Panoramica dei tipi di dati spaziali

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Si applica a:SQL ServerDatabase SQL di AzureIstanza gestita di SQL di Azure

Esistono due tipi di dati spaziali. Il tipo di dati geometry supporta dati planari o euclidei (terra piatta). Il tipo di dati geometry è conforme a Open Geospatial Consortium (OGC) Simple Features for SQL Specification versione 1.1.0 e a SQL MM (standard ISO). SQL Server supporta anche il tipo di dati geography, che archivia dati ellissoidali (di tipo terra rotonda), ad esempio coordinate di latitudine e longitudine GPS.

Suggerimento

Gli strumenti spaziali di SQL Server sono una raccolta di strumenti open source sponsorizzata da Microsoft da usare con i tipi spaziali in SQL Server. Questo progetto fornisce una serie di funzioni riutilizzabili che possono essere usate dalle applicazioni. Queste funzioni possono includere routine di conversione di dati, nuove trasformazioni, aggregazioni e così via. Per altri dettagli, vedere Microsoft/SQLServerSpatialTools su GitHub.

Oggetti dati spaziali

I tipi di dati geometry e geography supportano 16 tipi di oggetti dati spaziali o tipi di istanze. Solo per 11 di questi tipi di istanze è tuttavia possibile creare istanze. È possibile creare e usare queste istanze (o crearne un'istanza) in un database. Queste istanze derivano determinate proprietà dai tipi di dati padre.

Nella figura seguente viene illustrata la gerarchia geometry sulla quale si basano i tipi di dati geometry e geography. I tipi di geometry e geography di cui è possibile creare istanze sono indicati in blu.

geom_hierarchy

Vi è un tipo aggiuntivo di cui è possibile creare istanze per il tipo di dati geography, ovvero FullGlobe. I tipi geometry e geography riescono a riconoscere un'istanza specifica purché si tratti di un'istanza con formato corretto, anche se non definita in modo esplicito. Se ad esempio si definisce un'istanza Point usando in modo esplicito il metodo STPointFromText(), geometry e geography riconoscono l'istanza come Point, purché il formato dell'input del metodo sia corretto. Se si definisce la stessa istanza utilizzando il metodo STGeomFromText() , entrambi i tipi di dati geometry e geography riconoscono l'istanza come Point.

I sottotipi per i tipi geometry e geography sono divisi in tipi semplici e di raccolta. Alcuni metodi come STNumCurves() possono essere utilizzati solo con tipi semplici.

I tipi semplici sono:

I tipi di raccolte sono:

Differenze tra i tipi di dati geometry e geography

I due tipi di dati spaziali spesso si comportano in modo simile. Esistono alcune differenze chiave nel modo in cui i dati vengono archiviati e modificati.

Definizione dei bordi di collegamento

I dati di definizione per i tipi LineString e Polygon sono solo vertici. Il bordo di collegamento tra due vertici in un tipo geometry è una linea retta. Tuttavia, il bordo di collegamento tra due vertici in un tipo geografico è un corto arco di grande ellissi tra i due vertici. Una grande ellisse è l'intersezione dell'ellissoide con un piano che ne attraversa il centro. Un grande arco ellittico è un segmento di arco sulla grande ellisse.

Definizione di segmenti di arco circolare

I segmenti di arco circolare per i tipi geometry vengono definiti sul piano delle coordinate cartesiane XY (i valori Z vengono ignorati). I segmenti di arco circolare per i tipi geography vengono definiti da segmenti di curva su una sfera di riferimento. Qualsiasi parallelo sulla sfera di riferimento può essere definito da due archi circolari complementari in cui i punti per entrambi gli archi hanno un angolo di latitudine costante.

Misurazioni nei tipi di dati spaziali

Nel sistema planare (terra piatta) le misurazioni delle distanze e delle aree vengono fornite nella stessa unità di misurazione delle coordinate. Usando il tipo di dati geometry, la distanza tra (2, 2) e (5, 6) è pari a cinque unità, indipendentemente dalle unità usate.

In un sistema ellissoidale, o terra rotonda, le coordinate sono fornite in gradi di latitudine e longitudine. Tuttavia, le lunghezze e le aree sono misurate generalmente in metri e metri quadrati, anche se la misurazione può dipendere dall'identificatore di riferimento spaziale dell'istanza geography. L'unità di misurazione più comune per il tipo di dati geography è il metro.

Orientamento dei dati spaziali

L'orientamento dell'anello di un poligono non è un fattore di particolare rilevanza nel sistema planare. OGC Simple Features for SQL Specification non indica un ordinamento dell'anello e SQL Server non impone tale ordinamento.

In un sistema ellissoidale, un poligono senza orientamento non ha significato o è ambiguo. Ad esempio, un anello intorno all'equatore descrive l'emisfero nord o sud? Se si utilizza il tipo di dati geography per archiviare l'istanza spaziale, è necessario specificare l'orientamento dell'anello e descrivere accuratamente la posizione dell'istanza.

L'interno del poligono in un sistema ellissoidale è definito dalla "regola della mano sinistra": se si immagina di camminare lungo l'anello di un poligono geografico, seguendo i punti nell'ordine in cui sono elencati, l'area a sinistra viene considerata come l'interno del poligono e l'area a destra come parte esterna del poligono.

