概括:
     最近一個專案需要基於LBS查詢附近的商鋪資訊，看了一下網上都是基於Solr和ＥＬＳ方式來實現, 本來想使用ＥＬＳ來實現的，但是由於專案以前用的是Solr, 所以就去調研了一下基於Solr來實現地理位置的搜尋，並且在實現的時候整理了一下實現的筆記。       
    在開發中如果需要對帶經緯度的資料進行檢索，比如查詢當前所在位置附近1000米的，一種簡單的方法就是：獲取資料庫中的所有酒店資料，按經緯度計算距離，返回距離小於1000米的資料。
   這種方式在資料量小的時候比較有效，但是當資料量大的時候，檢索的效率是會十分十分低的，本文介紹使用Solr的Spatial Query進行空間搜尋。本文簡述基於Solr實現空間範圍搜尋
 
基於Mysql 實現地理位置排序:
例如：
公式如下，單位米：
第一點經緯度：lng1 lat1
第二點經緯度：lng2 lat2
      round(6378.138*2*asin(sqrt(pow(sin( (lat1*pi()/180-lat2*pi()/180)/2),2)+cos(lat1*pi()/180)*cos(lat2*pi()/180)* pow(sin( (lng1*pi()/180-lng2*pi()/180)/2),2)))*1000) 
例如：
    SELECT    store_id,lng,lat, ROUND(6378.138*2*ASIN(SQRT(POW(SIN((22.299439*PI()/180-      lat*PI()/180)/2),2)+COS(22.299439*PI()/180)*COS(lat*PI()/180)*POW(SIN((114.173881*PI()/180-lng*PI()/180)/2),2)))*1000) AS juli  FROM store_info
 
 ORDER BY juli DESC
 LIMIT 316
基於Solr實現地理位置排序:
沒學過的Solr 這裡有一份官網手冊： 
原理：
   具體的空間搜尋原理和演算法不多介紹，空間搜尋演算法都是很成熟的
基於Solr的空間搜尋實戰：
   Solr已經提供了3種filedType來進行空間搜尋：
  有四種可用於空間搜尋的主要欄位型別：
LatLonPointSpatialField
LatLonType （現已棄用）及其非大地雙胞胎 PointType
SpatialRecursivePrefixTreeFieldType（簡稱RPT），包括RptWithGeometrySpatialField衍生產品
 
BBoxField
LatLonPointSpatialField是經緯度點資料最常見使用情況的理想欄位型別。它取代了為了向後相容而仍然存在的LatLonType。RPT提供了更多高階/自定義用例以及諸如多邊形和熱圖等選項的更多功能。
RptWithGeometrySpatialField用於索引和搜尋非點資料，儘管它也可以做點。它不能做排序/提升。
BBoxField 用於索引邊界框，通過框查詢，指定搜尋謂詞（相交，內部，包含，不相交，等於）以及相關性排序/提升類似overlapRatio或簡單區域。
LatLonPointSpatialField  
  <fieldType name="location" class="solr.LatLonPointSpatialField" docValues="true"/>
   Indexing Points使用(x y) 或者（lat，lon） 格式進行儲存；不然會報錯
   用於地理空間搜尋的空間Solr“查詢分析器”：geofilt和bbox
geofilt
    該geofilt過濾器允許您根據給定點的地理空間距離（也稱為“大圓距離”）檢索結果。另一種看待它的方式是建立一個圓形濾鏡。例如，要查詢給定緯度/經度點五公里內的所有檔案，可以輸入。該過濾器返回給定半徑的圓周內的所有結果：
&q=:&fq={!geofilt sfield=store}&pt=45.15,-93.85&d=5
   
