mysql對GIS的支持&oracle空間數據庫說明

今天下午閑來無事，無意中翻看了一下mysql的手冊，以前總是很有針對性的查閱手冊的內容，重點都是放在了sql語句的一些基本細節、mysql的性能參數、存儲控制的管理等方面，但是今天無意中發現了一個mysql的重要特點，那就是mysql對gis相關的空間數據也有存儲

今天下午閑來無事，無意中翻看了一下mysql的手冊，以前總是很有針對性的查閱手冊的內容，重點都是放在了sql語句的一些基本細節、mysql的性能參數、存儲控制的管理等方面，但是今天無意中發現了一個mysql的重要特點，那就是mysql對gis相關的空間數據也有存儲功能，這一點突然激起了我的興趣，所以也著重的研究了一下手冊的相關內容。從手冊上來看 其實mysql很早就提供了對gis對象的支持，只是我沒有發現而已。

PostgreSQL由于具備PostGIS擴展而在開源GIS中有廣泛地應用，而作為開源數據庫中的另一個巨頭，mysql也不曾放棄gis這一重要的數據庫應用領域。從MySQL4.1開始，mysql就引入了一系列空間擴展，使其具備了一定的空間處理能力。
mysql遵守OGC的OpenGIS Geometry Model，支持以下空間數據對象
Geometry (non-instantiable)

Point (instantiable)
Curve (non-instantiable)
LineString (instantiable)
Line
LinearRing
Surface (non-instantiable)
Polygon (instantiable)
GeometryCollection (instantiable)

MultiPoint (instantiable)
MultiCurve (non-instantiable)
MultiLineString (instantiable)
MultiSurface (non-instantiable)
MultiPolygon (instantiable)

WTK是將空間數據導入mysql空間數據表的主要途徑。WTB是WTK的二進制形式，也可以為mysql辨識。

創建mysql空間數據表
當前只有MyISAM引擎的數據表支持地理空間數據的存儲，所以在創建數據表的時候必須進行聲明。

CREATE DATABASE geodatabase;
USE geodatabase;
CREATE TABLE test(
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(128) NOT NULL,
pnt POINT,
line LINESTRING,
pgn POLYGON
)ENGINE=MyISAM;

用以下SQL插入一條空間數據

INSERT INTO `test` VALUES(
null,
'a test string',
POINTFROMTEXT('POINT(15 20)'),
LINESTRINGFROMTEXT('LINESTRING(0 0, 10 10, 20 25, 50 60)'),
POLYGONFROMTEXT('POLYGON((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0),(5 5,7 5,7 7,5 7, 5 5))')
);

這里也可以用通行的GEOMFROMTEXT函數實現WKT到數據庫內部幾何格式的轉換。而GEOMFROMWKB函數用于轉換WKB。

用以下SQL從數據表中獲得空間數據

SELECT id,name,ASTEXT(pnt),ASTEXT(line),ASTEXT(pgn) from `test`;

ASTEXT函數的功能與GEOMFROMTEXT的功能恰好相反，就是將數據從內部格式轉換為WKT；相應的ASBINARY可以轉換為WKB。

mysql內建的gis函數，這些函數是mysql數據庫本身就具備了比較強大的空間分析能力。mysql作為“最快”的開源數據庫，在gis領域中完全可以有更廣泛的應用。

我個人認為充分的發掘mysql在gis空間數據存儲上的特點，通過php腳本或者c#程序開發有特色的存儲方式一定是一件非常有意義的事情，有時間的話我回做一些嘗試，有什么進展也會及時的寫在博客上。

由于最近弄一些空間數據,所以找了些oracle空間數據庫的一些知識.下面是匯總:

Oracle Spatial由一坨的對象數據類型，類型方法，操作子，函數與過程組合而成。一個地理對象作為一個SDO_GEOMETRY對象保存在表的一個字段里。空間索引則由普通的DDL和DML語句來建立與維護。
創建表：
CREATE TABLE cola_markets (
mkt_id NUMBER PRIMARY KEY,
name VARCHAR2(32),
shape SDO_GEOMETRY);

