一、什么是有效性？

对于多边形来说，有效性是最重要的，因为多边形定义了有界区域，需要很好的结构。线串非常简单，不会无效，点也不会无效。

多边形有效性的一些规则很明显，而另一些规则是任意的（事实上，是任意的）。

  • 多边形的环必须闭合

  • 内环必须位于外环的内部

  • 环不能自相交（它们不能相互接触，也不能交叉）

  • 除了在某个点接触，环不能与其他环接触

最后两条规则属于任意类别。定义多边形的其他规则也是自洽合理的，但是上面的规则是PostGIS所遵循的OGC SFSQL标准所定义的多边形有效性的规则。

规则之所以重要，是因为几何图形的计算依赖于输入的几何图形的结构。可以构建没有结构假设的算法，但这些程序往往非常慢，因为任何无结构程序的第一步都是分析输入并在其中构建结构。

二、检测有效性

在前面的示例中，我们可以轻易发现一个多边形是无效的。然而我们如何在一个包含数百万个几何图形的表中检测无效？答案是使用ST_IsValid(geometry)函数：

SELECT ST_IsValid(ST_GeometryFromText(
         'POLYGON((0 0, 0 1, 1 1, 2 1, 2 2, 1 2, 1 1, 1 0, 0 0))'
));

使用ST_IsValidReason(geometry)函数来查找无效的原因

也可以使用ST_IsValid(geometry)函数来测试数据表

三、修复无效的图形

首先，坏消息是：没有100%确定的方法来修复无效的几何图形。最坏的情况是使用ST_IsValid(geometry)函数识别它们，然后将单独它们移动到另一张表，导出该表，然后在外部（比如说桌面端GIS软件）修复它们。

下面是SQL的一个示例，它将无效的几何图形从原表转移到另一张表中。

-- Side table of invalids
CREATE TABLE nyc_neighborhoods_invalid AS
SELECT * FROM nyc_neighborhoods
WHERE NOT ST_IsValid(geom);
 
-- Remove them from the main table
DELETE FROM nyc_neighborhoods
WHERE NOT ST_IsValid(geom);

可以使用以下任何一种方法在数据库中修复很大一部分的缺陷：

  • ST_MakeValid函数

  • ST_Buffer函数

ST_MakeValid函数

ST_MakeValid函数尝试在不对输入几何图形进行更改的情况下修复缺陷。不会删除或移动任何顶点，只需重新排列对象的结构即可。对于清晰但无效的数据来说，这个函数非常适用，对于杂乱无章且无效的数据来说，这个函数可能并不适用。

ST_Buffer

使用缓冲区技巧清理时，可以利用缓冲区的生成方式来达到修复几何图形的目的：缓冲区几何图形是全新的几何图形，由关于原始图形的偏移线构建。如果不偏移原始线（零），则新几何图形在结构上将与原始几何图形相同，但由于它是使用OGC拓扑规则构建的，因此它将是有效的。