MySQL数据库常用GIS类型、SQL语句和常用函数
版本：8.0.25（推荐版本：≥8.24）
MySQL空间扩展支持产生、存储和分析地理元素。
- 数据类型用于表示空间值。
- 函数用于操作空间值。
- 空间索引用于提高空间列的访问速度。
MySQL数据类型和函数支持MyISAM、InnoDB、NDB和Archive表。MyISAM和InnoDB支持SPATIAL和no-SPATIAL索引。其他引擎只支持no-SPATIAL索引。由于InnoDB是默认存储引擎，应采用InnoDB存储空间数据。
空间数据类型
//参考：《refman-8.0-en.pdf》11.4空间数据类型。//
几何类型
| 类型 | 名称 | 备注 |
| geometry | 几何 | 储存点、线、面、多点、多线、多面 |
| geometrycollection | 几何集合 | 支持储存任意几何的集合 |
| point | 点 | |
| linestring | 线 | |
| polygon | 面 | |
| multipoint | 多点 | |
| multilinestring | 多线 | |
| multipolygon | 多面 |
示例：
create table geom (g geometry);
create table geom (
p point srid 0,
g geometry not null srid 4326
);
SRID表示空间参考系(SRS)：例如：4326、3857
创建空间索引要求列：NOT NULL，并且有一个SRID。例如：
create table geom (g geometry not null srid 4326);
InnoDB表支持SRID值为笛卡尔和地理坐标系，MyISAM表限制SRID值为笛卡尔坐标系。
SRID属性对列的限制：
- 仅支持存储指定的SRID数据。
- 优化器可以在列上使用空间索引。
对于不加SRID属性的列：
- 没有SRID限制。
- 优化器不能创建空间索引。
层级结构
Geometry（不能实例化）
Point（可以实例化）
Curve（不能实例化）
LineString（可以实例化）
Line
LinearRing
Surface（不能实例化）
Polygon（可以实例化）
GeometryCollection（可以实例化）
MultiPoint（可以实例化）
MultiCurve（不能实例化）
MultiLinearString（可以实例化）
MultiSurface（不能实例化）
MultiPolygon（可以实例化）
Geometry类
Geometry属性：type, SRID, coordinates, interior, boundary, exterior, MBR(最小包围盒)或envelope。
SRID默认值为0，表示一个无限平坦的笛卡尔平面，坐标轴没有单位。计算时必须采用相同的SRID。
MBR格式：((minx miny, maxx miny, maxx maxy, minx maxy, minx miny))
分类：
- 简单或非简单：线、多点、多线。
- 闭合或非闭合：线、多线。
- 空或非空：
维度：-1表示空几何，0表示几何没有长度和面积，1表示有长度没面积，2表示有长度有面积。
Point类
Point属性：X、Y。
一个点是一个零维几何，范围是空集。
Curve类
曲线属性：一些点的坐标。
曲线是一维几何。
简单曲线：简单曲线不能通过一个点两次；但是开始点和结束点可以相同。
闭合曲线：曲线开始点和结束点相同。
闭合曲线的范围是空的。
非闭合曲线范围是两个端点。
一条曲线如果它既是简单的又是闭合的，那么它是一个LinearRing。
LineString类
LineString是一个曲线，它在点之间是线性插值的。
LineString属性：点的坐标。
LineString变成Line，如果它只有两个点。
LineString变成LineRing，如果它既闭合又简单。
Surface类
Surface是二维几何，不可实例化。
Surface属性：OpenGIS规范定义Surface是包含一个patch的几何，它关联了一个闭合区域和0个或多个内部边界。
一个简单Surface的范围是闭合曲线的外部或内部边界。
Polygon类
一个Polygon是一个平面，它有一个外部边界和0个或多个内部边界，内部边界表示面上的孔。
简单Polygon：
- Polygon边界包括一些线圈，这些线圈组成了它的外部和内部边界。
- Polygon不能包含相交的圈。Polygon边界上的圈可以相交于一点，但是只能作为切线。
- Polygon不能有线、尖刺或小孔。
- Polygon可以有一些点组成的内部。
- Polygon可以有空。一个有孔的外部边界不是连接的。
GeometryCollection类
MultiPoint类
MultiCurve类
MultiLineString类
MultiSurface类
MultiPolygon类
支持的空间数据类型
WKT格式
WKB格式
MySQL存储几何类似WKB，但是起始4个字节表示SRID。
SKT格式
一个点：POINT(15 20)
一条线：LINESTRING(0 0, 10 10, 20 25, 50 60)