插入數據：
INSERT INTO cola_markets VALUES(
1,
'cola_a',
SDO_GEOMETRY(
2003, -- two-dimensional polygon
NULL,
NULL,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,3), -- one rectangle (1003 = exterior)
SDO_ORDINATE_ARRAY(1,1, 5,7) -- only 2 points needed to
-- define rectangle (lower left and upper right) with
-- Cartesian-coordinate data
)
);
INSERT INTO cola_markets VALUES(
2,
'cola_b',
SDO_GEOMETRY(
2003, -- two-dimensional polygon
NULL,
NULL,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,1), -- one polygon (exterior polygon ring)
SDO_ORDINATE_ARRAY(5,1, 8,1, 8,6, 5,7, 5,1)
)
);

INSERT INTO cola_markets VALUES(
3,
'cola_c',
SDO_GEOMETRY(
2003, -- two-dimensional polygon
NULL,
NULL,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,1), -- one polygon (exterior polygon ring)
SDO_ORDINATE_ARRAY(3,3, 6,3, 6,5, 4,5, 3,3)
)
);

INSERT INTO cola_markets VALUES(
4,
'cola_d',
SDO_GEOMETRY(
2003, -- two-dimensional polygon
NULL,
NULL,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,4), -- one circle
SDO_ORDINATE_ARRAY(8,7, 10,9, 8,11)
)
);

更新視圖：USER_SDO_GEOM_METADATA
INSERT INTO user_sdo_geom_metadata
(TABLE_NAME,
COLUMN_NAME,
DIMINFO,
SRID)
VALUES (
'cola_markets',
'shape',
SDO_DIM_ARRAY( -- 20X20 grid
SDO_DIM_ELEMENT('X', 0, 20, 0.005),
SDO_DIM_ELEMENT('Y', 0, 20, 0.005)
),
NULL -- SRID
);

創建空間索引：
CREATE INDEX cola_spatial_idx
ON cola_markets(shape)
INDEXTYPE IS MDSYS.SPATIAL_INDEX;
-- Preceding statement created an R-tree index.

這樣在mapguide下就可以preview空間數據信息.

下面來說一下其中最關鍵的一些object:

( SDO_GEOMETRY對象類型
在Spatial中，地理對象的描述是放在一個單獨的類型為SDO_GEOMETRY的字段中的。任何有這個字段的表，都至少要定義一個其它主鍵字段。

Oracle Spatial定義的SDO_GEOMETRY類型為：
CREATE TYPE sdo_geometry AS OBJECT (
SDO_GTYPE NUMBER,
SDO_SRID NUMBER,
SDO_POINT SDO_POINT_TYPE,
SDO_ELEM_INFO SDO_ELEM_INFO_ARRAY,
SDO_ORDINATES SDO_ORDINATE_ARRAY);

當然Spatial也定義了SDO_POINT_TYPE, SDO_ELEM_INFO_ARRAY, 和
SDO_ORDINATE_ARRAY類型：
CREATE TYPE sdo_point_type AS OBJECT (
X NUMBER,
Y NUMBER,
Z NUMBER);
CREATE TYPE sdo_elem_info_array AS VARRAY (1048576) of NUMBER;
CREATE TYPE sdo_ordinate_array AS VARRAY (1048576) of NUMBER;

因為SDO_ORDINATE_ARRAY最大為1048576，所以SDO_GEOMETRY對象的頂點數量就依賴于它的維度，二維為524288，三維為349525，四維只有262144個頂點了。

注意:

對于一個給定的層（同一字段），所有的地理對象必須都是相同的維度，不能將二維與三維的數據放在一個層里。

如果你使用四位的SDO_ETYPE那么，你也要使用四位的SDO_GTYPE。

)

SDO_GEOMETRY Object Type
2.1 SDO_GTYPE dltt
d：維數
l：linear referencing system (LRS)
tt：Geometry type
00 UNKNOWN_GEOMETRY
01 POINT
02 LINE or CURVE
03 POLYGON
04 COLLECTION
05 MULTIPOINT
06 MULTILINE or MULTICURVE
07 MULTIPOLYGON
2.2 SDO_SRID
確認coordinate system，此值為SDO_COORD_REF_SYS表中的SRID值。此值也被插入到USER_SDO_GEOM_METADATA視圖中。
2.3 SDO_POINT
（1）SDO_ELEM_INFO and SDO_ORDINATES are both null
（2）SDO_POINT attribute is non-null
結論：存儲坐標
2.4 SDO_ELEM_INFO
用來解釋存儲在SDO_ORDINATES屬性中的坐標信息。
SDO_STARTING_OFFSET：SDO_ORDINATES中的offset min為1
SDO_ETYPE: 1, 2, 1003, and 2003 simple elements; 3 polygon ring; 4, 1005, and 2005 compound elements
SDO_INTERPRETATION
2.5 SDO_ORDINATES
長數組，存放空間對象的坐標
2.6 Usage Considerations
SDO_GEOM.VALIDATE_GEOMETRY_WITH_CONTEXT 用來檢查幾何對象的一致性。

