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    用PostgreSQL数据库做地理位置app应用

    项目中用到了postgreSQL中的earthdistance()函数功能计算地球上两点之间的距离,中文的资料太少了,我找到了一篇 英文的、讲的很好的文章  ,特此翻译,希望能够帮助到以后用到earthdistance的同学。

    做一个GEO应用从来都不是一件容易的事。但是用一些身边的开源项目就可以在几分钟内轻松解决这个问题。 PostgreSQL有许多特性。是我的首选,它能够把数据库平台提升到另一个层次。

    一、两种可用的选择

    当我们想用Postgres作为GEO函数使用时,我们通常有2中选择(据我所知):
    PostGIS: 为postgreSQL提供了高级GEO函数功能。我用了它一段时间,但是它对于我的需求来说太笨重了。
    Cube和Earthdistance: 这两个拓展为轻量级的Geo关系实体提供了简单、快速的实现方法。

    二、为什么在数据库服务器端做计算

    这是件非常明显的事。服务器存储了所有的数据,服务器拓展是用C/C++实现的,非常快。为数据表做索引也能加快计算速度。

    三、使用我的选择--Cube and EarthDistance

    作为开始,你应该先建一个数据库(我想你知道该怎么做),然后使它们能用我们的架构。 执行:

    复制代码 代码如下:
    CREATE EXTENSION cube;

    然后执行:
    复制代码 代码如下:
    CREATE EXTENSION earthdistance;

    上面的命令创建了大约40个函数,以后我们做数据查询的时候就可以用了。
    在我们的例子中,我创建了名为events的表,字段有:id(serial), name(varchar 255), lat(double), lng(double)。(别忘了~~)

    四、计算2个坐标之间的距离

    计算2个坐标之间的距离,我们要用到 earthdistance(lltoearth($latlngcube), lltoearth($latlng_cube)) 这个函数。 earthdistance()函数接受2组坐标值,返回值一个以米为单位的的数值。

    这能用于很多场景,比如根据某一位置找到离其最近的发生的新闻事件的列表。数据库的操作可能就像下面这样:

    复制代码 代码如下:

    SELECT events.id events.name, eaerthdiatance(lltoearth({currentuserlat}, {currentuserlng}), llto_earth(events.lat, events.lng))
    as distancefromcurrentlocation FROM events
    ORDER BY distancefromcurretnlocation ASC;

    这将给我们一个很nice的新闻事件列表,按他们的离我们当前位置的距离由近到远排序。第一个是离我们最近的。

    五、找到某个半径范围内的记录

    Cube和Earthdiatance拓展提供的另一个伟大的函数是 earthbox(lltoearch($latlngcub), $radiusinmetres) 。 这个函数通过简单的比较就能到找到某个半径范围内的所有记录。它是靠返回2点之间的“大圆距离”实现的。

    【译者注】大圆距离(Great circle disstance)指的是从球面的一点A出发到达球面上另一点B,所经过的最短路径的长度。一般说来,球面上任意两点A和B都可以与球心确定唯一的大圆,这个大圆被称为黎曼圆,而在大圆上连接这两点的较短的一条弧的长度就是大圆距离。如果想了解更多,请看wiki: 大圆距离

    它能用于查询我们城市中所有的新闻事件:

    复制代码 代码如下:
    SELECT events.id, events.name FROM events WHERE earthbox({currentuserlat}, {currentuserlng}, {radiusinmetres}) @> llto_earth(events.lat, events.lng);

    这条查询语句仅仅会返回在radius_ in_ metres指定的半径范围内的记录,非常简单吧!

    六、提高查询速度

    你可能会发现上面的查询有不小的开销。以我的经验,最好对一些字段建立索引。 (下面这条语句假定你又events表, 同时events表有字段lat和lng)
    CREATE INDEX ${nameofindex} on events USING gits(lltoearth(lat, lng));

    七、数据类型

    我的应用比较简单,所以我把经纬度(lat和lng)都设成了double类型。这使得我用Node.js开发起来更加快速,而不用再去自己定制针对GIST类型的解决方案。

    八、就这些!

