MySQL的GIS、GEO入门笔记

探索和学习MySQL中GIS相关功能和特性

这里记录了学习和了解MySQL中GIS特性相关内容的过程。

MySQL官方论坛中GIS的举例

测试数据已经导入成功，下面开始对GIS相关函数和GEOHASH进行了解和体验；

mysql中geometry类型的简单使用

MySQL空间数据类型

经纬度信息存储在geometry格式的字段中，该字段必须非空。

MySQL8.0前按照longitude-latitude的顺序存储位置

MySQL8.0前按照longitude-latitude的顺序存储位置

MySQL8.0前按照longitude-latitude的顺序存储位置

插入数据时候可使用如下语句：

MySQL存储geometry信息的方式采用了25bytes，相比WKB的21bytes，多了4bytes的坐标系表示，组成部分如下：

WTF字符串格式说明

select ST_GeomFromText(WTF格式字符串)

WKT(Well-known text)是一种文本标记语言,用于表示矢量几何对象、空间参照系统及空间参照系统之间的转换。通过WTF字符串生成geometry的方法：

点： POINT(x y)

线： LINESTRING(x1 y1, x2 y2, x3 y3...)

多边形： POLYGON((0 0, 10 0, 10 10,0 10,0 0),(5 5,7 5,7 7,5 7,5 5))

多点集： MULTIPOINT(0 0, 20 20, 60 60) 或 MULTIPOINT((0 0),(5 5),(5 0))

多线集： MULTILINESTRING((10 10, 20 20), (15 15, 30 15))

多多边形集： MULTIPOLYGON(((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0)),((5 5,7 5,7 7,5 7, 5 5)))

例如两点一线组成的几何集： GEOMETRYCOLLECTION(POINT(10 10), POINT(30 30), LINESTRING(15 15, 20 20))

A geometry is syntactically well-formed if it satisfies conditions such as those in this (nonexhaustive) list:

Collections are not empty (except GeometryCollection)

更多内容参见

ST_PointFromText('POINT(X Y)')

ST_LineStringFromText('LINESTRING(0 0,1 1,2 2)')

ST_PolygonFromText('POLYGON((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0),(5 5,7 5,7 7,5 7,5 5))')

ST_GeomCollFromText()

更多内容参见

参见

Point(x,y)

LineString((x1,y1),(x2,y2)...)

Polygon(LineString(),LineString()....)

参见

ST_AsText()

ST_AsBinary()

ST_AsWKT()

参见

ST_Dimension(geom) ：返回geom的维度（-1，0，1，2）

ST_Envelope(geom) ：返回geom的最小外接矩形（MBR）

ST_GeometryType(geom) ：返回geom的类型

ST_IsEmpty(geom) ：该函数并不能真实的判空，当geom为任何有效的几何值时返回0，无效的几何值返回1；

ST_IsSimple(geom) ：当geom无任何异常几何点返回1（如自相交和自切线等），否则返回0

ST_SRID(geom) ：返回geom的坐标系ID

参见

ST_X(Point) ：获取Point的X值

ST_Y(Point) ：获取Point的Y值

参见

ST_StartPoint(linestrng) ： 线的起点

ST_EndPoint(linestring) ：返回线的最后一个点

ST_IsClosed(linestring或multilinestring) ：线是否闭合（若为线，则判断起点与终点是否一致；若为线组，则判断组内每个元素是否符合闭合线）

ST_Length(linestring) ：返回线的长度，若入参为线集，则返回集合内所有长度的和

ST_NumPoiints(linestring) ：返回点的数量；

ST_PointN(linestring,N) ：返回第N个点（从1开始）

参见

具体不在一一列举，主要有计算多边形面积、中心点、最小外接圆，最大内接圆等函数，列举几个可能会用到的：

ST_Area(Poly|mPoly) ：返回双精度的面积或面积的和

'ST_Centroid(Poly|mPoly)'：返回数学上的中心点

ST_ExteriorRing(Poly) ：返回外接圆

参见

ST_Buffer说明

不再列举，主要有：ST_Buffer（不懂干啥用），ST_ConvexHull(geom)凸包，ST_Dfference(g1,g2)比较差异，ST_Intersecton(g1,g2)交叉点，ST_SymDifference(g1,g2)对称差分，ST_Union(g1,g2)连接、合并等。

