面试题：MongoDB地理空间查询之复杂区域查询实现

Question

假设有一个存储了全球店铺位置信息的MongoDB集合，每个文档包含店铺的经纬度坐标。现在需要查询出位于某个多边形区域内的所有店铺，该多边形区域由一系列经纬度点定义。请详细描述实现此查询的步骤及相关的MongoDB操作符和索引使用方法。

Answer 1

1. 步骤：
   • 定义多边形区域：首先需要将给定的一系列经纬度点按照顺序组织成一个多边形的GeoJSON格式。在GeoJSON中，多边形由一个“type”字段（值为“Polygon”）和一个“coordinates”数组组成，“coordinates”数组的第一个元素是一个包含多边形顶点经纬度的数组，这些顶点需按顺时针或逆时针顺序排列。例如：

   {
       "type": "Polygon",
       "coordinates": [
           [
               [longitude1, latitude1],
               [longitude2, latitude2],
               [longitude3, latitude3],
               // 更多顶点...
               [longitude1, latitude1] // 闭合多边形，最后一个点与第一个点相同
           ]
       ]
   }
   

   • 确保数据正确存储：检查MongoDB集合中存储店铺位置信息的文档，位置字段需存储为GeoJSON格式。例如：

   {
       "storeName": "某店铺",
       "location": {
           "type": "Point",
           "coordinates": [longitude, latitude]
       }
   }
   

   • 创建索引：为了提高查询性能，需要在存储店铺位置的字段上创建2dsphere索引。在MongoDB shell中，可以使用以下命令创建索引：

   db.yourCollectionName.createIndex( { location: "2dsphere" } );
   

   • 执行查询：使用$geoIntersects操作符进行查询，该操作符用于查找与指定几何形状相交的文档。在MongoDB shell中的查询示例如下：

   var polygon = {
       "type": "Polygon",
       "coordinates": [
           [
               [longitude1, latitude1],
               [longitude2, latitude2],
               [longitude3, latitude3],
               // 更多顶点...
               [longitude1, latitude1]
           ]
       ]
   };
   db.yourCollectionName.find({
       location: {
           $geoIntersects: {
               $geometry: polygon
           }
       }
   });
   

2. 相关操作符：
   • $geoIntersects：用于查询与指定几何形状相交的文档，这里用于判断店铺位置（点）是否在多边形区域内。
3. 索引使用：
   • 2dsphere索引：适用于地理空间查询，特别是涉及球体表面（地球表面近似球体）上的点、线、多边形等几何形状的查询。在这种情况下，创建2dsphere索引能极大提升查询位于多边形区域内店铺的性能。它能高效处理球面几何计算，加速查询操作。