bbox
該bbox過濾器與geofilt使用計算的圓的邊界框非常相似。請參閱下圖中的藍色框。它採用與geofilt相同的引數。
以下是一個示例查詢：
  &q=:&fq={!bbox sfield=store}&pt=45.15,-93.85&d=5
 矩形形狀的計算速度更快，所以它有時可以用來替代geofilt返回半徑之外的點的可接受範圍。但是，如果理想目標是一個圓圈，但您希望它執行得更快，那麼請考慮使用RPT欄位並嘗試一個較大的distErrPct值0.1（如10％半徑）。這將返回半徑之外的結果，但它將在形狀周圍有點均勻。
   當邊界框包含一個極點時，邊界框最終成為一個“邊界盆”（球冠），如果邊界框接觸北極（或最高緯度的南部，如果有），則該邊界包括圓的最低緯度以北的所有值它接觸南極）。
通過任意矩形進行過濾
     有時，空間搜尋要求要求在矩形區域中查詢所有內容，例如使用者正在檢視的地圖所覆蓋的區域。對於這種情況，geofilt和bbox不會剪下它。這是一個竅門，但是你可以使用Solr的範圍查詢語法來提供左下角作為範圍的開始和右上角作為範圍的結束。
這是一個例子：
   &q=:&fq=store:[45,-94 TO 46,-93]
優化：快取與否
將空間查詢放入“fq”引數中是最常見的過濾器查詢。預設情況下，Solr會將查詢快取在過濾器快取中。
如果您知道過濾器查詢（無論是否為空間）是相當獨特的，並且不太可能獲得快取命中，則指定cache="false"為本地引數，如以下示例中所示
&q=…mykeywords…&fq=…someotherfilters…&fq={!geofilt cache=false}&sfield=store&pt=45.15,-93.85&d=5
距離排序或提升（函式查詢）
有四個距離函式查詢：
geodist，見下文，通常是最合適的;
dist計算多維向量之間的p範數距離;
hsin，計算球體上兩點之間的距離;
sqedist，來計算兩點之間的平方歐幾里德距離。
有關這些功能的查詢的詳細資訊，請參閱該部分功能查詢。
geodist
    geodist是一個距離函式，需要三個可選引數：(sfield,latitude,longitude)。您可以使用該geodist功能按距離或得分返回結果對結果進行排序。
例如，要按距離遞增對結果進行排序，請輸入。…&q=:&fq={!geofilt}&sfield=store&pt=45.15,-93.85&d=50&sort=geodist() asc
      要將距離作為文件分數返回，請輸入…&q={!func}geodist()&sfield=store&pt=45.15,-93.85&sort=score+asc。
更多示例
以下是一些您可以在Solr中進行空間搜尋的更有用的示例。
1) 按距離排序，距離越近排名越高，加上score=distance，其中distance是索引點到座標點之間的弧度值，系統根據弧度值排序。
&fl=*,score&sort=score asc&q={!geofilt score=distance sfield=poi_location_p pt=54.729696,-98.525391 d=10}。
2) 按距離排序，距離越遠排名越高，加上score=reciDistance，其中reciDistance 範圍是0~1 採用倒數的方式計算，故與distance的排序剛好相反
    &fl=*,score&sort=score asc&q={!geofilt score=reciDistance sfield=poi_location_p pt=54.729696,-98.525391 d=10}
3) 距離僅作排序不做過濾，在條件中設定filter=false，其中d只是確定形狀的作用,不起限制作用。
     &fl=*,score&sort=score asc&q={!geofilt score=distance filter=false sfield=poi_location_p pt=54.729696,-98.525391 d=10}
4) 結合關鍵詞查詢和距離排序，此時關鍵字只能作為過濾條件（fq）不能作為查詢條件，僅作為過濾域。
&fl=*,score& fq=store_name:農業&sort=score asc&q={!geofilt score=distance sfield=poi_location_p pt=54.729696,-98.525391 d=10}
5) 當關鍵字和距離都作為排序條件時，可以用qf引數設定權重
&fl=*,score& fq=store_name:農業&sort=score asc&q={!geofilt score=distance sfield=poi_location_p pt=54.729696,-98.525391
SpatialRecursivePrefixTreeFieldType:
本文重點介紹使用SpatialRecursivePrefixTreeFieldType，不僅可以用點，也可以用於多邊形的查詢。
1、配置Solr
個人使用的solr6.6.2:
<fieldType name="location_rpt"   class="solr.SpatialRecursivePrefixTreeFieldType"
               spatialContextFactory="org.locationtech.spatial4j.context.jts.JtsSpatialContextFactory"
               autoIndex="true"
               validationRule="repairBuffer0"
               distErrPct="0.025"
               maxDistErr="0.001"
               distanceUnits="kilometers"  />

