Distancia y vecinos más cercanos

En las bases de datos geoespaciales, la distancia es la separación medida entre dos ubicaciones geográficas. PostGIS proporciona funciones potentes para calcular distancias entre puntos, líneas, polígonos y otros tipos de geometría.

Comprender las consultas de distancia permite responder preguntas como: ¿Cuál es el restaurante más cercano? o ¿Qué clientes están a menos de 5 km de nuestro almacén?

ST_Distance(geom_a, geom_b) devuelve la distancia mínima entre dos objetos de geometría. De forma predeterminada, al utilizar tipos geometry simples, el resultado se expresa en las mismas unidades que el sistema de referencia de coordenadas (normalmente grados para EPSG:4326).

Para obtener resultados útiles en metros, debe utilizar tipos geography o reproyectar los datos.

Creemos una tabla sencilla de lugares con coordenadas geográficas. Utilizaremos el tipo geography para que todos los cálculos de distancia devuelvan automáticamente metros, sin necesidad de realizar una proyección manual.

Esta tabla contendrá cafeterías de una ciudad, cada una con un nombre y una ubicación almacenada como un punto.

Una vez que disponga de datos de ubicación, puede calcular la distancia desde cada fila hasta un punto de referencia. Aquí calculamos la distancia desde cada cafetería hasta un usuario situado en las coordenadas (28.9800, 41.0100).

El resultado se expresa en metros porque utilizamos el tipo geography.

Para encontrar la única ubicación más cercana a un punto determinado, ordene por distancia y devuelva una sola fila con LIMIT 1. Este es el patrón clásico de consulta del vecino más cercano.

Este patrón es extremadamente común en aplicaciones que tienen en cuenta la ubicación: para encontrar la tienda, el médico o la parada de transporte más cercanos.

PostGIS proporciona el operador <-> (KNN — K Nearest Neighbors), que tiene en cuenta los índices. A diferencia de ST_Distance en una cláusula ORDER BY, <-> puede utilizar un índice espacial GiST para evitar recorrer todas las filas.

Utilice siempre <-> en ORDER BY cuando necesite encontrar vecinos cercanos de forma eficiente. Cree un índice como este para admitirlo:

ST_DWithin(geom_a, geom_b, distance) devuelve TRUE cuando dos geometrías se encuentran dentro de una distancia especificada entre sí. Para los tipos geography, la distancia se expresa en metros.

Esto es más eficiente que ST_Distance(...) < radius en una cláusula WHERE porque ST_DWithin tiene en cuenta los índices y deja de buscar en cuanto se cumple la condición.

Un patrón habitual en producción combina ST_DWithin como filtro previo con la ordenación mediante <->. La comprobación de ST_DWithin utiliza el índice espacial para descartar rápidamente las filas lejanas y, a continuación, los candidatos restantes se ordenan por distancia exacta.

Esto permite obtener de forma muy eficiente las N ubicaciones más cercanas dentro de un radio máximo.

Puede calcular distancias entre filas de dos tablas diferentes mediante un JOIN combinado con ST_Distance. Esto resulta útil para realizar asociaciones, por ejemplo, entre cada cliente y su almacén más cercano o entre cada incidente y el hospital más cercano.

A continuación, buscamos la cafetería más cercana para cada usuario de una tabla users mediante una combinación lateral, un potente patrón de PostgreSQL para las subconsultas por fila.

Las distancias sin procesar en metros pueden ser difíciles de leer. Puede darles formato en kilómetros o añadir etiquetas fáciles de interpretar mediante expresiones CASE y formato de cadenas. Esta consulta muestra la distancia en metros para distancias cortas y en kilómetros para las más largas.

Las funciones de ventana como RANK() y ROW_NUMBER() combinan perfectamente con las consultas de distancia. Puede asignar una clasificación de proximidad a cada ubicación con respecto a un usuario, lo que resulta útil para crear listas de recomendaciones clasificadas o resultados de búsqueda ordenados por cercanía.

Compruebe que comprende las consultas de distancia y las búsquedas del vecino más cercano en PostGIS.

En esta lección aprendió a trabajar con distancias espaciales y consultas del vecino más cercano en PostGIS:

• ST_Distance calcula la distancia exacta entre dos geometrías; utilice el tipo geography para obtener metros automáticamente.
• ST_DWithin filtra de forma eficiente las filas que se encuentran dentro de un radio mediante el índice espacial; prefiera esta función a ST_Distance < radius en las cláusulas WHERE.
• El operador <-> (KNN) en ORDER BY tiene en cuenta los índices y es la forma más rápida de obtener los N vecinos más cercanos.
• Combine ST_DWithin como filtro previo con la ordenación mediante <-> para realizar las consultas más eficientes de los N elementos más cercanos dentro de un radio.
• CROSS JOIN LATERAL permite encontrar la coincidencia más cercana de otra tabla fila por fila.
• Las funciones de ventana, como ROW_NUMBER(), pueden asignar clasificaciones de proximidad a los resultados ordenados por distancia.

Estos patrones constituyen la base de las funcionalidades que tienen en cuenta la ubicación en aplicaciones del mundo real.