Quando in SQL Server il livello di compatibilità è uguale o minore di 100, al tipo di dati geography si applicano le restrizioni seguenti:

  • Ogni istanza geography deve adattarsi all'interno di un singolo emisfero. Non è possibile archiviare oggetti spaziali con dimensioni maggiori di un emisfero.

  • Qualsiasi istanza geography di una rappresentazione Well-Known Text (WKT) o Well-Known Binary (WKB) OCG che produca un oggetto più grande di un emisfero genera ArgumentException.

  • I metodi del tipo di dati geography che richiedono l'input di due istanze geography , ad esempio STIntersection(), STUnion(), STDifference() e STSymDifference(), restituiranno Null se i risultati dei metodi non si adattano a un singolo emisfero. Anche STBuffer() restituirà Null se l'output supera un singolo emisfero.

In SQL Server FullGlobe è un tipo speciale di poligono che copre l'intero globo. Ha un'area, ma non ha bordi o vertici.

Anelli interni ed esterni nel tipo di dati geography

In OGC Simple Features for SQL Specification vengono trattati anelli esterni e interni, ma questa distinzione non è significativa per il tipo di dati geography di SQL Server. È possibile scegliere qualsiasi anello di un poligono come anello esterno.

Per altre informazioni sulle specifiche OGC, vedere i documenti seguenti:

Segmenti di arco circolare

Tre tipi di cui è possibile creare istanze possono accettare segmenti di arco circolare: CircularString, CompoundCurvee CurvePolygon. Un segmento di arco circolare è definito da tre punti in un piano bidimensionale. Il terzo punto non può corrispondere al primo punto. Ecco alcuni esempi di segmenti di arco circolare:

circular_arc_segments

I primi due esempi illustrano segmenti di arco circolare tipici. Si noti come ognuno dei tre punti si trovi sul perimetro di un cerchio.

Gli altri due esempi illustrano come un segmento di linea possa essere definito segmento di arco circolare. Sono ancora necessari tre punti per definire il segmento di arco circolare, diversamente da un segmento di linea regolare, che può essere definito solo da due punti.

I metodi che operano sui tipi di segmenti di arco circolare usano segmenti di linea retta per approssimare l'arco circolare. Il numero di segmenti di linea usati per approssimare l'arco dipenderà dalla lunghezza e dalla curvatura dell'arco. I valori Z possono essere archiviati per ognuno dei tipi di segmento di arco circolare, ma non verranno usati nei calcoli.

Nota

Se si specificano valori Z per segmenti di arco circolare, tali valori devono essere gli stessi per tutti i punti nel segmento di arco circolare perché questo venga accettato per l'input. Ad esempio, CIRCULARSTRING(0 0 1, 2 2 1, 4 0 1) è ammesso, mentre CIRCULARSTRING(0 0 1, 2 2 2, 4 0 1) non lo è.

Confronto tra LineString e CircularString

Questo esempio illustra come archiviare triangoli isosceli identici usando un'istanza LineString e un'istanza CircularString:

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

Tenere presente che un'istanza CircularString richiede sette punti per definire il triangolo. L'istanza LineString richiede solo quattro punti per definire il triangolo. Il motivo è che un'istanza CircularString archivia segmenti di arco circolare e non segmenti di linea. I lati del triangolo archiviati nell'istanza CircularString sono ABC, CDE ed EFA. I lati del triangolo archiviati nell'istanza LineString sono AC, CE ed EA.

Si consideri l'esempio seguente:

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];

Questo è il set di risultati.

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

Le istanze CircularString usano un numero minore di punti per archiviare i limiti delle curve con maggiore precisione delle istanze LineString. Le istanzeCircularString sono ideali per l'archiviazione di limiti circolari, ad esempio un raggio di ricerca di 20 miglia da un punto specifico. Le istanzeLineString sono ideali per l'archiviazione di limiti lineari come un blocco urbano quadrato.

Confronto tra LineString e CompoundCurve

Negli esempi di codice seguenti viene illustrato come archiviare la stessa figura utilizzando istanze LineString e CompoundCurve :

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))');

Negli esempi precedenti un'istanza LineString o un'istanza CompoundCurve potrebbe archiviare la figura. Nell'esempio seguente viene utilizzata un'istanza CompoundCurve per archiviare una sezione di un grafico a torta:

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

Un'istanza CompoundCurve consente di archiviare direttamente il segmento di arco circolare (2 2, 1 3, 0 2), ma con un'istanza LineString è necessario convertire la curva in diversi segmenti di linea più piccoli.

Confronto tra CircularString e CompoundCurve

Nell'esempio di codice seguente viene illustrata l'archiviazione di una sezione di un grafico a torta in un'istanza CircularString :

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();

Per archiviare la sezione del grafico a torta usando un'istanza CircularString, è necessario usare tre punti per ogni segmento di linea. Se un punto intermedio non è noto, deve essere calcolato oppure è necessario raddoppiare l'endpoint del segmento di linea, come illustrato nel frammento di codice seguente:

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

Le istanzeCompoundCurve consentono componenti sia LineString sia CircularString , in modo che solo due punti nei segmenti di linea della sezione del grafico a torta debbano essere noti. In questo esempio di codice viene illustrato come utilizzare un'istanza CompoundCurve per archiviare la stessa figura:

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();

Confronto tra Polygon e CurvePolygon

Le istanzeCurvePolygon possono utilizzare istanze CircularString e CompoundCurve instances when defining their exterior e interior rings. Le istanze Polygon non possono.

Vedi anche