Vector Tile Specification 2.1

原文链接 https://github.com/mapbox/vector-tile-spec/tree/master/2.1/

在此文档中, 关于关键词【必须】、【禁止】、【必要的】、【应当】、【不应】、【推荐的】、【可以】与【可选的】的解释, 见 RFC 2119 中的描述。

此文档为矢量瓦片地理数据指定了一种节省空间的编码格式。 它被设计用于浏览器或服务器端应用程序，用于快速呈现或查找特征数据。

矢量瓦片格式使用 Google Protocol Buffers 编码格式. Protocol Buffers是一种与语言无关、与平台无关的可扩展序列化机制。

矢量瓦片文件的扩展名 应该 为 mvt . 例如 vector.mvt .

When serving Vector Tiles the MIME type SHOULD be application/vnd.mapbox-vector-tile .

矢量瓦片表示一个整正方形范围内投影的数据。矢量瓦片 不应 包含关于边界和投影的信息。这个文件格式假定解码器在解码之前就已经知道投影和边界信息。

Web Mercator 是一个投影的参考, the Google tile scheme 是一个常见的范围参考. 它们一起提供了特定地理区域、特定细节级别和路径之间的一对一关系 ，例如https://example.com/17/65535/43602.mvt .

矢量瓦片可以用任何投影和瓦片范围方案来表示数据。

这个规范描述了矢量瓦片的数据结构。 读者应该了解 矢量瓦片的protobuf的数据文档 及其定义的结构。

矢量瓦片由一组命名的层组成。每一层包含地理特征和它的元数据。层格式的设计使一层所需的数据在内存中是连续的，因此层可以添加到矢量瓦片中而不需要修改现有的数据。

一个实例瓦片 应该 至少包含一层。一层 应该 至少包含一个特征。

层 必须 包含 version 字段，此字段为图层所依赖矢量瓦片规范版本号的主版本号。例如，一个符合2.1版本规范的图层包含一个整数值为' 2 '的 version 字段。 version 字段 应该 是层中的第一个字段。 解码器 应该 首先解析 version ，以确保他们能够解码每一层。 当矢量瓦片用户遇到一个矢量瓦片层的未知版本时，它 可能 会尽最大努力尝试解释该层，或者跳过该层。 无论哪种情况，它都 应该 继续处理矢量瓦片中的后续图层 。

一个图层必须包含一个 name 字段. 一个实例瓦片 禁止 有两个或两个以上名字完全一样的图层.。在添加一个图层到现有的矢量瓦片之前，编码器 必须 检查现有的 name 字段，以防止重复。

层中的每个特征(见下文)都可以有一个或多个键值对作为元数据。 键和值是两个列表 keys 和 values 的索引，这两个列表是跨层特征共享的。

图层中 keys 字段中的每个元素为字符串。 keys 包含图层所用到的特征，每个键都可以通过它在这个集合中的位置来索引，索引从0开始。 keys 不应 包含两个完全一样的值。

图层中 values 字段中的每个元素为以下几种类型. values 表示图层中用到的所有特征的值，每个值都可以通过它在这个集合中的位置的来索引，索引从0开始。 values 不应 包含两个完全一样的值。

为了支持不同的string, boolean, integer, 和浮点型类型, value 字段的protobuf编码由一组 optional 字段组成。一个值必须包含这些可选字段中的一个。

一个图层必须包含一个 extent ， extent 通过整数坐标描述贴图的宽度和高度。通过定义 extent 瓦片内的几何图形 可以 延展出瓦片的范围，这样做通常是为了渲染一个跨越多个相邻瓦片的特征。

举例说明，如果一个瓦片的 extent 为 4096，这个瓦片的坐标单位为瓦片尺寸的1/4096。包含0的坐标在瓦片左侧或上侧的边缘。包含4096的坐标在瓦片右侧或下方的边缘。 1-4095的坐标完全在瓦片范围内，小于0或者大于4096的坐标完全在瓦片之外。 (1,10) 或 (4095,10) 完全在瓦片内，(0,10) 或 (4096,10) 在瓦片范围的边缘， (-1,10) 或 (4097,10)` 则完全在瓦片之外.

