Présentation des types de données spatiales

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S’applique à :SQL ServerAzure SQL DatabaseAzure SQL Managed Instance

Il existe deux types de données spatiales. Le type de données geometry prend en charge les données planaires, ou euclidiennes (monde en deux dimensions). Le type de données geometry se conforme à la fois à la spécification Open Geospatial Consortium (OGC) Simple Features for SQL version 1.1.0. et à la norme SQL MM (norme ISO). SQL Server prend également en charge le type de données geography , qui stocke les données ellipsoïdes (autour de la terre), telles que les coordonnées de latitude GPS et de longitude.

Astuce

Les outils spatiaux SQL Server sont une collection open source d’outils parrainée par Microsoft pour une utilisation avec les types spatiaux dans SQL Server. Ce projet fournit un ensemble de fonctions réutilisables que les applications peuvent utiliser. Ces fonctions peuvent inclure des routines de conversion de données, de nouvelles transformations, des agrégats, etc. Pour plus d’informations, consultez Microsoft/SQLServerSpatialTools dans GitHub.

Objets de données spatiales

Les types de données geometry et geography prennent en charge 16 types d’objets de données spatiales, ou types d’instances. Toutefois, seuls onze de ces types d’instances sont instanciables ; vous pouvez créer et utiliser ces instances (ou les instancier) dans une base de données. Ces instances dérivent certaines propriétés de leurs types de données parents.

La figure ci-dessous montre la hiérarchie geometry sur laquelle les types de données geometry et geography sont basés. Les types instanciables de geometry et geography sont indiqués en bleu.

geom_hierarchy

Il existe un type instanciable supplémentaire pour le type de données geography : FullGlobe. Les types geometry et geography peuvent reconnaître une instance spécifique du moment qu’il s’agit d’une instance bien formée, même si elle n’est pas définie de manière explicite. Par exemple, si vous définissez explicitement une instance Point à l’aide de la méthode STPointFromText(), geometry et geography reconnaissent l’instance comme un Point, du moment que l’entrée de méthode est de forme correcte. Si vous définissez la même instance à l’aide de la méthode STGeomFromText() , les types de données geometry et geography reconnaissent l’instance comme un Point.

Les sous-types des types geometry et geography sont divisés en types simples et de collection. Certaines méthodes, telles que STNumCurves() , fonctionnent uniquement avec les types simples.

Les types simples sont les suivants :

Les types de collections sont les suivants :

Différences entre les types de données geometry et geography

Les deux types de données spatiales se comportent souvent de la même façon. Il existe des différences clés dans la façon dont les données sont stockées et manipulées.

Mode de définition des arêtes de connexion

Les données de définition concernant les types LineString et Polygon sont uniquement des sommets. L'arête reliant deux sommets dans un type geometry forme une ligne droite. Toutefois, l'arête reliant deux sommets dans un type geography est un grand arc elliptique court entre les deux sommets. Une grande ellipse correspond à l’intersection de l’ellipsoïde avec un plan passant par son centre. Un grand arc elliptique est un segment d’arc sur la grande ellipse.

Mode de définition des segments d'arc de cercle

Les segments d'arc de cercle pour les types geography sont définis sur le plan des coordonnées cartésiennes XY (les valeurs Z sont ignorées). Les segments d'arc de cercle pour les types geography sont définis par des segments de courbe sur une sphère de référence. Toute parallèle sur la sphère de référence peut être définie par deux arcs de cercle complémentaires où les points des deux arcs ont un angle de latitude constant.

Mesures dans les types de données spatiales

Dans le système planaire (monde en deux dimensions), les mesures de distances et de surfaces sont données dans la même unité de mesure que les coordonnées. Avec le type de données geometry, la distance entre (2, 2) et (5, 6) est cinq unités, quelles que soient les unités utilisées.

Dans un système ellipsoïdal, ou monde sphérique, les coordonnées sont données en degrés de latitude et de longitude. Toutefois, les longueurs et surfaces sont généralement mesurées en mètres et en mètres carrés, bien que la mesure puisse dépendre de l’identificateur de référence spatiale de l’instance geography. L’unité de mesure la plus courante pour le type de données geography est le mètre.

Orientation des données spatiales

L’orientation d’anneau d’un polygone n’est pas un facteur important dans le système planaire. Les fonctionnalités simples OGC pour la spécification SQL ne déterminent pas l’ordre des anneaux et SQL Server n’applique pas l’ordre des anneaux.

