Chapter 4. Data Management

The Open Geospatial Consortium (OGC) developed the Simple Features Access standard (SFA) to provide a model for geospatial data. It defines the fundamental spatial type of Geometry, along with operations which manipulate and transform geometry values to perform spatial analysis tasks. PostGIS implements the OGC Geometry model as the PostgreSQL data types geometry and geography.

Geometry is an abstract type. Geometry values belong to one of its concrete subtypes which represent various kinds and dimensions of geometric shapes. These include the atomic types Point, LineString, LinearRing and Polygon, and the collection types MultiPoint, MultiLineString, MultiPolygon and GeometryCollection. The Simple Features Access - Part 1: Common architecture v1.2.1 adds subtypes for the structures PolyhedralSurface, Triangle and TIN.

Geometry models shapes in the 2-dimensional Cartesian plane. The PolyhedralSurface, Triangle, and TIN types can also represent shapes in 3-dimensional space. The size and location of shapes are specified by their coordinates. Each coordinate has a X and Y ordinate value determining its location in the plane. Shapes are constructed from points or line segments, with points specified by a single coordinate, and line segments by two coordinates.

Coordinates may contain optional Z and M ordinate values. The Z ordinate is often used to represent elevation. The M ordinate contains a measure value, which may represent time or distance. If Z or M values are present in a geometry value, they must be defined for each point in the geometry. If a geometry has Z or M ordinates the coordinate dimension is 3D; if it has both Z and M the coordinate dimension is 4D.

Geometry values are associated with a spatial reference system indicating the coordinate system in which it is embedded. The spatial reference system is identified by the geometry SRID number. The units of the X and Y axes are determined by the spatial reference system. In planar reference systems the X and Y coordinates typically represent easting and northing, while in geodetic systems they represent longitude and latitude. SRID 0 represents an infinite Cartesian plane with no units assigned to its axes. See Section 4.5, “SPATIAL_REF_SYS 테이블과 공간 참조 시스템”.

The geometry dimension is a property of geometry types. Point types have dimension 0, linear types have dimension 1, and polygonal types have dimension 2. Collections have the dimension of the maximum element dimension.

A geometry value may be empty. Empty values contain no vertices (for atomic geometry types) or no elements (for collections).

An important property of geometry values is their spatial extent or bounding box, which the OGC model calls envelope. This is the 2 or 3-dimensional box which encloses the coordinates of a geometry. It is an efficient way to represent a geometry's extent in coordinate space and to check whether two geometries interact.

The geometry model allows evaluating topological spatial relationships as described in Section 5.1.1, “Dimensionally Extended 9-Intersection Model”. To support this the concepts of interior, boundary and exterior are defined for each geometry type. Geometries are topologically closed, so they always contain their boundary. The boundary is a geometry of dimension one less than that of the geometry itself.

The OGC geometry model defines validity rules for each geometry type. These rules ensure that geometry values represents realistic situations (e.g. it is possible to specify a polygon with a hole lying outside the shell, but this makes no sense geometrically and is thus invalid). PostGIS also allows storing and manipulating invalid geometry values. This allows detecting and fixing them if needed. See Section 4.4, “Geometry Validation”

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)) )

The ISO/IEC 13249-3 SQL Multimedia - Spatial standard (SQL/MM) extends the OGC SFA to define Geometry subtypes containing curves with circular arcs. The SQL/MM types support 3DM, 3DZ and 4D coordinates.

	SQL-MM 실행 과정에서 지정된 허용 오차를 기준으로 부동소수점을 비교합니다. 현재 허용 오차는 1E-8입니다.

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)))

OpenGIS사양서에는 공간 오브젝트들을 나타내는 두 가지 표준 방법이 정의되어 있습니다: Well-Known Text (WKT) 형태와 Well-Known Binary (WKB) 형태. WKT와 WKB 모두 오브젝트 타입과 오브젝트를 구성하는 좌표들에 대한 정보를 포함하고 있습니다.

