oracle 空間資料庫說明

由於最近弄一些空間資料,所以找了些oracle空間資料庫的一些知識.下面是匯總:

Oracle Spatial由一坨的對象資料類型，類型方法，操作子，函數與過程組合而成。一個地理對象作為一個SDO_GEOMETRY對象儲存在表的一個欄位裡。空間索引則由普通的DDL和DML語句來建立與維護。
建立表：
CREATE TABLE cola_markets (
mkt_id NUMBER PRIMARY KEY,
name VARCHAR2(32),
shape SDO_GEOMETRY);

插入資料：
INSERT INTO cola_markets VALUES(
1,
'cola_a',
SDO_GEOMETRY(
2003, -- two-dimensional polygon
NULL,
NULL,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,3), -- one rectangle (1003 = exterior)
SDO_ORDINATE_ARRAY(1,1, 5,7) -- only 2 points needed to
-- define rectangle (lower left and upper right) with
-- Cartesian-coordinate data
)
);
INSERT INTO cola_markets VALUES(
2,
'cola_b',
SDO_GEOMETRY(
2003, -- two-dimensional polygon
NULL,
NULL,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,1), -- one polygon (exterior polygon ring)
SDO_ORDINATE_ARRAY(5,1, 8,1, 8,6, 5,7, 5,1)
)
);

INSERT INTO cola_markets VALUES(
3,
'cola_c',
SDO_GEOMETRY(
2003, -- two-dimensional polygon
NULL,
NULL,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,1), -- one polygon (exterior polygon ring)
SDO_ORDINATE_ARRAY(3,3, 6,3, 6,5, 4,5, 3,3)
)
);

INSERT INTO cola_markets VALUES(
4,
'cola_d',
SDO_GEOMETRY(
2003, -- two-dimensional polygon
NULL,
NULL,
SDO_ELEM_INFO_ARRAY(1,1003,4), -- one circle
SDO_ORDINATE_ARRAY(8,7, 10,9, 8,11)
)
);

更新視圖：USER_SDO_GEOM_METADATA
INSERT INTO user_sdo_geom_metadata
(TABLE_NAME,
COLUMN_NAME,
DIMINFO,
SRID)
VALUES (
'cola_markets',
'shape',
SDO_DIM_ARRAY( -- 20X20 grid
SDO_DIM_ELEMENT('X', 0, 20, 0.005),
SDO_DIM_ELEMENT('Y', 0, 20, 0.005)
),
NULL -- SRID
);

建立空間索引：
CREATE INDEX cola_spatial_idx
ON cola_markets(shape)
INDEXTYPE IS MDSYS.SPATIAL_INDEX;
-- Preceding statement created an R-tree index.

這樣在mapguide下就可以preview空間資料資訊.

下面來說一下其中最關鍵的一些object:

( SDO_GEOMETRY物件類型
在Spatial中，地理對象的描述是放在一個單獨的類型為SDO_GEOMETRY的欄位中的。任何有這個欄位的表，都至少要定義一個其它主鍵欄位。

Oracle Spatial定義的SDO_GEOMETRY類型為：
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);

當然Spatial也定義了SDO_POINT_TYPE, SDO_ELEM_INFO_ARRAY, 和
SDO_ORDINATE_ARRAY類型：
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;

因為SDO_ORDINATE_ARRAY最大為1048576，所以SDO_GEOMETRY對象的頂點數量就依賴於它的維度，二維為524288，三維為349525，四維只有262144個頂點了。

注意:

對於一個給定的層（同一欄位），所有的地理對象必須都是相同的維度，不能將二維與三維的資料放在一個層裡。

如果你使用四位的SDO_ETYPE那麼，你也要使用四位的SDO_GTYPE。

)