检查geometry Objects之间的空间关系的方法。

参见

计算两个Object之间的空间关系的函数，有两个间距离、相交、不相交，包含、相等、相切、重叠、接触、在内等等空间关系。下面列举几个可能会常用的方法：

ST_Contains(g1,g2) ：g1是否完全包含g2

ST_Within(g1,g2) ：g1是否包含于g2中

ST_Distance(g1,g2) ：返回g1和g2之间的距离，已坐标单位计算的

ST_Equals(g1,g2) ：返回g1和g2是否相等

参见

MBRContains(g1,g2) ：g1的mbr是否包含g2的mbr

MBRWithin(g1,g2) ：g1的mbr是否在g2的mbr内

MBRCoveredBy(g1,g2) ：g1的mbr是否被g2的mbr覆盖

MBRCovers(g1,g2) ：g1的mbr是否覆盖g2的mbr

MBRDisjoint(g1,g2) ：g1的mbr,g2的mbr是否不相交

MBRIntersects(g1,g2) ：g1mbr，g2mbr是否相交

MBREqual(g1,g2) ：g1的mbr,g2的mbr的外接是否相等

MBREquals(g1,g2) ：g1的mbr,g2的mbr的外接是否相等

MBROverlaps(g1,g2) ：g1mbr、g2mbr

其他函数请参看原文

GeoHash介绍

GeoHash Wiki百科

MySQL中自带函数 st_geohash(longtude,latitude,max_length) 或 st_geohash(point, max_length) 即可生成某一点的geohash值。

返回一个geohash字符串中的latitude或longitude

返回一个geohash解析出的point数据

官方文档

通过geometry生成一个GeoJSON Object， select st_asgeojson(geometry,max_length,options)

通过GeoJSON生成GeoMetry对象。

ST_GeomFromGeoJSON(jsonstring, [options [, srid]])

具体使用方法参见官方文档

官方文档

MySQL中提供的方便空间运算的函数们

select ST_Distance_Spher(geomPoint1,geomPoint2 [, radius])

此方法用于计算两点或多个点之间的地球上的距离（是地球球面距离而不是直线距离），返回单位为米，

select ST_IsValid(ST_GeomFromText('LINESTRING(0 0,1 1)'))

判断入参是否是符合地理位置描述的格式。返回1（符合）或者0（不符）；

例如：

返回0：

select st_isvalid(st_geomfromtext('linestring(0 0, -0.00 0, 0.0 0)')

返回1：

select st_isvalid(st_geomfromtext('linestring(0 0,1 1)')

select st_astext(st_makeenvelope(pt1, pt2))

返回两点构成的包络。（此计算是基于笛卡尔坐标系而非球面）

例如：

SELECT ST_AsText ( st_makeenvelope ( st_geomfromtext ( 'point(0 0)' ), st_geomfromtext ( 'point(1 1)' ) ) )

返回结果：

POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))

效果说明

JS抽稀算法

select st_simplify(geometry, max_distance)

用道格拉斯-普克算法（抽稀函数）简化geometry，并返回与原格式相同格式的结果。

例如，以下点集拟合为直线，步长0.5：

SELECT st_simplify ( st_geomfromtext ( 'LINESTRING(0 0,0 1,1 1,1 2,2 2,2 3,3 3)' ), 0.5 )

返回结果：

LINESTRING(0 0, 0 1, 1 1, 2 3, 3 3)

再如，步长1.0：

SELECT st_simplify ( st_geomfromtext ( 'LINESTRING(0 0,0 1,1 1,1 2,2 2,2 3,3 3)' ), 1.0 )

返回结果：

LINESTRING(0 0, 3 3)

SELECT ST_Validate(geometry)

验证geometry是符合正确的地理位置信息格式。例如 Point(0 0) 是合格的； Linestring(0 0) 是非法的； Linestring(0 0, 1 1) 是合格的

了解了上述MySQL中关于集合对象的功能，下面来实践一下

由上面geohash长度-精度对应表可知，前6位表示±610米左右的误差，这里先查询前六位范围之后再用上述方法精确筛选一次即可：

可将上述查询方法封装为MySQL函数方便和简化程序调用.

