SQL Server 空间类型介绍

SQL Server功能非常强大，它对空间类型也有着非常强的支持。本文用较为简短的篇幅概述其空间类型的基本使用与原理。可以帮助读者了解空间类型的整体框架，如需了解更多细节，可以继续阅读其文档获取更多详情。 另外，本文内容比较“干”，看客需要自备矿泉水解渴。

01、概述

• ‍ 官方介绍

SQL Server的空间类型主要有两种，分别是空间几何类型(Geometry)和空间地理类型(Geography)。其中， Geometry 类型表示欧几里得（平面）坐标系中的数据，Geography 类型表示圆形地球坐标系中的数据，如 GPS 经纬度坐标数据。

• 通俗介绍

Geometry是平面空间数据类型，通过该类型可以保存平面坐标系（也就是X、Y平面坐标系）上的点(单点、多点)、线(弧线、折线)、多边形(多边形内嵌)。G eography是立体空间数据类型，主要是用于记录地球的经纬度。
空间几何和空间地理数据类型支持 16 种空间数据对象或实例类型，分为Point(点)、Curve (线) 、Surface (面) 、GeomCollection (集合)四大类。 这些实例类型中只有 11 种是可实例化的，分别为 Point、LineString、CircularString、CompundCurve、Polygon、CurvePolygon、MultiPolygon、MultiLineString、MultiPoint 和 GeomCollection。图1显示16种数据类型所基于的几何层次结构，其中11种可实例化类型以蓝色表示。

图1
只要实例的格式正确，即使未显式定义该实例，Geometry 和 Geography 类型也可识别该实例。例如，如果您使用 STPointFromText() 方法显式定义了一个 Point 实例，只要方法输入的格式正确，Geometry 和 Geography 便将该实例识别为 Point。如果您使用 STGeomFromText() 方法定义了相同的实例，则 Geometry 和 Geography 数据类型都将该实例识别为 Point。 另外，空间几何类型有SRID(Spatial Reference Identifiers)概念。因为 地球并不是理想化的平面，也不是理想的圆形，而是一个非标准的椭圆球体。因此，在不同的经纬度位置，计算两点的距离没有一个完美的公式。所以坐标系应运而生，SRID是指数据的坐标系，不同坐标系数据不具有比较的意义。SQL Server的Geometry类型默认的SRID是0， Geography类型默认的是4326。 空间几何的数据类型也是支持create Spatial index，此类型的索引结构是B-tree， 前提是 该表必须有主键 ，详细的空间索引类型可以参考官方介绍。

• 示例

该示例表示创建包含一个自增列、一个Geography类型列名为GeogCol1的表，第三列使用 Geography中的 STAsText()方法的计算列。 然后插入三行数据，分别是含Point、LineString 和Polygon类型的实例。

DROP TABLE if EXISTS SpatialTable;   CREATE TABLE SpatialTable       ( id int IDENTITY (1,1),      GeogCol1 geography,       GeogCol2 AS GeogCol1.STAsText() );  GO  INSERT INTO SpatialTable (GeogCol1)  VALUES (geography::STGeomFromText('POINT(-122.360 47.656)', 4326));  INSERT INTO SpatialTable (GeogCol1)  VALUES (geography::STGeomFromText('LINESTRING(-122.360 47.656, -122.343 47.656 )', 4326));  INSERT INTO SpatialTable (GeogCol1)  VALUES (geography::STGeomFromText('POLYGON((-122.358 47.653 , -122.348 47.649, -122.348 47.658, -122.358 47.658, -122.358 47.653))', 4326));  GO

下面分别从点、线、面和集合四大类别中各抽取一个可实例化对象为例，简单介绍SQL Server空间数据类型是如何使用的。

02、点：Point

在SQL Server数据中，Point 是表示单个位置的 0 维对象，可能包含 Z (标高) 和 M (度量) 值。

• Geography 类型

在Geography 数据类型中Point表示单个位置，其中 Long 表示经度(前一位)，Lat 表示纬度(后一位)， 维度和经度值以度数进行衡量。其中纬度值始终处于间隔 [-90, 90] 内，如果输入的值超出此范围，将引发异常。而经度值始终处于间隔 (-180, 180] 内，如果输入的值超出此范围，并不会直接报错，而是先对对值进行回绕以便适合此范围。例 如，如果为经度值输入 190，则该值将被回绕到值 -170。 但是经度值必须在 -15069 和 15069 度之间，否则也会报错。 SRID 表示您希望返回的 geometry 实例的空间引用 ID，默认是4326。

• Geometry类型
  

在Geometry 数据类型中Point 类型表示单个位置，其中 X 表示要生成的点的 X 坐标， Y 表示要生成的点的 Y 坐标。SRID 表示您希望返回的 geometry 实例的空间引用 ID ，默认是0。

• 示例

下面的示例创建一个 geometry类型 表示点 (3, 4) 的几何点实例，它的 SRID 为 0。

DECLARE @g geometry;  SET @g = geometry::STGeomFromText('POINT (3 4)', 0);

下面的示例创建一个 geometry类型 表示点 (3, 4) 的几何点实例，它的 Z（高程）值为 7、M（度量）值为 2.5 且默认 SRID 为 0。

DECLARE @g geometry;  SET @g = geometry::STGeomFromText('POINT(3 4 7 2.5)');