feature 必须 包含一个 geometry 字段。

feature 必须 包含一个 type 字段，如果几何类型(Geometry Types)部分所属

feature 必须 包含一个 tags 字段，如果存在Feature-level metadata,他们 应该 存储在 tags 字段。

feature 必须 包含一个id 字段。 如果feature包含 id 字段， id 的值 应该 在其所在的图层内保证唯一。

矢量瓦片的几何数据定义在一个屏幕坐标系中。瓦片的左上角为坐标系的原点（默认显示）。X轴正方向朝右，Y轴正方向朝下。几何 坐标 必须为整数。

每个几何图形被编码为32位无符号整数序列并存储在feature的 geometry 字段中。每个整数要么是 命令整数 CommandInteger 要么是参数整数 ParameterInteger . 解释器把它们解析为一系列有序 *** 作，来生成模型。

命令中的位置是相对"cursor"的，"cursor"是一个可以重定义的点。 feature执行第一个命令时 cursor 在 坐标系的 (0,0) 位置。其他命令有可能移动cursor，去影响后续命令。

CommandInteger 中command ID，用来表示要执行的命令，command count 表示命令要执行的次数。

command ID 存储在 CommandInteger 的最低3位，取值范围为[0,7]，command count 存储在 CommandInteger 中剩下的29位, 取值范围[ 0 , pow(2, 29) - 1 ].

command ID, command count, CommandInteger 三者关系可由以下位 *** 作表示：

command ID用来表示以下命令:

命令用到的参数在 ParameterInteger 后面。 ParameterIntegers 的数量等于命令的参数个数乘以 CommandInteger 的command count。 比如, CommandInteger 有一个 MoveTo 命令，command count 为 3，那么在后面根6个 ParameterIntegers 。

ParameterInteger 采用 zigzag 编码，所以小的正数或者负数都会被编码成小整数。 parameter value转 ParameterInteger 公式为：

Parameter values不支持 大于 pow(2,31) - 1 或者小于 -1 * (pow(2,31) - 1) 的值。

解码 ParameterInteger 的公式：

对所有命令的描述中，初始坐标记作 (cX, cY) ，即 cursor 的坐标。

MoveTo 命令的 command count 为 n ， 那么它后边必须跟随 n 对 ParameterInteger 。每对为 (dX, dY) :

LineTo 命令的 command count 为 n ， 那么它后边必须跟随 n 对 ParameterInteger 。每对为 (dX, dY) :

任何 (dX, dY) 中 dX 和 dY 禁止 同时为 0 .

ClosePath 命令command count 必须为 1 且不带 ParameterInteger 。此命令创建一个从cursor (cX, cY) 开始到起始点结束的线段，来完成POLYGON 几何图形中当前的线性环的绘制。

此命令不改变 cursor位置。

在feature中 type 字段来描述 geometry 的类型 ，其值为取自枚举 GeomType 。以下几何类型被支持：

不支持几何图形集合。

该规范有意留下一个未知的几何类型作为选项。 这种几何类型对编码器可以选择实现的实验几何类型进行编码。 这种几何类型可以作为实验性的类型被某些编码器所执行。解码器可能会忽略这种几何类型的任何特征。

POINT 类型，表示一个或多个点的几何图形。此类型的命令序列 必须 是一个command count大于0的 MoveTo 的命令。

如果 POINT 类型的 MoveTo 命令的command count 等于 1，那么该几何图形 一定 是一个单点，否则，几何图形必须被解释为多点几何图形，其中每一对 ParameterInteger 为一个单点。

LINESTRING 类型表示 单个线条的 linestring 或多线条组合的 multilinestring 几何图形。此类型的命令序列必须由以下一个或者多个重复的序列组成 ：

如果 LINESTRING 的命令序列只包含一个 MoveTo 命令，那么该图形一定被解释为单条线段的几何图形 ；否则，该几何图形一定被解释为多条线段组合的图形，每一个 MoveTo 命令表示新线条的起始点。

POLYGON 类型用来表示 单个多边形或这个组合多边形的几何图形, 每个多边形仅由一个外环组成，而外环又包含零个或多个内环。 此类型的命令序列必须由以下一个或者多个重复的序列组成 ：