<field name="station_position" type="location_rpt" indexed="true" stored="true" multiValued="false" />
對solr.SpatialRecursivePrefixTreeFieldType的配置說明：SpatialRecursivePrefixTreeFieldType
用於深度遍歷字首樹的FieldType，主要用於獲得基於Lucene中的RecursivePrefixTreeStrategy。
geo
預設為true，值為true的情況下座標基於球面座標系，採用Geohash的方式；值為false的情況下座標基於2D平面的座標系，採用Euclidean/Cartesian的方式。
distErrPct
    定義非Point圖形的精度，範圍在0-0.5之間。該值決定了非Point的圖形索引或查詢時的level(如geohash模式時就是geohash編碼的長度)。當為0時取maxLevels，即精度最大,精度越大將花費更多的空間和時間去建索引。
maxDistErr/maxLevels:maxDistErr
      定義了索引資料的最高層maxLevels，上述定義為0.000009，根據 GeohashUtils.lookupHashLenForWidthHeight(0.000009, 0.000009)算出編碼長度為11位，精度在1米左右，直接決定了Point索引的term數。maxLevels優先順序高於maxDistErr, 即有maxLevels的話maxDistErr失效。詳見SpatialPrefixTreeFactory.init()方法。不過一般使用 maxDistErr。
distanceUnits 單位是degrees(度) 
worldBounds
        世界座標值：”minX minY maxX maxY”。 geo=true即geohash模式時，該值預設為”-180 -90 180 90”。geo=false即quad時，該值為Java double型別的正負邊界，此時需要指定該值，設定成”-180 -90 180 90”。
實戰程式碼：
public class SolrGEO {
 
       public static void main(String[] args) {
 
              /*SolrQuery solrQuery = new SolrQuery();
 
              solrQuery.set("d", value + ""); // 搜尋半徑
 
              solrQuery.set("sfield", CommonConst.LOCATION_FIELD);// 儲存地理位置的欄位名稱
 
              solrQuery.set("pt", searchContent.getShopLocation()); // 經緯度引數格式為 緯度,經度
 
              solrQuery.set("fl", "*,distance:geodist()"); // 文件中用distance表示距離欄位
 
              solrQuery.addSort("geodist()", ORDER.asc);// 按照從近到遠排序
*/
              
              
              
              //addIndex();
              queryIndex();
              
       }
       
       public static void queryIndex() {
              try {
                     HttpSolrClient server = SolrServer.getServer();
                     
                     SolrQuery params=new SolrQuery();   
                  /*params.setParam("q", "{!geofilt score=distance filter=false sfield=station_position pt=23.104487,113.375981 d=1}");
                  params.addSort("score",ORDER.asc);*/
                  
                     params.setParam("q","*:*");
                     params.setParam("start", "0");//記錄開始位置    
               params.setParam("rows", "10");//查詢的行數    
               params.set("fq", "{!geofilt}");           //距離過濾函式
               params.set("pt", "23.104487,113.375981"); //當前經緯度
               params.set("sfield", "station_position"); //經緯度的欄位
               params.set("d", "1"); //就近 d 20km的所有資料
               params.set("score", "distance"); 
               params.addSort("geodist()",ORDER.asc);//按照從近到遠排序
             
               /**
                * geofilt :  //距離過濾函式    “大圓距離”）檢索結果
                * sfield : 座標欄位
                * d ：  空間範圍 公里 預設使用單位為千米（1km=0.009度）
                */
             /*  String query=" {!geofilt score=distance sfield=station_position  d=1 }  ";  
               params.addFilterQuery(query);   */  
               
               QueryResponse resp = server.query(params);   
               
               System.out.println(params.toQueryString());
               
               SolrDocumentList docs = resp.getResults();    
               for(int i=0;i<docs.size();i++){    
                   SolrDocument sid=docs.get(i);  
                   
                            String title = (String) sid.getFieldValue("title");
                            System.out.println(title);
                   String station_position= (String) sid.getFieldValue("station_position");
                   String [] positions=station_position.split(",");
                   double lat2=  Double.valueOf(positions[0]);  
                double lng2 = Double.valueOf(positions[1]);
                double range=getDistance(23.104487d,113.375981d,lat2,lng2);
                System.out.println("與當前座標距離:"+range);
                   System.out.println(sid);    
               }    
              } catch (Exception e) {
                     e.printStackTrace();
              }
              
