【IT168 技术文档】介绍
随着价格的不断下降，基于GPS的设备逐渐在大众消费者中普及，人们对地理位置的重要性认识越来越深刻，商业企业，如物流和制造公司对位置的依赖性就很强，对企业的发展也很关键。
要存储位置数据也相当简单，只需要将位置的经纬度值存储起来即可，使用简单的浮点字段就可以存储这些信息，但依靠这种数据类型只能实现一些简单的应用，如果你想创建更高级的应用，或使用几何算法来定位数据点，则必须自己动手编写代码，例如，如何在10英里范围内快速找出所有存储的位置。在这种情况下，如果数据库本身可以为你做一些工作，那不是更好吗?这也是SQL Server 2008的目的之一，在SQL Server 2008中，新增了基于位置的数据类型，具有地理空间特性。接下来将了解到这个新的数据类型是如何工作的。
两个类型，两个模型
SQL Server 2008支持两个类似但不同的数据类型：geometry和geography。如果事情简单，这两个数据类型都可以存储x和y值，并支持基于这些值的计算。分成两个不同的数据类型是因为geometry是基于平面进行计算的，而geography是基于地球的实际形状计算的。它们之间的差异实际上是很大的，例如计算最短路线时，基于平面的计算结果和基于圆的的计算结果可能相差很大。我们以航线为例，如图1所示，两站之间基于平面的距离和基于圆的距离可能相差十万八千里。实际上，SQL Server 2008可以根据多个不同的圆度和坐标进行计算，这种支持是必要的，因为不同的国家地球形状略有不同，计算方法略有差异，如果不小心，这些差异即使可能很微小，但最终也会影响到你的结果。
图 1 哪条线路是最短的?
SQL Server 2008引入了一个空间参考标识符(Spatial Reference Identifiers，简称SRID)的概念，当你使用geometry和geography这两个数据类型时就必须使用它。对于最简单的geometry数据类型，可以忽略SRID值，或设置为0;对于geography数据类型，你就必须明确设置SRID值。SQL Server一般使用WGS 84坐标系(World Geodetic System 1984)，它给SRID赋予了一个魔法值4326，所有支持的SRID可以从Master数据库中的sys.spatial_reference_systems视图查询到，如图2所示。
图 2 SQL Server支持许多不同的SRID
如今，不同坐标系的重要性已经降低了，WGS 84坐标系目前正用于全球的GPS系统，因此，大部分在线地图网站都是基于相同的参照系统。
重温欧几里得几何
如果你上数学课时没有打瞌睡，你一定会回忆得起欧几里得几何和最简单的直角坐标系，如图3所示，在这个坐标系中，起点的坐标是(0,0)，x轴是从左往右递增，y轴是从下向上递增，无论使用哪种单位，计算出来的距离都是一样的。
图 3 经典的直角坐标系
SQL Server的geometry数据类型在这种模型下可以工作得很好，SQL Server内部将其当作.Net类型，因此你可以在应用程序中直接使用相同的类型，这个类型定义在Microsoft.SqlServer.Types.dll中，这个动态库默认位于C:\Program Files\Microsoft SQL Server\100\SDK\Assemblies。
如果你想将这些数据类型真正用起来，看看图4的例子就会有一点感觉，这个示例程序很简单，上面是数据库中存储的数值，下面是在地图上对这些点位的标注，此外，它可以检查一个点是否在某个多边形范围内。
图 4 示例应用程序
按下最顶端的按钮，它可以将一个几何点保存到数据库中，为了存储这些数据，首先需要创建表：
[ID] [int] IDENTITY(1,1) NOT NULL,
[Points] [geometry] NOT NULL,
[Description] [nvarchar](50) NULL
)
有了这个表，你就可以使用下面的C#代码将值存储到该字段中了：
...
