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下記コマンドを動かせばわかるのですが、SQL文中の実数(0.15など)はデフォルトではnumeric型です。

# SELECT 0.15 IS OF(real) AS is_real, 0.15 IS OF(numeric) AS is_numeric;
 is_real | is_numeric
---------+------------
 f       | t
(1 row)
 

ですので、以下のようにテーブル中のデータをnumeric型にキャストするか、

# SELECT * FROM latest_data WHERE round(lat::numeric, 2) = 76.15 AND round(lon::numeric, 2) = 148.35;
   id   |     observed_at     |  lat  |  lon   | value
--------+---------------------+-------+--------+-------
 178576 | 2014-12-22 00:27:00 | 76.15 | 148.35 | 0.001
(1 row)

以下のようにSELECT文中の実数をreal型にキャストして比較してください。

# SELECT * FROM latest_data WHERE lat = 76.15::real AND lon = 148.35::real;
   id   |     observed_at     |  lat  |  lon   | value
--------+---------------------+-------+--------+-------
 178576 | 2014-12-22 00:27:00 | 76.15 | 148.35 | 0.001
(1 row)

ただし、テーブル中のカラムをnumericにキャストするとINDEXが効きません。

# EXPLAIN SELECT * FROM latest_data WHERE round(lat::numeric, 2) = 76.15 AND round(lon::numeric, 2) = 148.35;
                                       QUERY PLAN
----------------------------------------------------------------------------------------
 Seq Scan on latest_data  (cost=0.00..54206.33 rows=39 width=28)
   Filter: ((round((lat)::numeric, 2) = 76.15) AND (round((lon)::numeric, 2) = 148.35))
(2 rows)

のようにseq scanになります。

なので、SQL中の数値をreal型にキャストするべきでしょう。

# EXPLAIN SELECT * FROM latest_data WHERE lat = 76.15::real AND lon = 148.35::real;
                                                   QUERY PLAN
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 Index Scan using latest_data_lat_lon_index on latest_data  (cost=0.43..8.45 rows=1 width=28)
   Index Cond: ((lat = 76.15::real) AND (lon = 148.35::real))
(2 rows)

となり、INDEXが使われていることがわかります。

参考:Value of real type incorrectly compares