공간 참조 시스템의 WKT(Well-Known Text) 표현식입니다. 다음은 WKT SRS 표현식의 예입니다:

Input and output of WKT is provided by the functions ST_AsText and ST_GeomFromText:

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

예를 들어 OGC 공간 객체를 생성하고 삽입하기 위한 유효한 삽입 구문은 다음과 같을 것입니다:

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

Well-Known Binary (WKB) provides a portable, full-precision representation of spatial data as binary data (arrays of bytes). Examples of the WKB representations of spatial objects are:

Input and output of WKB is provided by the functions ST_AsBinary and ST_GeomFromWKB:

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

예를 들어 OGC 공간 객체를 생성하고 삽입하기 위한 유효한 삽입 구문은 다음과 같을 것입니다:

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

OGC SFA specifications initially supported only 2D geometries, and the geometry SRID is not included in the input/output representations. The OGC SFA specification 1.2.1 (which aligns with the ISO 19125 standard) adds support for 3D (ZYZ) and measured (XYM and XYZM) coordinates, but still does not include the SRID value.

Because of these limitations PostGIS defined extended EWKB and EWKT formats. They provide 3D (XYZ and XYM) and 4D (XYZM) coordinate support and include SRID information. Including all geometry information allows PostGIS to use EWKB as the format of record (e.g. in DUMP files).

EWKB and EWKT are used for the "canonical forms" of PostGIS data objects. For input, the canonical form for binary data is EWKB, and for text data either EWKB or EWKT is accepted. This allows geometry values to be created by casting a text value in either HEXEWKB or EWKT to a geometry value using ::geometry. For output, the canonical form for binary is EWKB, and for text it is HEXEWKB (hex-encoded EWKB).

For example this statement creates a geometry by casting from an EWKT text value, and outputs it using the canonical form of HEXEWKB:

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

PostGIS EWKT output has a few differences to OGC WKT:

EWKT avoids over-specifying dimensionality and the inconsistencies that can occur with the OGC/ISO format, such as:

	PostGIS는 현재 OGC 형식의 상위 집합인 형식을 확장합니다(유효한 모든 WKB/WKT는 유효한 EWKB/EWKT가 됩니다). 하지만 향후 달라질 수도 있습니다. 특히 OGC가 PostGIS 확장 프로그램과 상충하는 새 형식을 들고 나온다면 말입니다. 그러므로 이 피처에 의존해서는 안 됩니다!

피쳐들의 공간 오브젝트들의 텍스트 문자열표현들(WKT) 의 예들로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

다음과 같은 인터페이스를 이용해서 이 형식을 입력/출력할 수 있습니다.

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

예를 들어 PostGIS 공간 객체를 생성하고 삽입하기 위한 유효한 삽입 구문은 다음과 같을 것입니다:

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

You can create a table to store geography data using the CREATE TABLE SQL statement with a column of type geography. The following example creates a table with a geography column storing 2D LineStrings in the WGS84 geodetic coordinate system (SRID 4326):

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

The geography type supports two optional type modifiers:

Examples of creating tables with geography columns:

Geography fields are registered in the geography_columns system view. You can query the geography_columns view and see that the table is listed:

SELECT * FROM geography_columns;

도형과 동일한 방법으로 인덱스를 생성합니다. PostGIS가 열 유형이 지리형인 것을 감지하고 일반적인 도형 용 평면 인덱스 대신 적절한 구면 기반 인덱스를 생성할 것입니다.

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

You can insert data into geography tables in the same way as geometry. Geometry data will autocast to the geography type if it has SRID 4326. The EWKT and EWKB formats can also be used to specify geography values.

-- 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)');

Any geodetic (long/lat) spatial reference system listed in spatial_ref_sys table may be specified as a geography SRID. Non-geodetic coordinate systems raise an error if used.

-- 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.

