使用MongoDB存储和计算距离

一、MongoDB 计算距离的优势

优势 说明
原生地理空间索引 支持 2dsphere 索引,高效处理地理坐标查询(毫秒级响应)。
内置地理计算函数 提供 $near$geoWithin$geoNear 等操作符,无需手动实现复杂计算。
高性能 基于B树索引优化,海量数据下仍能快速返回结果(如亿级点位数据)。
灵活的数据模型 直接存储GeoJSON格式坐标,支持点、线、多边形等复杂地理形状。
与Spring生态集成 通过Spring Data MongoDB可简化开发。

二、实现步骤(Spring Boot + MongoDB)

1. 添加依赖

略,可参照前面MongoDB的博客。

2.定义地理位置实体

存储带有经纬度的文档(以"商家"为例):

java 复制代码
import org.springframework.data.mongodb.core.geo.GeoJsonPoint;
import org.springframework.data.mongodb.core.index.GeoSpatialIndexType;
import org.springframework.data.mongodb.core.index.GeoSpatialIndexed;
import org.springframework.data.mongodb.core.mapping.Document;

@Document(collection = "places")
@Data
public class Place {
    private String id;
    private String name;

    @GeoSpatialIndexed(type = GeoSpatialIndexType.GEO_2DSPHERE) // 关键:创建地理空间索引
    private GeoJsonPoint location; // 格式: { type: "Point", coordinates: [经度, 纬度] }

   
}
3. 初始化地理空间索引

确保集合已创建 2dsphere 索引(若未自动创建,可手动执行):

java 复制代码
import org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate;
import org.springframework.data.mongodb.core.index.GeospatialIndex;

@PostConstruct
public void initIndex() {
    mongoTemplate.indexOps(Place.class)
        .ensureIndex(new GeospatialIndex("location"));
}
4. 实现距离查询
场景1:查询附近5公里内的商家(按距离排序)
java 复制代码
import org.springframework.data.geo.Distance;
import org.springframework.data.geo.Metrics;
import org.springframework.data.geo.Point;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Criteria;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.NearQuery;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Query;

public List<Place> findNearbyPlaces(double longitude, double latitude, double maxDistanceKm) {
    Point userLocation = new Point(longitude, latitude);
    Distance distance = new Distance(maxDistanceKm, Metrics.KILOMETERS);

    NearQuery nearQuery = NearQuery.near(userLocation)
        .maxDistance(distance)
        .spherical(true); // 使用球面几何计算

    return mongoTemplate.find(
        new Query(Criteria.where("location")
            .nearSphere(userLocation)
            .maxDistance(distance.getNormalizedValue())),
        Place.class
    );
}
场景2:查询多边形区域内的点位
java 复制代码
import org.springframework.data.geo.Polygon;

public List<Place> findWithinPolygon(List<Point> polygonPoints) {
    return mongoTemplate.find(
        Query.query(Criteria.where("location")
            .within(new Polygon(polygonPoints))),
        Place.class
    );
}

三、MongoDB地理查询原理解析

  1. 索引类型

    • 2dsphere:支持球面几何计算(地球曲率),适合真实地理场景。

    • 2d:平面计算(简化模型),适用于小范围地图(如游戏地图)。

  2. 距离算法

    MongoDB默认使用 Haversine公式 计算球面距离,精度高。

  3. 性能对比

    • MySQL:需手动计算 ST_Distance_Sphere,无专用索引,性能随数据量下降。

    • MongoDB:利用地理索引,查询时间稳定在毫秒级。

四、注意事项

坐标格式标准化

  • 始终使用 [经度, 纬度] 顺序(GeoJSON标准),避免混淆。

  • 示例:new GeoJsonPoint(116.404, 39.915)(北京天安门)。

单位一致性

  • MongoDB默认返回距离单位为米,需在业务层统一转换(如公里/英里)。

分页优化

java 复制代码
NearQuery.near(userLocation)
    .maxDistance(distance)
    .skip(20) // 跳过前20条
    .limit(10); // 每页10条
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