在 Django 中使用余弦球面定律按邻近度过滤邮政编码

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我正在尝试在 Django 中处理基本商店定位器的邻近搜索。我不想在我的应用程序中使用 PostGIS 来使用 GeoDjango 的距离过滤器，而是想在模型查询中使用余弦球面定律距离公式。为了提高效率，我希望所有计算都在数据库中通过一个查询完成。

来自互联网的 MySQL 查询示例，实现余弦球面定律，如下所示：

SELECT id, ( 
    3959 * acos( cos( radians(37) ) * cos( radians( lat ) ) * 
    cos( radians( lng ) - radians(-122) ) + sin( radians(37) ) * 
    sin( radians( lat ) ) ) 
) 
AS distance FROM stores HAVING distance < 25 ORDER BY distance LIMIT 0 , 20;

查询需要引用每个商店的纬度/经度值的邮政编码外键。如何在 Django 模型查询中完成所有这些工作？

python django zipcode proximity
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可以在 Django 中执行原始 SQL 查询。

我的建议是，编写查询来提取 ID 列表（看起来就像您现在正在做的那样），然后使用 ID 来提取关联的模型（在常规的非原始 SQL Django 查询中）。尽量保持 SQL 与方言无关，这样当您需要切换数据库时就不必再担心一件事了。

为了澄清这一点，这里有一个如何操作的示例：

def get_models_within_25 (self):
    from django.db import connection, transaction
    cursor = connection.cursor()

    cursor.execute("""SELECT id, ( 
        3959 * acos( cos( radians(37) ) * cos( radians( lat ) ) * 
        cos( radians( lng ) - radians(-122) ) + sin( radians(37) ) * 
        sin( radians( lat ) ) ) )
        AS distance FROM stores HAVING distance < 25
        ORDER BY distance LIMIT 0 , 20;""")
    ids = [row[0] for row in cursor.fetchall()]

    return MyModel.filter(id__in=ids)

作为免责声明，我不能保证这段代码，因为我已经有几个月没有编写任何 Django 了，但它应该是正确的。

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跟进 Tom 的回答，默认情况下它在 SQLite 中不起作用，因为 SQLite 默认情况下缺乏数学函数。没问题，添加起来非常简单：

class LocationManager(models.Manager):
    def nearby_locations(self, latitude, longitude, radius, max_results=100, use_miles=True):
        if use_miles:
            distance_unit = 3959
        else:
            distance_unit = 6371

        from django.db import connection, transaction
        from mysite import settings
        cursor = connection.cursor()
        if settings.DATABASE_ENGINE == 'sqlite3':
            connection.connection.create_function('acos', 1, math.acos)
            connection.connection.create_function('cos', 1, math.cos)
            connection.connection.create_function('radians', 1, math.radians)
            connection.connection.create_function('sin', 1, math.sin)

        sql = """SELECT id, (%f * acos( cos( radians(%f) ) * cos( radians( latitude ) ) *
        cos( radians( longitude ) - radians(%f) ) + sin( radians(%f) ) * sin( radians( latitude ) ) ) )
        AS distance FROM location_location WHERE distance < %d
        ORDER BY distance LIMIT 0 , %d;""" % (distance_unit, latitude, longitude, latitude, int(radius), max_results)
        cursor.execute(sql)
        ids = [row[0] for row in cursor.fetchall()]

        return self.filter(id__in=ids)
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跟进 Tom，如果你想要一个在 postgresql 中也能工作的查询，你不能使用 AS，因为你会得到一个错误，说“距离”不存在。

您应该将整个球面定律表达式放在 WHERE 子句中，如下所示（它也适用于 mysql）：

import math
from django.db import connection, transaction
from django.conf import settings

from django .db import models

class LocationManager(models.Manager):
    def nearby_locations(self, latitude, longitude, radius, use_miles=False):
        if use_miles:
            distance_unit = 3959
        else:
            distance_unit = 6371

        cursor = connection.cursor()

        sql = """SELECT id, latitude, longitude FROM locations_location WHERE (%f * acos( cos( radians(%f) ) * cos( radians( latitude ) ) *
            cos( radians( longitude ) - radians(%f) ) + sin( radians(%f) ) * sin( radians( latitude ) ) ) ) < %d
            """ % (distance_unit, latitude, longitude, latitude, int(radius))
        cursor.execute(sql)
        ids = [row[0] for row in cursor.fetchall()]

        return self.filter(id__in=ids)

请注意，您必须选择纬度和经度，否则无法在 WHERE 子句中使用它。

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为了跟进 jboxer 的答案，以下是作为自定义管理器一部分的整个内容，其中一些硬编码的内容变成了变量：

class LocationManager(models.Manager):
    def nearby_locations(self, latitude, longitude, radius, max_results=100, use_miles=True):
        if use_miles:
            distance_unit = 3959
        else:
            distance_unit = 6371

        from django.db import connection, transaction
        cursor = connection.cursor()

        sql = """SELECT id, (%f * acos( cos( radians(%f) ) * cos( radians( latitude ) ) *
        cos( radians( longitude ) - radians(%f) ) + sin( radians(%f) ) * sin( radians( latitude ) ) ) )
        AS distance FROM locations_location HAVING distance < %d
        ORDER BY distance LIMIT 0 , %d;""" % (distance_unit, latitude, longitude, latitude, int(radius), max_results)
        cursor.execute(sql)
        ids = [row[0] for row in cursor.fetchall()]

        return self.filter(id__in=ids)
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关注 jboxer 的回复

def find_cars_within_miles_from_postcode(request, miles, postcode=0):