쿼리 및 측정 함수는 미터 단위를 사용합니다. 따라서 거리 파라미터는 미터로 표현되어야 하고, 반환값도 미터(또는 면적의 경우 평방미터) 단위가 될 것입니다.

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

시애틀에서 런던으로 가는 비행기가(LINESTRING(-122.33 47.606, 0.0 51.5)) 레이캬비크에(POINT(-21.96 64.15)) 얼마나 접근하는지 계산해보면, 실제 계산시 지리형이 얼마나 강력한지 알 수 있습니다.

지리형 유형이 시애틀과 런던을 잇는 대권항로와 레이캬비크 사이의 구면 상 가장 짧은 거리를 실제로 계산할 수 있습니다.

-- 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

대권 매퍼(Great Circle mapper) 도형 유형은 평면 세계지도 상에서 시애틀과 런던을 직선으로 잇는 경로와 레이캬비크 사이의 아무 의미도 없는 데카르트 거리를 계산합니다. 결과값의 명목상 단위를 "도(degree)"라고 할 수도 있겠지만, 결과값은 세 포인트 사이의 어떤 실제 각도 차이도 반영하지 않기 때문에 "도"라고 하는 것조차 부정확한 일이 됩니다.

-- 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

새로운 지리형 유형은 데이터를 경도/위도 좌표로 저장할 수 있도록 해주지만, 단점도 있습니다. 도형을 대상으로 정의된 함수보다 지리형 대상 함수가 더 적고, 그 정의된 함수도 실행하는 데 CPU 시간을 더 많이 잡아먹습니다.

사용자가 선택한 유형은 사용자가 빌드하는 응용 프로그램 영역에서 기대한대로 동작하도록 적합한 조건을 갖춰야 합니다. 사용자 데이터가 전세계 또는 광대한 대륙 지역을 포괄할 예정입니까 아니면 시, 도, 군 또는 그 이하의 지자체에 국한될 예정입니까?

지리형과 도형을 각각 지원하는 함수를 비교해보려면 Section 12.11, “PostGIS Function Support Matrix” 를 참조하십시오. 지리형 함수의 목록 및 설명을 간단하게 살펴보려면 Section 12.4, “PostGIS Geography Support Functions” 를 참조하십시오.

A simple geometry is one that has no anomalous geometric points, such as self intersection or self tangency.

POINT 란 0차원 도형 객체로서 상속적으로 단순형 입니다.

MULTIPOINT 는 어떤 두 좌표(POINT)도 동일하지 않은 (동일한 좌표를 공유하지 않는) 단순형 입니다.

A LINESTRING is simple if it does not pass through the same point twice, except for the endpoints. If the endpoints of a simple LineString are identical it is called closed and referred to as a Linear Ring.

(a) and (c) are simple LINESTRINGs. (b) and (d) are not simple. (c) is a closed Linear Ring.

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

A MULTILINESTRING is simple only if all of its elements are simple and the only intersection between any two elements occurs at points that are on the boundaries of both elements.

(e) and (f) are simple MULTILINESTRINGs. (g) is not simple.

(e)

(f)

(g)

POLYGONs are formed from linear rings, so valid polygonal geometry is always simple.

To test if a geometry is simple use the ST_IsSimple function:

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

Generally, PostGIS functions do not require geometric arguments to be simple. Simplicity is primarily used as a basis for defining geometric validity. It is also a requirement for some kinds of spatial data models (for example, linear networks often disallow lines that cross). Multipoint and linear geometry can be made simple using ST_UnaryUnion.

Geometry validity primarily applies to 2-dimensional geometries (POLYGONs and MULTIPOLYGONs) . Validity is defined by rules that allow polygonal geometry to model planar areas unambiguously.

A POLYGON is valid if:

(h) and (i) are valid POLYGONs. (j-m) are invalid. (j) can be represented as a valid MULTIPOLYGON.

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

A MULTIPOLYGON is valid if:

(n) is a valid MULTIPOLYGON. (o) and (p) are invalid.

