空间数据类型概述

有两种类型的空间数据。 geometry 数据类型支持平面或欧几里得（平面球）数据。 geometry 数据类型符合开放地理空间联盟 (OGC) 的 SQL 简单特征规范 1.1.0 版 并符合 SQL MM（ISO 标准）。

另外，SQL Server 支持 geography 数据类型，该数据类型可存储诸如 GPS 纬度和经度坐标之类的椭圆体（圆球）数据。

重要提示
有关此版本中新的空间功能的详细说明和示例（包含对空间数据类型的改进），请下载白皮书 SQL Server Code-Named“Denali”中的新的空间功能。

本主题内容

• 空间数据对象

• GEOMETRY 和 GEOGRAPHY 数据类型之间的差异

• 圆弧线段

空间数据对象

geometry 和 geography 数据类型支持十六种空间数据对象或实例类型。 但是，这些实例类型中只有十一种“可实例化”；可以在数据库中创建并使用这些实例（或可对其进行实例化）。 这些实例的某些属性从其父级数据类型派生而来，使其在 GeometryCollection 中区分为 Points、 LineStrings, CircularStrings、CompoundCurves、Polygons、 CurvePolygons 或多个 geometry 或 geography 实例。 Geography 类型具有附加实例类型 FullGlobe。

下图描述了 geometry 和 geography 数据类型所基于的 geometry 层次结构。 geometry 和 geography 的可实例化类型以蓝色表示。

如图所示，geometry 和 geography 数据类型的十种可实例化类型为 Point、MultiPoint、LineString、CircularString、MultiLineString、CompoundCurve、Polygon、CurvePolygon、MultiPolygon 和 GeometryCollection。 geography 数据类型有一个附加可实例化类型：FullGlobe。 只要特定实例的格式正确，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。

geometry 和 geography 类型的子类型分为简单类型和集合类型。 类似 STNumCurves() 的一些方法仅适用于简单类型。

简单类型包括：

• Point

• LineString

• CircularString

• CompoundCurve

• 多边形

• CurvePolygon

集合类型包括：

• MultiPoint

• MultiLineString

• MultiPolygon

• GeometryCollection

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GEOMETRY 和 GEOGRAPHY 数据类型之间的差异

两种空间数据类型的行为经常非常相似，但在数据存储方式和操作方式上存在某些重要的差别。

如何定义连接边

用于 LineString 和 Polygon 类型的定义数据仅限顶点。 geometry 类型中两个顶点之间的连接边是直线。 但是，geography 类型中两个顶点之间的连接边是两个顶点之间的短的大椭圆弧。 大椭圆是具有穿过其中心的投影的椭圆体的相交部分，大椭圆弧是大椭圆上的弧形线段。

如何定义圆弧线段

在 XY 笛卡尔坐标平面上定义 geometry 类型的圆弧线段（Z 值被忽略）。 geography 类型的圆弧线段由参考球上的曲线段定义。 参考球上的任何平行面可以由两个互补圆弧（两个弧的点有一个恒定的纬度角）定义。

空间数据类型中的度量

在平面（或平面球）系统中，均以相同的度量单位为坐标测量距离和面积。 如果使用 geometry 数据类型，(2, 2) 和 (5, 6) 之间的距离为 5 个单位，与所用的单位无关。

在椭圆体（或圆球）系统中，坐标以经度和纬度的度数给定。 但是，即使测量可能依据的是 geography 实例的空间引用标识符 (SRID)，长度和面积的测量单位也通常为米或平方米。 geography 数据类型最常见的度量单位为米。

空间数据的方向

在平面系统中，多边形的环方向并非重要因素。 例如，((0, 0), (10, 0), (0, 20), (0, 0)) 描述的多边形与 ((0, 0), (0, 20), (10, 0), (0, 0)) 描述的多边形相同。 SQL 规范的 OGC 简单特征未规定环顺序，并且 SQL Server 不会强制环的顺序。