    很神奇,对么?!?我们仅仅用常用的数据类型(double)就足以去用一些GEO函数创建基于地理位置的社交app

    九、我使用的postgreSQL语句总结(使用实例):

    复制代码 代码如下:
    /*
    * postgreSQL之earthdistance学习笔记
    * author: wusuopubupt
    * date: 2013-03-31
    */

    /*创建表*/
    CREATE TABLE picture (
      id serial PRIMARY KEY ,
      p_uid char(12) NOT NULL,
      p_key char(23) NOT NULL,
      lat real not null,
      lng real NOT NULL,
      up int NOT NULL,
      down int NOT NULL,
      ip varchar(15) DEFAULT NULL,
      address varchar(256) DEFAULT NULL
    );

    /*插入记录*/
    INSERT INTO picture(p_uid, p_key, lat, lng, up, down, ip, address)
    VALUES('aaaabbbbcccc', '2014032008164023279.png', 40.043945, 116.413668, 0, 0, '', '');

    /*插入记录*/
    INSERT INTO picture(p_uid, p_key, lat, lng, up, down, ip, address)
    VALUES('xxxxccccmmmm', '2014032008164023111.png', 40.067183, 116.415230, 0, 0, '', '');

    /*选择记录*/
    SELECT * FROM picture;

    /*更新记录*/
    UPDATE picture SET address='LiShuiqiao' WHERE id=1;
    UPDATE picture SET address='TianTongyuan' WHERE id=2;

    /*对经纬度列创建索引*/
    CREATE INDEX ll_idx on picture USING gist(ll_to_earth(lat, lng));

    /*根据半径(1000米)选择记录*/
    SELECT * FROM picture where earth_box(ll_to_earth(40.059286,116.418773),1000) @> ll_to_earth(picture.lat, picture.lng);

    /*选择距离当前用户的距离*/
    SELECT picture.id, earth_distance(ll_to_earth(picture.lat, picture.lng), ll_to_earth(40.059286,116.418773))
    AS dis FROM picture
    ORDER BY dis ASC;

    /*
     * 以下内容是网上的一篇教程
     * 地址:http://www.cse.iitb.ac.in/dbms/Data/Courses/CS631/PostgreSQL-Resources/postgresql-9.2.4/contrib/earthdistance/expected/earthdistance.out
     */
    --
    --  Test earthdistance extension
    --
    -- In this file we also do some testing of extension create/drop scenarios.
    -- That's really exercising the core database's dependency logic, so ideally
    -- we'd do it in the core regression tests, but we can't for lack of suitable
    -- guaranteed-available extensions.  earthdistance is a good test case because
    -- it has a dependency on the cube extension.
    --
    CREATE EXTENSION earthdistance;  -- fail, must install cube first
    ERROR:  required extension "cube" is not installed
    CREATE EXTENSION cube;
    CREATE EXTENSION earthdistance;
    --
    -- The radius of the Earth we are using.
    --
    SELECT earth()::numeric(20,5);
         earth    
    ---------------
     6378168.00000
    (1 row)

    --
    -- Convert straight line distances to great circle distances.把直线距离转成大圆距离
    --
    SELECT (pi()*earth())::numeric(20,5);
        numeric    
    ----------------
     20037605.73216
    (1 row)

    SELECT sec_to_gc(0)::numeric(20,5);
     sec_to_gc
    -----------
       0.00000
    (1 row)


    --
    -- Convert great circle distances to straight line distances.
    --
    SELECT gc_to_sec(0)::numeric(20,5);
     gc_to_sec
    -----------
       0.00000
    (1 row)

    SELECT gc_to_sec(sec_to_gc(2*earth()))::numeric(20,5);
       gc_to_sec   
    ----------------
     12756336.00000
    (1 row)


    --
    -- Set coordinates using latitude and longitude.
    -- Extract each coordinate separately so we can round them.
    --
    SELECT cube_ll_coord(ll_to_earth(0,0),1)::numeric(20,5),
     cube_ll_coord(ll_to_earth(0,0),2)::numeric(20,5),
     cube_ll_coord(ll_to_earth(0,0),3)::numeric(20,5);
     cube_ll_coord | cube_ll_coord | cube_ll_coord
    ---------------+---------------+---------------
     6378168.00000 |       0.00000 |       0.00000
    (1 row)

