PostGIS之几何有效性
本文基于官方教程描述PostGIS中的几何有效性
1. 概述
PostGIS 是PostgreSQL数据库一个空间数据库扩展，它添加了对地理对象的支持，允许在 SQL 中运行空间查询
PostGIS官网：About PostGIS | PostGIS
PostGIS官方教程：PostGIS 简介 — Introduction to PostGIS
PostGIS相关教程：文章目录汇总 - 知乎 (zhihu.com)
本文基于官方教程描述PostGIS中的几何有效性
数据准备可参考:
数据介绍可参考:
2. 几何有效性
2.1 几何有效性的定义
几何图形可能是无效的，比如下面这种：
SELECT ST_GeometryFromText(
'POLYGON((0 0, 0 1, 1 1, 2 1, 2 2, 1 2, 1 1, 1 0, 0 0))'
);
这种几何图形能显示，但是查询其面积，面积为0：
这显然是不合理的，因为这个几何图形是无效的，它存在自相交，对于无效的几何图形，PostGIS将无法正确进行运算
PostGIS所遵循的OGC SFSQL标准所定义的多边形有效性的规则有：
- 多边形的环必须闭合
- 内环必须位于外环的内部
- 环不能自相交（它们不能相互接触，也不能交叉）
- 除了在某个点接触，环不能与其他环接触
2.2 检测有效性
PostGIS提供了几何有效性检测函数：
- ST_IsValid(g) Tests if a geometry is well-formed in 2D
- ST_IsValidDetail (geom, flags) Returns a valid_detail row stating if a geometry is valid or if not a reason and a location
- ST_IsValidReason(geomA) Returns text stating if a geometry is valid, or a reason for invalidity
检测是否有效：
SELECT ST_IsValid(ST_GeometryFromText(
'POLYGON((0 0, 0 1, 1 1, 2 1, 2 2, 1 2, 1 1, 1 0, 0 0))'
));
结果为：false
检测无效原因：
SELECT ST_IsValidReason(ST_GeometryFromText(
'POLYGON((0 0, 0 1, 1 1, 2 1, 2 2, 1 2, 1 1, 1 0, 0 0))'
));
可以看到（1，1）点自相交
检测纽约社区表的有效性：
SELECT name, ST_IsValidReason(geom)
FROM nyc_neighborhoods
WHERE NOT ST_IsValid(geom);
2.3 修复无效几何图形
PostGIS提供了自动修复函数：
- ST_MakeValid(input) Attempts to make an invalid geometry valid without losing vertices
尝试修复无效上面提到的无效图形：
SELECT ST_AsText(ST_MakeValid(ST_GeometryFromText(
'POLYGON((0 0, 0 1, 1 1, 2 1, 2 2, 1 2, 1 1, 1 0, 0 0))'
)));
可以看到PostGIS将这个无效的几何图形拆为了两个Polygon并合成了一个MultiPolygon
尝试修复纽约社区表中无效的图形：
SELECT name, ST_AsText(ST_MakeValid(geom))
FROM nyc_neighborhoods
WHERE NOT ST_IsValid(geom);
使用ST_Buffer(geometry, 0.0)也有时也可达到修复的效果：
自动修复函数有时并不能起作用，需要手动将无效的几何图形导入临时表，然后使用GIS软件进行修改：
-- Side table of invalids
CREATE TABLE nyc_neighborhoods_invalid AS
SELECT * FROM nyc_neighborhoods
WHERE NOT ST_IsValid(geom);
-- Remove them from the main table
DELETE FROM nyc_neighborhoods
WHERE NOT ST_IsValid(geom);
3. 参考资料
[1]23. Validity — Introduction to PostGIS
