Oracle Spatial空间数据库的SDO_GEOMETRY数据类型

1. SDO_GEOMETRY的逻辑实现

SDO_GEOMETRY数据类型具有两个逻辑部件：

• 几何体的空间参考系（也叫坐标系）
• 元素数组（ElementArray）

概念类图如下图所示。

2. SDO_GEOMETRY的类型、属性和值

在oracle数据库中查看SDO_GEOMETRY的结构：

SQL> DESCRIBE SDO_GEOMETRY;
Element       Type                      
------------- ------------------------- 
SDO_GTYPE     NUMBER                    
SDO_SRID      NUMBER                    
SDO_POINT     MDSYS.SDO_POINT_TYPE      
SDO_ELEM_INFO MDSYS.SDO_ELEM_INFO_ARRAY 
SDO_ORDINATES MDSYS.SDO_ORDINATE_ARRAY  
GET_GTYPE     FUNCTION                  
GET_DIMS      FUNCTION                  
GET_LRS_DIM   FUNCTION                  
GET_WKB       FUNCTION                  
GET_WKT       FUNCTION                  
ST_COORDDIM   FUNCTION                  
ST_ISVALID    FUNCTION                  
SDO_GEOMETRY  FUNCTION                  
SDO_GEOMETRY  FUNCTION                  
SDO_GEOMETRY  FUNCTION    

共有5个属性：

• SDO_GTYPE：表示几何对象实际形状的类型（点、线、面、多点、多线、多面）。
• SDO_SRID：指定空间参考系。

后3个属性指定几何对象的坐标。

• SDO_POINT：如果几何对象是点POINT类型，则将他的坐标存储在SDO_POINT中。否则，SDO_POINT属性置为空NULL。

如果几何对象不是点POINT类型，如线POLYLINE、面POLYGON，则将坐标存储在SDO_ELEM_INFO_ARRAY和SDO_ORDINATE_ARRAY中。

• SDO_ORDINATE：数组，存储所有集合对象的坐标。
• SDO_ELEM_INFO：规定在SDO_ORDINATES数组中，一个新的元素从什么地方开始，怎么连接（直线还是弧），是点(最好直接存储在SDO_POINT属性中)、线还是面。

3. SDO_GTYPE属性

SDO_GTYPE是一个4位数字，格式为D00T

4. SDO_SRID属性

指定了集合对象的空间参考系。

一个表中，所有几何对象应该具有同样的 SDO_SRID 值。

就如同一个shapefile文件中，只能存储某一特定类型的几何对象。

5. SDO_POINT属性

该属性定义了点的坐标，如一棵树的位置。该属性的类型是SDO_POINT_TYPE类型。

在oracle数据库中查看 SDO_POINT_TYPE 类型：

SQL> DESCRIBE SDO_POINT_TYPE;
Element Type   
------- ------ 
X       NUMBER 
Y       NUMBER 
Z       NUMBER 

在数据表test_point表中插入一个点：

-- 方法1
insert into TEST_POINT (ID, NAME, GEOM)
values
 (
    1,
    'Tom',
    SDO_GEOMETRY(
        2001,   -- SDO_GTYPE
        4326,   -- SDO_SRID，4326表示 "WGS 84坐标系"
        SDO_POINT_TYPE(  -- SDO_POINT
          113.125,   -- 经度
          23.564,    -- 纬度
          NULL       -- 没有第三纬度，置为空
        ),
        NULL,
        NULL
    )
 );

-- 方法2
insert into TEST_POINT (ID, NAME, GEOM)
values
 (
    2,
    'Jerry',
    SDO_GEOMETRY(
        'POINT(113.126 23.835)',   -- WKT描述的点数据
        4326       -- SRID
    )
 );

注意：

• 经纬度表示的点坐标，经度放在第一位，纬度放在第二位。
• SDO_POINT只能存储二维或三维的点，对于四维的点，需要使用SDO_ELEM_INFO和SDO_ORDINATES属性存储。

6. SDO_ORDINATES属性

该属性存储了几何对象所有维数的坐标。其类型是SDO_ORDINATE_ARRAY，本质是一个数字型的可变长度数组。

如果一个数据的维度是D，那么每D个连续的数就指定了一个坐标。

例如存储一条直线 A -- B -- C的数据内容为 $(X_A, Y_A, X_B, Y_B, X_C, Y_C)$

7. SDO_ELEM_INFO属性

该属性的类型是SDO_ELEM_INFO_ARRAY。

数组中，每3个连续的数可以组成一个三元描述符，用来描述几何对象或几何对象的一部分。

三元组的形式为 <offset, element-type interpretation>

• offset：指定了元素的坐标在SDO_ORDINATES存储的起始索引。
• element-type和interpretation：根据元素类型（点线面）的不同和边界连接方式的不同取不同的值。

7.1 总览

7.2 单点、单线、单面(多边形)

