Здравствуйте, Дмитрий Наумов, Вы писали:

ДН>Есть трехмерная система координат с осями X, Y, Z
ДН>Нужно быстро находить точки, попадающие в заданный прямоугольник (x1, y1, x2, y2) и находящиеся "выше" некой заданной плоскости (z1).

См. kd-tree. Как раз для решения сформулированной задачи и предназначен.