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空間資料類型概觀

  • 發行項

適用於：SQL ServerAzure SQL 資料庫Azure SQL 受控執行個體Microsoft Fabric 中的 SQL 分析端點Microsoft Fabric 中的倉儲Microsoft Fabric 中的 SQL 資料庫

空間資料有兩種類型： geometry 資料類型支援平面或歐幾里得（平面）資料。 geometry 資料類型同時符合「開放式地理空間協會 (Open Geospatial Consortium, OGC) 的 SQL 簡單特徵規格」1.1.0 版，且符合 SQL MM (ISO 標準)。

SQL Server 也支援 geography 資料類型，可儲存橢圓體 (圓形表面) 資料，例如 GPS 經緯度座標。

提示

SQL Server 空間工具是 Microsoft 贊助的開放原始碼工具集合，用於搭配 SQL Server 中的空間類型使用。 此專案提供一組可重複使用的函式，供應用程式使用。 這些函式可能包括資料轉換常式、新的轉換、彙總等。如需詳細資訊，請參閱 GitHub 中的 Microsoft/SQLServerSpatialTools。

空間資料物件

geometry 和 geography 資料類型支援 16 種空間資料物件或執行個體類型。 但是，其中只有 11 種執行個體類型「可具現化」；您可在資料庫中建立及處理這些執行個體 (或加以具現化)。 這些執行個體會從其父資料類型衍生某些屬性。

下圖顯示了 geometry 和 geography 數據類型所基於的幾何階層。 可具現化的 geometry 和 geography 類型是以藍色標示。

幾何類型的階層圖。

對於geography數據類型，有一個額外可具現化的類型：FullGlobe。 geometry 和 geography 類型可辨識特定的執行個體 (只要格式正確)，即使未明確定義執行個體亦然。 例如，如果您使用STPointFromText()方法明確定義Point實例，則只要方法輸入格式良好，geometry和geography就會將實例辨識為Point。 如果您使用 STGeomFromText() 方法定義相同的執行個體， geometry 和 geography 資料類型都會將此執行個體辨識為 Point。

geometry 和 geography 類型的子類型分為簡單類型和集合類型。 某些方法 (例如 STNumCurves() ) 只能使用簡單類型。

簡單類型如下所示：

集合類型如下所示：

幾何學與地理學資料類型的差異

這兩種類型的空間資料通常會以類似方式運作， 但在儲存和操作資料的方式存在著一些主要差異。

連接邊緣的定義方式

LineString 和 Polygon 類型的定義資料僅為頂點。 幾何類型中兩個頂點的連接邊緣為直線。 不過，地理類型中兩個頂點的連接邊緣是兩個頂點之間的最短大圓弧。 大橢圓是指橢圓體與通過其中心的平面相交所形成的曲線。 大橢圓弧即為大橢圓的弧形線段。

圓弧線段的定義方式

幾何類型的圓弧線段定義於 XY 笛卡兒座標平面上，無需考慮 Z 值。 地理類型的圓弧線段由參考球面的曲線段定義。 參考球面上的任何緯線都可由兩個互補的圓弧定義，其中這兩個弧形的點都具有固定緯度角度。

空間資料類型的測量

在平面 (平面地球) 系統中，系統會使用與座標相同的度量單位來測量距離和區域。 使用 geometry 資料類型時，(2, 2) 與 (5, 6) 之間距離就是 5 個單位 (不論所用的單位為何)。

在橢圓體 (或圓形地球) 系統中，會使用經緯度來提供座標。 不過，長度和區域通常會以公尺和平方公尺來測量，不過測量可能取決於 geography 實例的空間參考標識符。 geography 資料類型最常見的度量單位是公尺。

空間資料的方向

在平面系統中，多邊形的環形方向不是重要因素。 OGC 的 SQL 規格簡易功能並未指示環形順序，且 SQL Server 並未強制使用環形順序。

在橢圓體系統中，多邊形如果沒有方向的話，將沒有任何意義或模稜兩可。 例如，包圍赤道的環形是要描述北半球還是南半球？ 如果我們使用 geography 資料類型來儲存空間執行個體，就必須指定此環形的方向，並正確描述此執行個體的位置。

在橢球系統中，地理多邊形的內部是由「左手定則」所定義：如果您想像自己沿著地理多邊形的環走，按照點的順序行走，那麼左邊的區域被視為多邊形的內部，而右邊的區域則是多邊形的外部。

在 SQL Server 中，當相容性層級為 100 以下時，geography 資料類型就具有下列限制：

  • 每一個 geography 實例都必須納入單一半球。 無法儲存大於半球的空間物件。

  • 當來自開放式地理空間協會 (Open Geospatial Consortium, OGC) 已知的文字 (Well-Known Text, WKT) 或已知的二進位 (Well-Known Binary, WKB) 表示法的任何 geography 執行個體產生大於半球的物件時，都會擲回 ArgumentException。