(n)

(o)

(p)

These rules mean that valid polygonal geometry is also simple.

For linear geometry the only validity rule is that LINESTRINGs must have at least two points and have non-zero length (or equivalently, have at least two distinct points.) Note that non-simple (self-intersecting) lines are valid.

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 and MULTIPOINT geometries have no validity rules.

PostGIS allows creating and storing both valid and invalid Geometry. This allows invalid geometry to be detected and flagged or fixed. There are also situations where the OGC validity rules are stricter than desired (examples of this are zero-length linestrings and polygons with inverted holes.)

Many of the functions provided by PostGIS rely on the assumption that geometry arguments are valid. For example, it does not make sense to calculate the area of a polygon that has a hole defined outside of the polygon, or to construct a polygon from a non-simple boundary line. Assuming valid geometric inputs allows functions to operate more efficiently, since they do not need to check for topological correctness. (Notable exceptions are that zero-length lines and polygons with inversions are generally handled correctly.) Also, most PostGIS functions produce valid geometry output if the inputs are valid. This allows PostGIS functions to be chained together safely.

If you encounter unexpected error messages when calling PostGIS functions (such as "GEOS Intersection() threw an error!"), you should first confirm that the function arguments are valid. If they are not, then consider using one of the techniques below to ensure the data you are processing is valid.

	If a function reports an error with valid inputs, then you may have found an error in either PostGIS or one of the libraries it uses, and you should report this to the PostGIS project. The same is true if a PostGIS function returns an invalid geometry for valid input.

To test if a geometry is valid use the ST_IsValid function:

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

Information about the nature and location of an geometry invalidity are provided by the ST_IsValidDetail function:

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)

In some situations it is desirable to correct invalid geometry automatically. Use the ST_MakeValid function to do this. (ST_MakeValid is a case of a spatial function that does allow invalid input!)

By default, PostGIS does not check for validity when loading geometry, because validity testing can take a lot of CPU time for complex geometries. If you do not trust your data sources, you can enforce a validity check on your tables by adding a check constraint:

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

The SPATIAL_REF_SYS table used by PostGIS is an OGC-compliant database table that defines the available spatial reference systems. It holds the numeric SRIDs and textual descriptions of the coordinate systems.

SPATIAL_REF_SYS 테이블 정의는 다음과 같습니다:

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

다음과 같은 명령행 옵션이 있습니다:

When retrieving spatial reference system definitions for use in transformations, PostGIS uses fhe following strategy:

PostGIS의 SPATIAL_REF_SYS 테이블이 proj 라이브러리가 처리할 수 있는, 좀 더 널리 사용되는 공간 참조 시스템 3000여 개를 담고 있긴 하지만 현재까지 알려진 모든 공간 참조 시스템을 다 담고 있지는 않으며, 사용자가 proj4의 구조를 잘 알고 있다면 자기만의 사용자 지정 투영을 정의할 수도 있습니다. 공간 참조 시스템 대부분은 특정 지역에 특화되어 있으며, 특화된 지역 범위 바깥에서 사용할 경우 어떤 의미도 없다는 점을 명심하십시오.

핵심 SPATIAL_REF_SYS 테이블에 정의되지 않은 공간 참조 시스템은 http://spatialreference.org/ 에 훌륭하게 정리되어 있습니다.

좀 더 널리 사용되는 공간 참조 시스템에는 4326 - WGS 84 Long Lat, 4269 - NAD 83 Long Lat, 3395 - WGS 84 World Mercator, 2163 - US National Atlas Equal Area, 그리고 NAD 83 및 WGS 84 UTM 대(帶; zone)의 공간 참조 시스템이 있습니다. 각 UTM 대는 측정에 가장 이상적인 공간 참조 시스템이지만, 6도 범위의 지역에만 특화되어 있습니다.

