空间运算与 PostGIS

一句话

空间运算本身不难，难的是「单位、SRID、索引」三件事；搞错任何一件，结果就会静默地错误。

1. 前端：Turf.js

import { buffer } from "@turf/turf";
const buf = buffer(point, 5, { units: "kilometers" });

• turf.distance(a, b) 默认单位 kilometers。
• turf.area(polygon) 返回 平方米（球面计算）。
• turf.buffer 的半径单位由 options.units 指定，默认 kilometers。
• Turf 在经纬度上做球面近似，适合交互与轻量分析；大数据、精确椭球计算交给后端。

2. 后端：PostGIS 的两种几何

-- 4326 的 geometry：单位是「度」
SELECT ST_Distance(a.geom, b.geom) FROM ...;   -- 得到度数

-- geography：单位是「米」
SELECT ST_Distance(a.geog, b.geog) FROM ...;   -- 得到米

3. 必记函数

ST_Transform(geom, 3857)      -- 投影转换（改 SRID 并换算坐标）
ST_SetSRID(geom, 4326)        -- 只贴标签，不换算（危险）
ST_DWithin(a, b, 1000)        -- 距离 <= 1000（可用索引）
ST_Intersects(a, b)           -- 是否相交（可用索引）
ST_Contains(a, b)             -- a 包含 b
ST_Within(a, b)               -- a 在 b 内（与 Contains 方向相反）
ST_Buffer(geom, 500)          -- 缓冲区，单位 = CRS 单位
ST_Area / ST_Length           -- 面积/长度，单位 = CRS 单位
ST_AsGeoJSON(geom)            -- 转 GeoJSON
ST_MakeEnvelope(x1,y1,x2,y2, srid)  -- 构造矩形，做范围查询

4. 索引：让查询真的快

CREATE INDEX ON roads USING GIST (geom);

-- ✅ 能用索引
WHERE geom && ST_MakeEnvelope(116.2,39.8,116.6,40.1,4326)
  AND ST_Intersects(geom, ...)
WHERE ST_DWithin(geom, :p, 1000)

-- ❌ 用不上索引（全表算距离）
WHERE ST_Distance(geom, :p) < 1000

GiST 索引靠外接矩形（&&）先粗筛。ST_DWithin 内部会先做 bbox 判断，所以比 ST_Distance < x 快得多。

最近邻：

SELECT * FROM poi ORDER BY geom <-> ST_Point(116.4, 39.9, 4326) LIMIT 5;

5. 三个静默错误

1. 在 4326 上做 buffer：ST_Buffer(geom, 1000) 得到的是「1000 度」的怪物。先 ST_Transform 到米制 CRS，或用 geography。
2. 只改 SRID 不转换：ST_SetSRID 只是换标签，位置不变。
3. 在 3857 上量面积：高纬度面积被严重高估；用等积投影或 geography。

6. 组合建议

• 展示/交互：Turf 在前端，数据量小、延迟低。
• 需要索引、事务、大数据、精确统计：PostGIS。
• 前端只传参数，后端返回 GeoJSON：ST_AsGeoJSON(ST_Transform(...))。

延伸阅读

• PostGIS 函数索引：postgis.net/docs
• ST_DWithin：postgis.net/docs/ST_DWithin
• ST_Distance：postgis.net/docs/ST_Distance
• Turf.js buffer：turfjs.org/docs/api/buffer