SDO_GEOMETRY Object Type
2.1 SDO_GTYPE  dltt
    d：維數
    l：linear referencing system (LRS)
    tt：Geometry type
    00 UNKNOWN_GEOMETRY
    01 POINT
    02 LINE or CURVE
    03 POLYGON
    04 COLLECTION
    05 MULTIPOINT
    06 MULTILINE or MULTICURVE
    07 MULTIPOLYGON
2.2 SDO_SRID
    確認coordinate system，此值為SDO_COORD_REF_SYS表中的SRID值。此值也被插入到USER_SDO_GEOM_METADATA視圖中。
2.3 SDO_POINT
    （1）SDO_ELEM_INFO and SDO_ORDINATES are both null
    （2）SDO_POINT attribute is non-null
    結論：儲存座標
2.4 SDO_ELEM_INFO
    用來解釋儲存在SDO_ORDINATES屬性中的座標資訊。
    SDO_STARTING_OFFSET：SDO_ORDINATES中的offset min為1
    SDO_ETYPE: 1, 2, 1003, and 2003 simple elements; 3 polygon ring; 4, 1005, and 2005 compound elements
    SDO_INTERPRETATION
2.5 SDO_ORDINATES
    長數組，存放空間對象的座標
2.6 Usage Considerations
    SDO_GEOM.VALIDATE_GEOMETRY_WITH_CONTEXT 用來檢查幾何對象的一致性。

1.1 SDO_GEOMETRY欄位詳解
Oracle Spatial的空間資料都儲存在空間欄位sdo_Geometry中，理解sdo_Geometry是編寫Oracle Spatial程式的關鍵。sdo_Geometry是按照Open GIS規範定義的一個對象，其原始的建立方式如下所示：

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)；
該對象由五個部分組成，各部分的意義如下表所示：
欄位名
 類型
 描述
 
SDO_GTYPE
 NUMBER
 幾何對象的類型
 
SDO_SRID
 NUMBER
 幾何對象的座標系
 
SDO_POINT
 SDO_POINT_TYPE
 表示幾何類型為點的幾何對象
 
 

SDO_ELEM_INFO
 

SDO_ELEM_INFO_ARRAY
 是一個可變長度的數組，每3個數作為一個元素單位，用於解釋座標是如何儲存在SDO_ORDINATES中的
 
 

SDO_ORDINATES
 

SDO_ORDINATE_ARRAY
 是一個可變長度的數組，用於儲存幾何對象的真實座標，該數組的類型為NUMBER型
 

表1.1.1  sdo_geometry 各組成部分的意義
① SDO_GTYPE
是一個NUMBER型的數值，用來定義儲存幾何對象的類型。SDO_GTYPE是一個4個數位整數，其格式為dltt，其中d表示幾何對象的維數；l表示三維線性參考系統中的線性參考值，當d為3維或者4維時需要設定該值，一般情況下為空白；tt為幾何對象的類型，Oracle Spatial定義了7種類型的幾何類型，目前，tt使用了00到07，其中08到99是Oracle Spatial保留的數字，以備將來幾何對象擴充所用。下表描述了Oracle Spatia1支援的幾何物件類型。
數值    幾何類型        描述
DL00                    用於存放自訂類型的幾何對象
DL01    點              幾何對象包含一個點
DL02    直線或曲線      幾何對象由直線或曲線段組成
DL03    多邊形          幾何對象包含一個多邊形，該多邊形可以含有洞
DL04    複合形狀集      點、線、多邊形超集，可包含所有類型
DL05    複合點          幾何對象由一個點或多個點組成
DL06    複合線或曲線    幾何對象由一條線或多條線組成
DL07    複合多邊形      幾何對象可以包含多個外環、多個不相交的多邊形
DL08 - 99               Oracle Spatial 暫且保留
表1.1.2  Oracle Spatia1支援的幾何物件類型

② SDO_SRID
SDO_SRID也是一個NUMBER型的數值，它用於標識與幾何對象相關的空間座標系。如果SDO_SRID為空白（null），則表示沒有座標系與該幾何對象相關；如果該值不為空白，則該值必須為MDSYS.CS_SRS表中SRID欄位的一個值，在建立含有幾何對象的表時，這個值必須加入到描述空間資料表中繼資料的USER_SDO_GEOM_METADATA視圖的SRID欄位中。對於我們通常使用國際標準的Longitude/Latitude(8307)，Oracle Spatial規定，一個幾何欄位中的所有幾何對象都必須為相同的SDO_SRID值。