该方法是运用了内置的几何关系运算函数 ST_Contains 和 ST_MakeEnvelop 来实现的，0.5对应大概500米左右的范围，具体如下；

链接: https://pan.baidu.com/s/1cW-kv6DIgtYMw5I3bNFzKA

提取码: jagn

问题一：为什么MYSQL很少人用视图？

      答：mysql并不是很少人用，而是大部分一般直接通过sql查询的方式来实现类似view功能，不愿意 去增加这么一个过程，其实增加view还是有很多好处：

简单性。视图不仅可以简化用户对数据的理解，也可以简化他们的 *** 作。

安全性。通过视图用户只能查询和修改他们所能见到的数据。

逻辑数据独立性。视图可以使应用程序和数据库表在一定程度上独立。

问题二：MySQL和MSSQL有哪些本质区别？

   答：MySQL可以说是MSSQL的简化版本。理念相同，但MySQL的实现比MSSQL的需求低。MySQL是一个免费的、开放源代码的SQL数据库，所以免费的MYSQL很受欢迎，

MySQL 数据类型细分下来，大概有以下几类：

数值，典型代表为 tinyint,int,bigint 浮点/定点，典型代表为 float,double,decimal 以及相关的同义词 字符串，典型代表为 char,varchar 时间日期，典型代表为 date,datetime,time,timestamp 二进制，典型代表为 binary,varbinary 位类型 枚举类型

集合类型

以下内容，我们在另一篇文章介绍

大对象，比如 text,blob json 文档类型 一、数值类型（不是数据类型，别看错了）如果用来存放整数，根据范围的不同，选择不同的类型。

以上是几个整数选型的例子。整数的应用范围最广泛，可以用来存储数字，也可以用来存储时间戳，还可以用来存储其他类型转换为数字后的编码，如 IPv4 等。示例 1用 int32 来存放 IPv4 地址，比单纯用字符串节省空间。表 x1，字段 ipaddr，利用函数 inet_aton，检索的话用函数 inet_ntoa。 查看磁盘空间占用，t3 占用最大，t1 占用最小。所以说如果整数存储范围有固定上限，并且未来也没有必要扩容的话，建议选择最小的类型，当然了对其他类型也适用。root@ytt-pc:/var/lib/mysql/3305/ytt# ls -sihl总用量 3.0G3541825 861M -rw-r----- 1 mysql mysql 860M 12月 10 11:36 t1.ibd3541820 989M -rw-r----- 1 mysql mysql 988M 12月 10 11:38 t2.ibd3541823 1.2G -rw-r----- 1 mysql mysql 1.2G 12月 10 11:39 t3.ibd 二、浮点数 / 定点数先说 浮点数，float 和 double 都代表浮点数，区别简单记就是 float 默认占 4 Byte。float(p) 中的 p 代表整数位最小精度。如果 p >24 则直接转换为 double，占 8 Byte。p 最大值为 53，但最大值存在计算不精确的问题。再说 定点数，包括 decimal 以及同义词 numeric，定点数的整数位和小数位分别存储，有效精度最大不能超过 65。所以区别于 float 的在于精确存储，必须需要精确存储或者精确计算的最好定义为 decimal 即可。示例 3创建一张表 y1，分别给字段 f1,f2,f3 不同的类型。mysql-(ytt/3305)->create table y1(f1 float,f2 double,f3 decimal(10,2))Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)

