有效存储和查询GPS坐标

Question

我想创建一个大型GPS坐标数据库，可以通过说“返回[此坐标]'n'米范围内的所有坐标来查询。

我需要它尽可能高效，因此循环遍历数据库中的所有坐标并计算坐标是否在'n'米范围内不是理想的解决方案。

有更简单的解决方案吗？

由于

Answer 1

我通常使用lat / lon进行此类查询。使用球面几何体，您可以在特定点周围放置边界框。例如，假设您有一个点（X，Y），您希望所有坐标都在1英里范围内（转换为米，我将作为练习留给读者）。您可以确定（X-1，Y-1），（X + 1，Y + 1）的边界框。然后使用BETWEEN运算符查询点数据库（SELECT foo FROM bar在X-1和X + 1之间的距离和在Y-1和Y + 1之间的距离）。然后，将细节距离计算为“围绕边界框的角”。

需要注意的是，经度线在球体的顶部更靠近在一起，所以你会得到偏离的结果，你离赤道越远。但它仍然可以快速过滤掉您的结果集。

Google“Great Circle Distance”用于计算。

编辑：每英里有0.167469度经度（实际范围从0.167469到0.014564），每英里有0.014483度纬度。所以你的边界框是(lat - (miles * 0.014483), lon - (miles * 0.167469)), (lat + (miles * 0.014483), lon + (miles * 0.167469))

Answer 2

SQL Server 2008中支持存储spatial data。我自己从未使用它，但我知道你可以创建你想要的类型的查询。

Answer 3

许多数据库系统都具有处理地理空间数据的功能。

这是SQL Server 2008，PosGIS和MySQL之间的比较地理空间功能 http://www.bostongis.com/PrinterFriendly.aspx?content_name=sqlserver2008_postgis_mysql_compare

Answer 4

如果您可以选择DB，我建议使用与rwwilden相同的内容，并使用SQL 2008及其空间数据功能。如果您无法使用该解决方案或包含空间查询的解决方案，您可以查看Microsoft在Hierarchical Triangular Mesh上自己的论文并实现这些内容。用于MSSQL '05的SDK也提供了一个完整的HTM开箱即用解决方案，因此您可以将其转换为您正在使用的任何平台。

编辑：

以下是解释HTM和实现的更多细节document。您当然可以转换为您选择的数据库。您可以在SDK for 2005中找到完整HTM实现的源代码。

Answer 5

GIS数据库（MS PostgreSQL等）实际上为二维或三维区域搜索（spatial indices）实现了一些数据结构。最简单的结构是网格索引，然后是不同的搜索树（kd-tree，quad-tree），其中R-tree是最常用的（更多维度的广义B树）。这些方法似乎足够了。

基本的网格索引（将空间划分为网格单元，仅在附近的单元格中搜索）可以轻松实现，并且可以将搜索时间缩短为对数。搜索树有点难以实现，但是有许多编程语言的开源实现。但是，在大多数情况下，网格索引足够有效。

Answer 6

跟进Erich - 如果你有你的选择使用PostGIS（postgresql）它是免费和开源的，你所描述的查询非常快，几乎在所有平台上运行，我提到它是免费的吗？

Answer 7

如果你想避免GIS扩展，我改编了从this post到postgres sql的函数：

create or replace function change_in_lat(miles numeric)
returns double precision as $$
with v as (select
    3960.0 as earth_radius,
    180 / pi() as radians_to_degrees
) select ( miles / earth_radius ) * radians_to_degrees from v;
$$ language sql
returns null on null input;

create or replace function change_in_long(lat numeric, miles numeric)
returns double precision as $$
with v as (select
    3960.0 as earth_radius,
    pi() / 180 as degrees_to_radians,
    180 / pi() as radians_to_degrees
) select (
    miles / (earth_radius * cos(lat * degrees_to_radians))
    ) * radians_to_degrees from v;
$$ language sql
returns null on null input;

使用那些你可以做一些围绕方形查询：

--find all "a"s within 25 miles of any "b"
select * from a join b on (
a.gpslat between
    b.gpslat - change_in_lat(25) and b.gpslat + change_in_lat(25)
and a.gpslong between
    b.gpslong - change_in_long(b.gpslat::numeric, 25)
    and b.gpslong + change_in_long(b.gpslat::numeric, 25)
);

如果你经常使用它我肯定将两个语句转换成单个函数会很容易。我从来没有做过任何实际的“半径内”查询。

对于任何更复杂的事情，你可能想要像其他答案所说的GIS扩展。 PostGIS很好，但我发现很多gis特定的功能很难正确，除非你使用边界框索引，否则如果你的数据集足够大，你的空间查询可能需要一天。但复杂性的权衡对于所有奇特的东西来说都是值得的，例如以geojson格式输出数据等。

Answer 8

我们可以使用Geohash算法。

土拨鼠的美丽在于其构造方式。简而言之，地理哈希是一种网格空间索引，其中，将世界递归地划分为越来越小的网格，每增加一个位。 （https://www.mapzen.com/blog/geohashes-and-you/）

您可以在Wikipedia（https://en.wikipedia.org/wiki/Geohash）上找到其说明。

为了快速直观地介绍了下一个视频。

https://www.youtube.com/watch?v=UaMzra18TD8

https://youtu.be/mx1mMdHBi5Q?t=1955

在下一篇文章中，您可以找到针对AWS数据库DynamoDB的这种算法的实现。 https://read.acloud.guru/location-based-search-results-with-dynamodb-and-geohash-267727e5d54f

请为James Beswick的文章鼓掌。