  • 需要輸入兩個 geography 實例的 geography 數據類型方法，例如 、、和 ，如果這些方法的結果不符合單一半球，則會傳回 null。 STBuffer() 會在輸出超過單一半球時，傳回 null。

在 SQL Server 中，FullGlobe 是一種特殊的多邊形，涵蓋了整個地球。 此構形具有面積，但沒有邊界或頂點。

geography 類型中的外部和內部環形

OGC 的 SQL 規格簡易功能會討論外部環形和內部環形，但是這樣的區別對於 SQL Server geography 資料類型不具太大意義；多邊形的任何環形都可以當作外部環形。

如需 OGC 規格的詳細資訊，請參閱下列文件：

圓弧線段

三種可具現化的類型可以採用圓弧線段：CircularString、CompoundCurve 和 CurvePolygon。 圓弧線段是由二維平面中的三個點定義，且第三個點不得與第一個點相同。 圓弧線段的幾個範例如下所示：

可在 SQL 資料庫 引擎空間類型中表示的圓弧線段圖表。

前兩個範例顯示一般圓弧線段。 請注意這三個點位於圓形圓周上的位置。

另外兩個範例顯示如何將直線線段定義為圓弧線段。 圓弧線段仍然需要三個點才能加以定義，這與只由兩個點定義的一般直線線段不同。

在圓弧線段類型上會使用直線線段的操作方法來模擬圓弧。用於模擬弧形的直線線段數目將取決於弧形的長度和曲度。您可針對每種圓弧線段類型儲存 Z 值，但不會在計算中使用。

注意

如果針對圓弧線段提供了 Z 值，則圓弧線段中所有點的這些值都必須相同，系統才會接受輸入。 例如：系統可接受 CIRCULARSTRING(0 0 1, 2 2 1, 4 0 1) ，但無法接受 CIRCULARSTRING(0 0 1, 2 2 2, 4 0 1) 。

LineStr 和 CircularString 比較

此範例會示範如何使用 LineString 執行個體和 CircularString 執行個體來儲存完全相同的等腰三角形：

SQL 
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

CircularString 實例需要七個點來定義三角形。 LineString 執行個體只需要四個點即可定義三角形。 這是因為 CircularString 執行個體會儲存圓弧線段而非直線線段。 儲存在 CircularString 執行個體中的三角形側邊為 ABC、CDE 和 EFA。 儲存在 LineString 執行個體中的三角形側邊為 AC、CE 和 EA。

請考慮下列範例：

SQL 
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];

結果集如下所示。

SQL 
LS Length    CS Length
5.65685...   6.28318...

CircularString 執行個體會使用較少的點來儲存曲線界限，而精確度卻高於 LineString 執行個體。 CircularString 執行個體適合用於儲存圓形邊界，例如從特定點起算的 20 英哩搜尋半徑。 LineString 物件適合用於儲存線性邊界，例如正方形的城市街區。

LineStr 和 CompoundCurve 比較

下列程式碼範例會示範如何使用 LineString 和 CompoundCurve 執行個體來儲存相同的圖形：

SQL 
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))');

在先前的範例中， LineString 實例或 CompoundCurve 實例可以儲存圖形。 下一個範例會使用 CompoundCurve 來儲存派形切片：

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

CompoundCurve 執行個體可直接儲存圓弧線段 (2 2, 1 3, 0 2)，而 LineString 執行個體則必須將曲線轉換成許多較小的直線線段。

CircularStr 和 CompoundCurve 比較

下列程式碼範例會示範如何將圓餅圖的切片儲存在 CircularString 執行個體中：

SQL 
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();

若要使用 CircularString 執行個體來儲存餡餅切片，則每個直線線段都必須用三個點來表示。 如果中繼點為未知，則必須計算此點，或直線線段的端點必須加倍，如下列程式碼片段所示：

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

CompoundCurve 執行個體同時允許 LineString 和 CircularString 元件，因此對於圓餅圖切片的直線線段，只需要知道兩個點。 此程式碼範例會示範如何使用 CompoundCurve 來儲存相同的圖形：

SQL 
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 的比較

CurvePolygon 執行個體在定義其外部和內部環線時，可以使用 CircularString 和 CompoundCurve 執行個體。 Polygon 執行個體則不能。

限制

在 Microsoft Fabric 的 SQL 資料庫中，支援 geography 和 geometry 數據類型，但無法將這些數據類型鏡像到 Fabric OneLake。

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