    # create cursor for RAW query
    cursor = connection.cursor()

    # Get lat and lon from google
    lat, lon = getLonLatFromPostcode(postcode)

    # Gen query
    query = "SELECT id, ((ACOS(SIN("+lat+" * PI() / 180) * SIN(lat * PI() / 180) + COS("+lat+" * PI() / 180) * COS(lat * PI() / 180) * COS(("+lon+" - lon) * PI() / 180)) * 180 / PI()) * 60 * 1.1515) AS distance FROM app_car HAVING distance<='"+miles+"' ORDER BY distance ASC"

    # execute the query
    cursor.execute(query)

    # grab all the IDS form the sql result
    ids = [row[0] for row in cursor.fetchall()]

    # find cars from ids
    cars = Car.objects.filter(id__in=ids)

    # return the Cars with these IDS
    return HttpResponse( cars )

这可以让我的汽车行驶 x 英里，效果很好。然而，原始查询返回了它们距某个位置的距离，我认为字段名称是“距离”。

如何用我的汽车对象返回此字段“距离”？

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使用上面提出的一些答案，我得到的结果不一致，所以我决定再次检查方程 使用[此链接]http://www.movable-type.co.uk/scripts/latlong.html作为参考，方程为 

d = acos(sin(lat1)*sin(lat2) + cos(lat1)*cos(lat2)*cos(lon2-lon1) ) * 6371
其中 
d
是要计算的距离， 

lat1,lon1
是基点的坐标，
lat2,lon2
是其他点的坐标，在我们的例子中是数据库中的点。

从上面的答案来看，

LocationManager
类看起来像这样

class LocationManager(models.Manager):
def nearby_locations(self, latitude, longitude, radius, max_results=100, use_miles=True):
    if use_miles:
        distance_unit = 3959
    else:
        distance_unit = 6371

    from django.db import connection, transaction
    from mysite import settings
    cursor = connection.cursor()
    if settings.DATABASE_ENGINE == 'sqlite3':
        connection.connection.create_function('acos', 1, math.acos)
        connection.connection.create_function('cos', 1, math.cos)
        connection.connection.create_function('radians', 1, math.radians)
        connection.connection.create_function('sin', 1, math.sin)

    sql = """SELECT id, (acos(sin(radians(%f)) * sin(radians(latitude)) + cos(radians(%f))
          * cos(radians(latitude)) * cos(radians(%f-longitude))) * %d)
    AS distance FROM skills_coveragearea WHERE distance < %f
    ORDER BY distance LIMIT 0 , %d;""" % (latitude, latitude, longitude,distance_unit, radius, max_results)
    cursor.execute(sql)
    ids = [row[0] for row in cursor.fetchall()]

    return self.filter(id__in=ids)

使用网站[链接]http://www.movable-type.co.uk/scripts/latlong.html作为检查，我的结果一致。

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也可以使用 Django 的数据库函数来完成此操作，这意味着您可以使用 

distance_miles
调用添加 
.annotate()
列，然后按其排序。这是一个例子：

from django.db.models import F
from django.db.models.functions import ACos, Cos, Radians, Sin

locations = Location.objects.annotate(
    distance_miles = ACos(
        Cos(
            Radians(input_latitude)
        ) * Cos(
            Radians(F('latitude'))
        ) * Cos(
            Radians(F('longitude')) - Radians(input_longitude)
        ) + Sin(
            Radians(input_latitude)
        ) * Sin(Radians(F('latitude')))
    ) * 3959
).order_by('distance_miles')[:10]
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@classmethod def附近_位置（cls，纬度，经度，半径，max_results = 1000，use_miles = False）： 如果使用_英里： 距离单位 = 3959 别的： 距离单位 = 6371000

from django.db import connection, transaction
from django.conf import settings
cursor = connection.cursor()

sql = """SELECT id, (%f * acos( cos( radians(%f) ) * cos( radians( latitude ) ) *
cos( radians( longitude ) - radians(%f) ) + sin( radians(%f) ) * sin( radians( latitude ) ) ) )
AS distance FROM yourapp_yourmodel 
GROUP BY id, latitude, longitude
HAVING (%f * acos( cos( radians(%f) ) * cos( radians( latitude ) ) *
cos( radians( longitude ) - radians(%f) ) + sin( radians(%f) ) * sin( radians( latitude ) ) ) ) < %d
ORDER BY distance OFFSET 0 LIMIT %d;""" % (distance_unit, latitude, longitude, latitude, distance_unit, latitude, longitude, latitude, int(radius), max_results)

cursor.execute(sql)
ids = [row[0] for row in cursor.fetchall()]

return cls.objects.filter(id__in=ids)
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