三、字符类型字符类型和整形一样，用途也很广。用来存储字符、字符串、MySQL 所有未知的类型。可以简单说是万能类型！

char(10) 代表最大支持 10 个字符存储，varhar(10) 虽然和 char(10) 可存储的字符数一样多，不同的是 varchar 类型存储的是实际大小，char 存储的理论固定大小。具体的字节数和字符集相关。示例 4例如下面表 t4 ，两个字段 c1,c2，分别为 char 和 varchar。mysql-(ytt/3305)->create table t4 (c1 char(20),c2 varchar(20))Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

所以在 char 和 varchar 选型上，要注意看是否合适的取值范围。比如固定长度的值，肯定要选择 char；不确定的值，则选择 varchar。

四、日期类型日期类型包含了 date,time,datetime,timestamp，以及 year。year 占 1 Byte，date 占 3 Byte。　

 time,timestamp,datetime 在不包含小数位时分别占用 3 Byte,4 Byte,8 Byte；小数位部分另外计算磁盘占用，见下面表格。

请点击输入图片描述

注意：timestamp 代表的时间戳是一个 int32 存储的整数，取值范围为 '1970-01-01 00:00:01.000000' 到 '2038-01-19 03:14:07.999999'；datetime 取值范围为 '1000-01-01 00:00:00.000000' 到 '9999-12-31 23:59:59.999999'。 

综上所述，日期这块类型的选择遵循以下原则：

1. 如果时间有可能超过时间戳范围，优先选择 datetime。2. 如果需要单独获取年份值，比如按照年来分区，按照年来检索等，最好在表中添加一个 year 类型来参与。3. 如果需要单独获取日期或者时间，最好是单独存放，而不是简单的用 datetime 或者 timestamp。后面检索时，再加函数过滤，以免后期增加 SQL 编写带来额外消耗。

4. 如果有保存毫秒类似的需求，最好是用时间类型自己的特性，不要直接用字符类型来代替。MySQL 内部的类型转换对资源额外的消耗也是需要考虑的。

示例 5

建立表 t5，对这些可能需要的字段全部分离开，这样以后写 SQL 语句的时候就很容易了。 当然了，这种情形占用额外的磁盘空间。如果想在易用性与空间占用量大这两点来折中，可以用 MySQL 的虚拟列来实时计算。比如假设 c5 字段不存在，想要得到 c5 的结果。mysql-(ytt/3305)->alter table t5 drop c5, add c5 year generated always as (year(c1)) virtualQuery OK, 1 row affected (2.46 sec)Records: 1  Duplicates: 0  Warnings: 0

五、二进制类型

binary 和 varbinary 对应了 char 和 varchar 的二进制存储，相关的特性都一样。不同的有以下几点：

binary(10)/varbinary(10) 代表的不是字符个数，而是字节数。

行结束符不一样。char 的行结束符是 \0，binary 的行结束符是 0x00。

由于是二进制存储，所以字符编码以及排序规则这类就直接无效了。

示例 6

来看这个 binary 存取的简单示例，还是之前的变量 @a。

切记！这里要提前计算好 @a 占用的字节数，以防存储溢出。

六、位类型

bit 为 MySQL 里存储比特位的类型，最大支持 64 比特位， 直接以二进制方式存储，一般用来存储状态类的信息。比如，性别，真假等。具有以下特性：

1. 对于 bit(8) 如果单纯存放 1 位，左边以 0 填充 00000001。2. 查询时可以直接十进制来过滤数据。3. 如果此字段加上索引，MySQL 不会自己做类型转换，只能用二进制来过滤。

示例 7

创建表 c1, 字段性别定义一个比特位。mysql-(ytt/3305)->create table c1(gender bit(1))Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

mysql-(ytt/3305)->select cast(gender as unsigned)  'f1' from c1+------+| f1   |+------+|    0 ||    1 |+------+2 rows in set (0.00 sec)

过滤数据也一样，二进制或者直接十进制都行。mysql-(ytt/3305)->select conv(gender,16,10) as gender \   ->from c1 where gender = b'1' +--------+| gender |+--------+| 1      |+--------+1 row in set (0.00 sec)    mysql-(ytt/3305)->select conv(gender,16,10) as gender \    ->from c1 where gender = '1'+--------+| gender |+--------+| 1      |+--------+1 row in set (0.00 sec)

