MySQL中地理位置數據擴展geometry的使用心得

最近學習了些MySQL geometry數據存儲和計算，在這裏記錄下。

1. 環境

　　geometry推薦在5.6版本以上使用，儘管大部分功能在5.5已經可用，除了距離計算函數st_distance等新增函數。

2. Geometry主要相關類

2.1 Geometry

　　Geometry是全部此擴展中類型得基類，其餘類型如Point,LineString,Polygon都是Geometry的子類。Geometry有一些屬性，這些屬性是全部其餘幾何類的共有屬性：

　　type: 類型（Point, LineString,...）

　　SRID: 該值肯定了用於描述定義幾何對象的座標空間的空間座標系統，參考連接：https://www.cnblogs.com/Joetao/articles/2086846.html

　　coordinates: 座標值

　　interior, boundary, exterior: interior是幾何對象所展空間的部分，boundary是幾何對象的邊界，exterior是幾何對象未佔有的空間。

　　MBR: 可以覆蓋幾何對象的最小矩形，能夠想象成信封，它由幾何對象中最大最小的座標值組合而成：

　　　　((MINX MINY, MAXX MINY, MAXX MAXY, MINX MAXY, MINX MINY))

　　simple/nonsimple: 幾何對象是否簡單

　　closed/not closed: 幾何對象是否封閉

　　dimension: 維度數（Point: 0, LineString: 1, Polygon: 2）

2.2 Point

　　顧名思義就是點，有一個座標值，沒有長度、面積、邊界。

2.3 LineString

　　顧名思義就是線，由一系列點鏈接而成。

　　若是線從頭到尾沒有交叉，那就是簡單的（simple）

　　若是起點和終點重疊，那就是封閉的（closed）

2.4 Polygon

　　多邊形。能夠是一個實心平面形，即沒有內部邊界，也能夠有空洞，相似鈕釦。

2.5 MultiPoint, MultiLineString, MultiPolygon, GeometryCollection

　　這4種類型都是集合類，是多個Point、LineString或Polygon組合在一塊兒而成。

3. 幾何對象在MySQL中的數據格式

　　在MySQL中有3種表達幾何對象的格式：

　　-->WKT（文本格式）

　　-->WKB（二進制格式）

　　-->MySQL內部存儲格式

　　其中WKT格式簡單易讀，在這裏着重介紹：

3.1 WKT

3.1.1 Point

　　POINT(121.213342 31.234532)

　　經度(longitude)在前，維度(latitude)在後，用空格分隔

3.1.2 LineString

　　LINESTRING(121.342423 31.542423,121.345664 31.246790,121.453178 31.456862)

　　點與點之間用逗號分隔；一個點中的經緯度用空格分隔，與POINT格式一致

3.1.3 Polygon

　　POLYGON((121.342423 31.542423,121.345664 31.246790,121.453178 31.456862),(121.563633 31.566652,121.233565 31.234565,121.568756 31.454367))

　　由一個表示外部邊界的LineString和0個或多個表示內部邊界的LineString組成，最簡單的就是隻有一個外邊界的狀況：POLYGON((0 0,10,0 10 10, 0 10))

3.1.4 集合類格式

　　MULTIPOINT(0 0, 20 20, 60 60)

　　MULTILINESTRING((10 10, 20 20), (15 15, 30 15))

　　MULTIPOLYGON(((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0)),((5 5,7 5,7 7,5 7, 5 5)))

　　GEOMETRYCOLLECTION(POINT(10 10), POINT(30 30), LINESTRING(15 15, 20 20))

4. 幾何對象建立函數

　　MySQL表中的幾何對象有它本身的內部格式，咱們須要將幾何對象從方便輸入的WKT格式轉換爲其內部格式，才能進行進一步的存儲，計算等。

　　這裏主要講解使用WKT格式的函數，對於集合類對象的建立函數因爲較少使用也再也不列舉

　　GeomFromText(wkt): 建立一個任何類型的幾何對象Geometry

　　PointFromText(wkt): 建立一個Point對象

　　LineStringFromText(wkt): 建立一個LineString對象

　　PolygonFromText(wkt): 建立一個Polygon對象

5. 建立支持空間幾何對象的表

5.1 建立表

　　如下是我建立的一個樣例：

　　CREATE TABLE `t_geo_test` (
　　　　`ID` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
　　　　`NAME` varchar(64) NOT NULL,
　　　　`SHAPE` geometry NOT NULL,
　　　　PRIMARY KEY (`ID`)
　　) ENGINE=MyISAM AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8 ROW_FORMAT=DYNAMIC

　　這裏的字段SHAPE就是存儲幾何對象的，類型爲geometry，能夠支持point,linestring,polygon等任意幾何對象。

　　引擎須要使用MyISAM。

　　表結構：

　　

5.2 插入數據

5.2.1 插入點數據

　　INSERT INTO `t_geo_test` (ID,NAME,SHAPE) VALUES (1, 'P1', geomFromText('POINT(121.474103 31.232862)'));

5.2.2 插入線數據

　　INSERT INTO `t_geo_test` (ID,NAME,SHAPE) VALUES (2, 'L1', geomFromText('LINESTRING(121.474103 31.232862,121.472462 31.231339,121.471984 31.232821)'));

5.2.3 插入多邊形數據

　　INSERT INTO `t_geo_test` (ID,NAME,SHAPE) VALUES (5, 'POLYGON_1', geomfromtext('POLYGON((121.474243 31.234504, 121.471775 31.233348, 121.470724 31.23155, 121.471603 31.230229, 121.472655 31.230357, 121.475777 31.232045, 121.474243 31.234504))'));

5.3 獲取數據

　　AsText(): 此函數能將幾何對象的內部存儲格式轉換爲WKT格式

6. 經常使用函數

6.1 獲取幾何對象屬性的函數

　　6.1.1 Geometry

　　　　-->Dimension(g)

