Oracle Spatial and Graph 是一组集成的函数、过程、数据类型和数据模型，支持空间和图形分析。空间功能使得空间数据能够在 Oracle 数据库中快速高效地存储、访问和分析。空间数据通过描述现实或概念对象的基本位置特征，反映这些对象与其所处的真实或概念空间之间的关联关系。本文主要介绍空间对象类型--SDO_GEOMETRY 的基本使用。
1、几何类型
几何图形是由顶点组成的有序序列，这些顶点通过直线段或圆弧连接。几何图形的语义由其类型决定。Spatial and Graph 支持几种原始类型，以及由这些类型的集合组成的几何图形，包括二维几何：
• Points and point clusters(点和点簇)
• Line strings(线串)
• n-point polygons(n 点多边)
• Arc line strings(圆弧线串)
• Arc polygons(圆弧多边形)
• Compound polygons(复合多边形)
• Compound line strings(复合线串)
• Circles(圆)
• Optimized rectangles(优化矩形)
二维点是由两个坐标（X 和 Y）组成的元素，通常对应于经度和纬度。线串由一对或多对定义线段的点组成。多边形由连接的线串组成，形成一个闭合环路，其闭合区域表征空间范围。例如，一个点可能代表建筑物的位置，一个线串可能代表一条道路或航线，而一个多边形可能代表一个州、城市、分区或街区。
不支持自交多边形，尽管支持自交线串。如果线串交叉自身，它不会变成多边形，也没有面积。
下图展示了二维几何类型：
Spatial and Graph 还支持三维和四维几何类型的存储和索引，其中使用三个或四个坐标来定义对象的每个顶点。
2、SDO_GEOMETRY 对象类型
在 Oracle Spatial and Graph 中，空间对象的几何描述存储于用户自定义表内，具体表现为单行数据中类型为 SDO_GEOMETRY 的列。此类表须具备另一列（或多个列）用于定义唯一主键约束，此类表结构通常被称为空间表或空间几何表。Oracle Spatial and Graph 对 SDO_GEOMETRY 对象类型的定义为：- CREATE TYPE sdo_geometry AS OBJECT (
- SDO_GTYPE NUMBER,
- SDO_SRID NUMBER,
- SDO_POINT SDO_POINT_TYPE,
- SDO_ELEM_INFO SDO_ELEM_INFO_ARRAY,
- SDO_ORDINATES SDO_ORDINATE_ARRAY);
- CREATE TYPE sdo_point_type AS OBJECT (
- X NUMBER,
- Y NUMBER,
- Z NUMBER);
- CREATE TYPE sdo_elem_info_array AS VARRAY (1048576) of NUMBER;
- CREATE TYPE sdo_ordinate_array AS VARRAY (1048576) of NUMBER;
2.1、SDO_GTYPE
SDO_GTYPE 属性用于标识几何对象的类型。有效的几何类型与 OGIS(开放地理空间信息联盟) 简单要素 SQL 规范中定义的几何对象模型所指定的类型相对应（曲面类型除外）。尽管其数值编码与 OGIS 规范中的定义不同，但在适用范围内，其名称与语义存在直接的对应关系。
SDO_GTYPE 的值为 4 位数字，格式为 DLTT，其中：
- D 表示几何对象的维度数（2、3 或 4）。
- L 表示三维线性参考系统（LRS）几何对象的线性参考测度维度，即指定哪个维度（3 或 4）包含测度值。对于非 LRS 几何对象，此值设为 0。
- TT 表示几何类型（00 到 09 为有效值，10 到 99 预留供未来使用）。
有效的 SDO_GTYPE 值：
| 值 | 几何类型 | 说明 | | DL00 | UNKNOWN_GEOMETRY(未知类型) | Spatial and Graph 忽略此几何图形。 | | DL01 | POINT(点) | 几何图形包含一个点。 | | DL02 | LINE or CURVE(线或曲线) | 几何图形包含一个线串，线串可以包含直线段、圆弧段或两者兼有。 | | DL03 | POLYGON or SURFACE(多边形或面) | 几何对象包含一个带或不带孔洞的多边形，或者由一个或多个多边形组成的一个面。对于三维空间中的多边形，所有点必须位于同一平面上。 | | DL04 | COLLECTION(集合) | 几何图形的集合。 | | DL05 | MULTIPOINT(多点) | 几何图形包含一个或多个点。 | | DL06 | MULTILINE or MULTICURVE(多线或多曲线) | 几何图形包含一个或多个线串。线串可以包含直线段、圆弧段或两者兼有。 | | DL08 | SOLID(实体) | 几何图形由多个表组成，并在三维空间中完全封闭。可以是一个长方体或一个截头锥体(棱台)。 | | DL09 | MULTISOLID(多实体) | 几何图形包含多个不相交的实体。 |