其实这样的场景，也可以定义为 char(0)，这也是类似于 bit 非常优化的一种用法。

mysql-(ytt/3305)->create table c2(gender char(0))Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)

那现在我给表 c1 简单的造点测试数据。

mysql-(ytt/3305)->select count(*) from c1+----------+| count(*) |+----------+| 33554432 |+----------+1 row in set (1.37 sec)

把 c1 的数据全部插入 c2。

mysql-(ytt/3305)->insert into c2 select if(gender = 0,'',null) from c1Query OK, 33554432 rows affected (2 min 18.80 sec)Records: 33554432  Duplicates: 0  Warnings: 0

两张表的磁盘占用差不多。root@ytt-pc:/var/lib/mysql/3305/ytt# ls -sihl总用量 1.9G4085684 933M -rw-r----- 1 mysql mysql 932M 12月 11 10:16 c1.ibd4082686 917M -rw-r----- 1 mysql mysql 916M 12月 11 10:22 c2.ibd

检索方式稍微有些不同，不过效率也差不多。所以说，字符类型不愧为万能类型。

七、枚举类型

枚举类型，也即 enum。适合提前规划好了所有已经知道的值，且未来最好不要加新值的情形。枚举类型有以下特性：

1. 最大占用 2 Byte。2. 最大支持 65535 个不同元素。3. MySQL 后台存储以下标的方式，也就是 tinyint 或者 smallint 的方式，下标从 1 开始。4. 排序时按照下标排序，而不是按照里面元素的数据类型。所以这点要格外注意。

示例 8

创建表 t7。mysql-(ytt/3305)->create table t7(c1 enum('mysql','oracle','dble','postgresql','mongodb','redis','db2','sql server'))Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)

八、集合类型

集合类型 SET 和枚举类似，也是得提前知道有多少个元素。SET 有以下特点：

1. 最大占用 8 Byte，int64。2. 内部以二进制位的方式存储，对应的下标如果以十进制来看，就分别为 1,2,4,8，...，pow(2,63)。3. 最大支持 64 个不同的元素，重复元素的插入，取出来直接去重。4. 元素之间可以组合插入，比如下标为 1 和 2 的可以一起插入，直接插入 3 即可。

示例 9

定义表 c7 字段 c1 为 set 类型，包含了 8 个值，也就是下表最大为 pow(2,7)。

mysql-(ytt/3305)->create table c7(c1 set('mysql','oracle','dble','postgresql','mongodb','redis','db2','sql server'))Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

插入 1 到 128 的所有组合。

mysql-(ytt/3305)->INSERT INTO c7WITH RECURSIVE ytt_number (cnt) AS (        SELECT 1 AS cnt        UNION ALL        SELECT cnt + 1        FROM ytt_number        WHERE cnt <pow(2, 7)    )SELECT *FROM ytt_numberQuery OK, 128 rows affected (0.01 sec)Records: 128  Duplicates: 0  Warnings: 0

九、数据类型在存储函数中的用法

函数里除了显式声明的变量外，默认 session 变量的数据类型很弱，随着给定值的不同随意转换。

示例 10

定义一个函数，返回两个给定参数的乘积。定义里有两个变量，一个是 v_tmp 显式定义为 int64，另外一个 @vresult 随着给定值的类型随意变换类型。

简单调用下。

mysql-(ytt/3305)->select ytt_sample_data_type(1111,222) 'result'+--------------------------+| result                   |+--------------------------+| The result is: '246642'. |+--------------------------+1 row in set (0.00 sec)

总结

本篇把 MySQL 基本的数据类型做了简单的介绍，并且用了一些容易理解的示例来梳理这些类型。我们在实际场景中，建议选择适合最合适的类型，不建议所有数据类型简单的最大化原则。比如能用 varchar(100)，不用 varchar(1000)。

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