MySQL空间函数之点、线、面、几何

MySQL空间函数之点、线、面、几何

• MySQL空间函数之点、线、面、几何
  • 点、线、面、几何
    • 创建点
    • 创建线
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    • 几何数据类型
    • 常用几何函数
      • ST_GeoHash
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      • ST_LongFromGeoHash
      • ST_PointFromText
      • ST_LineFromText
      • ST_PolyFromText
      • ST_GeometryFromText
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      • ST_AsText
      • ST_X与ST_Y
      • ST_Distance_Sphere
      • ST_Distance
    • 使用示例
  • 相关补充
    • GeoHash
  • 相关资料

点、线、面、几何

声明：本文中涉及到的测试sql是基于mysql-8.0.18版本进行的

提示

• 坐标经纬度可去百度地图坐标拾取系统查询
• 本文只介绍常用的功能，更多功能详见MySQL空间函数
• MySQL提供的点、线、面等空间几何能力常用来处理经纬度相关数据，但是并不意味着只能处理经纬度，实际上正如名字一样，任何点线面等几何都可以处理

创建点

更多见here

语法

-- Point(经度, 纬度)
Point(x, y)

示例：

select Point(104.048599, 30.668247) AS '成都文化公园的位置'

创建线

更多见here

语法

LineString(pt [, pt] ...)

注：多个点，可以不在同一个直线上

示例：

select LineString(
    Point(104.048599, 30.668247), 
    Point(103.957762, 30.566805), 
    Point(104.137136, 30.771566)
    ) AS '成都文化公园 - 成都双流机场 - 成都植物园'

创建面

提示

• 创建Polygon时，所使用的的LineString必须是闭合的线，否则会报错（有的mysql版本不会报错，但是会返回null）
• 更多见here

语法

Polygon(ls [, ls] ...)

示例：

select Polygon(
				LineString(
						Point(104.050323,30.66775), 
						Point(104.146334,30.635936),
						Point(104.006055,30.562825), 
						Point(104.050323,30.66775)
				)
		) AS '成都文化公园 -> 成都东站 -> 四川大学江安校区 -> 成都文化公园 围成的多边形区域'

select Polygon(
				LineString(
						Point(104.050323,30.66775), 
						Point(104.146334,30.635936),
						Point(104.006055,30.562825), 
						Point(104.050323,30.66775)
				),
				LineString(
						Point(103.912344,30.646873), 
						Point(103.828406,30.730351),
						Point(103.962936,30.670235), 
						Point(103.912344,30.646873)
				)
		) AS '成都文化公园 -> 成都东站 -> 四川大学江安校区 -> 成都文化公园,围成的多边形区域
		      + 
		      四川爱华学院 -> 国色天香陆地公园 -> FF体育公园 -> 四川爱华学院,围成的多边形区域
		     '

几何数据类型

• point类型的数据列：只能存Point数据

• linestring类型的数据列：只能存LineString数据

• polygon类型的数据列：只能存Polygon数据

• geometry类型的数据列：能存所有几何类型的数据，包括不限于point类型、linestring类型、polygon类型、multipoint类型、multilinestring类型、multipolygon类型等

  示例说明：

  • 假设我们的表结构是这样的：

    

  • 那么凡是几何类型的数据，都可以往这列放，如：

    

常用几何函数

更多函数详见MySQL空间函数

ST_GeoHash

计算一个点的地理hash值

• 语法说明

  -- 参数：经度、纬度、最大hash长度
  ST_GeoHash(longitude, latitude, max_length)
  
  -- 参数：Point、最大hash长度
  ST_GeoHash(point, max_length)
  

• 示例

  mysql> SELECT ST_GeoHash(180,0,10), ST_GeoHash(-180,-90,15);
  +----------------------+-------------------------+
  | ST_GeoHash(180,0,10) | ST_GeoHash(-180,-90,15) |
  +----------------------+-------------------------+
  | xbpbpbpbpb           | 000000000000000         |
  +----------------------+-------------------------+
  

ST_LatFromGeoHash

从地理hash值中提取纬度

• 语法说明

  ST_LatFromGeoHash(geohash_str)
  

• 示例

  mysql> SELECT ST_LatFromGeoHash(ST_GeoHash(45,-20,10));
  +------------------------------------------+
  | ST_LatFromGeoHash(ST_GeoHash(45,-20,10)) |
  +------------------------------------------+
  |                                      -20 |
  +------------------------------------------+
  

ST_LongFromGeoHash

从地理hash值中提取经度

• 语法说明

  ST_LongFromGeoHash(geohash_str)
  

