MySQL中地理位置数据扩展geometry的使用心得

最近学习了些MySQL geometry数据存储和计算，在这里记录下。

1. 环境

　　geometry推荐在5.6版本以上使用，尽管大部分功能在5.5已经可用，除了距离计算函数st_distance等新增函数。

2. Geometry主要相关类

2.1 Geometry

　　Geometry是所有此扩展中类型得基类，其他类型如Point,LineString,Polygon都是Geometry的子类。Geometry有一些属性，这些属性是所有其他几何类的共有属性：

　　type: 类型（Point, LineString,...）

　　SRID: 该值确定了用于描述定义几何对象的坐标空间的空间坐标系统，参考链接：https://www.cnblogs.com/Joetao/articles/2086846.html

　　coordinates: 坐标值

　　interior, boundary, exterior: interior是几何对象所展空间的部分，boundary是几何对象的边界，exterior是几何对象未占有的空间。

　　MBR: 能够覆盖几何对象的最小矩形，可以想象成信封，它由几何对象中最大最小的坐标值组合而成：

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

　　simple/nonsimple: 几何对象是否简单

　　closed/not closed: 几何对象是否封闭

　　dimension: 维度数（Point: 0, LineString: 1, Polygon: 2）

2.2 Point

　　顾名思义就是点，有一个坐标值，没有长度、面积、边界。

2.3 LineString

　　顾名思义就是线，由一系列点连接而成。

　　如果线从头至尾没有交叉，那就是简单的（simple）

　　如果起点和终点重叠，那就是封闭的（closed）

2.4 Polygon

　　多边形。可以是一个实心平面形，即没有内部边界，也可以有空洞，类似纽扣。

2.5 MultiPoint, MultiLineString, MultiPolygon, GeometryCollection

　　这4种类型都是集合类，是多个Point、LineString或Polygon组合在一起而成。

3. 几何对象在MySQL中的数据格式

　　在MySQL中有3种表达几何对象的格式：

　　-->WKT（文本格式）

　　-->WKB（二进制格式）

　　-->MySQL内部存储格式

　　其中WKT格式简单易读，在这里着重介绍：

3.1 WKT

3.1.1 Point

　　POINT(121.213342 31.234532)

　　经度(longitude)在前，维度(latitude)在后，用空格分隔

3.1.2 LineString

　　LINESTRING(121.342423 31.542423,121.345664 31.246790,121.453178 31.456862)

　　点与点之间用逗号分隔；一个点中的经纬度用空格分隔，与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))

　　由一个表示外部边界的LineString和0个或多个表示内部边界的LineString组成，最简单的就是只有一个外边界的情况：POLYGON((0 0,10,0 10 10, 0 10))

3.1.4 集合类格式

　　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. 几何对象创建函数

　　MySQL表中的几何对象有它自己的内部格式，我们需要将几何对象从方便输入的WKT格式转换为其内部格式，才能进行进一步的存储，计算等。

　　这里主要讲解使用WKT格式的函数，对于集合类对象的创建函数由于较少使用也不再列举

　　GeomFromText(wkt): 创建一个任何类型的几何对象Geometry

　　PointFromText(wkt): 创建一个Point对象

　　LineStringFromText(wkt): 创建一个LineString对象

　　PolygonFromText(wkt): 创建一个Polygon对象

5. 创建支持空间几何对象的表

5.1 创建表

　　以下是我创建的一个样例：

　　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

　　这里的字段SHAPE就是存储几何对象的，类型为geometry，可以支持point,linestring,polygon等任意几何对象。

　　引擎需要使用MyISAM。

　　表结构：

　　

5.2 插入数据

5.2.1 插入点数据

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

5.2.2 插入线数据

　　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 插入多边形数据

　　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 获取数据

　　AsText(): 此函数能将几何对象的内部存储格式转换为WKT格式

6. 常用函数

6.1 获取几何对象属性的函数

　　6.1.1 Geometry

　　　　-->Dimension(g)

　　　　　　返回对象g的维数

　　　　-->Envelope(g)

　　　　　　返回对象g的最小边界矩形（MBR）。结类型为Polygon值。

　　　　-->GeometryType(g)

　　　　　　以字符串形式返回几何类型的名称，如POINT,LINESTRING

　　　　-->IsClosed(g)

　　　　　　返回对象g是否封闭

　　　　-->IsSimple(g)

　　　　　　返回对象g是否简单

　　6.1.2 Point

　　　　-->X(p)

　　　　　　以双精度数值返回点p的X坐标值(经度)。

　　　　-->Y(p)

　　　　　　以双精度数值返回点p的Y坐标值(纬度)。

　　6.1.3 LineString

　　　　-->EndPoint(line)

　　　　　　返回对象line的最后一个点Point

　　　　-->StartPoint(line)

　　　　　　返回对象line的第一个点Point

　　　　-->PointN(line, N)

　　　　　　返回对象line中第N个点，N从1开始

　　6.1.4 Polygon

　　　　-->ExteriorRing(poly)

　　　　　　返回对象poly的外环，类型为LineString

　　　　-->InteriorRingN(poly, N)

　　　　　　返回对象poly的第N个内环，N从1开始

　　　　-->NumInteriorRings(poly)

　　　　　　返回对象poly的neihuan个数

6.2 从现成几何对象创建新的对象

6.2.1 st_union(g1, g2)

　　将g1和g2合并为一个集合类对象

　　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);

　　结果：

　　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)

　　返回几何对象，该对象表示了几何值g1与g2的点集合差异

　　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);

　　结果：

　　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)

　　返回几何对象，该对象表示了几何值g1与g2的点集合交集

　　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);

　　结果：

　　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 几何对象之间空间关系的函数

6.3.1 st_contains(g1, g2)

　　返回1: g1完全包含g2；返回0: g1未包含g2

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

　　返回1: g1与g2相交；返回0:g1与g2未相交

6.3.3 st_disjoint(g1, g2)

　　是st_crosses的反函数

6.3.4 st_within(g1, g2)

　　g1在g2内则返回1，否则返回0

7. 空间索引

对表中的geometry类型的字段进行索引可以优化搜索，MySQL中通过对Geometry对象的MBR创建索引

创建：

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

删除：

DROP INDEX i_shape ON `t_geo_test`;

8.一些注意事项

8.1 目前MySQL中支持的空间坐标系统没有gcj02,bd09等国内坐标系，默认使用WGS84地球坐标系，所以在创建几何对象时输入的坐标值尽量使用WGS84坐标，以避免误差。

8.2 MySQL中的计算距离，长度，面积等绝对数值的空间计算函数（area(), GLength(), st_distance()）存在一定的误差，尽量不要使用。