2.2、SDO_SRID
SDO_SRID 属性可用于标识与几何对象相关联的坐标系（空间参考系统）。如果 SDO_SRID 为 NULL，则表示该几何对象未关联任何坐标系。如果 SDO_SRID 非空，则其值必须来自 SDO_COORD_REF_SYS 表中的 SRID 列，并且该值也必须插入到 USER_SDO_GEOM_METADATA 视图的 SRID 列中。如果要在某一几何列上建立空间索引，则该列中的所有几何对象必须具有相同的 SDO_SRID 值。
如 8307 为 84 坐标系：
2.3、SDO_POINT
SDO_POINT 属性通过 SDO_POINT_TYPE 对象类型定义，包含 X、Y、Z 三个数值型属性。如果 SDO_ELEM_INFO 与 SDO_ORDINATES 数组均为空，且 SDO_POINT 非空时，系统将其 X、Y、Z 值解析为点对象的坐标；否则 SDO_POINT 属性将被 Spatial and Graph 忽略。为了实现最佳存储，应该将点几何存储在 SDO_POINT 属性中；如果某一层仅包含点几何，强烈建议将点几何存储在 SDO_POINT 属性中。
2.4、SDO_ELEM_INFO
SDO_ELEM_INFO 属性通过一个变长数值数组定义，其核心作用是指导如何解析存储在 SDO_ORDINATES 属性中的坐标序列。每组三个数字的解释如下：
A、SDO_STARTING_OFFSET 表示当前几何元素的第一个坐标在 SDO_ORDINATES 数组中的偏移位置，偏移值从 1 开始。
B、SDO_ETYPE 表示元素的类型。SDO_ETYPE 为 1、2、1003 和 2003 时被视为简单元素；每个简单元素仅需通过 SDO_ELEM_INFO 数组中的一个三元组（triplet entry）即可完整定义；对于 1003 和 2003，第一个数字表示外部（1）或内部（2）：
1003：外部多边形环（必须按逆时针顺序指定）
2003：内部多边形环（必须按顺时针顺序指定）
SDO_ETYPE 为 4、1005、2005、1006 和 2006 时被视为符合元素；每个复合元素需包含至少一个头部三元组（Header Triplet）及一系列隶属于该复合元素的子三元组；所有子三元组在 SDO_ELEM_INFO 数组中连续存储，形成完整的复合几何描述。对于四位数的值，第一个数字表示外部（1）或内部（2）：
1005：多边形外环（Exterior Ring），必须按逆时针方向定义；
2005：多边形内环（Interior Ring，如孔洞），必须按顺时针方向定义；
1006：外面（由多个多边形环构成，如多面体的外表面）；
2006：内面（实体元素中的内部表面，如三维结构的内腔）；
1007：实体元素（如三维立体对象）
复合元素的各个元素是连续的。复合元素中一个子元素的最后一个点是下一个子元素的第一个点，该点不会被重复存储。
C、SDO_INTERPRETATION 根据 SDO_ETYPE 是否为复合元素，其有不同的含义。
如果 SDO_ETYPE 是复合元素（4、1005 或 2005），则该字段指定有多少个后续的三元组值是该元素的一部分。
如果 SDO_ETYPE 不是复合元素（1、2、1003 或 2003），该字段用于确定如何解析当前元素的坐标序列。例如，一条线段或多边形可以由一系列连接的直线段或圆弧组成。
如果一个几何体由多个元素组成，则每个元素的最后一个坐标值总是比下一个元素的起始偏移量少 1。几何体中的最后一个元素由从其起始偏移量到 SDO_ORDINATES 可变长度数组末尾的坐标描述。
对于复合元素（SDO_ETYPE 值为 4、1005 或 2005），使用n 个三元组（每个子元素一个）来描述该元素。需要记住的是，复合元素的子元素是连续的。一个子元素的最后一个点是下一个子元素的第一个点。对于子元素 1 到 n-1，前一个子元素的终点与下一个子元素的起点相同。子元素 2 到 n-2 的起始点与子元素 1 到 n-1 的终点相同。子元素 n 的最后一个坐标值要么是下一个几何元素的起始偏移量减去 1，要么是 SDO_ORDINATES 可变长度数组中的最后一个坐标值。
有效的 SDO_ETYPE 与 SDO_INTERPRETATION 取值组合如下：
| SDO_ETYPE | SDO_INTERPRETATION | 说明 | | 0 | 任意数字 | 用于表示 Oracle Spatial and Graph 不支持的几何类型。 | | 1 | 1 | 点类型 | | 1 | 0 | 定向点的方向属性 | | 1 | n > 1 | n 个点的点簇 | | 2 | 1 | 由直线段连接而成的线串 | | 2 | 2 | 由圆弧连接而成的线串。每个圆弧使用三个坐标来描述：圆弧的起点、圆弧上的任意一点以及圆弧的终点。一个圆弧终点和下一个圆弧起点的坐标一样，但不会重复存储。例如，五个坐标用于描述由两个连接的圆弧组成的线串。点 1、2 和 3 定义第一个圆弧，点 3、4 和 5 定义第二个圆弧，其中点 3 只存储一次。 | | 2 | 3 | NURBS(非均匀有理 B 样条)曲线 | | 1003 or 2003 | 1 | 由直线段连接的简单多边形。需要为每个顶点指定一个坐标，最后一个顶点必须与第一个顶点完全重合(在容差值范围内)，以闭合多边形。例如，对于一个四边形，指定 5 个点，其中第 5 个点与第 1 个点相同。 | | 1003 or 2003 | 2 | 由圆弧连接的多边形。
