如何有效搜索某个地标范围内的所有地标？

我正在尝试从一个地理搜索项目开始，该项目将查找特定地标的10公里/英里（对于这个故事而言并不重要）中的所有地标。

例如，假设我有一个包含1,000,000个地标的数据库。为了找到具有特定坐标的地标10英里范围内的所有地标，我必须计算搜索到的地标与1,000,000个地标之间的距离。

有更好的方法吗？

我当时想过的替代方法是对地标进行分类，例如国家，地区，城市，邻里，商业，历史等，以便企业可以成为邻里或城市的一部分。城市是一个地区，一个国家等的一部分。这可以缩小计算范围，但是为了快速，准确地进行搜索，它仍然看起来像需要做很多工作。

Google Maps API可以提供帮助吗？

从SQL Server 2008开始，有一种地理数据类型可以存储位置（经纬度对），并使您可以轻松编写与位置相关的查询。

现有的StackOverflow答案对此进行了深入讨论。

查找最接近的7个项目的基本查询：

USE AdventureWorks2012  
GO  
DECLARE @g geography = 'POINT(-121.626 47.8315)';  
SELECT TOP(7) SpatialLocation.ToString(), City FROM Person.Address  
WHERE SpatialLocation.STDistance(@g) IS NOT NULL  
ORDER BY SpatialLocation.STDistance(@g);  

基本查询，查找100m以内的所有内容（问题的第二个答案）

-- Get the center point
DECLARE @g geography
SELECT @g = geo FROM yourTable WHERE PointId = something

-- Get the results, radius 100m
SELECT * FROM yourTable WHERE @g.STDistance(geo) <= 100

使用支持GIS（地理信息系统）查询的数据库。大多数数据库完全支持此功能或具有扩展名，但是详细信息将特定于数据库（在其答案中，Flater显示SQL Server的语法）。

如果需要在应用程序中实现此类查询，则可以实现允许空间查询的数据结构，例如kd Tree。这类似于二叉搜索树，只是树的每个级别在不同的坐标维度上分区。这使您可以将搜索限制为一小部分可行的候选对象。有效地，您将搜索“半径10 km”转换为每个坐标维度的边界，并在递归到树中时拉紧边界。

是的，有更好的方法。您需要使用空间索引。这些索引组织有关几何的元数据，以非常快速地过滤掉较远的几何，从而避免了您描述的计算，从而节省了大量CPU周期。您不必费心实现自己，因为所有主要的关系数据库都提供了空间几何类型和索引。

• PostGIS（PostgreSQL的GIS扩展）使用R树：http : //postgis.net/docs/using_postgis_dbmanagement.html#idm2246（GiST类型）
• SQL Server使用网格索引：https : //docs.microsoft.com/zh-cn/sql/relational-databases/spatial/spatial-indexes-overview?view= sql-server- 2017
• Oracle使用R树：https : //docs.oracle.com/database/121/SPATL/creating-spatial-index.htm
• MySQL使用R树：https : //dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/optimizing-spatial-analysis.html

您要查找的是“在距离内”查询（对于某些其他几何的一定距离内的几何的查询）。这些是非常标准且非常解决的问题，可以在上述所有数据库中（并内置到多个数据库中）：

• PostGIS： ST_DWithin
• SQL Server ：（STDistance不清楚在此功能的3D地理版本上支持索引使用）
• Oracle ：（SDO_WITHIN_DISTANCE这没有明确表示将触发索引使用。我会仔细检查查询计划。您可能需要应用an SDO_FILTER才能使用它来使用索引。）
• MySQL：仍在解决这个问题。

触发索引使用的解决方法

在使系统无法在这些查询中使用空间索引的最坏情况下，可以添加其他过滤器。你会创建一个长度为2 *（搜索距离）的正方形边框在你的搜索点为中心，并表几何对边界框比较该检查的实际距离之前。这就是ST_DWithin上面的PostGIS 在内部所做的。

GIS中的距离

尽管空间索引非常棒，并且绝对是解决问题的正确方法，但距离计算在逻辑上可能会变得复杂。特别是，您需要担心数据存储在什么投影（基本上是坐标系统的所有参数）中。大多数2D投影（除了角度坐标系以外的其他东西，例如各种经/纬投影）都会使长度明显失真。例如，Web Mercator投影（由Google，Bing和其他主要基础地图提供商使用的投影）随着位置距赤道的距离越来越大，从而扩大了面积和距离。由于我尚未接受GIS的正规教育，所以我可能是错的，但是对于2D投影，我看到的最好的是一些特定的投影，这些投影可以保证距A的正确距离。整个世界中唯一的恒定点。（不，对每个查询使用不同的投影是不切实际的；这会使您的索引无用。）

最重要的是，您需要确保数学正确。从开发的角度来看，最简单的方法是使用角度投影（通常称为“地理”）和支持使用椭球体模型进行数学运算的函数，但这些计算比2D对应模型要贵一些并且某些数据库可能不支持为其编制索引。但是，如果使用它们可以获得令人满意的性能，那可能就是方法。另一个常见的选择是区域投影（如UTM区域），如果您的数据仅限于世界的某个特定区域，则距离和区域都非常接近可以校正。哪种应用最适合您，取决于您的特定要求，

即使您不使用内置空间索引，这也适用。无论您当前正在使用或将来使用什么技术，您的数据都有一定的预测能力，并且当前已经在影响您进行的任何查询和计算。

我同意，如果可能的话，在数据库中使用特定的支持将是最明智的方法。

但是，如果我必须在没有特定支持的情况下在数据库上执行此操作，那么我将首先查询一个包围圆的正方形，例如（y>（y1-rad））AND（y <（y1 + rad））AND（x>（ x1-rad））AND（x <（x1 + rad））。假设您的点具有大致均匀的分布查询正方形，则将获得您的真实匹配项以及大约30％的错误匹配项。然后，您可以排除错误的匹配项。