一个面包括一个空：POLYGON((0 0, 10 0, 10 10, 10 0, 0 0), (5 5, 7 5, 7 7, 5 7, 5 5))
一个多点：MULTIPOINT(0 0, 20 20, 60 60)
一个多线：MULTILINESTRING((10 10, 20 20), (15 15, 30 15))
一个多面：MULTIPOLYGON~(~(~(0 0, 10 0, 10 10, 0 10, 0 0)), ((5 5, 7 5, 7 7, 5 7, 5 5~)~)~)
一个几何集合：GEOMETRYCOLLECTION(POINT(10 10), POINT(30 30), LINESTRING(15 15, 20 20))
示例1：SELECT ST_X(POINT(15, 20));;
示例2：SELECT ST_X(ST_GeomFromText(‘POINT(15, 20)’));
示例3：ST_MPointFromText(‘MULTIPOINT(1 1, 2 2, 3 3)’);
示例4：ST_MPointFromText(MULTIPOINT( (1 1), (2 2), ( 3 3 ) ));
WKB格式
组成：字节序（1比特）、WKB类型（4比特）、x坐标（8比特）、Y坐标（8比特）
内部储存类型
4比特SRID+WKB格式。
-
字节序是1，因为MySQL储存几何是小端字节序。
-
支持几何类型：Point，LineString，Polygon，MultiPoint，MultiLineString，MultiPolygon，GeometryCollection。
-
只有GeometryCollection允许为空。
-
面中的空支持顺时针和逆时针，读取数据时MySQL会自动翻转。
-
笛卡尔坐标：长度单位保存在空间参考系，X值保存在X，Y值保存在Y，坐标轴方向保存在空间参考系。
-
地理坐标：角度单位保存在空间坐标系，经度保存在X，纬度保存在Y，坐标轴方向保存在空间参考系。
LENGTH返回保存所需比特数。
示例：
SET @g = ST_GeomFromText(‘POINT(1 -1)’);
SELECT LENGTH(@g);
SELECT HEX(@g);
几何结构良好性和有效性
结构良好的：
- 线至少2个点。
- 面至少1个圈。
- 面圈是闭合的。
- 面圈至少4个点，第一个点和第四个点是相同的。
- 几何非空。（除了GeometryCollection）
有效的：
- 面不能跟自己相交。
- 面内部的圈在外部圈的内部。
- 多面不能有重叠的面。
判断几何是否有效：ST_IsValid函数
空间参考系支持
投影坐标系：
地理坐标系：
坐标系表在数据字典：mysql.st_spatial_reference_systems表，它是不可见的，可以通过INFORMATION_SCHEMA ST_SPATIAL_REFERENCE_SYSTEMS视图查询。
示例：SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.ST_SPATIAL_REFERENCE_SYSTEMS WHERE SRS_ID=4326;
创建空间列
示例1：CREATE TABLE geom (g GEOMETRY);
示例2：ALTER TABLE geom ADD pt POINT;
示例3：ALTER TABLE geom DROP pt;
填充空间列
示例1：
INSERT INTO geom VALUES (ST_GeomFromText(‘POINT(1 1)’));
SET @g = ‘POINT(1 1)’;
INSERT INTO geom VALUES (ST_GeomFromText(@g));
示例2：
SET @g = ST_GeomFromText(‘POINT(1 1)’);
INSERT INTO geom VALUES (@g);
示例3：
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));
示例4：
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));
获取空间数据
示例1：
CREATE TABLE geom2 (g GEOMETRY) SELECT g FROM geom;
示例2：
SELECT ST_AsText(g) FROM geom;
SELECT ST_AsBinary(g) FROM geom;
优化空间分析
MySQL使用二次方分裂R树来为空间列创建空间索引。
创建空间索引
示例1：
CREATE TABLE geom (g GEOMETRY NOT NULL SRID 4326, SPATIAL INDEX(g));
示例2：
CREATE TABLE geom (g GEOMETRY NOT NULL SRID 4326);
ALTER TABLE geom ADD SPATIAL INDEX(g);
示例3：
CREATE TABLE geom (g GEOMETRY NOT NULL SRID 4326);
CREATE SPATIAL INDEX g ON geom (g);
示例4：
ALTER TABLE geom DROP INDEX g;
示例5：