③ SDO_POINT
SDO_POINT是一個包含三維座標X,Y,Z數值資訊的對象，用於表示幾何類型為點的幾何對象。如果SDO_ELEM_INFO和SDO_ORDINATES數組都為空白，則SDO_POINT中的X,Y,Z為點對象的座標值，否則，sdo_Point的值將被忽略（用NULL表示）。Oracle Spatial強烈要求用SDO_POINT儲存空間實體為點類型空間資料，這樣可以極大的最佳化Oracle Spatial的儲存效能和查詢效率。

④ SDO_ELEM_INFO
SDO_ELEM_INFO是一個可變長度的數組，每3個數作為一個元素單位，用於表示座標是如何儲存在SDO_ORDINATES數組中的。本文把組成一個元素的3個數稱為3元組。一個3元組包含以下3部分的內容：
◇ SDO_STARTING_OFFSET
SDO_STARTING_OFFSET 表明每個幾何元素的第一個座標在SDO_ORDINATES數組中的儲存位置。它的值從1開始，逐漸增加。
◇ SDO_ETYPE
SDO_ETYPE 用於表示幾何對象中每個組成元素的幾何類型。當它的值為1, 2, 1003和2003時，表明這個幾何元素為簡單元素。如果SDO_ETYPE為1003，表明該多邊形為外環（第一個數為1表示外環），座標值以逆時針儲存；如果SDO_ETYPE為2003，表明該多邊形為內環（第一個數為2表示內環），座標值以順時針儲存。當SDO_ETYPE為4, 1005和2005時，表明這個幾何元素為複雜元素。它至少包含一個3元組用以說明該複雜元素具有多少個幾何簡單元素。同樣，1005表示多邊形為外環，座標值以逆時針儲存；2005表示多邊形為內環，座標值以順時針儲存。
◇ SDO_INTERPRETATION
SDO_INTERPRETATION具有兩層含義，具體的作用由SDO_ETYPE是否為複雜元素決定。如果SDO_ETYPE是複雜元素（4, 1005和2005），則SDO_INTERPRETATION表示它後面有幾個子3元組屬於這個複雜元素。如果SDO_ETYPE是簡單元素（1, 2, 1003和2003），則SDO_INTERPRETATION表示該元素的座標值在SDO_ORDINATES中是如何排列的。
需要注意的是，對於複雜元素來說，組成它的子項目是連續的，一個子項目的最後一個點是下一個子項目的起點。最後一個子項目的最後一個座標要麼與下一個元素的SDO_STARTING_OFFSET值減1所對應的座標相同，要麼是整個SDO_ORDINATES數組的最後一個座標。SDO_ETYPE和SDO_INTERPRETATION之間的關係如下表：

SDO_ETYPE        SDO_INTERPRETATION           描述說明
0                任意值                       用於自訂類型，Oracle Spatial不支援

1                1                            點類型

1                n > 1                        具有n個點的點集合

2                1                            由直線段組成的串線

2                2                            由弧線段組成的串線，一個弧線段由起點、弧線上任意一點和終點組成，相鄰兩個弧線段的接點只需要儲存一次

1003
2003             1                            由直線段組成的多邊形，起點和終點必須相同

1003
2003             2                            由弧線段組成的多邊形，起點和終點必須相同。一個弧線段由起點、弧線上任意一點和終點組成，相鄰兩個弧線段的接點只需要儲存一次

1003
2003             3                            矩形：由左下角和右上方兩點確定

1003
2003             4                            圓：由圓周上的三個點組成

4                n >1                         由直線段和弧線段組成的複合線，n表示複合線的相鄰子項目的個數，子項目的SDO_ETYPE必須為2，一個子項目的最後一點是下一子項目的第一個點，並且該點不能重複

1005
2005             n >1                         由直線段和弧線段組成的複合多邊形，n表示複合線的相鄰子項目的個數，子項目的SDO_ETYPE必須為2，一個子項目的最後一點是下一子項目的第一個點，並且該點不能重複。多邊形的起點和終點必須相同

表1.1.3  SDO_ETYPE和SDO_INTERPRETATION 的組合關係

⑤ SDO_ORDINATES
SDO_ORDINATES是一個可變長度的數組，用於儲存幾何對象的實際座標，是一個最大長度為1048576，類型為Number的數組。
SDO_ORDINATES必須與sdo_Elem_Info數組配合使用，才具有實際意義。SDO_ORDINATES的座標儲存方式由幾何對象的維數決定，如果幾何對象為二維，則SDO_ORDINATES的座標以{ x1, y1, x2, y2, …}順序排列，如果幾何對象為三維，則SDO_ORDINATES的座標以{x1, y1, z1, x2, y2, z2, …}的順序排列。
執行個體說明
下面用執行個體來進一步說明SDO_GEOMETRY對象的使用方法。