1.1 SDO_GEOMETRY字段詳解
Oracle Spatial的空間數據都存儲在空間字段sdo_Geometry中，理解sdo_Geometry是編寫Oracle Spatial程序的關鍵。sdo_Geometry是按照Open GIS規范定義的一個對象，其原始的創建方式如下所示：

CREATE TYPE sdo_geometry AS OBJECT (
SDO_GTYPE NUMBER,
SDO_SRID NUMBER,
SDO_POINT SDO_POINT_TYPE,
SDO_ELEM_INFO SDO_ELEM_INFO_ARRAY,
SDO_ORDINATES SDO_ORDINATE_ARRAY)；
該對象由五個部分組成，各部分的意義如下表所示：
字段名
類型
描述

SDO_GTYPE
NUMBER
幾何對象的類型

SDO_SRID
NUMBER
幾何對象的坐標系

SDO_POINT
SDO_POINT_TYPE
表示幾何類型為點的幾何對象

SDO_ELEM_INFO

SDO_ELEM_INFO_ARRAY
是一個可變長度的數組，每3個數作為一個元素單位，用于解釋坐標是如何存儲在SDO_ORDINATES中的

SDO_ORDINATES

SDO_ORDINATE_ARRAY
是一個可變長度的數組，用于存儲幾何對象的真實坐標，該數組的類型為NUMBER型

表1.1.1 sdo_geometry 各組成部分的意義
① SDO_GTYPE
是一個NUMBER型的數值，用來定義存儲幾何對象的類型。SDO_GTYPE是一個4個數字的整數，其格式為dltt，其中d表示幾何對象的維數；l表示三維線性參考系統中的線性參考值，當d為3維或者4維時需要設置該值，一般情況下為空；tt為幾何對象的類型，Oracle Spatial定義了7種類型的幾何類型，目前，tt使用了00到07，其中08到99是Oracle Spatial保留的數字，以備將來幾何對象擴展所用。下表描述了Oracle Spatia1支持的幾何對象類型。
數值 幾何類型 描述
DL00 用于存放自定義類型的幾何對象
DL01 點 幾何對象包含一個點
DL02 直線或曲線 幾何對象由直線或曲線段組成
DL03 多邊形 幾何對象包含一個多邊形，該多邊形可以含有洞
DL04 復合形狀集 點、線、多邊形超集，可包含所有類型
DL05 復合點 幾何對象由一個點或多個點組成
DL06 復合線或曲線 幾何對象由一條線或多條線組成
DL07 復合多邊形 幾何對象可以包含多個外環、多個不相交的多邊形
DL08 - 99 Oracle Spatial 暫且保留
表1.1.2 Oracle Spatia1支持的幾何對象類型

② SDO_SRID
SDO_SRID也是一個NUMBER型的數值，它用于標識與幾何對象相關的空間坐標系。如果SDO_SRID為空（null），則表示沒有坐標系與該幾何對象相關；如果該值不為空，則該值必須為MDSYS.CS_SRS表中SRID字段的一個值，在創建含有幾何對象的表時，這個值必須加入到描述空間數據表元數據的USER_SDO_GEOM_METADATA視圖的SRID字段中。對于我們通常使用國際標準的Longitude/Latitude(8307)，Oracle Spatial規定，一個幾何字段中的所有幾何對象都必須為相同的SDO_SRID值。

③ SDO_POINT
SDO_POINT是一個包含三維坐標X,Y,Z數值信息的對象，用于表示幾何類型為點的幾何對象。如果SDO_ELEM_INFO和SDO_ORDINATES數組都為空，則SDO_POINT中的X,Y,Z為點對象的坐標值，否則，sdo_Point的值將被忽略（用NULL表示）。Oracle Spatial強烈要求用SDO_POINT存儲空間實體為點類型空間數據，這樣可以極大的優化Oracle Spatial的存儲性能和查詢效率。