Dans un système ellipsoïdal, un polygone sans orientation n’a aucune signification ou est ambigu. Par exemple, un anneau autour de l'équateur décrit-il l'hémisphère Nord ou Sud ? Si nous utilisons le type de données geography pour stocker l’instance spatiale, nous devons spécifier l’orientation de l’anneau et décrire précisément l’emplacement de l’instance.

L’intérieur du polygone dans un système ellipsoïdal est défini par la « règle de gauche » : si vous vous imaginez en train de longer l’anneau formé par un polygone geography en suivant les points dans l’ordre dans lequel ils sont listés, la zone de gauche est considérée comme l’intérieur du polygone et la zone de droite comme l’extérieur.

Lorsque le niveau de compatibilité est 100 ou inférieur dans SQL Server, le type de données geography a les restrictions suivantes :

  • Chaque instance geography doit être contenue à l’intérieur d’un seul hémisphère. Aucun objet spatial plus grand qu'un hémisphère ne peut être stocké.

  • Toute instance geography d’une représentation WKB (Well-Known Binary) ou WKT (Well-Known Text) OGC (Open Geospatial Consortium) qui produit un objet plus grand qu’un hémisphère lève une ArgumentException.

  • Les méthodes de type de données geography qui nécessitent l’entrée de deux instances geography , telles que STIntersection(), STUnion(), STDifference() et STSymDifference(), retournent Null si les résultats des méthodes ne s’ajustent pas à l’intérieur d’un seul hémisphère. STBuffer() retourne également null si la sortie dépasse un seul hémisphère.

Dans SQL Server, FullGlobe est un type spécial de polygone qui couvre l’ensemble du globe. Il a une zone, mais aucune bordure ni sommet.

Anneaux internes et externes dans le type de données geography

La spécification OGC Simple Features for SQL décrit les anneaux externes et les anneaux internes, mais cette distinction n’a aucun sens pour le type de données géographique SQL Server ; tout anneau d’un polygone peut être pris comme l’anneau externe.

Pour plus d’informations sur les spécifications OGC, reportez-vous aux documents suivants :

Segments d’arc de cercle

Trois types instanciables acceptent des segments d’arc de cercle : CircularString, CompoundCurveet CurvePolygon. Un segment d’arc de cercle est défini par trois points dans un plan à deux dimensions ; le troisième point doit être différent du premier point. Quelques exemples de segments d’arc de cercle :

circular_arc_segments

Les deux premiers exemples montrent des segments d’arc de cercle types. Remarquez comment chacun des trois points se situe sur le périmètre d’un cercle.

Les deux autres exemples montrent comment un segment de ligne peut être défini comme un segment d’arc de cercle. Trois points sont toujours nécessaires pour définir le segment d’arc de cercle contrairement à un segment de ligne ordinaire, qui peut être défini par deux points seulement.

Les méthodes qui fonctionnent sur les types de segments d’arc circulaire utilisent des segments de ligne droite pour estimer l’arc circulaire. Le nombre de segments de ligne utilisés pour estimer l’arc dépend de la longueur et de la courbure de l’arc. Les valeurs Z peuvent être stockées pour chacun des types de segments d’arc circulaire, mais ne seront pas utilisées dans les calculs.

Note

Si des valeurs Z sont fournies pour les segments d'arc de cercle, elles doivent être identiques pour tous les points dans le segment d'arc de cercle pour que ce dernier soit accepté comme entrée. Par exemple, CIRCULARSTRING(0 0 1, 2 2 1, 4 0 1) est autorisé, contrairement à CIRCULARSTRING(0 0 1, 2 2 2, 4 0 1) .