• offset：永远设置为1，SDO_ORDINATES中只有一个元素。

• element-type：与几何体的SDO_GTYPE（格式D00T）中的T对应。

  • 点：1
  • 线：2
  • 面：1003

• interpretation：表示一个元素所包含的更细微的信息。

  • 点：1。

  • 线或面：

    • 直线连接：1
    • 弧线连接：2
  • 矩形：3
  • 圆：4

注意：
多边形的外环按照逆时针指定顶点坐标，内环则是顺时针。

7.2.1 单点

直接存储在 SDO_POINT 属性中

SDO_GEOMETRY(
  2001,   -- SDO_GTYPE(格式D00T)
  4525,   -- SRID
  SDO_POINT_TYPE(37741879.441, 37766551.886),
  NULL,
  NULL
);

或者存储在 SDO_ORDINATES 属性中（不推荐）

SDO_GEOMETRY(
  2001, 
  4525,
  NULL,  -- SDO_POINT置为空
  SDO_ELEM_INFO_ARRAY(
    1,   -- offset=1，第一个元素（也只有一个元素）
    1,   -- element-type=1，表示点
    1    -- interpretation=1，表示单点
  ),
  SDO_ORDINATE_ARRAY(
    37741879.441,  -- X
    37766551.886   -- Y
  )
);

7.2.2 单线（直线连接）

SDO_GEOMETRY(
  2002,
  4525,
  NULL,
  SDO_ELEM_INFO_ARRAY(
    1,
    2,    -- e-type=2，表示线
    1     -- interpretation=1，表示直线连接
  ),
  SDO_ORDINATE_ARRAY(  -- <x, y>
    37750743.000, 2565769.866, -- 第1个点
    37757489.889, 2564711.530, -- 第2个点
    37759011.246, 2567092.785, -- 第3个点
    37755472.437, 2570102.426, -- 第4个点
    37757853.691, 2571524.565  -- 第5个点
  )
);

7.2.3 单线（弧线连接）

SDO_GEOMETRY(
  2002,
  4525,
  NULL,
  SDO_ELEM_INFO_ARRAY(
    1,
    2,  -- e-type=2，表示线
    2   -- interpretation=2，表示弧线连接
  ),
  SDO_ORDINATE_ARRAY(  -- <x, y>
    Xa, Ya,  -- A点
    Xb, Yb,  -- B点
    Xc, Yc,  -- C点
    Xd, Yd,  -- D点
    Xe, Ye   -- E点
    -- ABC构成一段弧线，CDE构成一段弧线，以此类推...
  )
);

7.2.4 多边形（直线连接）

SDO_GEOMETRY(
  2003,
  4525,
  NULL,
  SDO_ELEM_INFO_ARRAY(
    1,
    1003,  -- e-type=1003，表示多边形（外环），顶点逆时针顺序
    1      -- interpretation=1，表示直线连接
  ),
  SDO_ORDINATE_ARRAY(
    37750743.000, 2565769.866, -- 第1个点
    37757489.889, 2564711.530, -- 第2个点
    37759011.246, 2567092.785, -- 第3个点
    37755472.437, 2570102.426, -- 第4个点
    37757853.691, 2571524.565, -- 第5个点
    37750743.000, 2565769.866  -- 第1个点（首尾相接）
  )
);

7.2.5 多边形（弧线连接）

SDO_GEOMETRY(
  2003,
  4525,
  NULL,
  SDO_ELEM_INFO_ARRAY(
    1,
    1003,  -- e-type=1003，表示多边形（外环），顶点逆时针顺序
    2      -- interpretation=2，表示弧线连接
  ),
  SDO_ORDINATE_ARRAY(
    Xa, Ya,
    Xb, Yb,
    Xc, Yc,
    Xd, Yd,
    Xe, Ye,
    Xf, Yf,
    Xg, Yg,
    Xh, Yh,
    Xa, Ya  -- 首尾相接
  )
);

7.2.6 矩形

SDO_GEOMETRY(
  2003,
  4525,
  NULL,
  SDO_ELEM_INFO_ARRAY(
    1,
    1003,  -- e-type=1003，表示多边形（外环），顶点逆时针顺序
    3      -- interpretation=3，表示矩形
  ),
  SDO_ORDINATE_ARRAY(
    Xa, Ya,  -- 左下角坐标（A点）
    Xc, Yc   -- 右上角坐标（C点）
  )
);

7.2.7 圆

SDO_GEOMETRY(
  2003,
  4525,
  NULL,
  SDO_ELEM_INFO_ARRAY(
    1,
    1003,  -- e-type=1003，表示多边形（外环），顶点逆时针顺序
    4      -- interpretation=4，表示圆形
  ),
  SDO_ORDINATE_ARRAY( -- 圆上任意三点坐标
    Xa, Ya,   -- A点
    Xb, Yb,   -- B点
    Xc, Yc    -- C点
  )
);

特别注意：

圆和弧只能用在投影坐标系或本地坐标系中，不能用在地理坐标系(大地坐标系)中！！！

7.3 多点、多线、多面

TODO...