每一个 ExteriorRing 和 InteriorRing 必须由以下序列组成：

exterior ring 被定义为线性环，通过 计算公式 计算其面积为正数，在瓦片坐标系中(Y 轴正向朝下， X 轴正向朝右) 外环为顺时针顺序。

interior ring 被定义为线性环，通过 计算公式 计算其面积为负数，在瓦片坐标系中(Y 轴正向朝下， X 轴正向朝右) 外环为逆时针顺序。

如果一个 POLYGON 类型的命令序列中只有一个外环那么它一定被解释为一个多边形，否则它 一定 是一个多边形组合的图形，其每一个内环标示着一个新多边形的起点。如果一个多边形有内环，它们 必须 跟在它们所属的多边形的外环之后。

线性环 必须 是没有异常几何点的几何物体，如自交或自切。 在调用线性环的 ClosePath 命令之前，cursor的位置 不应 与线性环的第一个点重复，因为这会创建一个长度为0的线段。 线性环的面积 不应 为零，因为这意味着环上有异常的几何点。

多边形几何形状 不应 有任何内环相交，内环 必须 由外环包围。

表示一个点:

仅需要一条命令:

表示两个点分别位于:

这需要两条命令:

表示由以下点组成的Linestring:

这需要三条命令:

表示两个Linestring:

需要以下命令:

表示由以下点组成的多边形:

需要以下命令:

下边的示例 由两个多边形组成 ，其中一个有一个洞。多边形的顶点如下所示。多边形的顺序在这个例子中是 非常 重要的，因为它表示内环和新多边形之间的区别。

此多边形需要以下命令:

特征属性位于feature的 tag 字段，为成对的整数。每一对中的第一个整数为 layer 中 keys 的索引（从0开始），用来表示它属于此特征， 每一对中的第二个整数为 layer 中 values 的索引（从0开始），用来表示它属于此特征。每个键索引在该特性中 必须 是唯一的，这样该特性中的其他属性对就不会有相同的键索引。 一个特性必须有偶数个 tag 字段。特性 tag 自动中的键和值分别不能大于等于 keysvalues 集合元素的数量。

例如, 一个 GeoJSON 特征:

可以被构造为这样：

记住，几何形状的精确值会根据贴图的投影和范围而不同。

探索和学习MySQL中GIS相关功能和特性

这里记录了学习和了解MySQL中GIS特性相关内容的过程。

MySQL官方论坛中GIS的举例

测试数据已经导入成功，下面开始对GIS相关函数和GEOHASH进行了解和体验；

mysql中geometry类型的简单使用

MySQL空间数据类型

经纬度信息存储在geometry格式的字段中，该字段必须非空。

MySQL8.0前按照longitude-latitude的顺序存储位置

MySQL8.0前按照longitude-latitude的顺序存储位置

MySQL8.0前按照longitude-latitude的顺序存储位置

插入数据时候可使用如下语句：

MySQL存储geometry信息的方式采用了25bytes，相比WKB的21bytes，多了4bytes的坐标系表示，组成部分如下：

WTF字符串格式说明

select ST_GeomFromText(WTF格式字符串)

WKT(Well-known text)是一种文本标记语言,用于表示矢量几何对象、空间参照系统及空间参照系统之间的转换。通过WTF字符串生成geometry的方法：

点： POINT(x y)

线： LINESTRING(x1 y1, x2 y2, x3 y3...)

多边形： POLYGON((0 0, 10 0, 10 10,0 10,0 0),(5 5,7 5,7 7,5 7,5 5))

多点集： MULTIPOINT(0 0, 20 20, 60 60) 或 MULTIPOINT((0 0),(5 5),(5 0))

多线集： MULTILINESTRING((10 10, 20 20), (15 15, 30 15))

多多边形集： MULTIPOLYGON(((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0)),((5 5,7 5,7 7,5 7, 5 5)))

例如两点一线组成的几何集： GEOMETRYCOLLECTION(POINT(10 10), POINT(30 30), LINESTRING(15 15, 20 20))

A geometry is syntactically well-formed if it satisfies conditions such as those in this (nonexhaustive) list:

Collections are not empty (except GeometryCollection)

更多内容参见

ST_PointFromText('POINT(X Y)')

ST_LineStringFromText('LINESTRING(0 0,1 1,2 2)')

ST_PolygonFromText('POLYGON((0 0,10 0,10 10,0 10,0 0),(5 5,7 5,7 7,5 7,5 5))')

ST_GeomCollFromText()

更多内容参见

参见

Point(x,y)

LineString((x1,y1),(x2,y2)...)