① 一個帶洞的多邊形

• SDO_GTYPE = 2003，表示幾何對象是一個二維的多邊形。
• SDO_SRID = NULL，在二維情況下不需設定線性參考值。
• SDO_POINT = NULL，表示幾何對象不是點類型。
• SDO_ELEM_INFO = (1,1003,1, 19,2003,1)，有兩個三元組元素（1,1003,1） 和（19,2003,1），按照先後順序，在（1,1003,1）中，“1”表示該子項目的起點為SDO_ORDINATES數組中的第1個值，“1003”表示該元素為多邊形外環，“1”表示該多邊形由直線組成；在（19，2003，1）中，“19”表示該子項目的起點為SDO_ORDINATES數組中的第15個值，“2003”表示該元素為多邊形內環，“1”表示該多邊形由直線組成。
• SDO_ORDINATES = (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)。外環座標以逆時針排列，內環座標以順時針排列。

② 一個直線段與弧線段組成的複合串線

• SDO_GTYPE = 2002，表示幾何對象是一個二維的串線。
• SDO_SRID = NULL，在二維情況下不需設定線性參考值。
• SDO_POINT = NULL，表示幾何對象不是點類型。
• SDO_ELEM_INFO = (1,4,2, 1,2,1, 3,2,2)，有三個三元組元素（1,4,2）（1,2,1） 和（3,2,2），按照先後順序，（1,4,2）表示該串線為複合串線，它由下面兩個三元組描述的子項目組成；在（1,2,1）中，“1”表示該子項目的起點為SDO_ORDINATES數組中的第1個值，“2”表示該元素為線，“1”表示這段線由直線組成；在（3,2,2）中，“3”表示該子項目的起點為SDO_ORDINATES數組中的第3個值，“2”表示該元素為線，“2”表示這段線由弧線段組成。
• SDO_ORDINATES = (10,10, 10,14, 6,10, 14,10)，座標(10,14)是直線段和弧線段的連接點，沒有重複儲存。

③ 一個直線段與弧線段組成的複合多邊形
• SDO_GTYPE = 2003，表示幾何對象是一個二維的多邊形。
• SDO_SRID = NULL，在二維情況下不需設定線性參考值。
• SDO_POINT = NULL，表示幾何對象不是點類型。
• SDO_ELEM_INFO = (1,1005,2, 1,2,1, 5,2,2)，有三個三元組元素（1,2005,2）（1,2,1） 和（5,2,2），按照先後順序，（1,2005,2）表示該多邊形為複合多邊形，它由下面兩個三元組描述的子項目組成；在（1,2,1）中，“1”表示該子項目的起點為SDO_ORDINATES數組中的第1個值，“2”表示該元素為線，“1”表示這段線由直線組成；在（5,2,2）中，“5”表示該子項目的起點為SDO_ORDINATES數組中的第5個值，“2”表示該元素為線，“2”表示這段線由弧線段組成。
• SDO_ORDINATES = (6,10, 10,1, 14,10, 10,14, 6,10)，座標(14,10)是直線段和弧線段的連接點，沒有重複儲存。
    在Oracle Spatial中，可以運用SQL語句進行幾何資料的各種操作，例如：
建立一個oralce資料庫名為Data1：
Create Table Data1( mktID integer，／／第幾號目標
Name char(20)，                        ／／目標名稱
Shape SDO_GEOMETRY                     ／／目標的空間資料
);
把上例中的複合多邊形插入資料庫Data1：
Insert into Datal values( 1，                      //編號
‘複合多邊形’，                                   //名稱
MDSYS.SDO_GEOME1RY(2003，NULL，NULL，              //空間資料
MDSYS.SDO_ELEM _INFO_ARRAY( 1, 1005, 2, 1, 2, 1, 5, 2, 2 ),
MDSYS.SDO_ORDINATES_ARRAY(6,10, 10,1, 14,10, 10,14, 6,10)
);

 

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