1.計算距離和范圍的思路

其實計算距離和面積屬于典型的Measurements（測量）需求，PostGIS也是把相應(yīng)的函數(shù)劃分在了Spatial Relationships and Measurements這個板塊里雷绢。ps：PostGIS的reference：http://postgis.net/docs/manual-2.3/reference.html

測量是一門古老且歷史悠久的技術(shù)泛烙，最早的記錄在公元前兩千多年大禹治水的時候就有了，他本身跟計算機和互聯(lián)網(wǎng)沒什么關(guān)系翘紊，思路大體上是：

我要測量的范圍大概有多大蔽氨？->我要在哪個地方測量？->我要測量多準(zhǔn)？

比較形象的比喻就是我在量一個東西的時候需要根據(jù)東西的大小和位置先找把合適的尺子鹉究，然后再開始測量宇立。

弄清以上三點選擇合適的測量方式（尺子）再進行測量（計算）是我個人推薦的方式。

2.在這就需要提一個組織：

EPSG（http://www.epsg.org）
EPSG:European Petroleum Survey Group自赔，歐洲石油調(diào)查組織(你沒看錯)妈嘹，該組織負責(zé)專門維護地球上所有的測量坐標(biāo)系統(tǒng)（找石油），并且給每組坐標(biāo)系統(tǒng)都賦予了一個編號和一組描述（WKT）绍妨，比如大家常用的WGS84坐標(biāo)系編號就是EPSG:4326润脸，再比如互聯(lián)網(wǎng)地圖（谷歌、高德等）常用的偽墨卡托投影編號就是EPSG:3857他去。（關(guān)于常用的坐標(biāo)系統(tǒng)以后的文章會單講）

可以理解成EPSG給大家維護了無數(shù)把尺子毙驯，并且給每把尺子搞了個編號，還標(biāo)明了這把尺子適合什么條件下用灾测。

舉三個例子幫助大家理解：
先推薦一個查EPSG坐標(biāo)系非常棒的網(wǎng)站：epsg.io(需要翻墻)

例子1. EPSG:4326：
直接在瀏覽器里敲：http://epsg.io/4326(注意要翻墻)爆价，進去你會看到大大的幾行字：
EPSG:4326
Geodectic coordinate system
WGS 84 -- WGS84 - World Geodetic System 1984, used in GPS
翻譯過來就是：EPSG:4326，一個地理坐標(biāo)系（也叫大地坐標(biāo)系）媳搪，用于描述WGS84坐標(biāo)系铭段，其是從1984年開始在GPS中使用的全球地理坐標(biāo)系統(tǒng)。（從字面看是不是感覺蠻好理解的）
再下面是Attributes蛾号、Covered area稠项、Export三個板塊：
Attributes中先重點看下Uint（單位），這里寫的是degree（度）鲜结，CRS展运、Ellipsoid等參數(shù)看不懂沒關(guān)系，以后文章會單獨講
Corverd area是重點要看的：

所以問題來了：這個坐標(biāo)系適合計算距離和面積嗎纫事？
答案是：否
因為該坐標(biāo)系是大地坐標(biāo)系（Geodectic coordinate system）勘畔，單位是度（角度單位），角度用來測量長度和面積是不合適的（尺子不好用袄龌獭）炫七，但可用于定位，而且它的范圍又覆蓋了全球钾唬，所以很適合全球定位（GPS衛(wèi)星定位的坐標(biāo)系用的就是它）

再看一個坐標(biāo)系
例子2. EPSG:3857：
點開http://epsg.io/3857可以看到：
EPSG:3857
Projected coordinate system
WGS 84 / Pseudo-Mercator -- Spherical Mercator, Google Maps, OpenStreetMap, Bing, ArcGIS, ESRI
意思就是万哪，EPSG:3857是一個投影坐標(biāo)系（Projected coordinate system）侠驯，在WGS84坐標(biāo)系基礎(chǔ)上進行了偽墨卡托投影（Pseudo-Mercator）。球形墨卡托地圖奕巍、谷歌地圖吟策、osm地圖、bing地圖的止、ArcGIS檩坚、ESRI會常用該坐標(biāo)系。