每个圆弧使用三个坐标来描述：圆弧的起点、圆弧上的任意一点以及圆弧的终点。一个圆弧终点和下一个圆弧起点的坐标一样，但不会重复存储。例如，五个坐标用于描述由两个连接的圆弧组成的多边形。点 1、2 和 3 定义第一个圆弧，点 3、4 和 5 定义第二个圆弧。点 1 和点 5 的坐标必须相同(在容差值范围内)。
| | 1003 or 2003 | 3 | 矩形(优化矩形)，由左下角和右上角两点确定
| | 1003 or 2003 | 4 | 圆，由圆周上的不同三点确定
| | 4 | n > 1 | 由直线段和圆弧连成的复合线串。n 表示组成线串的连续子元素的个数，SDO_ELEM_INFO 数组的下 n 个三元组将描述每个子元素。子元素的 SDO_ETYPE 值只能为 2，子元素的终点将是下一个子元素的起始点，不重复存储。
| | 1005 or 2005 | n > 1 | 由直线段和圆弧连成的复合多边形。n 表示组成多边形的连续子元素的个数，SDO_ELEM_INFO 数组的下 n 个三元组将描述每个子元素。子元素的 SDO_ETYPE 值只能为 2，子元素的终点将是下一个子元素的起始点，不重复存储。多边形的起始点和终点必须相同(在容差值范围内)。
| | 1006 or 2006 | n > 1 | 由一个或多个多边形组成的面，每个边最多被两个多边形共享。一个面包含面积，但不包含体积。n 表示构成面的多边形数量。SDO_ELEM_INFO 数组中的下 n 个三元组描述每个多边形。面必须是三维的。 | | 1007 | n = 1 or 3 | 由多个面组成的实体，完全封闭在三维空间中，具有体积。一个实体元素可以有一个由 1006 元素定义的外部面，以及零个或多个由 2006 元素定义的内部面。 n 必须是 1 或 3。SDO_ELEM_INFO 数组中的后续三元组描述构成实体的外部面和可选的内部面。如果 n 为 3，则该实体是立方体，定义它只需要两个三维点：X/Y/Z 维度的最小值，X/Y/Z 维度的最大值。例如：SDO_GEOMETRY(3008, NULL, NULL, SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1007,3), SDO_ORDINATE_ARRAY(1,1,1, 3,3,3)) |
2.5、SDO_ORDINATES
SDO_ORDINATES 属性定义为 NUMBER 类型的变长数组(最大长度 1048576)，用于存储构成空间对象边界的坐标值。该数组必须始终与 SDO_ELEM_INFO 变长数组一起使用。数组中的值按维度顺序存储。例如，一个具有四个二维点的多边形存储为 {X1, Y1, X2, Y2, X3, Y3, X4, Y4, X1, Y1}。如果这些点是三维的，则它们存储为 {X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2, X3, Y3, Z3, X4, Y4, Z4, X1, Y1, Z1}。
SDO_ORDINATES 数组中的值必须都是有效且非空的，不使用特殊值来分隔元素。描述特定元素的序列的起始点和结束点由 SDO_ELEM_INFO 数组中该元素和下一个元素的 STARTING_OFFSET 值确定，详见 SDO_ELEM_INFO。偏移值从 1 开始。SDO_ORDINATES(1) 是第一个元素的第一个坐标值。
2.6、使用注意事项
Spatial and Graph 不强制校验所有几何一致性约束，但执行以下基础校验：
SDO_GTYPE 为 d001 和 d005 时(点类型)，任何 SDO_ETYPE 不是 1 的子元素都会被忽略。
SDO_GTYPE 为 d002 和 d006 时(线类型)，任何 SDO_ETYPE 不是 2 或 4 的子元素都会被忽略。
SDO_GTYPE 为 d003 和 d007 时(面类型)，任何 SDO_ETYPE 不是 3 或 5(包括它们的变体 1003、2003、1005 和 2005)的子元素都会被忽略。
2.7、例子
A、矩形
- select SDO_GEOMETRY(
- 2003, --二维多边形
- NULL,
- NULL,
- SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,3),--矩形
- SDO_ORDINATE_ARRAY(1,1, 5,7) --只需两个点
- ) from dual
- select SDO_GEOMETRY(
- 2003, --二维多边形
- NULL,
- NULL,
- SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,1, 19,2003,1), -- 带洞多边形