在椭圆体系统中，多边形无意义，或者模糊不清，没有方向。 例如，赤道周围的环是否描述了北半球或南半球？ 如果我们使用 geography 数据类型存储空间实例，必须指定环的方向并准确地描述实例的位置。 椭圆体系统中多边形的内部由左侧规则定义。

在 SQL Server 2012 中当兼容级别为 100 或更低时，geography 数据类型具有以下限制：

• 每个 geography 实例必须能够容纳在单个半球的内部。 任何大于半球的对象都无法存储。

• 使用开放地理空间联盟 (OGC) 熟知文本 (Well-Known Text, WKT) 或熟知二进制 (Well-Known Binary, WKB) 表示形式并且会产生大于一个半球的对象的任何 geography 实例都会引发一个 ArgumentException 异常。

• 如果要求两个 geography 实例的输入的 geography 数据类型方法（如 STIntersection()、STUnion()、STDifference() 和 STSymDifference()）所得到的结果无法容纳在单个半球内，则这些方法将返回 Null。 如果输出超过单个半球，STBuffer() 也将返回 Null。

在 SQL Server 2012 中，FullGlobe 是一种特殊类型的多边形，涵盖了整个球体。 FullGlobe 有面积，但是没有边框或顶点。

在 geography 数据类型中外环和内环并不重要

OGC 的 SQL 简单特征规范讨论了外环和内环，但此差别对 SQL Server geography 数据类型来说几乎毫无意义：多边形的任何环都可以作为外环。

有关 OGC 规范的详细信息，请参阅以下内容：

• OGC Specifications, Simple Feature Access Part 1 - Common Architecture（OGC 规范：简单特征访问第 1 部分 - 公共体系结构）

• OGC Specifications, Simple Feature Access Part 2 – SQL Options（OGC 规范：简单特征访问第 2 部分 - SQL 选项）

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圆弧线段

三种可实例化类型可以采用圆弧线段：CircularString、CompoundCurve 和 CurvePolygon。 圆弧线段在二维平面中由三个点定义；第三个点不能与第一个点相同。

图 A 和 B 显示典型的圆弧线段。 请注意这三个点如何落在圆周上。

图 C 和 D 显示直线线段如何定义为圆弧线段。 请注意仍需要三个点定义圆弧线段，不像普通直线线段只需要两个点来定义。

针对圆弧线段类型的方法使用直线线段来近似圆弧。 用于近似圆弧的直线线段数量将取决于弧的长度和曲率。 可以为每个圆弧线段类型存储 Z 值；但是，方法将不在计算中使用 Z 值。

注意
如果为圆弧线段指定 Z 值，则这些值对于圆弧线段中的所有点必须相同，才接受输入。 例如，接受 CIRCULARSTRING(0 0 1, 2 2 1, 4 0 1)，但是不接受 CIRCULARSTRING(0 0 1, 2 2 2, 4 0 1)。

LineString 和 CircularString 的比较

下图显示相同的等腰三角形（三角形 A 使用直线线段定义，三角形 B 使用圆弧线段定义）：

此示例显示如何使用 LineString 实例和 CircularString 实例存储上述等腰三角形：

DECLARE @g1 geometry;
DECLARE @g2 geometry;
SET @g1 = geometry::STGeomFromText('LINESTRING(1 1, 5 1, 3 5, 1 1)', 0);
SET @g2 = geometry::STGeomFromText('CIRCULARSTRING(1 1, 3 1, 5 1, 4 3, 3 5, 2 3, 1 1)', 0);
IF @g1.STIsValid() = 1 AND @g2.STIsValid() = 1
  BEGIN
      SELECT @g1.ToString(), @g2.ToString()
      SELECT @g1.STLength() AS [LS Length], @g2.STLength() AS [CS Length]
  END

