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空间数据格式

seekdb 支持两种标准的空间数据格式用于表示查询中的几何对象：

  • Well-Know Text Format（WKT）

  • Well-Know Binary Format（WKB）

WKT​

WKT 是基于EBNF（Extended Backus Naur Form）定义的。WKT 既可以作为数据格式（本文中称作 WKT-Data），也可以在 GIS 用于 SRS 的定义（在本文中简称 WKT-SRS）。

Point​

Point 不使用逗号分隔。格式示例如下：

POINT(15 20)

如下示例使用 ST_X() 从 Point 对象中提取 X 坐标。 第一个直接使用 Point() 函数生成对象。第二个使用通过 ST_GeomFromText() 转换为 Point 的 WKT 表示。

obclient> SELECT ST_X(Point(15, 20));
+---------------------+
| ST_X(Point(15, 20)) |
+---------------------+
|                  15 |
+---------------------+
1 row in set

obclient> SELECT ST_X(ST_GeomFromText('POINT(15 20)'));
+---------------------------------------+
| ST_X(ST_GeomFromText('POINT(15 20)')) |
+---------------------------------------+
|                                    15 |
+---------------------------------------+
1 row in set

Line​

Line 是由多个点组成，点之间使用逗号隔开。格式示例如下：

LINESTRING(0 0, 10 10, 20 25, 50 60)

Polygon​

Polygon 是由至少一条外环（闭合的线）以及若干条（可以是 0 条）内环（闭合的线）组成。格式示例如下：

POLYGON((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0),(5 5,7 5,7 7,5 7, 5 5))

MultiPoint​

MultiPoint 由多个点组成，和线比较类似，但是语义不同。多点连接组成线，多点离散是 MultiPoint。格式示例如下：

MULTIPOINT(0 0, 20 20, 60 60)

在函数 ST_MPointFromText() 以及 ST_GeoFromText() 中，MultiPoint 中的点采用括号括起来也是合法的。格式示例如下：

ST_MPointFromText('MULTIPOINT (1 1, 2 2, 3 3)')
ST_MPointFromText('MULTIPOINT ((1 1), (2 2), (3 3))')

MultiLineString​

MultiLineString 是多条线的集合。格式示例如下：

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

MultiPolygon​

MultiPolygon 是多个多边形的集合。格式示例如下：

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

GeometryCollection​

GeometryCollection 可以是多种基础类型以及集合类型的集合。

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

WKB​

WKB 是基于 OpenGIS 规范开发的，支持 7 种类型（Point、Linestring、Polygon、Multipoint、Multilinestring、Multipolygon 和 Geometrycollection）以及对应格式定义。

Point​

以 POINT(1 -1) 为例，格式定义如下表所示。

组件名称规格类型取值
Byte order1 byteunsigned int01
WKB type4 bytesunsigned int01000000
X coordinate8 bytesdouble-precision000000000000F03F
Y coordinate8 bytesdouble-precision000000000000F0BF

Linestring​

基于 LINESTRING(1 -1, -1 1) 举例，格式定义如下表所示。Num points 要求大于等于 2。

组件名称规格类型取值
Byte order1 byteunsigned int01
WKB type4 bytesunsigned int02000000
Num points4 bytesunsigned int02000000
X coordinate8 bytesdouble-precision000000000000F03F
Y coordinate8 bytesdouble-precision000000000000F0BF
X coordinate8 bytesdouble-precision000000000000F0BF
Y coordinate8 bytesdouble-precision000000000000F03F

Polygon​

组件名称规格类型取值
Byte order1 byteunsigned int01
WKB type4 bytesunsigned int03000000
Num rings4 bytesunsigned int大于等于 1
repeat ring---

MultiPoint​

组件名称规格类型取值
Byte order1 byteunsigned int01
WKB type4 bytesunsigned int04000000
Num points4 bytesunsigned int要求 Num points >= 1
repeat POINT---

MultilineString​

组件名称规格类型取值
Byte order1 byteunsigned int01
WKB type4 bytesunsigned int05000000
Num linestrings4 bytesunsigned int大于等于 1
repeat LINESTRING---