投影坐標(biāo)系（Projected coordinate system）是在大地坐標(biāo)系（Geodectic coordinate system）的基礎(chǔ)上冲杀，經(jīng)過數(shù)學(xué)運算效床，把大地坐標(biāo)系的曲面坐標(biāo)映射到平面上產(chǎn)生的一種平面坐標(biāo)系。

不太嚴謹?shù)睦斫饩褪悄阌袀€橘子权谁，沒剝開的時候在橘子皮上畫的畫就是大地坐標(biāo)系剩檀，包開以后把橘子皮拍平了上面畫的就是投影坐標(biāo)系。

再看下Unit（單位）是metre（米）
Covered area的WGS84 bounds是-180旺芽，-85.06到180沪猴，85.06，描述是World between 85.06°S and 85.06°N.采章，嗯运嗜。。悯舟。幾乎覆蓋整個地球了担租，感覺用它來計算距離和面積妥妥的。

但很遺憾答案還是：否抵怎，用它算測不了實地距離 >3<

雖然EPSG:3857是平面坐標(biāo)系奋救，單位是長度（米），但是他用了一個長度和面積都不靠譜的投影坐標(biāo)系：Pseudo-Mercator（偽墨卡托投影反惕，該投影是正軸等角切圓柱投影尝艘，在高緯度地區(qū)形變的非常嚴重）∽巳荆看到這你貌似突然知道了一個驚天秘密：原來高德地圖和谷歌地圖上面畫的東東都是變形的１澈ァ！沒錯悬赏，就是變形的狡汉，你看到的這些互聯(lián)網(wǎng)地圖用的都是類似的投影，他們在高緯度地區(qū)都是拉伸嚴重的闽颇，遠比他的實地面積要大轴猎。但是正軸墨卡托投影有個優(yōu)點：投影后角度不變形，所以用來導(dǎo)航和定位非常合適进萄。

這個例子還反應(yīng)了一件事：能幾乎覆蓋全球的坐標(biāo)系一般都算不了正確的距離和面積（沒有一個坐標(biāo)系能完美解決地球上的所有問題），想算正確的距離？找個小點的范圍吧中鼠。

在這直接扔一個北京市可以用的：
例子3.EPSG:4527：
點開http://epsg.io/4527可以看到：
EPSG:4527
Projected coordinate system
CGCS2000 / 3-degree Gauss-Kruger zone 39
翻譯過來就是：EPSG:4527可婶，是投影坐標(biāo)系，基于國家2000大地坐標(biāo)系做的高斯-克呂格3度帶投影中的第39帶坐標(biāo)系（看不懂沒關(guān)系援雇，高斯克呂格以后會慢慢講矛渴，知道它形變很小就好了）
其中國家2000（CGCS2000）指的就是咱中國自己的大地坐標(biāo)系（還有兩個比較舊的：北京54、西安80）惫搏，Unit是米具温，重點看Covered area：

紅色就是該投影最適合使用的范圍，WGS84 bounds:115.5 22.6到118.5筐赔，49.88铣猩，正好把北京市（116.46，39.92）包括在內(nèi)茴丰，下面的描述也很清楚：China - onshore between 115°30'E and 118°30'E.（適合中國內(nèi)陸東經(jīng)115°30'到東經(jīng)118°30'的范圍）达皿，跟圖上紅框區(qū)域完全匹配有木有，恭喜你找到了一把測量北京市距離和面積的好尺子贿肩。

3.PostGIS算北京市范圍內(nèi)的距離和面積：

坐標(biāo)系（尺子）有了峦椰，就差運算(測量)了：

算距離：

在北京選Mobike總部曼寧國際北門這面墻的兩個端點試驗：

左邊點是：經(jīng)度116.4677961543，緯度39.9486461337
右邊點是：經(jīng)度116.4680989087汰规，緯度39.9486998528
他們的坐標(biāo)系都是WGS84大地坐標(biāo)系汤功，也就是EPSG:4326。

執(zhí)行查詢:

SELECT st_distance(st_transform(st_geometryfromtext('POINT(116.4677961543 39.9486461337)',4326),4527),st_transform(st_geometryfromtext('POINT(116.4680989087 39.9486998528)',4326),4527));

結(jié)果是：26.55米

   st_distance
------------------
 26.5520226594034
(1 row)