- SDO_ORDINATE_ARRAY(2,4, 4,3, 10,3, 13,5, 13,9, 11,13, 5,13, 2,11, 2,4, 7,5, 7,10, 10,10, 10,5, 7,5)
- ) from dual
- select SDO_GEOMETRY(
- 2002, --二维线串
- NULL,
- NULL,
- SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,4,2, 1,2,1, 3,2,2), --复合线串
- SDO_ORDINATE_ARRAY(10,10, 10,14, 6,10, 14,10)
- ) from dual
- select SDO_GEOMETRY(
- 2003, --二维多边形
- NULL,
- NULL,
- SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1005,2, 1,2,1, 5,2,2), --复合多边形
- SDO_ORDINATE_ARRAY(6,10, 10,1, 14,10, 10,14, 6,10)
- ) from dual
- select SDO_GEOMETRY(
- 2001, --二维点
- NULL,
- SDO_POINT_TYPE(12, 14, NULL),--点坐标
- NULL,
- NULL
- ) from dual
SDO_GEOMETRY 对象具有如下方法，用于检索几何对象的相关信息：
| 方法名 | 返回 | 说明 | | Get_Dims | NUMBER | 根据 SDO_GTYPE 的值返回几何对象的维度数，Get_Dims 和 ST_CoordDim 方法返回相同的结果。 | | Get_GeoJson | CLOB | 返回几何对象的 GeoJSON 表示。 | | Get_GType | NUMBER | 根据 SDO_GTYPE 的值返回几何对象的类型。 | | Get_LRS_Dim | NUMBER | 根据 SDO_GTYPE 的值返回 LRS 几何对象的度量维度。 | | Get_WKB | BLOB | 返回几何对象的 Well-Known Binary(WKB)格式。(不包括任何 SRID 信息) | | Get_WKT | CLOB | 返回几何对象的 Well-Known Text(WKB)格式。(不包括任何 SRID 信息) | | ST_CoordDim | NUMBER | 返回几何对象的维度(按照 ISO/IEC SQL 多媒体标准定义)。Get_Dims 和 ST_CoordDim 方法返回相同的结果。 | | ST_IsValid | NUMBER | 几何对象无效时，返回 0；有效时，返回 1。 |
样例：- select sdo_geometry(2001,8307,SDO_POINT_TYPE(119.97611,31.79012, NULL),NULL,NULL).Get_Dims() from dual;
- select SDO_GEOMETRY(
- 2003,
- 8307,
- NULL,
- SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1, 1003, 1),
- SDO_ORDINATE_ARRAY(119.756505,31.900971,119.836155,31.900971,119.836155,31.94235,119.756505,31.94235,119.756505,31.900971)
- ).Get_WKT() from dual;
SDO_GEOMETRY 对象类型提供多种构造方法，可以从 WKT 字符串(CLOB 或 VARCHAR2 格式)或 WKB 对象(BLOB 格式)创建几何对象：- SDO_GEOMETRY(wkt CLOB, srid NUMBER DEFAULT NULL);
- SDO_GEOMETRY(wkt VARCHAR2, srid NUMBER DEFAULT NULL);
- SDO_GEOMETRY(wkb BLOB, srid NUMBER DEFAULT NULL);
样例：- select sdo_geometry('POINT (119.97611 31.79012)', 8307) from dual;
- select sdo_geometry('POLYGON ((119.756505 31.900971, 119.836155 31.900971, 119.836155 31.94235, 119.756505 31.94235, 119.756505 31.900971))', 8307) from dual;
参考：https://docs.oracle.com/en/database/oracle/oracle-database/19/spatl/spatial-concepts-usage.html#GUID-67E4037F-C40F-442A-8662-837DD5539784
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