時空索引的概念和分類介紹 - Lindorm

Lindorm Ganos時空服務擴充了Lindorm原有的主鍵索引和二級索引能力來提高時空查詢速度。時空查詢是指查詢條件中包含空間列（經緯度座標或Geometry類型的列）或者空間和時間組合列（經緯度座標或Geometry類型的列+時間列）的查詢。本文介紹時空索引的概念、分類和使用情境。

Z-ORDER索引

在建立主鍵索引或二級索引時，通過加入Z-ORDER索引函數來為空白間列或者空間和時間組合列添加索引。Z-ORDER索引函數返回一個編碼值（稱為Z-ORDER編碼或時空編碼），該編碼值作為主鍵索引或二級索引的一部分。因此，時空索引並不是一個獨立的索引，而是內嵌到Lindorm主鍵索引或二級索引中來實現加速時空查詢的需求。

Z-ORDER函數索引分類

Z-ORDER主鍵索引

Z-ORDER編碼作為主鍵索引的組成部分，此時主鍵索引為Z-ORDER主鍵索引。例如：PRIMARY KEY(Z-ORDER(g))。

Z-ORDER二級索引

Z-ORDER編碼作為二級索引的組成部分，此時二級索引為Z-ORDER二級索引。例如：Z-ORDER(g)。

建立Z-ORDER索引的方法請參見建立時空索引。

Z-ORDER函數說明

Lindorm Ganos根據Z-ORDER索引函數的入參自動計算出不同的時空編碼，Z-ORDER索引函數的類型和說明如下表。

說明

當兩個空間對象在位置上足夠相近時（厘米層級），Z-ORDER索引函數產生的時空編碼可能相同。

類型	參數說明	適用情境
`Z-ORDER(Point)`或者`Z-ORDER(X, Y)`	點類型的列由經度x列和緯度y列組成	為點資料建立索引，當查詢條件包含空間範圍時，可使用該索引進行加速。
`Z-ORDER(Point, Time)`或者`Z-ORDER(X, Y, Time)`	由點類型的列和時間列組成由經度x列、緯度y列和時間列組成	為點資料和時間建立索引，當查詢條件包含時間範圍和空間範圍時，可使用該索引進行加速。
`Z-ORDER(LineString)`或者`Z-ORDER(Polygon)`	線類型的列面類型的列	為線或者面資料建立索引，當查詢條件包含空間範圍時，可使用該索引進行加速。
`Z-ORDER(LineString, Time)`或者`Z-ORDER(Polygon, Time)`	由線類型的列和時間列組成由面類型的列和時間列組成	為線資料和時間、面資料和時間建立索引，當查詢條件包含時間範圍和空間範圍時，可使用該索引進行加速。

網格二級索引

重要

僅2.6.5以上版本的寬表引擎支援網格二級索引功能。

在建立索引時，如果對Geometry（目前支援POLYGON、MULTIPOLYGON、LINESTRING、MULTILINESTRING）列使用了S2索引函數，寬表引擎會自動構建網格二級索引。使用網格二級索引可以實現基於網格的過濾和計算功能。

網格二級索引根據Google S2演算法，將空間劃分成均勻大小的網格（S2Cell），每個網格對應一個唯一ID（S2CellID）。每個網格都會與一個面或多個面相交，這些相交資訊都會被記錄在索引中。

S2索引函數說明

文法

輸入幾何對象和精度，計算幾何對象覆蓋到的該精度下的網格，並返回網格ID（S2CellID）的集合。建立網格索引的方法請參見建立時空索引。

Set<Long> S2(String geomColumnName, int level)

參數說明

參數	說明
geomColumnName	面類型（POLYGON或MULTIPOLYGON）或線類型（LINESTRING或MULTILINESTRING）列的列名，該列儲存的空間資料座標需為WGS84座標系座標。重要僅寬表引擎2.6.7.5及以上版本，支援線類型（LINESTRING或MULTILINESTRING）。如果您的寬表引擎無法通過控制台進行升級，請聯絡Lindorm支援人員（DingTalk號：s0s3eg3）。
level	S2網格精度，取值範圍為[1,30]。

索引選擇

Z-ORDER索引適用情境

Z-ORDER索引對空間點類型資料有較好的過濾效果，當查詢條件涉及到對空間點位置關係判斷時，您可以根據Z-ORDER函數的適用情境，選擇適合的函數建立索引。Z-ORDER函數的適用情境，請參見Z-ORDER函數說明。

以下是使用Z-ORDER索引的最佳實務情境：

時空範圍查詢：查詢過去某段時間內車輛在某個地區的行駛軌跡。
周邊查詢：查詢某位置附近一定距離內的車輛，返斷行符號輛的即時位置。
軌跡出入統計：統計出軌跡點出入某個地區的資訊，包括：駛入時間、駛出時間、停留時間長度、軌跡數量等。

同時，Z-ORDER索引對線或面類型資料也有一定的過濾效果，可以支援簡單的過濾查詢，例如：

對線類型：查詢某位置附近一定距離內的道路，每條道路是一個LINESTRING或MULTILINESTRING。
對面類型：查詢落在某個範圍內的商圈，每個商圈是一個POLYGON或MULTIPOLYGON。

網格二級索引適用情境

網格二級索引較Z-ORDER索引對線或面有更好的過濾效果。對於非彙總查詢，使用網格二索引可有效過濾掉與查詢條件不相關的網格內的資料，加速查詢，例如：

圍欄監測：即時查詢軌跡點落在哪些圍欄內，可達到百萬級圍欄資料毫秒級返回結果。
周邊查詢：即時查詢某位置周邊一定半徑範圍內的商區。

同時，網格索引可以隨時更新儲存統計資料，可基於網格進行快速彙總統計，例如：

統計數量：以網格為單位統計商區數量、軌跡數量等。
統計地區屬性：以網格為單位統計植被覆蓋率、交易量總和等指標。