如何在Neo4j中存储边界框并借助RTREE实现指定范围的边界框查询

Neo4j 原生POINT索引底层采用RTREE结构实现，无需额外插件即可完成边界框的范围查询需求，操作语法如下：

存储边界框 #

边界框存储为两个POINT类型属性，分别对应边界框的最小坐标点（bbox_min）和最大坐标点（bbox_max），示例如下：

// 3D笛卡尔坐标边界框示例
CREATE (b:BBoxObject {
  name: "样例边界框1",
  bbox_min: point({x: 0, y: 0, z: 0, crs: 'cartesian-3d'}),
  bbox_max: point({x: 1, y: 1, z: 1, crs: 'cartesian-3d'})
});

// 2D地理坐标边界框示例（可选）
CREATE (b:BBoxObject {
  name: "样例边界框2",
  bbox_min: point({longitude: 116.3, latitude: 39.9, crs: 'wgs-84'}),
  bbox_max: point({longitude: 116.5, latitude: 40.1, crs: 'wgs-84'})
});

创建RTREE索引 #

针对边界框的两个端点创建POINT索引，底层自动使用RTREE结构优化查询性能：

// 针对3D笛卡尔坐标边界框创建索引
CREATE POINT INDEX bbox_min_cartesian3d_idx IF NOT EXISTS 
FOR (n:BBoxObject) ON (n.bbox_min);
CREATE POINT INDEX bbox_max_cartesian3d_idx IF NOT EXISTS 
FOR (n:BBoxObject) ON (n.bbox_max);

// 针对2D地理坐标边界框创建索引（可选）
CREATE POINT INDEX bbox_min_wgs84_idx IF NOT EXISTS 
FOR (n:BBoxObject) ON (n.bbox_min);
CREATE POINT INDEX bbox_max_wgs84_idx IF NOT EXISTS 
FOR (n:BBoxObject) ON (n.bbox_max);

范围查询语法 #

查询完全落在指定范围内的边界框 #

// 3D笛卡尔坐标范围查询示例
WITH 
  point({x: -1, y: -1, z: -1, crs: 'cartesian-3d'}) AS query_min,
  point({x: 2, y: 2, z: 2, crs: 'cartesian-3d'}) AS query_max
MATCH (n:BBoxObject)
WHERE n.bbox_min >= query_min
  AND n.bbox_max <= query_max
RETURN n.name, n.bbox_min, n.bbox_max;

查询与指定范围有交集的边界框 #

// 3D笛卡尔坐标范围查询示例
WITH 
  point({x: -1, y: -1, z: -1, crs: 'cartesian-3d'}) AS query_min,
  point({x: 2, y: 2, z: 2, crs: 'cartesian-3d'}) AS query_max
MATCH (n:BBoxObject)
WHERE n.bbox_min <= query_max
  AND n.bbox_max >= query_min
RETURN n.name, n.bbox_min, n.bbox_max;

注意：查询使用的坐标crs必须和存储时的crs完全一致，否则会导致索引失效、查询结果错误。如果使用2D坐标，去掉对应参数、修改crs即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MR WANG