Microsoft SQL Server 从 2008 版本开始引入了对空间数据的支持，使其成为一个具有地理空间能力的数据库。SQL Server 提供了两种主要的空间数据类型：GEOMETRY 和 GEOGRAPHY，它们分别用于处理平面坐标系和地球球面坐标系上的空间数据，并提供了一套遵循 OGC (Open Geospatial Consortium) 标准的空间函数。
1. GEOMETRY 与 GEOGRAPHY 数据类型
理解这两种空间数据类型的区别是使用 SQL Server Spatial 的关键。
GEOMETRY 数据类型：
定义： 用于表示平面（或欧几里得）坐标系中的空间对象。它假定一个平面笛卡尔坐标系，距离和面积的计算是基于平面几何的。
坐标系： 通常用于投影坐标系 (Projected Coordinate System)，例如UTM 坐标系，其SRID (Spatial Reference System Identifier) 通常较大（如 26918 代表 UTM Zone 18N）。
单位： 距离和面积的计算单位是根据SRID所定义的投影坐标系的线性单位（例如米、英尺）。
应用场景： CAD 数据、小范围区域的地图数据、室内地图等。
GEOGRAPHY 数据类型：
定义： 用于表示地球球面坐标系（或地理坐标系）中的空间对象。它将 特殊数据库 地球建模为一个近似的球体或椭球体，距离和面积的计算是基于球面几何的。
坐标系： 必须使用地理坐标系 (Geographic Coordinate System)，最常见的是 WGS84，其 SRID 为 4326。
单位： 距离通常以米为单位，面积以平方米为单位。
应用场景： 大尺度地图数据、全球定位系统 (GPS) 数据、WebGIS 中常用的经纬度数据等。
重要区别：
GEOMETRY 的空间关系计算是基于平面的，例如连接地球两点的直线是平面上的直线。
GEOGRAPHY 的空间关系计算是基于球面的，例如连接地球两点的直线是大圆弧 (Great Circle Arc)。对于跨度较大的地理空间分析，使用 GEOGRAPHY 更为准确。
2. 空间函数与空间索引
SQL Server Spatial 提供了一系列遵循 OGC 标准的空间函数和空间索引来支持空间数据操作。
空间函数：
几何创建： STGeomFromText() (从 WKT 文本创建几何)、STPointFromText()、Parse() (更通用的解析方法) 等。
几何属性： STX() (X坐标)、STY() (Y坐标)、STLength() (长度)、STArea() (面积) 等。
空间关系： STIntersects() (相交)、STContains() (包含)、STWithin() (在...之内)、STDistance() (距离) 等。
空间操作： STBuffer() (缓冲区)、STUnion() (合并)、STTransform() (坐标系转换) 等。
空间索引：
SQL Server 使用B-tree 索引来优化空间数据。在创建空间索引时，它会将多维空间通过网格系统划分为一维，并将这些一维值存储在 B-tree 中。
语法：CREATE SPATIAL INDEX SPATIAL_IndexName ON TableName(SpatialColumnName);
索引级别： 可以指定网格的级别（GRIDS 选项），级别越高，索引越精细，但存储开销越大。
查询优化： SQL Server 的查询优化器能够识别和利用空间索引来加速空间范围查询和空间关系查询。
3. 使用示例与应用场景
以下是 SQL Server Spatial 的简单使用示例。
创建表并插入空间数据：
SQL
-- 使用 GEOMETRY 类型（UTM 坐标系，SRID 26918）
CREATE TABLE buildings (
id INT PRIMARY KEY IDENTITY,
name NVARCHAR(100),
geom GEOMETRY
);
INSERT INTO buildings (name, geom) VALUES
('Building A', geometry::STGeomFromText('POLYGON((630000 4800000, 630100 4800000, 630100 4801000, 630000 4801000, 630000 4800000))', 26918));
-- 使用 GEOGRAPHY 类型（WGS84 经纬度，SRID 4326）
CREATE TABLE poi (
id INT PRIMARY KEY IDENTITY,
name NVARCHAR(100),
location GEOGRAPHY
);
INSERT INTO poi (name, location) VALUES
('Eiffel Tower', geography::STPointFromText('POINT(-2.2945 48.8584)', 4326));
创建空间索引：
SQL
CREATE SPATIAL INDEX idx_buildings_geom ON buildings(geom);
CREATE SPATIAL INDEX idx_poi_location ON poi(location);
执行空间查询：
SQL
-- 查询距离埃菲尔铁塔1公里范围内的POI
SELECT name FROM poi WHERE location.STDistance(geography::STPointFromText('POINT(-2.2945 48.8584)', 4326)) <= 1000;
-- 查询与某个多边形相交的建筑物
SELECT name FROM buildings WHERE geom.STIntersects(geometry::STGeomFromText('POLYGON((629900 4799900, 630200 4799900, 630200 4802000, 629900 4802000, 629900 4799900))', 26918)) = 1;
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