private void geometryAddPointButton_Click(
object sender, EventArgs e)
{
int x = int.Parse(geometryXTextBox.Text);
int y = int.Parse(geometryYTextBox.Text);
SqlGeometry geom = SqlGeometry.Point(x, y, 0);
// add to database
string sql = "INSERT INTO [geometrytest] " +
"([points], [description]) VALUES " +
"(@points, @description)";
StorePointIntoDatabase(geom, sql, "geometry",
"My first geometry point");
}
首先，代码从用户界面读取x和y坐标，然后利用x和y值构造一个SqlGeometry实例，SqlGeometry类型位于Microsoft.SqlServer.Types命名空间中，那么如何使用类的Point方法构造一个点对象呢，最后一步，构造一个SQL insert语句，真正的数据库访问由StorePointIntoDatabase方法完成，而它又是这样实现的：
object geoPoint, string sql,
string udtTypeName, string description)
{
SqlConnection conn = GetConnection();
try
{
SqlCommand cmd = new SqlCommand(
sql, conn);
SqlParameter param = cmd.Parameters.
AddWithValue("@points", geoPoint);
param.UdtTypeName = udtTypeName;
cmd.Parameters.AddWithValue(
"@description", description);
conn.Open();
int rows = cmd.ExecuteNonQuery();
MessageBox.Show("Added " + rows +
" row(s) to the database.");
cmd.Dispose();
return rows;
}
finally
{
conn.Dispose();
}
}
如果你之前曾经使用过SQL Server，上面的代码你应该很熟悉。首先，打开一个SQL Server数据库连接(关于打开数据库连接的细节在这里并不重要)，然后使用给定的insert语句构造一个SqlCommand对象。
注意Parameters.AddWithValue调用是如何指定参数值的，在其它大多数参数类型中，单独调用AddWithValue就足够了，但新的地理空间类型是当作UDF类型(.Net类型)的，参数对象的UdtTypeName属性必需设置，对于geometry类型，它设为geometry，对于geography类型就设为geography。
现在你应该知道空间数据是如何添加到SQL Server 2008的数据库表中的了，现在你需要知道如何从这些表中读取空间数据，假设你的数据库表名是GeometryTest，这个表有一个id值，你可能需要根据给定的id值进行检索，在程序代码，可能需要实现下面的代码：
{
SqlConnection conn = GetConnection();
try
{
string sql = "SELECT [points] " +
"FROM [geometrytest] " +
"WHERE ([id] = @id)";
SqlCommand cmd = new SqlCommand(
sql, conn);
cmd.Parameters.AddWithValue("@id", id);
conn.Open();
object geometryPoint = cmd.ExecuteScalar();
if ((geometryPoint != null) &&
(geometryPoint is SqlGeometry)) {
return (SqlGeometry)geometryPoint;
}
else return null;
}
finally
{
conn.Dispose();
}
}
这里实现得非常简单，你只需要一个SQL Server连接，一个命令对象和一条简单的SQL语句，然后你就可以设定参数值读取结果。
在地图上绘制点
现在你已经知道如何从数据库读取一个点的值，接下来可以做更有趣的事情了，如在地图上绘制该点。在web上，有许多地图服务提供商，如谷歌，微软等。
如果你采用微软的方案，必应地图提供了一个选择，当必应显示你的地图时，它使用类似下面的URL创建图像：
在这个例子中，查询字符串cp后指定了经纬度值-119.5和37.8，有了这个信息，你可以使用下面的代码构造URL：
SqlGeography geog = ReadPointFromDatabase(id);
string bingMapsFormat =
"http://www.bing.com/maps/default.aspx?" +
"v=2&FORM=LMLTCC&cp={0}~{1}&style=r&lvl=8";
string bingMapsUrl = string.Format(
bingMapsFormat, geog.Lat, geog.Long);
webBrowser1.Navigate(bingMapsUrl);
MessageBox.Show("Point " + geog.Lat +
", " + geog.Long + " plotted!");
这里的ReadPointFromDatabase方法可以从数据库中根据id检索SqlGeography对象，接下来的代码构造了必要的URL值，然后使用一个简单的WinForms WebBrowser组件显示包含了地图的网页，如图4所示。
当然，更好的实现应该使用真实的地图控件，并在地图顶部增加地图操作按钮，但对于许多简单的应用，能够以某点为中心显示地图已经足够了。
多边形计算实例
到目前为止，我们已经讨论了geometry和geography类型，但仅讨论了单点情况，虽然二维空间的点非常有用，但如果能存储一条线，或一个多边形在数据库中不是更有用吗?好消息是你可以做到!