       }
 
   private static double EARTH_RADIUS = 6378.137;    
    
    private static double rad(double d) {    
        return d * Math.PI / 180.0;    
    }   
    
         /**   
     * 通過經緯度獲取距離(單位：米)   
     * @param lat1   
     * @param lng1   
     * @param lat2   
     * @param lng2   
     * @return   
     */    
    public static double getDistance(double lat1, double lng1, double lat2,    
                                     double lng2) {    
        double radLat1 = rad(lat1);    
        double radLat2 = rad(lat2);    
        double a = radLat1 - radLat2;    
        double b = rad(lng1) - rad(lng2);    
        double s = 2 * Math.asin(Math.sqrt(Math.pow(Math.sin(a / 2), 2)    
                + Math.cos(radLat1) * Math.cos(radLat2)    
                * Math.pow(Math.sin(b / 2), 2)));    
        s = s * EARTH_RADIUS;    
        s = Math.round(s * 10000d) / 10000d;    
        s = s*1000;    
        return s;    
    } 
    
       
 
       /**
        * 新增索引,準備測試資料
        */
       public static void addIndex() {
              HttpSolrClient server = SolrServer.getServer();
              
              /**
               * 刪除舊索引
               */
              try {
                     server.deleteByQuery("*:*");
              } catch (SolrServerException e1) {
              } catch (IOException e1) {
                     e1.printStackTrace();
              }
              
              
              
              List<ProductBO> beans = new ArrayList<ProductBO>();
              // 家電類
              ProductBO dianshiBO1 = new ProductBO();
              dianshiBO1.setId("1001");
              dianshiBO1.setTitle("海爾模卡（MOOKA） 65K5 65英寸安卓智慧網路窄邊框全高清LED液晶電視");
              dianshiBO1.setMajor_s("家用電器");
              dianshiBO1.setSubMajor_s("電視");
              dianshiBO1.setBrand_s("海爾");
              dianshiBO1.setModel_s("65K5");
              dianshiBO1.setPrice_i(5400);
              dianshiBO1.setStation_address("廣東省廣州市海珠區新港東路1068號");
              //lat,lon
              dianshiBO1.setStation_position("23.104487,113.375981");
              
              beans.add(dianshiBO1);
              
              ProductBO dianshiBO2 = new ProductBO();
              dianshiBO2.setId("1002");
              dianshiBO2.setTitle("三星（SAMSUNG）UA55JU5900JXXZ 55英寸 4K超高清智慧 LED液晶電視 黑色");
              dianshiBO2.setMajor_s("家用電器");
              dianshiBO2.setSubMajor_s("電視");
              dianshiBO2.setBrand_s("三星");
              dianshiBO2.setModel_s("UA55JU5900");
              dianshiBO2.setPrice_i(6400);
              dianshiBO2.setStation_address("廣東省廣州市海珠區鳳浦中路741號");
              dianshiBO2.setStation_position("23.103373,113.374265");
              
              beans.add(dianshiBO2);
              
              dianshiBO2 = new ProductBO();
              dianshiBO2.setId("1002");
              dianshiBO2.setTitle("三星（SAMSUNG）UA55JU5900JXXZ 55英寸 4K超高清智慧 LED液晶電視 黑色");
              dianshiBO2.setMajor_s("家用電器");
              dianshiBO2.setSubMajor_s("電視");
              dianshiBO2.setBrand_s("三星");
              dianshiBO2.setModel_s("UA55JU5900");
              dianshiBO2.setPrice_i(6400);
              dianshiBO2.setStation_address("廣東省廣州市海珠區鳳浦中路741號");
              dianshiBO2.setStation_position("23.101811,113.376673");
              
              beans.add(dianshiBO2);
 
              ProductBO kongtiaoBO1 = new ProductBO();
              kongtiaoBO1.setId("2001");
              kongtiaoBO1.setTitle("格力(GREE) 大1匹 變頻 Q鉑 壁掛式冷暖空調 KFR-26GW/(26596)FNAa-A3");
              kongtiaoBO1.setMajor_s("家用電器");
              kongtiaoBO1.setSubMajor_s("空調");
              kongtiaoBO1.setBrand_s("格力");
              kongtiaoBO1.setModel_s("KFR-26GW/(26596)FNAa-A3");
              kongtiaoBO1.setPrice_i(7700);
              kongtiaoBO1.setStation_address("廣東省廣州市海珠區會展南五路");
              kongtiaoBO1.setStation_position("23.102359,113.377374");
              beans.add(kongtiaoBO1);
              