Polygon(LineString(),LineString()....)

参见

ST_AsText()

ST_AsBinary()

ST_AsWKT()

参见

ST_Dimension(geom) ：返回geom的维度（-1，0，1，2）

ST_Envelope(geom) ：返回geom的最小外接矩形（MBR）

ST_GeometryType(geom) ：返回geom的类型

ST_IsEmpty(geom) ：该函数并不能真实的判空，当geom为任何有效的几何值时返回0，无效的几何值返回1；

ST_IsSimple(geom) ：当geom无任何异常几何点返回1（如自相交和自切线等），否则返回0

ST_SRID(geom) ：返回geom的坐标系ID

参见

ST_X(Point) ：获取Point的X值

ST_Y(Point) ：获取Point的Y值

参见

ST_StartPoint(linestrng) ： 线的起点

ST_EndPoint(linestring) ：返回线的最后一个点

ST_IsClosed(linestring或multilinestring) ：线是否闭合（若为线，则判断起点与终点是否一致；若为线组，则判断组内每个元素是否符合闭合线）

ST_Length(linestring) ：返回线的长度，若入参为线集，则返回集合内所有长度的和

ST_NumPoiints(linestring) ：返回点的数量；

ST_PointN(linestring,N) ：返回第N个点（从1开始）

参见

具体不在一一列举，主要有计算多边形面积、中心点、最小外接圆，最大内接圆等函数，列举几个可能会用到的：

ST_Area(Poly|mPoly) ：返回双精度的面积或面积的和

'ST_Centroid(Poly|mPoly)'：返回数学上的中心点

ST_ExteriorRing(Poly) ：返回外接圆

参见

ST_Buffer说明

不再列举，主要有：ST_Buffer（不懂干啥用），ST_ConvexHull(geom)凸包，ST_Dfference(g1,g2)比较差异，ST_Intersecton(g1,g2)交叉点，ST_SymDifference(g1,g2)对称差分，ST_Union(g1,g2)连接、合并等。

检查geometry Objects之间的空间关系的方法。

参见

计算两个Object之间的空间关系的函数，有两个间距离、相交、不相交，包含、相等、相切、重叠、接触、在内等等空间关系。下面列举几个可能会常用的方法：

ST_Contains(g1,g2) ：g1是否完全包含g2

ST_Within(g1,g2) ：g1是否包含于g2中

ST_Distance(g1,g2) ：返回g1和g2之间的距离，已坐标单位计算的

ST_Equals(g1,g2) ：返回g1和g2是否相等

参见

MBRContains(g1,g2) ：g1的mbr是否包含g2的mbr

MBRWithin(g1,g2) ：g1的mbr是否在g2的mbr内

MBRCoveredBy(g1,g2) ：g1的mbr是否被g2的mbr覆盖

MBRCovers(g1,g2) ：g1的mbr是否覆盖g2的mbr

MBRDisjoint(g1,g2) ：g1的mbr,g2的mbr是否不相交

MBRIntersects(g1,g2) ：g1mbr，g2mbr是否相交

MBREqual(g1,g2) ：g1的mbr,g2的mbr的外接是否相等

MBREquals(g1,g2) ：g1的mbr,g2的mbr的外接是否相等

MBROverlaps(g1,g2) ：g1mbr、g2mbr

其他函数请参看原文

GeoHash介绍

GeoHash Wiki百科

MySQL中自带函数 st_geohash(longtude,latitude,max_length) 或 st_geohash(point, max_length) 即可生成某一点的geohash值。

返回一个geohash字符串中的latitude或longitude

返回一个geohash解析出的point数据

官方文档

通过geometry生成一个GeoJSON Object， select st_asgeojson(geometry,max_length,options)

通过GeoJSON生成GeoMetry对象。

ST_GeomFromGeoJSON(jsonstring, [options [, srid]])

具体使用方法参见官方文档

官方文档

MySQL中提供的方便空间运算的函数们

select ST_Distance_Spher(geomPoint1,geomPoint2 [, radius])