④ SDO_ELEM_INFO
SDO_ELEM_INFO是一個可變長度的數組，每3個數作為一個元素單位，用于表示坐標是如何存儲在SDO_ORDINATES數組中的。本文把組成一個元素的3個數稱為3元組。一個3元組包含以下3部分的內容：
◇ SDO_STARTING_OFFSET
SDO_STARTING_OFFSET 表明每個幾何元素的第一個坐標在SDO_ORDINATES數組中的存儲位置。它的值從1開始，逐漸增加。
◇ SDO_ETYPE
SDO_ETYPE 用于表示幾何對象中每個組成元素的幾何類型。當它的值為1, 2, 1003和2003時，表明這個幾何元素為簡單元素。如果SDO_ETYPE為1003，表明該多邊形為外環（第一個數為1表示外環），坐標值以逆時針存儲；如果SDO_ETYPE為2003，表明該多邊形為內環（第一個數為2表示內環），坐標值以順時針存儲。當SDO_ETYPE為4, 1005和2005時，表明這個幾何元素為復雜元素。它至少包含一個3元組用以說明該復雜元素具有多少個幾何簡單元素。同樣，1005表示多邊形為外環，坐標值以逆時針存儲；2005表示多邊形為內環，坐標值以順時針存儲。
◇ SDO_INTERPRETATION
SDO_INTERPRETATION具有兩層含義，具體的作用由SDO_ETYPE是否為復雜元素決定。如果SDO_ETYPE是復雜元素（4, 1005和2005），則SDO_INTERPRETATION表示它后面有幾個子3元組屬于這個復雜元素。如果SDO_ETYPE是簡單元素（1, 2, 1003和2003），則SDO_INTERPRETATION表示該元素的坐標值在SDO_ORDINATES中是如何排列的。
需要注意的是，對于復雜元素來說，組成它的子元素是連續的，一個子元素的最后一個點是下一個子元素的起點。最后一個子元素的最后一個坐標要么與下一個元素的SDO_STARTING_OFFSET值減1所對應的坐標相同，要么是整個SDO_ORDINATES數組的最后一個坐標。SDO_ETYPE和SDO_INTERPRETATION之間的關系如下表：

SDO_ETYPE SDO_INTERPRETATION 描述說明
0 任意值 用于自定義類型，Oracle Spatial不支持

1 1 點類型

1 n > 1 具有n個點的點集合

2 1 由直線段組成的線串

2 2 由弧線段組成的線串，一個弧線段由起點、弧線上任意一點和終點組成，相鄰兩個弧線段的接點只需要存儲一次

1003
2003 1 由直線段組成的多邊形，起點和終點必須相同

1003
2003 2 由弧線段組成的多邊形，起點和終點必須相同。一個弧線段由起點、弧線上任意一點和終點組成，相鄰兩個弧線段的接點只需要存儲一次

1003
2003 3 矩形：由左下角和右上角兩點確定

1003
2003 4 圓：由圓周上的三個點組成

4 n >1 由直線段和弧線段組成的復合線，n表示復合線的相鄰子元素的個數，子元素的SDO_ETYPE必須為2，一個子元素的最后一點是下一子元素的第一個點，并且該點不能重復

1005
2005 n >1 由直線段和弧線段組成的復合多邊形，n表示復合線的相鄰子元素的個數，子元素的SDO_ETYPE必須為2，一個子元素的最后一點是下一子元素的第一個點，并且該點不能重復。多邊形的起點和終點必須相同

表1.1.3 SDO_ETYPE和SDO_INTERPRETATION 的組合關系

⑤ SDO_ORDINATES
SDO_ORDINATES是一個可變長度的數組，用于存儲幾何對象的實際坐標，是一個最大長度為1048576，類型為Number的數組。
SDO_ORDINATES必須與sdo_Elem_Info數組配合使用，才具有實際意義。SDO_ORDINATES的坐標存儲方式由幾何對象的維數決定，如果幾何對象為二維，則SDO_ORDINATES的坐標以{ x1, y1, x2, y2, …}順序排列，如果幾何對象為三維，則SDO_ORDINATES的坐標以{x1, y1, z1, x2, y2, z2, …}的順序排列。
實例說明
下面用實例來進一步說明SDO_GEOMETRY對象的使用方法。