              ProductBO kongtiaoBO2 = new ProductBO();
              kongtiaoBO2.setId("2002");
              kongtiaoBO2.setTitle("奧克斯（AUX）正1.5匹 冷暖 定速 隱藏式顯示屏 壁掛式 空調 KFR-35GW/HFJ+3");
              kongtiaoBO2.setMajor_s("家用電器");
              kongtiaoBO2.setSubMajor_s("空調");
              kongtiaoBO2.setBrand_s("奧克斯");
              kongtiaoBO2.setModel_s("KFR-35GW/HFJ+3");
              kongtiaoBO2.setPrice_i(6600);
              kongtiaoBO2.setStation_address("廣東省廣州市海珠區新港東路1070號");
              kongtiaoBO2.setStation_position("23.103265,113.376718");
              beans.add(kongtiaoBO2);
              
              
              ProductBO kongtiaoBO3 = new ProductBO();
              kongtiaoBO3.setId("2003");
              kongtiaoBO3.setTitle("海爾（Haier）1.5匹 變頻 靜音空調 冷暖 壁掛式空調 KFR-35GW/01JDA23A");
              kongtiaoBO3.setMajor_s("家用電器");
              kongtiaoBO3.setSubMajor_s("空調");
              kongtiaoBO3.setBrand_s("海爾");
              kongtiaoBO3.setModel_s("KFR-35GW/01JDA23A");
              kongtiaoBO3.setPrice_i(9600);
              kongtiaoBO3.setStation_address("廣東省廣州市海珠區AAAAAAA");
              kongtiaoBO3.setStation_position("23.102667,113.376511");
              beans.add(kongtiaoBO3);
              
              
              ProductBO kongtiaoBO4 = new ProductBO();
              kongtiaoBO4.setId("2004");
              kongtiaoBO4.setTitle("廣東省廣州市天河區車陂,天園,棠下");
              kongtiaoBO4.setMajor_s("家用電器");
              kongtiaoBO4.setSubMajor_s("空調");
              kongtiaoBO4.setBrand_s("海爾");
              kongtiaoBO4.setModel_s("KFR-35GW/01JDA23A");
              kongtiaoBO4.setPrice_i(9600);
              kongtiaoBO4.setStation_address("廣東省廣州市天河區車陂,天園,棠下");
              kongtiaoBO4.setStation_position("23.125202,113.390858");
              beans.add(kongtiaoBO4);
 
              
              
              ProductBO kongtiaoBO5 = new ProductBO();
              kongtiaoBO5.setId("2005");
              kongtiaoBO5.setTitle("廣東省廣州市天河區科新路 棠下,天園,天河公園");
              kongtiaoBO5.setMajor_s("家用電器");
              kongtiaoBO5.setSubMajor_s("空調");
              kongtiaoBO5.setBrand_s("海爾");
              kongtiaoBO5.setModel_s("KFR-35GW/01JDA23A");
              kongtiaoBO5.setPrice_i(9600);
              kongtiaoBO5.setStation_address("廣東省廣州市天河區科新路 棠下,天園,天河公園");
              kongtiaoBO5.setStation_position("23.126299,113.387848");
              beans.add(kongtiaoBO5);
              
              ProductBO kongtiaoBO6 = new ProductBO();
              kongtiaoBO6.setId("2006");
              kongtiaoBO6.setTitle("廣東省廣州市海珠區閱江中路686");
              kongtiaoBO6.setMajor_s("家用電器");
              kongtiaoBO6.setSubMajor_s("空調");
              kongtiaoBO6.setBrand_s("海爾");
              kongtiaoBO6.setModel_s("KFR-35GW/01JDA23A");
              kongtiaoBO6.setPrice_i(9600);
              kongtiaoBO6.setStation_address("廣東省廣州市海珠區閱江中路686");
              kongtiaoBO6.setStation_position("23.10929,113.377472");
              beans.add(kongtiaoBO6);
              