• 示例

  mysql> SELECT ST_LongFromGeoHash(ST_GeoHash(45,-20,10));
  +-------------------------------------------+
  | ST_LongFromGeoHash(ST_GeoHash(45,-20,10)) |
  +-------------------------------------------+
  |                                        45 |
  +-------------------------------------------+
  

ST_PointFromText

使用文本构造点Point

• 语法说明

  ST_PointFromText(wkt [, srid [, options]])
  

• 示例

  mysql> SELECT ST_PointFromText('point(1 2)');
  +--------------------------------+
  | ST_PointFromText('point(1 2)') |
  +--------------------------------+
  | POINT(1 2)                     |
  +--------------------------------+
  

ST_LineFromText

使用文本构造线LINESTRING

• 语法说明

  ST_LineFromText(wkt [, srid [, options]])
  -- 或
  ST_LineStringFromText(wkt [, srid [, options]])
  

• 示例

  mysql> SELECT ST_LineFromText ( 'linestring(1 2, 110 20)' );
  +-----------------------------------------------+
  | ST_LineFromText ( 'linestring(1 2, 110 20)' ) |
  +-----------------------------------------------+
  | LINESTRING(1 2, 110 20)                       |
  +-----------------------------------------------+
  

ST_PolyFromText

使用文本构造面LINESTRING

• 语法说明

  ST_PolyFromText(wkt [, srid [, options]])
  -- 或
  ST_PolygonFromText(wkt [, srid [, options]])
  

• 示例

  mysql> SELECT ST_PolyFromText ( 'polygon((1 2, 110 20, 130 50, 1 2), (92 50, 120 2, 3 10, 92 50))' );
  +----------------------------------------------------------------------------------------+
  | ST_PolyFromText ( 'polygon((1 2, 110 20, 130 50, 1 2), (92 50, 120 2, 3 10, 92 50))' ) |
  +----------------------------------------------------------------------------------------+
  | POLYGON((1 2, 110 20, 130 50, 1 2), (92 50, 120 2, 3 10, 92 50))                       |
  +----------------------------------------------------------------------------------------+
  

ST_GeometryFromText

使用文本构造（点、线、面等）几何

• 语法说明

  ST_GeomFromText(wkt [, srid [, options]])
  -- 或
  ST_GeometryFromText(wkt [, srid [, options]])
  

• 示例

  SELECT ST_PolyFromText ( 'polygon((1 2, 110 20, 130 50, 1 2), (92 50, 120 2, 3 10, 92 50))' );
  -- 等价于
  SELECT ST_GeomFromText ( 'polygon((1 2, 110 20, 130 50, 1 2), (92 50, 120 2, 3 10, 92 50))' );
  
  SELECT ST_LineFromText ( 'linestring(1 2, 110 20)' );
  -- 等价于
  SELECT ST_GeomFromText ( 'linestring(1 2, 110 20)' );
  
  SELECT ST_PointFromText('point(1 2)');
  -- 等价于
  SELECT ST_GeomFromText('point(1 2)');
  

ST_GeomFromGeoJSON

使用json构造（点、线、面等）几何

注：如果json为null，则解析结果也为null

注：此函数对json中的内容，大小写敏感

• 语法说明

  ST_GeomFromGeoJSON(str [, options [, srid]]
  

• 示例

  mysql> SET @json = '{ "type": "Point", "coordinates": [102.0, 0.0]}';
  mysql> SELECT ST_AsText(ST_GeomFromGeoJSON(@json));
  +--------------------------------------+
  | ST_AsText(ST_GeomFromGeoJSON(@json)) |
  +--------------------------------------+
  | POINT(0 102)                         |
  +--------------------------------------+
  

ST_AsText

将几何的值转换为字符串的形式

• 语法说明

  ST_AsText(g [, options])
  -- 或
  ST_AsWKT(g [, options])
  

• 示例

  mysql> set @pointA = Point(56.7, 53.34);
  mysql> SELECT ST_AsText(@pointA);
  +------------------------------------+
  | ST_PolyFromText ST_AsText(@pointA) |
  +------------------------------------+
  | POINT(56.7 53.34)                  |
  +------------------------------------+
  

ST_X与ST_Y

• 语法说明

  -- 查询point x的值
  ST_X(p)
  -- 查询point，y值正常返回，但是x值返回为new_x_val
  ST_X(p , new_x_val)
  
  -- 查询point y的值
  ST_Y(p)
  -- 查询point，x值正常返回，但是y值返回为new_y_val
  ST_Y(p , new_y_val)
  