此方法用于计算两点或多个点之间的地球上的距离（是地球球面距离而不是直线距离），返回单位为米，

select ST_IsValid(ST_GeomFromText('LINESTRING(0 0,1 1)'))

判断入参是否是符合地理位置描述的格式。返回1（符合）或者0（不符）；

例如：

返回0：

select st_isvalid(st_geomfromtext('linestring(0 0, -0.00 0, 0.0 0)')

返回1：

select st_isvalid(st_geomfromtext('linestring(0 0,1 1)')

select st_astext(st_makeenvelope(pt1, pt2))

返回两点构成的包络。（此计算是基于笛卡尔坐标系而非球面）

例如：

SELECT ST_AsText ( st_makeenvelope ( st_geomfromtext ( 'point(0 0)' ), st_geomfromtext ( 'point(1 1)' ) ) )

返回结果：

POLYGON((0 0,1 0,1 1,0 1,0 0))

效果说明

JS抽稀算法

select st_simplify(geometry, max_distance)

用道格拉斯-普克算法（抽稀函数）简化geometry，并返回与原格式相同格式的结果。

例如，以下点集拟合为直线，步长0.5：

SELECT st_simplify ( st_geomfromtext ( 'LINESTRING(0 0,0 1,1 1,1 2,2 2,2 3,3 3)' ), 0.5 )

返回结果：

LINESTRING(0 0, 0 1, 1 1, 2 3, 3 3)

再如，步长1.0：

SELECT st_simplify ( st_geomfromtext ( 'LINESTRING(0 0,0 1,1 1,1 2,2 2,2 3,3 3)' ), 1.0 )

返回结果：

LINESTRING(0 0, 3 3)

SELECT ST_Validate(geometry)

验证geometry是符合正确的地理位置信息格式。例如 Point(0 0) 是合格的； Linestring(0 0) 是非法的； Linestring(0 0, 1 1) 是合格的

了解了上述MySQL中关于集合对象的功能，下面来实践一下

由上面geohash长度-精度对应表可知，前6位表示±610米左右的误差，这里先查询前六位范围之后再用上述方法精确筛选一次即可：

可将上述查询方法封装为MySQL函数方便和简化程序调用.

该方法是运用了内置的几何关系运算函数 ST_Contains 和 ST_MakeEnvelop 来实现的，0.5对应大概500米左右的范围，具体如下；

链接: https://pan.baidu.com/s/1cW-kv6DIgtYMw5I3bNFzKA

提取码: jagn

DATETIME : 混合日期和时间值

TIMESTAMP : 混合日期和时间值，时间戳

TIME ：时间值或持续时间

YEAR ：年份值

CHAR ：定长字符串

VARCHAR: 变长字符串

TINYBLOB : 不超过255个字符的二进制字符串

BLOB ：二进制形式的长文本数据

MEDIUMBLOB : 0 - 16777215字节 二进制形式的中等长度文本数据

LONGBLOB : 0 - 4294967295字节 二进制形式的极大文本数据

TINYTEXT : 0 - 255字节 短文本字符串

TEXT ：0 - 65535字节 长文本数据文本

MEDIUMTEXT : 0 - 16777215字节 中等长度文本数据

LONGTEXT : 0 - 4294967295字节 极大文本数据

ENUM : 枚举；列可赋予某个枚举成员

SET：集合；列可赋予多个集合成员

BINARY ：类似Char的二进制存储，特点是插入定长不足补0

VARBINARY : 类似VarChar的变长二进制存储，特点是定长不补0

BIT ：无符号[0,255]，有符号[-128,127]

BOOLEAN : 布尔型，功能等同于微整型TINYTINT

GEOMETRY ：层次结构的根类

POINT ：点。指的是代表坐标空间中单个位置的几何类

LINESTRING ：具有点之间线性内插特性的Curve

POLYGON：代表多边几何对象的平面Surface

MULTIPOINT ：一种由Point元素构成的几何对象集合

MULTILINESTRING ： 是一种由 LineString元素构成的MultiCurve几何对象集合

MULTIPOLYGON：是一种由Polygon元素构成的几何对象集合

参考资料：mysql 官方文档（网站）

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