03、线：LineString

LineString 是一个一维对象，表示一系列点和连接这些点的线段。下图2显示了 LineString 实例的示例。

图2
图2中：

• 1显示的是一个简单、非闭合的 LineString 实例。
• 2显示的是一个不简单、非闭合的 LineString 实例。
• 3显示的是一个闭合、简单的 LineString 实例，因此是一个环。
• 4显示的是一个闭合、不简单的 LineString 实例，因此不是一个环。

LineString实例分为可接受的、有效的，其中有效实例表示必须有两个及以上不同的点组成或者实例为空，如果两个是 LineString实例是两个相同的点，则称之为可接受但无效实例，使用时会报 System.FormatException 异常。

• 示例

有效实例，返回1。

DECLARE @g1 geometry= 'LINESTRING EMPTY';  DECLARE @g2 geometry= 'LINESTRING(1 1, 1 2)'; DECLARE @g3 geometry= 'LINESTRING(1 1, 3 3, 2 4, 2 0)';  SELECT @g1.STIsValid(), @g2.STIsValid(), @g3.STIsValid();

无效可接受实例，返回0。

DECLARE @g1 geometry= 'LINESTRING(1 1, 1 1)';SELECT @g1.STIsValid()

04、面：Polygon

Polygon 是存储为一系列点的二维表面，这些点定义一个外部边界环和零个或多个内部环。至少具有三个不同点的平面才可以构建一个 Polygon 实例。Polygon 实例也可以为空。下图3显示了 Polygon 实例的示例。

图3 图3中：

• 1是由外部环定义其边界的 Polygon 实例。
• 2是由外部环和两个内部环定义其边界的 Polygon 实例。内部环内的面积是 Polygon 实例的外部环的一部分。
• 3是一个有效的 Polygon 实例，因为其内部环在单个切点处相交。

• 示例

以下示例创建了一个带有孔且SRID为10的简单GeometryPolygon实例。

DECLARE @g geometry;SET @g=geometry::STPolyFromText('POLYGON((0 0, 0 3, 3 3, 3 0, 0 0), (1 1, 1 2, 2 1, 1 1))',10);

05、集合：GemetryCollection

GeometryCollection 是零个或更多个 geometry 或 geography 实例的集合，也就是该实例可以为空。 GeometryCollection实例中所有的实例都为有效时，该集合类型才为有效实例。

• 示例

以下示例显示三个有效的 GeometryCollection 实例和一个g4无效的实例。

DECLARE @g1 geometry = 'GEOMETRYCOLLECTION EMPTY';  DECLARE @g2 geometry = 'GEOMETRYCOLLECTION(LINESTRING EMPTY,POLYGON((-1 -1, -1 -5, -5 -5, -5 -1, -1 -1)))';  DECLARE @g3 geometry = 'GEOMETRYCOLLECTION(LINESTRING(1 1, 3 5),POLYGON((-1 -1, -1 -5, -5 -5, -5 -1, -1 -1)))';  DECLARE @g4 geometry = 'GEOMETRYCOLLECTION(LINESTRING(1 1, 3 5),POLYGON((-1 -1, 1 -5, -5 5, -5 -1, -1 -1)))';  SELECT @g1.STIsValid(), @g2.STIsValid(), @g3.STIsValid(), @g4.STIsValid();

06、 数据类型常用函数使用

空间地理类型的实例提供了丰富的函数，例如将数据类型转换成字符串、判断实例几何图形类型等等函数。下面简单介绍几个常用的数据类型。

• STAsText将几何图形转换成字符串

使用：Geometry实例.STAsText() 返回类型：nvarchar(max)

• STBoundary查询几何图形的边界

使用：Geometry实例.STBoundary() 返回类型：geometry 当图形对象是Point时，查询其边界，返回的Geometry类型为空。

• STGeometryType查询几何图形的类型

使用：Geometry实例.STGeometryType() 返回类型：nvarchar(4000)

• 线段相关方法

STLength：计算线段长度 STStartPoint：返回Geometry实例第一个Point STEndPoint：返回Geometry实例最后一个Point STPointN：返回Geometry实例制定Point

• 多边形相关方法

STArea：求多边形面积 STNRings：返回多边形中环的数量 STPerimeter：返回闭环的长度包括内环 STExteriorRing：以线串的形式返回多边形最外面的环 STInteriorRingN：以线串形式返回指定的内部环

• 其他常用方法

STGeometryType：返回一个几何类型 更多的方法使用参考SQL Server官方文档。

07、总结

到此，我们对SQL Server的空间地理类型应该有了初步的认识。简单总结下，SQL Server空间地理类型分为空间几何类型(Geometry)和空间地理类型(Geography)，其中Geometry用于平面几何图形，Geography用于空间地理。两种类型支持 16 种空间数据对象或实例类型，分为Point(点)、Curve(线)、Surface(面)、GeomCollection(集合)四大类，其中有 11 种可以实例化。另外，对于空间类型还有特有的SRID标识，一般我们用默认值即可。

08、参考

@SQL Server Spatial Data Type @SQL Server Spatial index @SQL Server Data types (Transact-SQL) @Wiki SCID 往期内容推荐:




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