还是以SqlGeometry为例，使用静态Point方法，你可以将一个点存储到对象中，但同一个类中也包含创建线和多边形的方法，如图5所示。因此每个SqlGeometry对象(或一个SqlGeography对象)可以存储一到多个点，你可以使用这些点形成任何你想要的对象。
图 5 SqlGeometry类的方法
例如，假设你要存储一条直线，这需要两个点：起点和终点，你可以使用两个字段来分别存储起点和终点，但SQL Server 2008允许你在一个geometry数据类型中存储这两个点，你可能会开始思考在一个表字段中存储一到多个点会有什么好处，其中一个原因就是存储效率，另一个就是计算，是的，SQL Server和对应的.Net对象类型允许你执行计算。
你可能想用存储在数据库中的多个点组成一个多边形，如一个正方形，然后你可能需要确定另一个点是否也在这个正方形范围内，解决起来也很简单，可以使用C#代码实现，也可以直接通过SQL Server的功能实现。
除了判断点是否存在等简单应用外，SQL Server也支持更多的高级特性，例如，你可以计算区域，找出对象的中心位置，检查多边形是否闭合，或者找出多边形上的点数。这为你提供了无限可能，特别要提出的是你既可以在代码中使用SqlGeometry和SqlGeography对象实现，又可以直接在存储过程的函数中实现。
我们还是以正方形为例，我们的目标是监测某个点是否在该正方形范围内，首先使用直角坐标系((0,0), (0,10), (10,10), (10,0))定义一个正方形，然后确定点(5,5)是否在该正方形内，如图6所示，你如何使用SqlGeometry .Net类实现这个测试呢?
图 6 这个点在正方形内吗?
首先你需要定义你的正方形，在.Net中你可以使用StringBuilder组件，或者使用SqlGeometryBuilder对象构建几何对象，下面是使用这个类的例子：
builder.SetSrid(0);
builder.BeginGeometry(OpenGisGeometryType.Polygon);
builder.BeginFigure(0, 0);
builder.AddLine(0, 10);
builder.AddLine(10, 10);
builder.AddLine(10, 0);
builder.AddLine(0,0);
builder.EndFigure();
builder.EndGeometry();
在这里，SqlGeometryBuilder(Microsoft.SqlServer.Types命名空间的一部分)使用四个点构造了一个正方形，但因为你可以在多个不同的对象中存储不受数量限制的点，你必须在开始和结束时指定一个数字，在此之前，你需要指定空间参考id(SRID)，以及你使用BeginGeometry方法创建的对象类型，虽然SRID的值可以忽略，但SRID必须指定，因此0是非常好的选择。
现在已经定义好正方形，现在该检查那个点是否在正方形内了，这可以使用SqlGeometry对象的STContains方法实现，但首先需要创建一个几何对象的实例，可以使用ConstructedGeometry属性完成，如：
SqlGeometry point = SqlGeometry.Point(5, 5, 0);
SqlBoolean contains = square.STContains(point);
if (contains.Value)
{
MessageBox.Show("Contains point!");
}
你可能已猜到，上面的代码会显示一条消息，显示点(5,5)在该正方形内，实际上这一点是正方形的中心点。
小结
SQL Server 2008支持许多有趣的新特性，其中一个就是支持空间数据，通过阅读本文，你应该已经了解了geometry和geography类型，并看到了如何在C#应用程序中使用这些类型，如如何读写数据点，以及如何利用经纬度值在地图上显示一个点。
虽然使用浮点字段也可以存储经纬度值，但SQL Server 2008让这一切都变得更加简单了，表中的每个geometry或geography数据类型都可以存储一到多个点，因此可以形成任意复杂的多边形，这种支持让你可以在数据库表中只创建一个字段，就可以存储多个点的数据，如果利用浮点字段是很难办到的。
新的空间数据类型另一个好处是你可以利用这些值进行计算，SQL Server 2008为各种不同的计算提供了良好的支持，相信下一个SQL Server版本会这方面进行增强。