미국 여러 주의 평면 공간 참조 시스템(미터 또는 피트 기반)은 각 주마다 보통 한 개 또는 두 개가 존재합니다. 미터 기반 공간 참조 시스템 대부분은 SPATIAL_REF_SYS 테이블에 들어 있지만, 피트 기반 또는 ESRI가 생성한 공간 참조 시스템 중 상당수는 사용자가 spatialreference.org 에서 찾아와야 합니다.

You can even define non-Earth-based coordinate systems, such as Mars 2000 This Mars coordinate system is non-planar (it's in degrees spheroidal), but you can use it with the geography type to obtain length and proximity measurements in meters instead of degrees.

Here is an example of loading a custom coordinate system using an unassigned SRID and the PROJ definition for a US-centric Lambert Conformal projection:

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'
);

You can create a table to store geometry data using the CREATE TABLE SQL statement with a column of type geometry. The following example creates a table with a geometry column storing 2D (XY) LineStrings in the BC-Albers coordinate system (SRID 3005):

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

The geometry type supports two optional type modifiers:

Examples of creating tables with geometry columns:

It is possible to have more than one geometry column in a table. This can be specified when the table is created, or a column can be added using the ALTER TABLE SQL statement. This example adds a column that can hold 3D LineStrings:

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

OpenGIS의 "SQL 용 단순 피처 사양서(Simple Features Specification for SQL)"는 표준 GIS 객체 유형, 그 유형들을 다루기 위해 필요한 함수, 그리고 메타데이터 테이블의 집합을 정의합니다. 메타데이터의 일관성을 유지하기 위해 공간 열 생성 및 삭제와 같은 작업은 OpenGIS가 정의한 특별한 과정을 거쳐 이루어집니다.

\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)  |

다음과 같은 명령행 옵션이 있습니다:

AddGeometryColumn() 함수를 쓸 수 없을 때 이런 일이 발생할 수 있는 두 가지 경우가 있는데, SQL 뷰 그리고 대규모 삽입(bulk insert)의 경우입니다. 이런 경우, 해당 열에 제약 조건을 걸어서 geometry_columns 테이블 등록을 바로잡을 수 있습니다. PostGIS 2.0 이상 버전에서는, 사용자 열이 typmod 기반이라면 생성 과정 중에 정확하게 등록할 것이기 때문에 아무것도 할 필요가 없다는 점을 기억하십시오.

-- 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); 

구식 제약조건 기반 방법을 여전히 지원하긴 하지만, 뷰에서 직접적으로 사용되는 제약조건 기반 도형 열은 typmod 기반 열과는 달리 geometry_columns 테이블에 정확하게 등록되지 않을 겁니다. 다음은 typmod를 이용하는 열과 제약조건을 이용하는 또다른 열을 정의하는 예시입니다.

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);

PSQL에서 실행할 경우

\d pois_ny;

두 열이 서로 다르게 정의되었다는 사실을 알 수 있습니다. 하나는 typmod, 다른 하나는 제약조건으로 정의되었습니다.

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)

둘 다 geometry_columns 테이블에 정확하게 등록됩니다.

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

하지만 -- 다음과 같은 뷰를 생성하려 한다면

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';

typmod 기반 도형 열은 정확하게 등록되지만, 제약조건 기반 도형 열은 정확하게 등록되지 않습니다.

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

PostGIS 향후 버전에서는 변경될 수도 있지만, 현재 버전에서 제약조건 기반 뷰 열을 정확하게 등록하려면 다음과 같이 해야 합니다:

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

사용자 데이터를 텍스트 표현식으로 변환할 수 있다면, PostGIS에 사용자 데이터를 입력하는 가장 쉬운 방법은 형식화된(formatted) SQL을 이용하는 것입니다. Oracle이나 다른 SQL 데이터베이스와 마찬가지로, SQL 터미널 모니터에 SQL "INSERT" 선언문으로 가득 찬 대용량 텍스트 파일을 송신하는(piping) 방법으로 데이터를 일괄 로드시킬 수 있습니다.

