MongoDB地理空間（2d）索引創建與查詢

LBS（Location Based Services）定位服務，即根據用戶位置查詢用戶附近相關信息，這一功能在很多應用上都有所使用。基於用戶位置進行查詢時，需要提供用戶位置的經緯度。為了提高查詢速度，MongoDB為坐標平面查詢提供了專門的索引，稱作地理空間（2d）索引。

1. 創建地理空間索引

地理空間索引又稱為2d索引。創建其它形式的索引，我們會按升序或降序（1或-1）的形式創建索引，不同於其它形式的索引，創建地理空間索引要指定的值為：2d。語法結構如下：

db.<collection>.createIndex({
  <location field> : "2d" , 
  <additional field> : <value> } ,
  { <index-specification options>})

location field：要創建地理空間索引的字段（鍵）
additional field：附加字段（鍵）
index-specification options：索引選項
index-specification options是一個包含以下可選值的子文檔：

{ min : <lower bound>, max : <upper bound>, bits : <bit precision> }

min bound：{number}，最低范圍，默認-180.0
max bound：{number}，最高范圍，默認180.0
bit precision：{integer}，存儲數據Geohash值精度，取值：1〜32，默認26

地理空間計算本質上是二維數據計算，創建索引地理空間索引時，索引鍵的值必須是一對值：一個包含兩個數值的數組或包含兩個鍵的內嵌文檔（內嵌文檔鍵的名稱不重要）。

以下幾種健值形式，都可以創建地理空間索引：

// 數組
{"gps": [40, 120]}
// 包含兩個鍵的內嵌文檔
{"gps": { "x":40, "y":120}}
{"gps": { "latitude":40, "longitude":120}}

我們可以對上面的"gps"健創建地理空間索引：

db.userlocation.ensureIndex({"gps" : "2d"}, {"min":-1000, "max":1000});  

這樣我們就創建了地理空間索引值范圍為-1000〜1000的索引。

2. 使用地理空間索引查詢

2.1 $near接近點查詢

通過$near關鍵字，可以根據一個指定的平面點，按距離排序返回查詢結果：

db.<collection>.find({ 
  <location field> :{ 
    $near : [ <x>, <y>],
    $maxDistance : <distance in meters<,
    $mixDistance : <distance in meters<
  }
})

$near表示要查詢的中心點
$maxDistance距中心點的最大距離
$minDistance距中心點的最小距離
如，查詢距離坐標點（40，120），10公里以內的數據：

db.userlocation.find({ 
  gps : { 
    $near : [40, 120],
    $maxDistance : 10
  }
})

2.2 $geoWithin指定形狀查詢
MongoDB不僅可以按坐標點查詢，還可以在查詢指定形狀內的文檔。按形狀查詢使用$geoWithin（在v2.4之前使用$within）：

db.<collection<.find({ 
  <location field> :{ 
    $geoWithin : { $box|$polygon|$center : <coordinates>} 
  }
})

在指定形狀查詢中，$box、$polygon、$center分別表示按矩形、五邊形、圓形進行查詢。
如，查詢坐標點為（40，120），半徑為10以內的文檔：

db.userlocation.find({ 
  gps : { 
    $geoWithin : {
      $center:[[40, 120], 10]
    }
  }
})