扬帆起航,基于PostgreSQL的时空格网在智慧城市的应用,目录,格网简介 PG的时空索引方式 基于PG的时空格网在智慧城市中应用,什么是格网,地理格网是一种统一、简单的地理空间划 分和定位参照系统， 依据统一规则， 将地 面区域按照一定经纬度或地面距离进行连 续分割， 并将空间不确定性控制在一定范 围内， 形成规则多边形， 每个多边形均称 为格网单元， 从而构成分级、分层次的多 级格网体系， 实现地面空间离散化， 并赋 予统一编码格网和经纬网,,经纬网则由表示地球上纬度的平行线和 表示经度的子午线组成可用于通过地 理坐标（经纬度）显示位置方里格网是由间隔均匀的水平线和垂 直线组成的网络，用于在地图上标识 各个位置可将其用于通过投影坐标 显示位置军事格网参考系 (MGRS) 格网是一 种特殊类型的方里格网格网和经纬网,,Google S2,,Uber H3,,GeoHash,格网和经纬网,,,北斗网格码,,,,为什么要用格网,地理格网具有以下特点: 1 ) 按照一定规则划分， 形成边界清晰的多边形实 地区域; 2 ) 相邻格网单元彼此邻接不交叉; 3 ) 可选择不同的格网层级间隔; 4 ) 在二维空间上表达地表位置关系; 5 ) 表示呈面状分布的地理信息; 6 ) 作为统计分析的共同基本单元， 具有可比性， 便于统筹协调。
全球离散格网(DGG),,全球离散格网采用特定方法将地球均匀剖分， 形成无缝无叠的多分辨率格网层次结构， 采 用单元地址编码代替传统地理坐标参与数据操作， 其优势体现在： 1）以整个地球为研究对象，更适合处理全球尺度的问题； 2）单元图形与地面位置一一对应，有助于建立以位置为 对象的多源数据处理模式； 3）单元大小随格网层次不断变化，在结构上支持多分辨 率 数 据 处 理 ； 4）单元具有严密的层次隶属关系，是一个天然的全球空 间 索 引 结 构 ； 5）单元运算可完全借助编码实现，有利于提高数据计算 和处理效率GiST索引,G i S T 通用倒序搜索树， 是一棵平衡树在数据库中 引入新的数据类型时能提供对新的数据类型索引的 支持， 利用这种结构可以很容易实现R 树、R D 树等 不仅仅适合空间数据类型的检索， 同样适合其他数 据类型 c r e a t e i n d ex i d x _ t e s t _ 2 o n t e s t u s i n g g i s t ( p o s ) ; 这个索引支持空间K N N 搜索， 空间位置判断等SP-GiST索引,S P - G i S T 支持分区的搜索树， 这有助于开发四叉树， K D 树， 基数树等范围广泛的不同的非平衡数据结构。
这 些结构的共通特征是它们反复地把搜索空间划分成大 小不必相等的分区能很好的匹配分区规则的查询会 非常快 c r e a t e i n d ex i d x _ t e s t _ 2 o n t e s t u s i n g s p g i s t ( p o s ) ; 这个索引支持K D 树、点搜索等GeoHash+Btree索引,G EO H A S H 和BT R E E 索引， 将经纬度转换为 G EO H A S H ， 对H A S H VA LU E 创建BT R E E 索引使用 表达式索引即可 c r e a t e i n d e x i d x _ t e s t _ 3 o n t e s t u s i n g b t r e e ( S T _ G e o H a s h ( p o s , 1 5 ) ) ; 这个索引支持p r e f i x 搜索（ 从而实现编码后的地理 位置信息网格包含的关系） 属于LO S S Y 索引， 需 要二次过滤BRIN索引,B R I N 表示块范围索引 B R I N 是为处理这样的表而设计的： 表的规模非常大， 并且其中某些列与它们 在表中的物理位置存在某种自然关联。
一个块范围是一组在表中物理上相邻的页面， 对于每一个块 范围在 索引中存储了一些摘要信息 c r e a t e i n d e x i d x _ t 1 _ i d o n t 1 u s i n g b r i n ( i d ) ;,,Geo Hash+ Btree索引 在范围查询( 大于、小于、大于等于、小 于等于) 、精确查询（ 等于） 的场景中非 常有效 适合对精度没有要求（ 例如本土化， 小范 围的业务） ， 同时G EO H A S H 不支持排序 BRIN索引 重点的使用场景是物联网类型的， 流式入 库， 范围查询的场景 不仅仅对插入的影 响微乎其微， 而且索引大小非常的小Gist索引 用于解决一些B - Tr e e , G I N 难以解决的数据 减少问题， 例如， 范围是否相交， 是否包 含， 地理位置中的点面相交， 或者按点搜 索附近的点 不限于G I S 场景， 也可以用来所全文检索 SP-Gist索引 与G i S T 的场景类似， 但更适宜检索点， 或 者不重叠的结构索引总结,在PG中使用格网,DGG+Gist,,编码层级运算 编码与格网坐标转换运算 父/子单元查询：尺度运算 编码平移运算：+、-：邻域运算 编码的旋转运算：、/：角度定义 编码的关系运算（相邻、相离、相接、 包含）：区间运算 ,create index idx_test_5 on test using dggs(geom);,“景轩信息”实现了多种基于网格索引的格网时空数据库，用于高性能时 空数据存储、计算。
时空格网在智慧城市中应用,智慧城市时空大数据平台是智慧城市的重要组成， 为智慧 城市建设提供不可或缺的基础性信息资源， 也是其他信息 交换共享与协同应用的载体， 为其他信息在三维空间和时 间交织构成的四维环境中提供时空基础， 实现基于统一时 空基础下的规划、布局、分析和决策 基于网络服务的空间信息共享和空间数据互操作技术 模式 基于网格服务的信息资源共享与协同工作技术模式 基于云计算的时空信息服务模式 基于网格集成与弹性云的“ 混合式” 时空信息服务模 式,,,,统一时空基准,时空基准是经济建设、国防建设和社会发展的重要基础设施， 是时空大数据在时间和空间 维度上的基本依据全球离散格网对于国内外现有的各种地图分幅体系， 能够实现完全兼 容和良好继承， 能够与各种地理信息与空间计算网格体系很好兼容， 运用全球离散格网编 码， 能够很方便的将不同类型、不同大小的实体对象建立统一的时空基准遥感资源组织交换共享,现有这种组织框架多样化、划分方式不统一的遥 感资源组织框架体系， 使得不同业务部门、不同 行业之间的遥感资源共享与交换， 需要实施很多 诸如数据拼接、数据切割等之类的额外处理， 不 仅增加了处理流程， 也降低了遥感资源交换共享 效率。
另外， 现有的各类空间信息对数据内部的 编码多采用各自不同局部网格与编码， 缺少对空 间信息内部信息的一致性的组织参考框架遥感资源组织交换共享,制定统一的时空编码标准, 构建遥感辨率对地观测传感器的时空索引 c r e a t e i n d ex i d x _ t e s t _ 5 o n t e s t u s i n g d g g s ( g e o m ) ; 构建一套适合时空编码的操作方法 s e l e c t * f r o m t e s t w h e r e s t _ g e t c o d e ( g e o m ) < 7 6 2 7 6 2 9 0 6 8 4 5 9 9 6 6 4 6 3 ;,,,,,,遥感资源组织交换共享,格网区域进行查询， 由于多尺度整数编码为一维编码， 多尺度整数编码将三维数据查询问 题转换为了一维数据的查询问题， 因此多尺度编码的查询效率要优于o ra c l e s p a t i a l ， 在数 据量为1 0 0 0 万的情况下， 多尺度整数编码的查询时间约为o ra c l e s p a t i a l 的1 / 6 0 。
信息格网化整合,在建设“ 智慧城市” 信息系统的过程中， 需要将积累的相关人口、法人、宏观经济等等公 共专题数据汇集起来， 与辖区内的各业务系统实现互联互通但由于积累的部分历史数据 存在的数据类型与格式多样， 在实际应用中给信息中心的信息化管理和空间化展示带来了 极大不便， 尤其在数据的属性和空间分析、综合利用方面等方面更加突出基于格网的综合性分析,,交通可达性是城市规划要考虑的一个重要因素， 交通可达性分析可在路网优化、土地使用 规划、地价评价、区位分析等方面发挥重要作用所谓可达性一般指某一地点到达其它地 点的交通方便程度， 也可指其它地点到达这一地点的交通方便程度 识别因交通改善而得益的区域； 更好的了解新的公交线路、站点和道路规划的 影响； 识别就医、公园等公共服务的最佳选址以便居 民使用； 了解哪些地方更适合居住和办公的开发； 对不同区域的停车配建指标高低提出建议全新的空间位置服务模式,格网不仅在导航定位领域为用户提供全新的空间位置服务模式， 而且将在构建新型智慧城 市的过程中， 实现“ 资源驱动发展到创新驱动发展” 的城市发展模式转型， 实现“ 互联网 + ” 、时空大数据、云计算等新兴信息技术与城市发展融合创新， 提高科技创新能力， 构建 技术创新体系， 消除“ 孤岛现象” ; 实现城市管理治理能力的现代化， 促进城市可持续发展。
全新的空间位置服务模式,当前门诊就诊普遍的一个痛点: 科室多， 不好找大部分医院相 关公众号缺少院内结构信息查询 和室内导航以及自助导诊功能模 块为了解决患者的就诊难题， 提升医院的便民服务质量， 提高 医院的工作效率， 减少医患纠纷综合性网格码定位方案 布设和维护成本低 无信号遮挡、干扰情况 定位精度有保障,基于格网的导航规划 节省手绘路径的时间 支持场景更新 路径更贴合实际,多维模拟洞察,通过网格时空基准， 整合虚拟仿真、B I M 模型、G I S 数据、物联网、人工智能多项复杂技术， 模拟时空演变过程， 为决策预案提供动态推演平台兼顾全局视角和城市三维视角， 可立 体地、直观地诠释智慧城市运维中原本晦涩难懂的数字信息， 为政务多部门协同工作创造 了一款便捷且有效的工具平台。