MongoDB地理空间（2d）索引创建与查询

LBS（Location Based Services）定位服务，即根据用户位置查询用户附近相关信息，这一功能在很多应用上都有所使用。基于用户位置进行查询时，需要提供用户位置的经纬度。为了提高查询速度，MongoDB为坐标平面查询提供了专门的索引，称作地理空间（2d）索引。

1. 创建地理空间索引

地理空间索引又称为2d索引。创建其它形式的索引，我们会按升序或降序（1或-1）的形式创建索引，不同于其它形式的索引，创建地理空间索引要指定的值为：2d。语法结构如下：

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

location field：要创建地理空间索引的字段（键）
additional field：附加字段（键）
index-specification options：索引选项
index-specification options是一个包含以下可选值的子文档：

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

min bound：{number}，最低范围，默认-180.0
max bound：{number}，最高范围，默认180.0
bit precision：{integer}，存储数据Geohash值精度，取值：1〜32，默认26

地理空间计算本质上是二维数据计算，创建索引地理空间索引时，索引键的值必须是一对值：一个包含两个数值的数组或包含两个键的内嵌文档（内嵌文档键的名称不重要）。

以下几种健值形式，都可以创建地理空间索引：

// 数组
{"gps": [40, 120]}
// 包含两个键的内嵌文档
{"gps": { "x":40, "y":120}}
{"gps": { "latitude":40, "longitude":120}}

我们可以对上面的"gps"健创建地理空间索引：

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

这样我们就创建了地理空间索引值范围为-1000〜1000的索引。

2. 使用地理空间索引查询

2.1 $near接近点查询

通过$near关键字，可以根据一个指定的平面点，按距离排序返回查询结果：

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

$near表示要查询的中心点
$maxDistance距中心点的最大距离
$minDistance距中心点的最小距离
如，查询距离坐标点（40，120），10公里以内的数据：

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

2.2 $geoWithin指定形状查询
MongoDB不仅可以按坐标点查询，还可以在查询指定形状内的文档。按形状查询使用$geoWithin（在v2.4之前使用$within）：

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

在指定形状查询中，$box、$polygon、$center分别表示按矩形、五边形、圆形进行查询。
如，查询坐标点为（40，120），半径为10以内的文档：

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