데이터 업로드 파일(예를 들어 roads.sql)은 다음처럼 보일 것입니다:

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;

"psql" SQL 터미널 모니터를 이용해서 PostgreSQL로 데이터 파일을 매우 쉽게 송신할 수 있습니다.

psql -d [database] -f roads.sql

shp2pgsql 데이터 로더는 ESRI shapefile을, 도형 형식이든 지리형 형식이든, PostGIS/PostgreSQL 데이터베이스로 삽입하기에 적합한 SQL로 변환합니다. 이 로더에는 명령행(command line) 플래그로 구별되는 몇 가지 실행 모드가 존재합니다.

shp2pgsql 명령행 로더 외에, 사용자가 PostGIS를 처음 접하는 경우 스크립트를 사용하지 않고 단 한 번 로드하는 데 더 쉽게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 명령행 로더가 가진 대부분의 옵션도 가지고 있는 shp2pgsql-gui 그래픽 인터페이스도 있습니다. shp2pgsql-gui를 pgAdmin III의 플러그인으로 설정할 수도 있습니다.

다음은 로더를 이용해서 입력 파일을 생성하고 업로드하는 세션의 예시입니다:

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

UNIX 파이프(pipe)를 이용하면 모든 변환 및 업로드 작업을 한 번에 끝낼 수 있습니다:

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

데이터베이스로부터 데이터를 추출하는 가장 간단한 방법은 SQL 선별(select) 쿼리로 반환될 레코드 및 열의 개수를 줄인 다음 해당 결과 열을 파싱 가능한 텍스트 파일로 덤프받는 것입니다:

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)

하지만, 반환되는 필드의 개수를 줄이기 위해 어떤 종류의 제약이 필요할 때가 있을 것입니다. 속성 기반 제약의 경우, 일반적인 비공간 테이블의 경우와 동일한 SQL 문법을 쓰면 됩니다. 공간 제약의 경우, 다음 유용한 연산자들을 쓸 수 있습니다.

다음으로, 이 연산자들을 쿼리에 쓸 수 있습니다. SQL 명령행에 도형과 경계 상자를 지정할 때, "ST_GeomFromText()" 함수를 이용해서 스트링 표현식을 도형으로 정확하게 변환시켜야 합니다. 해당 데이터와 일치하는 가공의 공간 참조 시스템은 312입니다. 다음은 그 예시입니다:

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

이 쿼리는 해당 값과 동일한 도형을 담고 있는 "ROADS_GEOM" 테이블로부터 단일 레코드를 반환할 것입니다.

To check whether some of the roads passes in the area defined by a polygon:

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

가장 흔한 공간 쿼리는 아마도 데이터 브라우저 또는 웹 매퍼 같은 클라이언트 소프트웨어가 화면 표출을 위해 "맵 프레임(map frame)" 용량에 해당하는 데이터를 가져오기 위해 사용하는 "프레임 기반(frame-based)" 쿼리일 것입니다.

"&&" 연산자 사용시, 비교 피처로 BOX3D 또는 도형을 지정할 수 있습니다. 하지만 도형을 지정했을 경우, 비교 작업에 해당 경계 상자가 사용될 것입니다.

Using a "BOX3D" object for the frame, such a query looks like this:

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

화면에 해당하는 데이터의 투영체를 지정하는 데 SRID 312를 썼다는 사실에 주의하십시오.

pgsql2shp 테이블 덤퍼는 데이터베이스에 직접 연결되어 (아마도 쿼리가 정의했을) 테이블을 shapefile로 변환합니다. 기본 문법은 다음과 같습니다:

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

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

다음과 같은 명령행 옵션이 있습니다:

GiST는 "일반화된 검색 트리"의 줄임말로, 인덱스 작업의 포괄적인 형태입니다. GIS 인덱스 작업 외에도, 일반 B-Tree 인덱스 작업으로는 쓸 수 없는 온갖 종류의 비정규 데이터 구조(정수 배열, 분광 데이터 등등)에 대한 검색 속도를 향상시키는 데 GiST를 이용합니다.