    SELECT cube_ll_coord(ll_to_earth(360,360),1)::numeric(20,5),
     cube_ll_coord(ll_to_earth(360,360),2)::numeric(20,5),
     cube_ll_coord(ll_to_earth(360,360),3)::numeric(20,5);
     cube_ll_coord | cube_ll_coord | cube_ll_coord
    ---------------+---------------+---------------
     6378168.00000 |       0.00000 |       0.00000
    (1 row)


    --
    -- Test getting the latitude of a location.
    --
    SELECT latitude(ll_to_earth(0,0))::numeric(20,10);
       latitude  
    --------------
     0.0000000000
    (1 row)

    SELECT latitude(ll_to_earth(45,0))::numeric(20,10);
       latitude   
    ---------------
     45.0000000000
    (1 row)

    --
    -- Test getting the longitude of a location.
    --
    SELECT longitude(ll_to_earth(0,0))::numeric(20,10);
      longitude  
    --------------
     0.0000000000
    (1 row)

    SELECT longitude(ll_to_earth(45,0))::numeric(20,10);
      longitude  
    --------------
     0.0000000000
    (1 row)


    --
    -- For the distance tests the following is some real life data.
    --
    -- Chicago has a latitude of 41.8 and a longitude of 87.6.
    -- Albuquerque has a latitude of 35.1 and a longitude of 106.7.
    -- (Note that latitude and longitude are specified differently
    -- in the cube based functions than for the point based functions.)
    --
    --
    -- Test getting the distance between two points using earth_distance.
    --
    SELECT earth_distance(ll_to_earth(0,0),ll_to_earth(0,0))::numeric(20,5);
     earth_distance
    ----------------
            0.00000
    (1 row)

    SELECT earth_distance(ll_to_earth(0,0),ll_to_earth(0,180))::numeric(20,5);
     earth_distance
    ----------------
     20037605.73216
    (1 row)

    --
    -- Test getting the distance between two points using geo_distance.
    --
    SELECT geo_distance('(0,0)'::point,'(0,0)'::point)::numeric(20,5);
     geo_distance
    --------------
          0.00000
    (1 row)

    SELECT geo_distance('(0,0)'::point,'(180,0)'::point)::numeric(20,5);
     geo_distance
    --------------
      12436.77274
    (1 row)


    --
    -- Test getting the distance between two points using the @> operator.
    --
    SELECT ('(0,0)'::point @> '(0,0)'::point)::numeric(20,5);
     numeric
    ---------
     0.00000
    (1 row)

    SELECT ('(0,0)'::point @> '(180,0)'::point)::numeric(20,5);
       numeric  
    -------------
     12436.77274
    (1 row)


    --
    -- Test for points that should be in bounding boxes.
    --
    SELECT earth_box(ll_to_earth(0,0),
           earth_distance(ll_to_earth(0,0),ll_to_earth(0,1))*1.00001) @>
           ll_to_earth(0,1);
     ?column?
    ----------
     t
    (1 row)

    SELECT earth_box(ll_to_earth(0,0),
           earth_distance(ll_to_earth(0,0),ll_to_earth(0,0.1))*1.00001) @>
           ll_to_earth(0,0.1);
     ?column?
    ----------
     t
    (1 row)


    --
    -- Test for points that shouldn't be in bounding boxes. Note that we need
    -- to make points way outside, since some points close may be in the box
    -- but further away than the distance we are testing.
    --
    SELECT earth_box(ll_to_earth(0,0),
           earth_distance(ll_to_earth(0,0),ll_to_earth(0,1))*.57735) @>
           ll_to_earth(0,1);
     ?column?
    ----------
     f
    (1 row)

    SELECT earth_box(ll_to_earth(0,0),
           earth_distance(ll_to_earth(0,0),ll_to_earth(0,0.1))*.57735) @>
           ll_to_earth(0,0.1);
     ?column?
    ----------
     f
    (1 row)

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