           kongtiaoBO6 = new ProductBO();
              kongtiaoBO6.setId("2007");
              kongtiaoBO6.setTitle("廣東省廣州市海珠區鳳浦中路681號");
              kongtiaoBO6.setMajor_s("家用電器");
              kongtiaoBO6.setSubMajor_s("空調");
              kongtiaoBO6.setBrand_s("海爾");
              kongtiaoBO6.setModel_s("KFR-35GW/01JDA23A");
              kongtiaoBO6.setPrice_i(9600);
              kongtiaoBO6.setStation_address("廣東省廣州市海珠區鳳浦中路681號");
              kongtiaoBO6.setStation_position("23.101877,113.370349");
              beans.add(kongtiaoBO6);
              
           kongtiaoBO6 = new ProductBO();
              kongtiaoBO6.setId("2008");
              kongtiaoBO6.setTitle("廣東省廣州市海珠區會展南三路");
              kongtiaoBO6.setMajor_s("家用電器");
              kongtiaoBO6.setSubMajor_s("空調");
              kongtiaoBO6.setBrand_s("海爾");
              kongtiaoBO6.setModel_s("KFR-35GW/01JDA23A");
              kongtiaoBO6.setPrice_i(9600);
              kongtiaoBO6.setStation_address("廣東省廣州市海珠區會展南三路");
              kongtiaoBO6.setStation_position("23.10319,113.370088");
              beans.add(kongtiaoBO6);
              
              try {
                     server.addBeans(beans);
                     server.commit();
                     System.out.println("提交完畢！");
              } catch (Exception e) {
                     e.printStackTrace();
              }
       }
 
}
 
 
/**
 * 
 * @author Tony
 *
 */
public class SolrServer {
 
       private static SolrServer solrServer = null;
       private static HttpSolrClient server = null;
 
       private static String url = "http://localhost:8881/solr/test";
 
       public static synchronized SolrServer getInstance() {
              if (solrServer == null) {
                     solrServer = new SolrServer();
              }
              return solrServer;
       }
 
       public static HttpSolrClient getServer() {
              if (server == null) {
                     server = new HttpSolrClient.Builder(url).build();
                     server.setDefaultMaxConnectionsPerHost(1000);
                     server.setMaxTotalConnections(10000);
                     server.setConnectionTimeout(60000);// 設定連線超時時間（單位毫秒） 1000
                     server.setSoTimeout(60000);//// 設定讀資料超時時間(單位毫秒) 1000
                     server.setFollowRedirects(false);// 遵循從定向
                     server.setAllowCompression(true);// 允許壓縮
              }
              return server;
       }
}
這裡使用“經度 緯度”這樣的字串格式將經緯度索引到station_position欄位
3、查詢
查詢語法示例：
q={!geofilt pt=45.15,-93.85 sfield=poi_location_p d=5 score=distance}
q={!bbox pt=45.15,-93.85 sfield=poi_location_p d=5 score=distance}
q=poi_location_p:"Intersects(-74.093 41.042 -69.347 44.558)" //a bounding box (not in WKT)
q=poi_location_p:"Intersects(POLYGON((-10 30, -40 40, -10 -20, 40 20, 0 0, -10 30)))" //a WKT example
涉及到的欄位說明：

其中有幾種常見的Solr支援的幾何操作：
WITHIN：在內部
CONTAINS：包含關係
DISJOINT：不相交
Intersects：相交（存在交集）

1）點查詢

測試程式碼：查詢距離某個點pt距離為d的集合

從這部分結果集中可以看出，資料是離目標點" 23.104487,113.375981 "最近的

多邊形查詢:

JtsSpatialContextFactory

  當有Polygon多邊形時會使用jts(需要把jts.jar放到solr webapp服務的lib下)。基本形狀使用SpatialContext (spatial4j的類)。

測試程式碼：

SolrQuery params = new SolrQuery();  

        //q=geo:"Intersects(POLYGON((-10 30, -40 40, -10 -20, 40 20, 0 0, -10 30)))"

        params.set("q", "station_position:\"Intersects(POLYGON((118 40, 118.5 40, 118.5 38, 118.3 35, 118 38,118 40)))\"");   

        params.set("start", "0");  //記錄開始位置

        params.set("rows", "100");  //查詢的行數

        params.set("fl", "*");

返回在這個POLYGON內的所有結果集。

管方文件:

 經緯度工具:

 百度地圖API工具: