buffer - 图形缓冲区分析，GIS中最基本的空间分析之一。

实现buffer的工具有很多种，例如前端的truf.js、服务端的ArcGISserver、桌面端的ArcMap、数据库端的PosrGIS等都可以实现。

但最近在用 PostGIS 对点进行buffer分析时，得到的却是个椭圆。

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为什么是椭圆，不应该是正圆吗？

为了搞清楚这个问题，我去研究了buffer的原理。

buffer的构建方法有两种：欧式方法 和 测地线方法。

1. 欧式方法是在二维平面地图上做缓冲计算，这个二维平面地图是地球经过投影后得到的地图，投影的过程会导致地图发生变形，欧式方法就是基于变形以后的地图来计算缓冲区的。
2. 测地线方法是在三维椭球体上计算，三维椭球体是一个很接近地球形状的球体，测地线方法就是基于这个球体的表面进行缓冲计算，再将计算结果经过投影变换，展示到地图上。

二者结果的区别是，欧式方法中，点缓冲的计算结果在任何时候都是一个正圆，但把结果放到现实世界中时，却会存在误差。误差的大小，取决于投影方式、缓冲的位置和缓冲的距离，以高德地图为例，它使用的是墨卡托投影，这种投影下，赤道地区变形最小，越是向南北两极的高纬度地区，变形越大，最明显的就是格陵兰岛，它的面积只有中国大陆面积的1/4左右，但在地图上看，却比中国还要大。

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测地线方法的计算结果没有误差，但要在二维地图上展示，就要进行地图投影，投影就会导致变形。

如果既要结果没有误差，又要展示不出现变形，怎么办？

用三维地图。

三维地图不需要向二维地图那样进行投影变换，没有投影变换，就不会出现变形。

下图中，左侧是二维地图，右侧是三维地图，可以明显看出在高纬度地区，左侧已经出现变形，而右侧没有。

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搞明白buffer的原理以后，再回过头来看开头出现的那个问题。

在postGIS中我的sql代码是这么写的，根据postGIS的官方文档，这个应该属于欧式方法。

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缓冲500米的效果是这样的

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然后我又写了一个测地线方法，注意红框中和上面的区别，输入的 v_inGeom 变量，默认是geometry类型，把它强制转换为geography 后，postGIS就会使用测地线方法。

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缓冲500米效果是这样的

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两个同时显示

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问题很明显，为啥测地线方法的结果是圆的，欧式方法的结果是椭圆的呢？这和前面学习的原理对不上啊，

不是应该欧式方法是正圆的，测地线方法是椭圆的吗？

我又使用 truf.js 做500米的缓冲，缓冲结果和上面的图形叠加，效果是这样的（里面那个小的正圆是truf.js缓冲的结果）

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我陷入了深深的思考。

查看 truf.js 的官方文档，只有一种缓冲方式，也没有具体说明是哪种。

感觉 truf.js 的这个，才是正确的欧式方法，那上面的椭圆是什么鬼？

看来需要找个权威的来校准一下，使用 arcgis server 的 buffer 接口试试，看看是啥效果。

代码

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效果如下，大圈的是测地线方法，小圈的是欧式方法

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这么看来，truf.js 中是欧式方法，postGIS中的测地线方法是正确的，但欧式方法是有问题的。

那就再研究postGIS中的欧式方法。

在调用arcgis server 的 buffer 接口时，注意到接口中传了3个坐标相关的参数，inSR 输入图形的坐标，outSR输出图形的坐标，bufferSR缓冲时使用的坐标。

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对标一下postGIS

传入和返回的也同样是wgs84的坐标，那缓冲时用的啥坐标呢？

哦~ 哦~ 明白了

之所以会出现椭圆是因为，在geojson转几何图形时（看下图），St_geomfromgeojson 函数返回的是geometry类型，缓冲时ST_Buffer函数接收到geometry类型就会选择使用欧式方法进行缓冲，但geojson中的数据却是球面坐标的经纬度数据，缓冲的半径传入的也是弧度单位，用球面坐标和弧度距离单位，在欧式方法的平面地图算法中计算，最终结果是个椭圆也就不奇怪了。

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嗯~ 有道理。

转一下坐标试试，下图红框中就是坐标转换的过程，同时，因为使用投影坐标计算，buffer的距离参数可以直接使用米，不需要再转成弧度了。

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再试，大圆是测地线方法，小圆是欧式方法，哈哈，完美！

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最后再验证一下准确性问题，测一下距离，看哪个准。

很明显，下图中，500米的距离和上图中大圆的边界是一致的，也就是测地线方法更准确。

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小疑问：

为啥示例中测地线方法缓冲的圆还是个正圆，不是会变形吗？

答：主要原因是，示例中的缓冲距离只有500米，范围太小。同样是北京，如果是缓冲1000公里以上，就能看出明显的变形。

总结：

1. buffer有两种构建方式，欧式方法和测地线方法
2. 欧式方法是在投影变形后的平面地图上进行缓冲计算，优点是算法简单，效率高，缺点是结果有误差，误差大小取决于投影方式、缓冲位置和缓冲距离。
3. 测地线方法是在三维椭球体上进行缓冲计算，优点是结果准确，不受投影变形的影响，缺点是算法复杂，大数据量时可能会影响效率。
4. truf.js 只支持欧式方法。
5. arcgis server 支持两种构建方式。
6. postGIS 支持两种构建方式，默认是欧式方法，欧式方法中，参数如果是经纬度坐标，需要先将经纬度坐标转换为投影坐标再进行计算，不然缓冲的结果会是个椭圆。将参数的类型从geometry强制转换为geography 后，postGIS会采用测地线方法进行缓冲计算。

示例、源码

这个示例是文中用到的示例，可以在线访问，使用浏览器开发者工具可以看到代码。

postGIS缓冲区示例

这个函数脚本，包含文中提到的欧式方法和测地线方法，传入和返回都是geojson格式，缓冲半径单位是米，通过类型控制缓冲方式。直接执行就会创建函数。

postGIS中buffer函数脚本

参考文档

http://www.postgis.net/docs/ST_Buffer.html

https://postgis.net/docs/using_postgis_dbmanagement.html#Geography_Basics

http://turfjs.org/docs/#buffer

https://desktop.arcgis.com/zh-cn/arcmap/10.3/tools/analysis-toolbox/how-buffer-analysis-works.htm

http://server.arcgisonline.com/arcgis/sdk/rest/index.html#//02ss000000nq000000

http://server.arcgisonline.com/arcgis/sdk/rest/index.html#/Buffer/02ss0000003z000000/

https://developers.arcgis.com/javascript/latest/sample-code/ge-geodesicbuffer/index.html

原文地址：http://gisarmory.xyz/blog/index.html?blog=postGISbuffer

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