MultiPolygon​

组件名称规格类型取值
Byte order1 byteunsigned int01
WKB type4 bytesunsigned int06000000
Num polygons4 bytesunsigned int大于等于 1
repeat POLYGON---

GeometryCollection​

组件名称规格类型取值
Byte order1 byteunsigned int01
WKB type4 bytesunsigned int07000000
Num wkbs4 bytesunsigned int-
repeat WKB---

说明：

  • 只有 GeometryCollection 可以为空，表示存储了 0 个元素，其它类型都不能为空。
  • LENGTH() 作用在 GIS 对象上的时候，返回的是存储的二进制的长度。
obclient [test]> SET @g = ST_GeomFromText('POINT(1 -1)');
Query OK, 0 rows affected

obclient [test]> SELECT LENGTH(@g);
+------------+
| LENGTH(@g) |
+------------+
|         25 |
+------------+
1 row in set

obclient [test]> SELECT HEX(@g);
+----------------------------------------------------+
| HEX(@g)                                            |
+----------------------------------------------------+
| 000000000101000000000000000000F03F000000000000F0BF |
+----------------------------------------------------+
1 row in set

句法和几何合法性​

句法合法性​

句法合法需要满足如下条件：

  • Linestring 需要至少 2 个点
  • Polygon 需要至少一个环
  • Polygon 是需要闭环的（首位的 2 个点相同）
  • Polygon 的环至少需要 4 个点（最小的多边形是三角形，第一个点和最后一个点相同）
  • 除了 GeometryCollection，其它的集合类型都不能为空

几何合法性​

几何合法需要满足如下条件：

  • Polygon 不能自己和自己相交
  • Polygon 的外环要在内环外面
  • Multipolygons 中不能存在重叠的多边形

通过 ST_IsValid() 函数可以显式检查几何对象的几何合法性。

GIS 示例​

插入示例​

//转换函数和 WKT 都放在 SQL 语句内
INSERT INTO geom VALUES (ST_GeomFromText('POINT(1 1)'));

//WKT 放在参数中
SET @g = 'POINT(1 1)';
INSERT INTO geom VALUES (ST_GeomFromText(@g));

//转换表达式直接放在参数中
SET @g = ST_GeomFromText('POINT(1 1)');
INSERT INTO geom VALUES (@g);

//使用统一的转换函数
SET @g = 'LINESTRING(0 0,1 1,2 2)';
INSERT INTO geom VALUES (ST_GeomFromText(@g));

SET @g = 'POLYGON((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0),(5 5,7 5,7 7,5 7, 5 5))';
INSERT INTO geom VALUES (ST_GeomFromText(@g));

SET @g ='GEOMETRYCOLLECTION(POINT(1 1),LINESTRING(0 0,1 1,2 2,3 3,4 4))';
INSERT INTO geom VALUES (ST_GeomFromText(@g));

//使用基于类型的转换函数
SET @g = 'POINT(1 1)';
INSERT INTO geom VALUES (ST_PointFromText(@g));

SET @g = 'LINESTRING(0 0,1 1,2 2)';
INSERT INTO geom VALUES (ST_LineStringFromText(@g));

SET @g = 'POLYGON((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0),(5 5,7 5,7 7,5 7, 5 5))';
INSERT INTO geom VALUES (ST_PolygonFromText(@g));

SET @g =
'GEOMETRYCOLLECTION(POINT(1 1),LINESTRING(0 0,1 1,2 2,3 3,4 4))';
INSERT INTO geom VALUES (ST_GeomCollFromText(@g));

//也可以直接基于 WKB 进行插入
INSERT INTO geom VALUES(ST_GeomFromWKB(X'0101000000000000000000F03F000000000000F03F'));

查询示例​

//查询并转换成 WKT 输出
SELECT ST_AsText(g) FROM geom;

//查询并转换为 WKB 输出
SELECT ST_AsBinary(g) FROM geom;

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