DROP INDEX g ON geom;
**空间索引：**R树，**非空间索引：**B树。
示例6：
DESCRIBE geom;
使用空间索引
示例1（查询多边形内元素）：
SET @poly = ‘Polygon((30000 15000, 31000 15000, 31000 16000, 30000 16000, 30000 15000))’;
SELECT fid,ST_AsText(g) FROM geom WHERE MBRContains(ST_GeomFromText(@poly), g);
示例2（解析查询执行）：
SET @poly = ‘Polygon((30000 15000, 31000 15000, 31000 16000, 30000 16000, 30000 15000))’;
EXPLAIN SELECT fid,ST_AsText(g) FROM geom WHERE MBRContains(ST_GeomFromText(@poly), g);
空间分析函数
//参考：《refman-8.0-en.pdf》12.17空间分析函数。//
| 名称 | 简介 |
| GeomCollection() | 通过几何构建几何集合 |
| GeometryCollection() | 通过几何构建几何集合 |
| LineString() | 通过点值创建LineString |
| MBRContains() | 一个几何包围盒是否包含另一个 |
| MBRCoveredBy() | 一个几何包围盒是否被另一个包含 |
| MBRCovers() | 一个几何包围盒是否包含另一个 |
| MBRDisjoint() | 两个几何包围盒是否不相交 |
| MBREquals() | 两个几何包围盒是否相等 |
| MBRIntersects() | 两个几何包围盒是否相交 |
| MBROverlaps() | 两个几何包围盒是否重叠 |
| MBRTouches() | 两个几何包围盒是否接触 |
| MBRWithin() | 一个几何包围盒是否在另一个中间 |
| MultiLineString() | 使用LineString构建一个MultiLineString |
| MultiPoint() | 通过Point创建MultiPoint |
| MultiPolygon() | 通过Polygon创建MultiPolygon |
| Point() | 通过坐标创建一个点 |
| Polygon() | 通过LineString创建一个Polygon |
| ST_Area() | 返回Polygon或MultiPolygon的面积 |
| ST_AsBinary(),ST_AsWKB() | 将内部类型转为WKB |
| ST_AsGeoJSON() | 通过几何产生GeoJSON对象 |
| ST_AsText(),ST_AsWKT() | 将内部几何转换为WKT |
| ST_Buffer() | 返回离几何一定距离的一些点 |
| ST_Buffer_Strategy() | 为ST_Buffer()创建策略。 |
| ST_Centroid() | 返回几何中心 |
| ST_Collect() | 聚合空间值为几何（8.0.24后支持） |
| ST_Contains() | 一个几何是否包含另一个 |
| ST_ConvexHull() | 返回几何凸包 |
| ST_Crosses() | 一个几何是否穿过另一个 |
| ST_Difference() | 返回两个几何差异的点集 |
| ST_Dimension() | 几何纬度 |
| ST_Disjoint() | 一个几何是否与另一个不相连 |
| ST_Distance() | 一个几何到另一个的距离 |
| ST_Distance_Sphere() | 地面上两个几何的最近距离 |
| ST_EndPoint() | LineString的终点 |
| ST_Envelope() | 返回几何最小包围盒 |
| ST_Equals() | 两个几何是否相同 |
| ST_ExteriorRing() | 范围Polygon的外部圈 |
| ST_FrechetDistance() | 返回两个几何的弗雷歇距离（8.0.23后支持） |
| ST_GeoHash() | 产生地理哈希值 |
| ((( |
ST_GeomCollFromText(),
ST_GeometryCollectionFromText(),
ST_GeomCollFromTxt()
)))|通过WKT返回几何集合
| ((( |
ST_GeomCollFromWKB(),
ST_GeometryCollectionFromWKB()
)))|通过WKB返回几何几何
| ST_GeometryN() | 返回几何集合上的第n个几何 |
| ST_GeometryType() | 返回几何类型的名称 |
| ST_GeomFromGeoJSON() | 通过GeoJSON产生几何 |
| ((( |
ST_GeomFromText(),
ST_GeometryFromText()
)))|通过WKT产生几何
| ((( |
ST_GeomFromWKB(),
ST_GeometryFromWKB()
)))|通过WKB产生几何