请注意，CircularString 实例需要七个点来定义三角形，但是 LineString 实例只需要四个点定义三角形。 原因是 CircularString 实例存储的是圆弧线段而非直线线段。 因此，存储在 CircularString 实例中的三角形边是 ABC、CDE 和 EFA，而存储在 LineString 实例中的三角形边是 AC、CE 和 EA。

请看以下代码段：

SET @g1 = geometry::STGeomFromText('LINESTRING(0 0, 2 2, 4 0)', 0);
SET @g2 = geometry::STGeomFromText('CIRCULARSTRING(0 0, 2 2, 4 0)', 0);
SELECT @g1.STLength() AS [LS Length], @g2.STLength() AS [CS Length];

此代码段将生成以下结果：

LS LengthCS Length
5.65685…6.28318…

下图显示每种类型是如何存储的（红线显示 LineString@g1，蓝线显示 CircularString@g2）：

如上图所示，CircularString 实例与 LineString 实例相比，使用更少的点来存储曲线边界，而且更精确。 CircularString 实例对于存储圆边界（如针对特定点的二十英里搜索半径）很有用。 LineString 实例则适合存储线性边界（如方形城市街区）。

LineString 和 CompoundCurve 的比较

以下代码示例显示如何使用 LineString 和 CompoundCurve 实例存储相同的图形：

SET @g = geometry::Parse('LINESTRING(2 2, 4 2, 4 4, 2 4, 2 2)');
SET @g = geometry::Parse('COMPOUNDCURVE((2 2, 4 2), (4 2, 4 4), (4 4, 2 4), (2 4, 2 2))');
SET @g = geometry::Parse('COMPOUNDCURVE((2 2, 4 2, 4 4, 2 4, 2 2))');

或

在上述示例中，LineString 实例或 CompoundCurve 实例都可以存储该图形。 下一个示例使用 CompoundCurve 存储饼图切片：

SET @g = geometry::Parse('COMPOUNDCURVE(CIRCULARSTRING(2 2, 1 3, 0 2),(0 2, 1 0, 2 2))');

CompoundCurve 实例可以直接存储圆弧线段 (2 2, 1 3, 0 2)，而 LineString 实例则必须将曲线转换为几个更小的直线线段。

CircularString 和 CompoundCurve 的比较

以下代码示例显示如何将饼图切片存储在 CircularString 实例中：

DECLARE @g geometry;
SET @g = geometry::Parse('CIRCULARSTRING( 0 0, 1 2.1082, 3 6.3246, 0 7, -3 6.3246, -1 2.1082, 0 0)');
SELECT @g.ToString(), @g.STLength();

要使用 CircularString 实例存储饼图切片，要求每个直线线段使用三个点。 如果一个中间点未知，必须计算它或必须将直线线段的端点加倍，如以下代码段所示：

SET @g = geometry::Parse('CIRCULARSTRING( 0 0, 3 6.3246, 3 6.3246, 0 7, -3 6.3246, 0 0, 0 0)');

CompoundCurve 实例允许 LineString 和 CircularString 组件，因此只需要知道饼图切片的直线线段的两个点。 此代码示例显示如何使用 CompoundCurve 存储相同的图形：

DECLARE @g geometry;
SET @g = geometry::Parse('COMPOUNDCURVE(CIRCULARSTRING( 3 6.3246, 0 7, -3 6.3246), (-3 6.3246, 0 0, 3 6.3246))');
SELECT @g.ToString(), @g.STLength();

Polygon 和 CurvePolygon 的比较

在定义外部环和内部环时，CurvePolygon 实例可以使用 CircularString 和 CompoundCurve 实例。 Polygon 实例不能使用圆弧线段类型：CircularString 和 CompoundCurve。

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请参阅

参考

STNumCurves（geometry 数据类型）

STNumCurves（geography 数据类型）

STGeomFromText（geometry 数据类型）

STGeomFromText（geography 数据类型）

概念

空间数据 (SQL Server)

geometry 数据类型方法引用

其他资源

geography 数据类型方法引用