PyMongo 中 MongoDB 地理空间查询操作的高级用法

2023-04-15 00:00:00 地理 用法 高级
  1. 地理空间查询

在 MongoDB 中进行地理空间查询需要使用 PyMongo 的 geospatial 包，该包包含了一系列地理空间操作函数。下面是一个简单的例子：

from pymongo import MongoClient, GEO2D
client = MongoClient()
db = client.geodb
collection = db.places
collection.create_index([("location", GEO2D)])
result = collection.find({"location": {"$near": [30, 40]}})

此代码创建了一个名为 geodb 的数据库，其中包含一个名为 places 的集合。我们使用 create_index() 函数在 location 字段上创建了一个二维索引，以便在查询该字段时使用地理坐标。然后，我们使用 find() 函数查询与给定坐标最接近的记录。

  1. 矩形区域查询

除了地理接近度查询，我们还可以使用 $within 运算符来查找在矩形区域内的记录。

from pymongo import MongoClient
client = MongoClient()
db = client.geodb
collection = db.places
result = collection.find({"location": {"$within": {"$box": [[30, 40], [35, 45]]}}})

在此示例中，我们在 location 字段上使用 $within 操作符，并将其传递到 $box 操作符中以定义一个二维矩形。

  1. 圆形区域查询

除了矩形区域查询之外，我们还可以使用 $center 和 $centerSphere 操作符来查找在一个圆内的记录。 $center 操作符接受中心点和半径，而 $centerSphere 操作符则使用球形坐标和半径参数。

from pymongo import MongoClient
client = MongoClient()
db = client.geodb
collection = db.places
result = collection.find({"location": {"$within": {"$center": [[30, 40], 5]}}})

在此示例中，我们在 location 字段上使用 $within 操作符，并将其传递到 $center 操作符中来获取位于一个以 [30, 40] 为中心点，5 单位半径圆内的记录。

  1. 圆形区域查询（使用球形坐标）
from pymongo import MongoClient
client = MongoClient()
db = client.geodb
collection = db.places
result = collection.find({"location": {"$within": {"$centerSphere": [[-74, 40], 0.01]}}})

在此示例中，我们使用 $centerSphere 操作符将查询传递给 location 字段，并通过使用球形坐标和半径参数来定义一个圆。我们查询以 [-74, 40] 为中心点，0.01 单位半径圆内的记录。

  1. 计算距离

在 MongoDB 中，我们可以使用 $near 和 $geoNear 运算符来计算给定坐标点与记录之间的距离。$near 运算符计算最近点的距离，并按距离排序，而 $geoNear 运算符返回匹配记录和计算的距离。

from pymongo import MongoClient
client = MongoClient()
db = client.geodb
collection = db.places

# 使用 $near 运算符计算最接近坐标的记录
result = collection.find({"location": {"$near": [30, 40]}}).limit(1)
for item in result:
    print(item)

# 使用 $geoNear 运算符计算距离，并按距离排序
result = collection.aggregate([{
        "$geoNear": {
            "near": {"type": "Point", "coordinates": [30, 40]},
            "distanceField": "dist.calculated",
            "spherical": True
        }
    }])

for item in result:
    print(item)

在此示例中，我们首先使用 $near 运算符来计算最接近给定坐标 [30, 40] 的记录。我们可以使用 limit() 函数来限制返回结果的数量。接下来，我们使用 $geoNear 运算符来计算记录中每个记录与坐标点之间的距离，并按距离排序。在 $geoNear 表达式中，我们使用 near 参数来指定点 [30, 40] 作为所需的坐标点。我们还设置 distanceField 参数以指定 MongoDB 中要计算距离的字段名，并将 spherical 参数设置为 True 以指定使用球形坐标。

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