Comparaison de LineString et de CircularString

Cet exemple indique comment stocker des triangles isocèles identiques à l’aide d’une instance LineString et d’une instance CircularString :

DECLARE @g1 geometry;
DECLARE @g2 geometry;
SET @g1 = geometry::STGeomFromText('LINESTRING(1 1, 5 1, 3 5, 1 1)', 0);
SET @g2 = geometry::STGeomFromText('CIRCULARSTRING(1 1, 3 1, 5 1, 4 3, 3 5, 2 3, 1 1)', 0);
IF @g1.STIsValid() = 1 AND @g2.STIsValid() = 1
  BEGIN
      SELECT @g1.ToString(), @g2.ToString()
      SELECT @g1.STLength() AS [LS Length], @g2.STLength() AS [CS Length]
  END

Notez qu’une instance CircularString nécessite sept points pour définir le triangle. L’instance LineString nécessite seulement quatre points pour définir le triangle. En effet, une instance CircularString stocke des segments d’arc de cercle et non des segments de ligne. Les côtés du triangle stockés dans l’instance CircularString sont ABC, CDE et EFA. Les côtés du triangle stockés dans l’instance LineString sont AC, CE et EA.

Prenons l’exemple suivant :

SET @g1 = geometry::STGeomFromText('LINESTRING(0 0, 2 2, 4 0)', 0);
SET @g2 = geometry::STGeomFromText('CIRCULARSTRING(0 0, 2 2, 4 0)', 0);
SELECT @g1.STLength() AS [LS Length], @g2.STLength() AS [CS Length];

Voici le jeu de résultats obtenu.

LS Length    CS Length
5.65685...   6.28318...

Les instances CircularString utilisent moins de points pour stocker des limites de courbe avec une précision supérieure que les instances LineString. Les instancesCircularString conviennent particulièrement bien au stockage de limites circulaires, comme par exemple un rayon de recherche de 20 kilomètres autour d’un point spécifique. Les instancesLineString conviennent particulièrement bien au stockage de limites qui sont linéaires, comme un bloc d’agglomération carré.

Comparaison de LineString et de CompoundCurve

Les exemples de code suivants montrent comment stocker la même figure à l’aide des instances LineString et CompoundCurve :

SET @g = geometry::Parse('LINESTRING(2 2, 4 2, 4 4, 2 4, 2 2)');
SET @g = geometry::Parse('COMPOUNDCURVE((2 2, 4 2), (4 2, 4 4), (4 4, 2 4), (2 4, 2 2))');
SET @g = geometry::Parse('COMPOUNDCURVE((2 2, 4 2, 4 4, 2 4, 2 2))');

Dans les exemples ci-dessus, une instance LineString ou une instance CompoundCurve pourrait stocker la figure. L’exemple suivant utilise un CompoundCurve pour stocker un graphique en secteurs :

SET @g = geometry::Parse('COMPOUNDCURVE(CIRCULARSTRING(2 2, 1 3, 0 2),(0 2, 1 0, 2 2))');

Une instance CompoundCurve peut stocker le segment d’arc de cercle (2 2, 1 3, 0 2) directement, mais une instance LineString doit convertir la courbe en plusieurs segments de ligne plus petits.

Comparaison de CircularString et de CompoundCurve

L’exemple de code suivant indique comment le graphique en secteurs peut être stocké dans une instance CircularString :

DECLARE @g geometry;
SET @g = geometry::Parse('CIRCULARSTRING( 0 0, 1 2.1082, 3 6.3246, 0 7, -3 6.3246, -1 2.1082, 0 0)');
SELECT @g.ToString(), @g.STLength();

Le stockage du graphique en secteurs à l’aide d’une instance CircularString nécessite l’utilisation de trois points pour chaque segment de ligne. Si un point intermédiaire n’est pas connu, il doit être calculé, ou le point de terminaison du segment de ligne doit être doublé comme le montre l’extrait de code suivant :

SET @g = geometry::Parse('CIRCULARSTRING( 0 0, 3 6.3246, 3 6.3246, 0 7, -3 6.3246, 0 0, 0 0)');

Les instancesCompoundCurve autorisent à la fois les composants LineString and CircularString . Ainsi, seuls deux points des segments de ligne du graphique en secteurs sont nécessaires. Cet exemple de code indique comment utiliser un CompoundCurve pour stocker la même figure :

DECLARE @g geometry;
SET @g = geometry::Parse('COMPOUNDCURVE(CIRCULARSTRING( 3 6.3246, 0 7, -3 6.3246), (-3 6.3246, 0 0, 3 6.3246))');
SELECT @g.ToString(), @g.STLength();

Comparaison de Polygon et de CurvePolygon

Les instancesCurvePolygon peuvent utiliser des instances CircularString et CompoundCurve instances when defining their exterior et interior rings. Les instances Polygon ne le peuvent pas.

Voir aussi