• 示例

  -- 这些sql按顺序执行， 通过观察一下结果可知其功能
  set @pointA = Point(56.7, 53.34);
  -- 查询结果为：56.7
  SELECT ST_X(@pointA);
  -- 查询结果为：53.34
  SELECT ST_Y(@pointA);
  -- 查询结果为：POINT(56.7 53.34)
  SELECT ST_AsText(@pointA);
  -- 查询结果为：POINT(1 53.34)
  SELECT ST_X(@pointA, 1);
  -- 查询结果为：POINT(56.7 2)
  SELECT ST_Y(@pointA, 2);
  -- 查询结果为：POINT(56.7 53.34)
  SELECT ST_AsText(@pointA);
  

ST_Distance_Sphere

返回球体上两个几何之间的最小球面距离（单位为米）

• 语法说明

  ST_Distance_Sphere(g1, g2 [, radius])
  

  radius：指定半径大小（单位为米）。如果省略，则默认为地球半径（6370986米），geo中的point的点X和点Y坐标分别解释为经度和纬度，单位为度

• 示例

  SET @pt1 = ST_GeomFromText('POINT(0 0)');
  SET @pt2 = ST_GeomFromText('POINT(180 0)');
  —— 不设置半径，则默认按照经纬度计算最小球面距离
  SELECT ST_Distance_Sphere(@pt1, @pt2)
  
  SELECT ST_Distance_Sphere(@pt1, @pt2, 100)
  

ST_Distance

返回两个几何之间的最小距离

• 语法说明

  ST_Distance(g1, g2)
  -- 从MySQL 8.0.14开始，允许一个可选的单位参数，该参数指定返回距离值的线性单位。 metre-米(默认即为米) foot-步
  ST_Distance(g1, g2 [, unit])
  

  unit：单位，默认为米。注：从MySQL 8.0.14开始，允许一个可选的单位参数，该参数指定返回距离值的线性单位）

• 示例

  mysql> SET @g1 = ST_GeomFromText('POINT(1 1)');
  mysql> SET @g2 = ST_GeomFromText('POINT(2 2)');
  mysql> SELECT ST_Distance(@g1, @g2);
  +-----------------------+
  | ST_Distance(@g1, @g2) |
  +-----------------------+
  |    1.4142135623730951 |
  +-----------------------+
  
  mysql> SET @g1 = ST_GeomFromText('POINT(1 1)', 4326);
  mysql> SET @g2 = ST_GeomFromText('POINT(2 2)', 4326);
  mysql> SELECT ST_Distance(@g1, @g2);
  +-----------------------+
  | ST_Distance(@g1, @g2) |
  +-----------------------+
  |     156874.3859490455 |
  +-----------------------+
  mysql> SELECT ST_Distance(@g1, @g2, 'metre');
  +--------------------------------+
  | ST_Distance(@g1, @g2, 'metre') |
  +--------------------------------+
  |              156874.3859490455 |
  +--------------------------------+
  mysql> SELECT ST_Distance(@g1, @g2, 'foot');
  +-------------------------------+
  | ST_Distance(@g1, @g2, 'foot') |
  +-------------------------------+
  |             514679.7439273146 |
  +-------------------------------+
  

使用示例

• 创建表并初始化测试数据

  -- 为方便，这里本人设置home_geo_hash列的值自动根据home_geo计算更新
  CREATE TABLE `user_info`  (
    `id` int(10) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id',
    `name` varchar(255) NULL DEFAULT NULL COMMENT '姓名',
    `home_geo` geometry NULL COMMENT '家庭地址地理位置',
    `home_geo_hash` varchar(12) GENERATED ALWAYS AS (if((`home_geo` is null),NULL,st_geohash(`home_geo`,12))) VIRTUAL COMMENT 'home_geo的geohash' NULL,
    PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
    INDEX `home_geo_hash_idx`(`home_geo_hash` ASC) USING BTREE
  ) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci COMMENT = '用户信息表' ROW_FORMAT = DYNAMIC;
  