　　　　　　返回對象g的維數

　　　　-->Envelope(g)

　　　　　　返回對象g的最小邊界矩形（MBR）。結類型爲Polygon值。

　　　　-->GeometryType(g)

　　　　　　以字符串形式返回幾何類型的名稱，如POINT,LINESTRING

　　　　-->IsClosed(g)

　　　　　　返回對象g是否封閉

　　　　-->IsSimple(g)

　　　　　　返回對象g是否簡單

　　6.1.2 Point

　　　　-->X(p)

　　　　　　以雙精度數值返回點p的X座標值(經度)。

　　　　-->Y(p)

　　　　　　以雙精度數值返回點p的Y座標值(緯度)。

　　6.1.3 LineString

　　　　-->EndPoint(line)

　　　　　　返回對象line的最後一個點Point

　　　　-->StartPoint(line)

　　　　　　返回對象line的第一個點Point

　　　　-->PointN(line, N)

　　　　　　返回對象line中第N個點，N從1開始

　　6.1.4 Polygon

　　　　-->ExteriorRing(poly)

　　　　　　返回對象poly的外環，類型爲LineString

　　　　-->InteriorRingN(poly, N)

　　　　　　返回對象poly的第N個內環，N從1開始

　　　　-->NumInteriorRings(poly)

　　　　　　返回對象poly的neihuan個數

6.2 從現成幾何對象建立新的對象

6.2.1 st_union(g1, g2)

　　將g1和g2合併爲一個集合類對象

　　SET @g1 = geomFromText('POLYGON((121.474243 31.234504,121.471775 31.233348,121.470724 31.23155,121.471603 31.230229,121.472655 31.230357,121.475777 31.232045,121.474243 31.234504))');
　　SET @g2 = geomFromText('POLYGON((121.474243 31.234804,121.471775 31.233948,121.471724 31.23155,121.471903 31.230229,121.472655 31.230157,121.475777 31.231045,121.474243 31.234804))');

　　SELECT st_union(@g1, @g2);

　　結果：

　　POLYGON((121.472655 31.230157, 121.471903 31.230229, 121.471898134093 31.2302649098516, 121.471603 31.230229, 121.470724 31.23155, 121.471761757556 31.2333253454665, 121.471775 31.233948, 121.474243 31.234804, 121.474597 31.2339365384615, 121.475777 31.232045, 121.475442678789 31.2318642395248, 121.475777 31.231045, 121.472655 31.230157))

6.2.2 st_difference(g1, g2)

　　返回幾何對象，該對象表示了幾何值g1與g2的點集合差別

　　SET @g1 = geomFromText('POLYGON((121.474243 31.234504,121.471775 31.233348,121.470724 31.23155,121.471603 31.230229,121.472655 31.230357,121.475777 31.232045,121.474243 31.234504))');
　　SET @g2 = geomFromText('POLYGON((121.474243 31.234804,121.471775 31.233948,121.471724 31.23155,121.471903 31.230229,121.472655 31.230157,121.475777 31.231045,121.474243 31.234804))');
　　SELECT st_difference(@g1,@g2);

　　結果：

　　MULTIPOLYGON(((121.471603 31.230229, 121.470724 31.23155, 121.471761757556 31.2333253454665, 121.471724 31.23155, 121.471898134093 31.2302649098516, 121.471603 31.230229)), ((121.475442678789 31.2318642395248, 121.474597 31.2339365384615, 121.475777 31.232045, 121.475442678789 31.2318642395248)))

 

6.2.3 st_intersection(g1,g2)

　　返回幾何對象，該對象表示了幾何值g1與g2的點集合交集

　　SET @g1 = geomFromText('POLYGON((121.474243 31.234504,121.471775 31.233348,121.470724 31.23155,121.471603 31.230229,121.472655 31.230357,121.475777 31.232045,121.474243 31.234504))');
　　SET @g2 = geomFromText('POLYGON((121.474243 31.234804,121.471775 31.233948,121.471724 31.23155,121.471903 31.230229,121.472655 31.230157,121.475777 31.231045,121.474243 31.234804))');

　　SELECT st_intersection(@g1,@g2);

　　結果：

　　POLYGON((121.471898134093 31.2302649098516, 121.471724 31.23155, 121.471761757556 31.2333253454665, 121.471775 31.233348, 121.474243 31.234504, 121.474597 31.2339365384615, 121.475442678789 31.2318642395248, 121.472655 31.230357, 121.471898134093 31.2302649098516))

6.3 幾何對象之間空間關係的函數

6.3.1 st_contains(g1, g2)

　　返回1: g1徹底包含g2；返回0: g1未包含g2

6.3.2 st_crosses(g1, g2), st_intersects(g1, g2)

　　返回1: g1與g2相交；返回0:g1與g2未相交

6.3.3 st_disjoint(g1, g2)

　　是st_crosses的反函數

6.3.4 st_within(g1, g2)

　　g1在g2內則返回1，不然返回0

7. 空間索引

對錶中的geometry類型的字段進行索引能夠優化搜索，MySQL中經過對Geometry對象的MBR建立索引

建立：

CREATE SPATIAL INDEX i_shape ON `t_geo_test`(SHAPE);

刪除：

DROP INDEX i_shape ON `t_geo_test`;

8.一些注意事項

8.1 目前MySQL中支持的空間座標系統沒有gcj02,bd09等國內座標系，默認使用WGS84地球座標系，因此在建立幾何對象時輸入的座標值儘可能使用WGS84座標，以免偏差。

8.2 MySQL中的計算距離，長度，面積等絕對數值的空間計算函數（area(), GLength(), st_distance()）存在必定的偏差，儘可能不要使用。