GIS 데이터 테이블이 수천 행을 넘게 되면, 데이터 공간 검색의 속도를 향상시키기 위해 인덱스를 빌드하고 싶게 될 것입니다(사용자의 모든 검색이 속성에 기반하는 경우가 아니라면 말입니다. 그런 경우, 속성 필드에 대해 일반 인덱스를 빌드하면 됩니다).

"도형" 열에 대해 GiST 인덱스를 빌드하는 데 필요한 문법은 다음과 같습니다:

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

이 문법은 항상 2D 인덱스를 빌드할 것입니다. 해당 도형 유형에 PostGIS 2.0 이상 버전이 지원하는 n차원 인덱스를 얻으려면, 다음 문법으로 생성할 수 있습니다:

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

Building a spatial index is a computationally intensive exercise. It also blocks write access to your table for the time it creates, so on a production system you may want to do in in a slower CONCURRENTLY-aware way:

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

After building an index, it is sometimes helpful to force PostgreSQL to collect table statistics, which are used to optimize query plans:

VACUUM ANALYZE [table_name] [(column_name)];

BRIN stands for "Block Range Index". It is a general-purpose index method introduced in PostgreSQL 9.5. BRIN is a lossy index method, meaning that a secondary check is required to confirm that a record matches a given search condition (which is the case for all provided spatial indexes). It provides much faster index creation and much smaller index size, with reasonable read performance. Its primary purpose is to support indexing very large tables on columns which have a correlation with their physical location within the table. In addition to spatial indexing, BRIN can speed up searches on various kinds of attribute data structures (integer, arrays etc). For more information see the PostgreSQL manual.

GIS 데이터 테이블이 수천 행을 넘게 되면, 데이터 공간 검색의 속도를 향상시키기 위해 인덱스를 빌드하고 싶게 될 것입니다(사용자의 모든 검색이 속성에 기반하는 경우가 아니라면 말입니다. 그런 경우, 속성 필드에 대해 일반 인덱스를 빌드하면 됩니다).

A BRIN index stores the bounding box enclosing all the geometries contained in the rows in a contiguous set of table blocks, called a block range. When executing a query using the index the block ranges are scanned to find the ones that intersect the query extent. This is efficient only if the data is physically ordered so that the bounding boxes for block ranges have minimal overlap (and ideally are mutually exclusive). The resulting index is very small in size, but is typically less performant for read than a GiST index over the same data.

Building a BRIN index is much less CPU-intensive than building a GiST index. It's common to find that a BRIN index is ten times faster to build than a GiST index over the same data. And because a BRIN index stores only one bounding box for each range of table blocks, it's common to use up to a thousand times less disk space than a GiST index.

You can choose the number of blocks to summarize in a range. If you decrease this number, the index will be bigger but will probably provide better performance.

For BRIN to be effective, the table data should be stored in a physical order which minimizes the amount of block extent overlap. It may be that the data is already sorted appropriately (for instance, if it is loaded from another dataset that is already sorted in spatial order). Otherwise, this can be accomplished by sorting the data by a one-dimensional spatial key. One way to do this is to create a new table sorted by the geometry values (which in recent PostGIS versions uses an efficient Hilbert curve ordering):

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

Alternatively, data can be sorted in-place by using a GeoHash as a (temporary) index, and clustering on that index:

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

"도형" 열에 대해 GiST 인덱스를 빌드하는 데 필요한 문법은 다음과 같습니다:

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

이 문법은 항상 2D 인덱스를 빌드할 것입니다. 해당 도형 유형에 PostGIS 2.0 이상 버전이 지원하는 n차원 인덱스를 얻으려면, 다음 문법으로 생성할 수 있습니다:

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

You can also get a 4D-dimensional index using the 4D operator class:

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

The above commands use the default number of blocks in a range, which is 128. To specify the number of blocks to summarise in a range, use this syntax

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

Keep in mind that a BRIN index only stores one index entry for a large number of rows. If your table stores geometries with a mixed number of dimensions, it's likely that the resulting index will have poor performance. You can avoid this performance penalty by choosing the operator class with the least number of dimensions of the stored geometries

"도형" 열에 대해 GiST 인덱스를 빌드하는 데 필요한 문법은 다음과 같습니다:

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

이 문법은 항상 2D 인덱스를 빌드할 것입니다. 해당 도형 유형에 PostGIS 2.0 이상 버전이 지원하는 n차원 인덱스를 얻으려면, 다음 문법으로 생성할 수 있습니다:

Currently, only "inclusion support" is provided, meaning that just the &&, ~ and @ operators can be used for the 2D cases (for both geometry and geography), and just the &&& operator for 3D geometries. There is currently no support for kNN searches.

An important difference between BRIN and other index types is that the database does not maintain the index dynamically. Changes to spatial data in the table are simply appended to the end of the index. This will cause index search performance to degrade over time. The index can be updated by performing a VACUUM, or by using a special function brin_summarize_new_values(regclass). For this reason BRIN may be most appropriate for use with data that is read-only, or only rarely changing. For more information refer to the manual.

To summarize using BRIN for spatial data:

SP-GiST stands for "Space-Partitioned Generalized Search Tree" and is a generic form of indexing for multi-dimensional data types that supports partitioned search trees, such as quad-trees, k-d trees, and radix trees (tries). The common feature of these data structures is that they repeatedly divide the search space into partitions that need not be of equal size. In addition to spatial indexing, SP-GiST is used to speed up searches on many kinds of data, such as phone routing, ip routing, substring search, etc. For more information see the PostgreSQL manual.

As it is the case for GiST indexes, SP-GiST indexes are lossy, in the sense that they store the bounding box enclosing spatial objects. SP-GiST indexes can be considered as an alternative to GiST indexes.

GIS 데이터 테이블이 수천 행을 넘게 되면, 데이터 공간 검색의 속도를 향상시키기 위해 인덱스를 빌드하고 싶게 될 것입니다(사용자의 모든 검색이 속성에 기반하는 경우가 아니라면 말입니다. 그런 경우, 속성 필드에 대해 일반 인덱스를 빌드하면 됩니다).

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

이 문법은 항상 2D 인덱스를 빌드할 것입니다. 해당 도형 유형에 PostGIS 2.0 이상 버전이 지원하는 n차원 인덱스를 얻으려면, 다음 문법으로 생성할 수 있습니다:

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

Building a spatial index is a computationally intensive operation. It also blocks write access to your table for the time it creates, so on a production system you may want to do in in a slower CONCURRENTLY-aware way:

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

After building an index, it is sometimes helpful to force PostgreSQL to collect table statistics, which are used to optimize query plans:

VACUUM ANALYZE [table_name] [(column_name)];

An SP-GiST index can accelerate queries involving the following operators:

There is no support for kNN searches at the moment.

일반적인 경우라면 인덱스는 눈에 보이지 않게 데이터 접속 속도를 향상시킵니다. 인덱스가 빌드된 후, 쿼리 설계자는 쿼리 설계의 속도를 향상기키는 데 언제 인덱스 정보를 사용할 것인지 투명하게 결정합니다. 안타깝게도 PostgreSQL 쿼리 설계자가 GiST 인덱스의 사용을 제대로 최적화시키지 못 하기 때문에, 종종 공간 인덱스를 활용해야 할 검색이 대신 기본값인 전체 데이터의 순차 스캔을 이용할 때가 있습니다.

사용자의 공간 인덱스가 (또는 사용자의 속성 인덱스가) 활용되지 않고 있다는 사실을 알게 되었다면, 몇 가지 해결 방법이 있습니다:

For more information see the Postgres manual section on Query Planning.