  
  INSERT INTO `user_info` (`name`, `home_geo`)  VALUES ('张三', ST_GeomFromText('POINT(104.048599 30.668247)'));
  INSERT INTO `user_info` (`name`, `home_geo`)  VALUES ('李四', ST_GeomFromText('POINT(104.058059 30.636433)'));
  INSERT INTO `user_info` (`name`, `home_geo`)  VALUES ('王五', ST_GeomFromText('POINT(104.12778 30.564318)'));
  INSERT INTO `user_info` (`name`, `home_geo`)  VALUES ('赵六', ST_GeomFromText('POINT(104.038059 30.585212)'));
  INSERT INTO `user_info` (`name`, `home_geo`)  VALUES ('孙七', ST_GeomFromText('POINT(103.960062 30.5678)'));
  INSERT INTO `user_info` (`name`, `home_geo`)  VALUES ('周八', ST_GeomFromText('POINT(103.689276 30.618037)'));
  INSERT INTO `user_info` (`name`, `home_geo`)  VALUES ('吴九', ST_GeomFromText('POINT(104.065968 30.746244)'));
  INSERT INTO `user_info` (`name`, `home_geo`)  VALUES ('郑十', ST_GeomFromText('POINT(104.234871 30.528986)'));
  

  得到的表数据如下：

  id	name	home_geo	home_geo_hash
  1	张三	POINT(104.048599 30.668247)	wm3yrwvzkpde
  2	李四	POINT(104.058059 30.636433)	wm3yrchy0t09
  3	王五	POINT(104.12778 30.564318)	wm6jckpd11u6
  4	赵六	POINT(104.038059 30.585212)	wm6jczy7c8v2
  5	孙七	POINT(103.960062 30.5678)	wm3vvstqm4bt
  6	周八	POINT(103.689276 30.618037)	wm3wptb4zrb0
  7	吴九	POINT(104.065968 30.746244)	wm6nbj4tbg3c
  8	郑十	POINT(104.234871 30.528986)	wm6jevts0x3p

• 使用测试

  • 查询张三李四的距离

    SELECT
    	ST_Distance_Sphere ( ( SELECT home_geo FROM user_info WHERE `name` = '张三' ), home_geo ) AS '距离（米）' 
    FROM
    	user_info 
    WHERE
    	`name` = '李四';
    

    +---------------------+
    | 距离（米）            |
    +---------------------+
    |   10150.54382852189 |
    +---------------------+
    

  • 查询张三附近12000米以内的人

    set @zhangsanGeo = ( SELECT home_geo FROM user_info WHERE `name` = '张三');
    	
    -- 查询张三附近12000米以内的人
    SELECT
    	`name`
    FROM
    	user_info 
    where ST_Distance_Sphere(@zhangsanGeo, home_geo) < 12000 and `name` != '张三';
    

    +---------+
    | name   |
    +--------+
    | 李四    |
    +--------+
    | 赵六    |
    +--------+
    | 吴九    |
    +--------+
    

  • 查询张三附近12000米以内的人（使用geo_hash优化查询范围）

    set @zhangsanGeo = ( SELECT home_geo FROM user_info WHERE `name` = '张三');
    -- 一般的，前缀匹配得越多，越近（注：因为是网格机制，难免存在明明挨得很近的两个点，却
    -- 属于不同网格的情况。所以这里匹配多少个geo_hash前缀，要根据业务上要求取的距离，对照geo_hash误差表(见后文补充说明项)，合理取值）
    set @zhangsanGeoHashLike = ( SELECT CONCAT(LEFT(home_geo_hash, 2), '%')  FROM user_info WHERE `name` = '张三');
    
    	
    SELECT
    	`name`
    FROM
    	user_info 
    where 
      home_geo_hash like @zhangsanGeoHashLike
    	and 
    	ST_Distance_Sphere(@zhangsanGeo, home_geo) < 12000 
    	and 
    	`name` != '张三';
    

    +---------+
    | name   |
    +--------+
    | 李四    |
    +--------+
    | 赵六    |
    +--------+
    | 吴九    |
    +--------+
    

相关补充

GeoHash

为了提升效率，我们在使用经纬度等位置信息时，库表设计往往会考虑同时存经纬度对应的geohash

GeoHash是一种地理编码。GeoHash算法对二维的有经度和维度的地理坐标进行编码，将二维坐标映射为一个字符串，一个GeoHash字符串表示经度和纬度两个坐标，每个字符串代表特定的矩形（网格），该矩形（网格）范围内的所有坐标都共用这个字符串。

网格cell的颗粒度级别=GeoHash的长度，GeoHash越长，则网格所代表的的范围越小。Geohash 的长度对位置的精度有着非常直接的影响

Geohash长度					距离误差
9					±2.4m
10					±0.6m
11					±74mm
12					±18.5mm

相关资料

• MySQL空间函数
• 百度地图坐标拾取系统
• GeoHash算法的原理及实现
• 理解Geohash
• mysql geometry 怎么 操作_mysql中geometry类型的简单使用
• 本文已被收录进《程序员成长笔记》 ，笔者JustryDeng