其中用到幾個函數(shù)：
st_geometryfromtext（geometry溜哮，srid）：該方法作用是根據(jù)描述的幾何對象（geometry）的字符串轉(zhuǎn)化成幾何對象滔金，POINT說明幾何對象是點類型，第二個參數(shù)srid是4326茬射，是指這個點類型對象的空間參考（也就是EPSG的編號鹦蠕，也是所在的坐標(biāo)系）是EPSG:4326,即WGS84大地坐標(biāo)系。

st_transform（geometry在抛，srid）：該方法是把某個幾何對象（geometry）的所有坐標(biāo)從一個坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到另一個坐標(biāo)系钟病。在這做的就是把EPSG:4326轉(zhuǎn)換為EPSG:4527（量北京的尺子到手）。

st_distance（geometry刚梭，geometry）：該方法用于計算兩點距離肠阱，所用坐標(biāo)系根據(jù)geometry帶的srid（EPSG編號）決定。

上述查詢的含義就是：
兩個4236坐標(biāo)系下的點對象轉(zhuǎn)換成4527坐標(biāo)系后計算直線距離朴读，這個距離與地面實際距離很接近屹徘。

再用google地圖上瞄著位置手動量了下：結(jié)果差不多，26.52米

如果用3857試試：

SELECT st_distance(st_transform(st_geometryfromtext('POINT(116.4677961543 39.9486461337)',4326),3857),st_transform(st_geometryfromtext('POINT(116.4680989087 39.9486998528)',4326),3857));

結(jié)果是：34.59米衅金，距離明顯變長了噪伊，結(jié)果錯誤

   st_distance
------------------
 34.5933990100333
(1 row)

算面積：

同樣還是曼寧國際選了它前面停車場的矩形范圍的四個端點：
116.4679312706簿煌，39.9482801227
116.4677961543，39.9486461337
116.4680989087鉴吹，39.9486998528
116.4682182670姨伟，39.9483181633

執(zhí)行查詢:

SELECT st_area(ST_Transform(st_geometryfromtext('POLYGON((116.4679312706 39.9482801227,116.4677961543 39.9486461337,116.4680989087 39.9486998528,116.4682182670 39.9483181633,116.4679312706 39.9482801227))',4326),4527));

結(jié)果：1100平方米約等于1.65畝

     st_area
------------------
 1101.47601530779
(1 row)

這里geometry的類型用的是POLYGON（多邊形），注意要閉合（首尾的經(jīng)緯度要一樣）

st_area(geometry,srid):該函數(shù)用于計算在某個srid（某個坐標(biāo)系下）一個幾何對象的面積

上述查詢的含義就是：
一個4236坐標(biāo)系下的多邊形對象轉(zhuǎn)換成4527坐標(biāo)系后計算其面積豆励，這個面積與地面實際實際面積很接近夺荒。

可能有人會好奇PostGIS是怎么知道這些編號的？
請執(zhí)行下面語句：

SELECT * FROM spatial_ref_sys WHERE srid IN (4326,3857,4257);

看到?jīng)]良蒸，PostGIS自帶的這張表spatial_ref_sys（空間參考系統(tǒng)）包含了幾乎EPSG所有坐標(biāo)系編號定義和描述技扼，你甚至可以自己定義一套坐標(biāo)系統(tǒng)放到里面（只要你會寫WKT和proj4text）。

4.總結(jié)：

計算地物距離先要預(yù)估計算的范圍和大小嫩痰，選擇合適的坐標(biāo)系（空間參考）剿吻，坐標(biāo)系分為：大地坐標(biāo)和投影坐標(biāo)，而投影坐標(biāo)是在大地坐標(biāo)基礎(chǔ)之上投影而來始赎，常用的坐標(biāo)系在EPSG上都有分組和編號和橙，而這一切PostGIS都支持，想怎么算都可以造垛。

其實空間坐標(biāo)（空間參考）和測繪學(xué)還有大量的知識在本文中故意隱含了魔招，太多的細節(jié)會對入門新手有嚴重干擾，一些坐標(biāo)系（空間參考）和測繪學(xué)的內(nèi)容今后的文章里涉及到了再慢慢講五辽。

PostGIS使用1：騰訊云PostGIS安裝（結(jié)尾福利） 傳送門