它還會在其建立期間阻止對表格的寫入存取，因此在生產系統上，您可能需要以較慢的 CONCURRENTLY 感知方式進行

CREATE INDEX CONCURRENTLY [indexname] ON [tablename] USING GIST ( [geometryfield] ); 

建立索引後，有時強制 PostgreSQL 收集表格統計資料會很有幫助，這些統計資料用於最佳化查詢計畫

VACUUM ANALYZE [table_name] [(column_name)];

BRIN 代表「區塊範圍索引」。它是 PostgreSQL 9.5 中引入的通用索引方法。BRIN 是一種有損索引方法，這表示需要進行二次檢查以確認記錄是否符合給定的搜尋條件（所有提供的空間索引都是這種情況）。它提供了更快的索引建立和更小的索引大小，以及合理的讀取效能。其主要目的是支援在與表格內實體位置相關的欄位上索引非常大的表格。除了空間索引外，BRIN 還可以加速對各種屬性資料結構（整數、陣列等）的搜尋。如需更多資訊，請參閱PostgreSQL 手冊。

一旦空間表格超過幾千列，您會希望建立索引來加速資料的空間搜尋。GiST 索引效能非常好，只要它們的大小不超過資料庫可用的 RAM 量，並且只要您可以負擔索引儲存大小以及寫入時的索引更新成本。否則，對於非常大的表格，可以考慮使用 BRIN 索引作為替代方案。

BRIN 索引會儲存一個邊界框，其中包含表格區塊連續集合（稱為區塊範圍）中各列包含的所有幾何圖形。當使用索引執行查詢時，會掃描區塊範圍以尋找與查詢範圍相交的範圍。只有在資料經過實體排序，使得區塊範圍的邊界框具有最小的重疊（理想情況下是互斥的）時，此方法才有效。產生的索引大小非常小，但對於同一資料的讀取效能通常比 GiST 索引差。

建立 BRIN 索引的 CPU 密集程度遠低於建立 GiST 索引。常見的情況是，建立 BRIN 索引的速度比在相同資料上建立 GiST 索引快十倍。由於 BRIN 索引只為每個表格區塊範圍儲存一個邊界框，因此它通常比 GiST 索引少用高達一千倍的磁碟空間。

您可以選擇一個範圍內要總結的區塊數。如果您減少此數字，索引將會更大，但可能會提供更好的效能。

為了使 BRIN 有效，表格資料應以實體順序儲存，以最大限度地減少區塊範圍重疊的數量。資料可能已經以適當的方式排序（例如，如果資料是從已經以空間順序排序的其他資料集載入的）。否則，這可以透過依一維空間金鑰排序資料來完成。一種方法是建立一個按幾何值排序的新表格（在最近的 PostGIS 版本中使用有效率的希爾伯特曲線排序）

CREATE TABLE table_sorted AS
   SELECT * FROM table  ORDER BY geom;

或者，可以使用 GeoHash 作為（臨時）索引並將其叢集化來就地排序資料

CREATE INDEX idx_temp_geohash ON table
    USING btree (ST_GeoHash( ST_Transform( geom, 4326 ), 20));
CLUSTER table USING idx_temp_geohash;

在 geometry 欄位上建立 BRIN 索引的語法是

CREATE INDEX [indexname] ON [tablename] USING BRIN ( [geome_col] ); 

上面的語法會建立一個 2D 索引。若要建立 3D 維度索引，請使用此語法

CREATE INDEX [indexname] ON [tablename]
    USING BRIN ([geome_col] brin_geometry_inclusion_ops_3d);

您也可以使用 4D 運算子類別取得 4D 維度索引

CREATE INDEX [indexname] ON [tablename]
    USING BRIN ([geome_col] brin_geometry_inclusion_ops_4d);

以上指令使用範圍內的預設區塊數，即 128。若要指定要在範圍內摘要的區塊數，請使用此語法

CREATE INDEX [indexname] ON [tablename]
    USING BRIN ( [geome_col] ) WITH (pages_per_range = [number]); 

請記住，BRIN 索引只為大量的列儲存一個索引項目。如果您的表格儲存具有混合維度數的幾何圖形，則產生的索引可能會效能不佳。您可以透過選擇具有最少儲存幾何圖形維度的運算子類別來避免此效能損失

geography 資料類型支援 BRIN 索引。在 geography 欄位上建立 BRIN 索引的語法為

CREATE INDEX [indexname] ON [tablename] USING BRIN ( [geog_col] ); 

上面的語法為球體上的地理空間物件建立一個 2D 索引。

目前，僅提供「包含支援」，這表示 2D 案例（對於 geometry 和 geography 兩者）只能使用 &&、~ 和 @ 運算子，而 3D 幾何圖形只能使用 &&& 運算子。目前不支援 kNN 搜尋。

BRIN 與其他索引類型之間的一個重要區別是，資料庫不會動態維護索引。對表格中空間資料的變更只是附加到索引的末尾。這會導致索引搜尋效能隨著時間推移而降低。可以透過執行 VACUUM 或使用特殊函數 brin_summarize_new_values(regclass) 來更新索引。因此，BRIN 可能最適合用於唯讀或僅偶爾變更的資料。如需更多資訊，請參閱手冊。

若要使用 BRIN 摘要空間資料

SP-GiST 代表「空間分割廣義搜尋樹」，是一種適用於多維資料類型的通用索引形式，支援分割搜尋樹，例如四叉樹、k-d 樹和基數樹（字典樹）。這些資料結構的共同特徵是，它們會重複將搜尋空間劃分為大小不必相同的分割區。除了空間索引外，SP-GiST 還用於加速對許多種類資料的搜尋，例如電話路由、IP 路由、子字串搜尋等。如需更多資訊，請參閱PostgreSQL 手冊。

如同 GiST 索引的情況，SP-GiST 索引是有損的，因為它們會儲存包含空間物件的邊界框。SP-GiST 索引可以視為 GiST 索引的替代方案。

一旦 GIS 資料表超過幾千列，就可以使用 SP-GiST 索引來加速資料的空間搜尋。在「幾何」欄位上建立 SP-GiST 索引的語法如下

CREATE INDEX [indexname] ON [tablename] USING SPGIST ( [geometryfield] ); 

上述語法會建立 2 維索引。可以使用 3D 運算子類別建立幾何類型的 3 維索引

CREATE INDEX [indexname] ON [tablename] USING SPGIST ([geometryfield] spgist_geometry_ops_3d);

建立空間索引是一項計算密集型作業。它還會在其建立期間阻止對表格的寫入存取，因此在生產系統上，您可能需要以較慢的 CONCURRENTLY 感知方式進行

CREATE INDEX CONCURRENTLY [indexname] ON [tablename] USING SPGIST ( [geometryfield] ); 

建立索引後，有時強制 PostgreSQL 收集表格統計資料會很有幫助，這些統計資料用於最佳化查詢計畫

VACUUM ANALYZE [table_name] [(column_name)];

SP-GiST 索引可以加速涉及以下運算子的查詢

目前不支援 kNN 搜尋。

通常，索引會隱式地加速資料存取：一旦建立索引，PostgreSQL 查詢規劃器會自動決定何時使用它來改善查詢效能。但在某些情況下，規劃器不會選擇使用現有的索引，因此查詢最終會使用緩慢的循序掃描，而不是空間索引。

如果您發現您的空間索引沒有被使用，您可以執行以下幾項操作

如需更多資訊，請參閱 Postgres 手冊中關於查詢規劃的章節。