在空间数据库和地理信息系统(GIS)领域,WKT (Well-Known Text) 和 WKB (Well-Known Binary) 是由开放地理空间联盟(OGC)定义的重要标准,用于表示和交换几何对象。它们是大多数主流空间数据库(如 PostGIS、SQL Server Spatial、Oracle Spatial)内部存储和外部交互的基础。虽然它们都描述相同的几何概念,但在表示方式、用途和效率上存在显著区别。
1. WKT:人类可读的文本表示
WKT 是一种人类可读的文本字符串格式,用于描述几何对象。
表示方式: WKT 使用文本字符串来描述几何类型及其坐标。例如,一个点可以表示为 POINT (30 10),一条线可以表示为 LINESTRING (30 10, 10 30, 40 40),一个多边形可以表示为 POLYGON ((30 10, 40 40, 20 40, 10 20, 30 10))。它支持所有 OGC 标准的几何类型,包括多点、多线、多面以及几何集合 (GEOMETRYCOLLECTION)。
特点:
可读性强: 由于是文本格式,WKT 易于理解和调试。用户可以直接在文本编辑器中查看和修改几何数据。
调试方便: 当数据出现问题时,WKT 格式能够提供直观的错误定位信息。
用于交互: 经常在 SQL 查询、数据库日志、以及与用户进行简单的几何输入输出时使用。
缺点:
冗余性高: 文本格式比二进制格式占用更多的存储空间和传输带宽,尤其对于复杂几何对象,字符串会非常长。
解析效率低: 数据库或应用程序在处理 WKT 字符串时,需要进行文本解析,这比直接处理二进制数据效率低。
2. WKB:紧凑高效的二进制表示
WKB 是 WKT 对应的二进制格式,用于更高效地存储和传输几何数据。
表示方式: WKB 使用一系列字节来编码几何类型、字节顺序(大小端)、坐标维度 特殊数据库 和坐标值。它通常以十六进制字符串的形式呈现,例如 010100000000000000000024400000000000002E40 代表一个点。这种二进制编码是针对计算机处理优化的。
特点:
存储效率高: WKB 比 WKT 紧凑得多,显著减少了存储空间和网络传输量,这对于处理大规模空间数据集至关重要。
解析效率高: 数据库可以直接读取和解析 WKB 数据,无需额外的文本解析步骤,从而提高了处理速度。
数据库内部存储: 大多数空间数据库在内部存储几何数据时,都采用 WKB 或其高度优化的变种。
缺点:
可读性差: WKB 是机器可读的,对于人类来说难以直接理解和调试。
不易手动创建: 用户很难手动创建或修改 WKB 格式的数据。
3. 应用场景与相互转换
WKT 和 WKB 在空间数据生命周期中扮演着不同的角色。
WKT 的常见应用:
在 SQL 语句中插入或更新几何数据:INSERT INTO my_table (geom) VALUES (ST_GeomFromText('POINT (10 20)'));
调试和测试空间查询。
在 RESTful API 中作为一种可读的地理数据传输格式(尽管 GeoJSON 更流行)。
WKB 的常见应用:
数据库内部存储几何列。
应用程序和数据库之间的高效数据传输。
在编程语言中使用时,通常通过库来处理 WKB 数据。
相互转换: 几乎所有的空间数据库和 GIS 库都提供了 WKT 和 WKB 之间相互转换的函数。例如,在 PostGIS 中,可以使用 ST_AsText() 将几何转换为 WKT,使用 ST_AsBinary() 将几何转换为 WKB;使用 ST_GeomFromText() 和 ST_GeomFromWKB() 将 WKT/WKB 字符串转换回几何对象。
总的来说,WKT 和 WKB 是互补的,WKT 方便人类理解和交互,而 WKB 则提供高效的机器处理能力,两者共同构成了空间数据交换和存储的基础。