① 一個帶洞的多邊形

? SDO_GTYPE = 2003，表示幾何對象是一個二維的多邊形。
? SDO_SRID = NULL，在二維情況下不需設置線性參考值。
? SDO_POINT = NULL，表示幾何對象不是點類型。
? SDO_ELEM_INFO = (1,1003,1, 19,2003,1)，有兩個三元組元素（1,1003,1） 和（19,2003,1），按照先后順序，在（1,1003,1）中，“1”表示該子元素的起點為SDO_ORDINATES數組中的第1個值，“1003”表示該元素為多邊形外環，“1”表示該多邊形由直線組成；在（19，2003，1）中，“19”表示該子元素的起點為SDO_ORDINATES數組中的第15個值，“2003”表示該元素為多邊形內環，“1”表示該多邊形由直線組成。
? SDO_ORDINATES = (2,4, 4,3, 10,3, 13,5, 13,9, 11,13, 5,13, 2,11, 2,4,
7,5, 7,10, 10,10, 10,5, 7,5)。外環坐標以逆時針排列，內環坐標以順時針排列。

② 一個直線段與弧線段組成的復合線串

? SDO_GTYPE = 2002，表示幾何對象是一個二維的線串。
? SDO_SRID = NULL，在二維情況下不需設置線性參考值。
? SDO_POINT = NULL，表示幾何對象不是點類型。
? SDO_ELEM_INFO = (1,4,2, 1,2,1, 3,2,2)，有三個三元組元素（1,4,2）（1,2,1） 和（3,2,2），按照先后順序，（1,4,2）表示該線串為復合線串，它由下面兩個三元組描述的子元素組成；在（1,2,1）中，“1”表示該子元素的起點為SDO_ORDINATES數組中的第1個值，“2”表示該元素為線，“1”表示這段線由直線組成；在（3,2,2）中，“3”表示該子元素的起點為SDO_ORDINATES數組中的第3個值，“2”表示該元素為線，“2”表示這段線由弧線段組成。
? SDO_ORDINATES = (10,10, 10,14, 6,10, 14,10)，坐標(10,14)是直線段和弧線段的連接點，沒有重復存儲。

③ 一個直線段與弧線段組成的復合多邊形
? SDO_GTYPE = 2003，表示幾何對象是一個二維的多邊形。
? SDO_SRID = NULL，在二維情況下不需設置線性參考值。
? SDO_POINT = NULL，表示幾何對象不是點類型。
? SDO_ELEM_INFO = (1,1005,2, 1,2,1, 5,2,2)，有三個三元組元素（1,2005,2）（1,2,1） 和（5,2,2），按照先后順序，（1,2005,2）表示該多邊形為復合多邊形，它由下面兩個三元組描述的子元素組成；在（1,2,1）中，“1”表示該子元素的起點為SDO_ORDINATES數組中的第1個值，“2”表示該元素為線，“1”表示這段線由直線組成；在（5,2,2）中，“5”表示該子元素的起點為SDO_ORDINATES數組中的第5個值，“2”表示該元素為線，“2”表示這段線由弧線段組成。
? SDO_ORDINATES = (6,10, 10,1, 14,10, 10,14, 6,10)，坐標(14,10)是直線段和弧線段的連接點，沒有重復存儲。
在Oracle Spatial中，可以運用SQL語句進行幾何數據的各種操作，例如：
創建一個oralce數據庫名為Data1：
Create Table Data1( mktID integer，／／第幾號目標
Name char(20)， ／／目標名稱
Shape SDO_GEOMETRY ／／目標的空間數據
);
把上例中的復合多邊形插入數據庫Data1：
Insert into Datal values( 1， //編號
‘復合多邊形’， //名稱
MDSYS.SDO_GEOME1RY(2003，NULL，NULL， //空間數據
MDSYS.SDO_ELEM _INFO_ARRAY( 1, 1005, 2, 1, 2, 1, 5, 2, 2 ),
MDSYS.SDO_ORDINATES_ARRAY(6,10, 10,1, 14,10, 10,14, 6,10)
);

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