| ST_HausdorffDistance() | 两个几何之间的豪斯多夫距离（8.0.23后支持） |
| ST_InteriorRingN() | 返回Polygon的第n个孔 |
| ST_Intersection() | 返回两个几何相交的点集 |
| ST_Intersects() | 一个几何与另一个是否相交 |
| ST_IsClosed() | 一个几何是否闭合而且简单 |
| ST_IsEmpty() | 一个几何是否是空集 |
| ST_IsSimple() | 一个几何是否简单 |
| ST_IsValid() | 一个几何是否有效 |
| ST_LatFromGeoHash() | 从地理哈希值获取纬度 |
| ST_Latitude() | 返回点的纬度 |
| ST_Length() | 返回线的长度 |
| ((( |
ST_LineFromText(),
ST_LineStringFromText()
)))|通过WKT创建LineString
| ((( |
ST_LineFromWKB(),
ST_LineStringFromWKB()
)))|通过WKB创建线
| ST_LineInterpolatePoint() | 沿LineString给定百分比的点（8.0.24后支持） |
| ST_LineInterpolatePoints() | 沿LineString给定百分比的点集（8.0.24后支持） |
| ST_LongFromGeoHash() | 返回地理哈希值的经度 |
| ST_Longitude() | 返回点的经度（8.0.12后支持） |
| ST_MakeEnvelope() | 通过两个点创建信封 |
| ((( |
ST_MLineFromText(),
ST_MultiLineStringFromText()
)))|通过WKT创建多线
| ((( |
ST_MLineFromWKB(),
ST_MultiLineStringFromWKB()
)))|通过WKB创建多线
| ((( |
ST_MPointFromText(),
ST_MultiPointFromText()
)))|通过WKT创建多点
| ((( |
ST_MPointFromWKB(),
ST_MultiPointFromWKB()
)))|通过WKB创建多点
| ((( |
ST_MPolyFromText(),
ST_MultiPolygonFromText()
)))|通过WKT创建多面
| ((( |
ST_MPolyFromWKB(),
ST_MultiPolygonFromWKB()
)))|通过WKB创建多面
| ST_NumGeometries() | 返回几何集合中几何的数量 |
| ((( |
ST_NumInteriorRing(),
ST_NumInteriorRings()
)))|返回面中孔的数量
| ST_NumPoints() | 返回线中孔的数量 |
| ST_Overlaps() | 一个几何是否与另一个重写 |
| ST_PointAtDistance() | 沿着LineString给定距离的点（8.0.24后支持） |
| ST_PointFromGeoHash() | 计算点的地理哈希值 |
| ST_PointFromText() | 通过WKT创建点 |
| ST_PointFromWKB() | 通过WKB创建点 |
| ST_PointN() | 返回线的第n个点 |
| ((( |
ST_PolyFromText(),
ST_PolygonFromText()
)))|通过WKT创建面
| ((( |
ST_PolyFromWKB(),
ST_PolygonFromWKB()
)))|通过WKB创建面
| ST_Simplify() | 简化几何 |
| ST_SRID() | 返回几何的SRID |
| ST_StartPoint() | 返回线的起始点 |
| ST_SwapXY() | 返回x和y交换的值 |
| ST_SymDifference() | 返回两个几何对称不同的点集 |
| ST_Touches() | 两个几何是否接触 |
| ST_Transform() | 转换几何坐标（8.0.13） |
| ST_Union() | 返回两个几何合并后的点集 |
| ST_Validate() | 判断几何是否有效 |
| ST_Within() | 一个几何是否在另一个几何内部 |
| ST_X() | 返回点的X值 |
| ST_Y() | 返回点的Y值 |
几何格式转换
//参考：《refman-8.0-en.pdf》12.17.6几何格式转换函数。//
空间索引
//参考：《refman-8.0-en.pdf》8.3.3空间索引优化。//
//参考：《refman-8.0-en.pdf》13.1.15创建索引。//
空间参考系表
//参考：《refman-8.0-en.pdf》13.1.19创建空间参考系。//
//参考：《refman-8.0-en.pdf》13.1.31删除空间参考系。//
//参考：《refman-8.0-en.pdf》26.3.36空间索引优化。//
INFORMATION_SCHEMA ST_SPATIAL_REFERENCE_SYSTEMS表。