PostgreSQL & PostGIS 1 ：为什么使用？

空间数据管理解决方案

由于空间数据具有空间位置、非结构化、空间关系、分类编码、海量数据等特征，一般的商用数据库管理系统难以满足要求。为了提高数据库管理系统（DBMS）对空间数据的管理能力，国内外先后出现过如下几种方案:
1.文件与关系数据库混合管理系统
2.全关系型空间数据库管理系统
3.关系型数据库+空间数据引擎
4.扩展对象关系型数据库管理系统
5.面向对象空间数据库管理系统

其中，以3和4使用最为广泛，3的典型代表为ArcSDE+关系数据库（Oracle/MySQL/PostgreSQL等），4的典型代表为PostgreSQL+PostGIS。这两种方式的优缺点是什么呢？

关系型数据库+空间数据引擎

此种方案为GIS厂商研发的一种中间件解决方案。用户将自己的空间数据交给独立于数据库之外的空间数据引擎，由空间数据引擎来组织空间数据在关系型数据库中的存储;当用户需要访问数据的时候，再通知空间数据引擎，由引擎从关系型数据库中取出数据，并转化为客户可以使用的方式。关系型数据库仅仅是存放空间数据的容器，而空间数据引擎则是空间数据进出该容器的转换通道。这类系统的典型代表有ESRI的ArcSDE和MapInfo的SpatialWare。

优点：访问速度快，支持通用的关系数据库管理系统，空间数据按BLOB存取，可跨数据库平台，与特定GIS平台结合紧密，应用灵活。
缺点：空间操作和处理无法在数据库内核中实现，数据模型较为复杂，扩展SQL比较困难，不易实现数据共享与互操作。

扩展对象关系型数据库管理系统

此种方案为数据库厂商研发的管理空间数据一种解决方案。由于关系型数据库难以管理非结构化数据（也包括空间数据），数据库厂商借鉴面向对象技术，发展了对象关系型数据库管理系统。

此系统支持抽象的数据类型（ADT）及其相关操作的定义;用户利用这种能力可以增加空间数据类型及相关函数，从而将空间数据类型与函数就从中间件（空间数据引擎）转移到了数据库管理系统中，客户也不必采用空间数据引擎的专用接口进行编程，而是使用增加了的空间数据类型和函数的标准扩展型SQL语言来操作空间数据。

这类支持空间扩展的产品有Oracle的Oracle Spatial, IBM的DB2 Spatial Extender, PostgreSQL的PostGIS。

优点：空间数据的管理与通用数据库系统融为一体，空间数据按对象存取，可在数据库内核中实现空间操作和处理，扩展SQL比较方便，较易实现数据共享与互操作。

缺点：实现难度大，压缩数据比较困难，目前的功能和性能与第一类系统尚存在差距。

PostgreSQL介绍

PostgreSQL是一种对象关系型数据库管理系统，支持大部分SQL标准并且提供了许多其他现代特性。在开源数据库中，为除MySQL外的第二大数据库，且近些年有奋起直追的趋势。

PostgreSQL相对于其他关系数据库主要有以下优势：

1.有GIS扩展PostGIS插件
这个优势对GIS开发最为重要
2.对很多高级开发语言提供原生的编程接口
3.支持服务器端脚本，如Python/R等
4.自带全文搜索功能
5.支持把70种外部数据源当作自己数据库进行查询
......

PostgreSQL空间数据支持

PostgreSQL提供了以下空间数据支持能力：
1.定义了一些基本的集合实体类型，包括:点（POINT）、线（LINE）、线段（LSEG）、方形（BOX）、多边形（POLYGON）和圆（CIRCLE）等;
2.定义了一系列的函数和操作符来实现几何类型的操作和运算;
3.引入空间数据索引R-tree。

PostgreSQL尽管提供了上述几项支持空间数据的特性，但很难达到GIS要求，主要表现在:
1.缺乏复杂的空间类型;
2.没有提供空间分析;
3.没有提供投影变换功能。

PostGIS的出现补充了这部分能力。PostGIS是PostgreSQL的一个扩展，它的出现让人们开始重视基于数据库管理系统的空间扩展方式，而且使PostGIS成为管理空间数据的主流技术。PostGIS支持的主要特性如下，具体内容参加百度百科或维基百科。
1.支持所有的空间数据类型
2.支持所有的对象表达方法
3.支持所有的数据存取和构造方法
4.多种空间分析函数
5.提供了对于元数据的支持
6.提供了一系列的二元谓词用于检测空间对象之间的空间关系
7.提供了空间操作符用于空间数据操作
8.数据库坐标变换
9.球体长度运算
10.三维的几何类型支持
11.空间聚集函数
12.栅格数据的存储和访问

解决方案选择

在当前大数据时代的背景下，与位置有关的数据占比和使用率会愈来愈大，数据量也在以几何数量级增加，因此需要考虑到数据增加时的承载能力提升问题，采用GIS厂商提供的第3类方案会受制于许可和软件采购等因素。因此方案4有较大优势，其中PostgreSQL+PostGIS则为当前最为成熟的首选方案。