Geohash 基本知识及 .NET 下计算相邻8个区域编码
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最近项目中需要搜索周边的 POI 信息,查找的过程中了解到了 Geohash ,这这里记录下以便自己牢记也和大家分享下。
一、简介
GeoHash是一种地址编码方法。他能够把二维的空间经纬度数据编码成一个字符串。GeoHash具有以下特点:
1、GeoHash用一个字符串表示经度和纬度两个坐标。在数据库中可以实现在一列上应用索引
2、GeoHash表示的并不是一个点,而是一个区域;
3、GeoHash编码的前缀可以表示更大的区域。例如wx4g0ec1,它的前缀wx4g0e表示包含编码wx4g0ec1在内的更大范围。 这个特性可以用于附近地点搜索
二、计算方法
GeoHash的计算过程分为三步:
1、将经纬度转换成二进制:
比如这样一个点(39.923201, 116.390705)
纬度的范围是(-90,90),其中间值为0。对于纬度39.923201,在区间(0,90)中,因此得到一个1;(0,90)区间的中间值为45度,纬度39.923201小于45,因此得到一个0,依次计算下去,即可得到纬度的二进制表示,如下表:
最后得到纬度的二进制表示为:
10111000110001111001
同理可以得到经度116.390705的二进制表示为:
11010010110001000100
2、合并纬度、经度的二进制:
合并方法是将经度、纬度二进制按照奇偶位合并:
11100 11101 00100 01111 00000 01101 01011 00001
3、按照Base32进行编码:
Base32编码表(其中一种):
将上述合并后二进制编码后结果为:
wx4g0ec1
三、GeoHash的精度
编码越长,表示的范围越小,位置也越精确。因此我们就可以通过比较GeoHash匹配的位数来判断两个点之间的大概距离。
四、查找相邻8个区域的Geohash编码(.NET)
为什么会有这样的算法,原因是Geohash是有缺点的,如下:
边缘附近的点,黄色的点要比黑色的点更加靠近红点,但是由于黑点跟红点的GeoHash前缀匹配数目更多,因此得到黑点更加靠近红点的结果(如下图)
这个问题的解决办法就是:筛选周围8个区域内的所有点,然后计算距离得到满足条件结果
下面是用C#写的在 .NET 平台下的寻找给定区域相邻的8个区域的代码
using System; namespace sharonjl.utils
{
public static class Geohash
{
#region Direction enum public enum Direction
{
Top = ,
Right = ,
Bottom = ,
Left =
} #endregion private const string Base32 = "0123456789bcdefghjkmnpqrstuvwxyz";
private static readonly int[] Bits = new[] {, , , , }; private static readonly string[][] Neighbors = {
new[]
{
"p0r21436x8zb9dcf5h7kjnmqesgutwvy", // Top
"bc01fg45238967deuvhjyznpkmstqrwx", // Right
"14365h7k9dcfesgujnmqp0r2twvyx8zb", // Bottom
"238967debc01fg45kmstqrwxuvhjyznp", // Left
}, new[]
{
"bc01fg45238967deuvhjyznpkmstqrwx", // Top
"p0r21436x8zb9dcf5h7kjnmqesgutwvy", // Right
"238967debc01fg45kmstqrwxuvhjyznp", // Bottom
"14365h7k9dcfesgujnmqp0r2twvyx8zb", // Left
}
}; private static readonly string[][] Borders = {
new[] {"prxz", "bcfguvyz", "028b", "0145hjnp"},
new[] {"bcfguvyz", "prxz", "0145hjnp", "028b"}
};
/// <summary>
/// 计算相邻
/// </summary>
/// <param name="hash"></param>
/// <param name="direction"></param>
/// <returns></returns>
public static String CalculateAdjacent(String hash, Direction direction)
{
hash = hash.ToLower(); char lastChr = hash[hash.Length - ];
int type = hash.Length%;
var dir = (int) direction;
string nHash = hash.Substring(, hash.Length - ); if (Borders[type][dir].IndexOf(lastChr) != -)
{
nHash = CalculateAdjacent(nHash, (Direction) dir);
}
return nHash + Base32[Neighbors[type][dir].IndexOf(lastChr)];
}
/// <summary>
/// 细化间隔
/// </summary>
/// <param name="interval"></param>
/// <param name="cd"></param>
/// <param name="mask"></param>
public static void RefineInterval(ref double[] interval, int cd, int mask)
{
if ((cd & mask) != )
{
interval[] = (interval[] + interval[])/;
}
else
{
interval[] = (interval[] + interval[])/;
}
} /// <summary>
/// 解码
/// </summary>
/// <param name="geohash"></param>
/// <returns></returns>
public static double[] Decode(String geohash)
{
bool even = true;
double[] lat = {-90.0, 90.0};
double[] lon = {-180.0, 180.0}; foreach (char c in geohash)
{
int cd = Base32.IndexOf(c);
for (int j = ; j < ; j++)
{
int mask = Bits[j];
if (even)
{
RefineInterval(ref lon, cd, mask);
}
else
{
RefineInterval(ref lat, cd, mask);
}
even = !even;
}
} return new[] {(lat[] + lat[])/, (lon[] + lon[])/};
}
/// <summary>
/// 编码
/// </summary>
/// <param name="latitude">纬度</param>
/// <param name="longitude">经度</param>
/// <param name="precision">精度</param>
/// <returns></returns>
public static String Encode(double latitude, double longitude, int precision = )
{
bool even = true;
int bit = ;
int ch = ;
string geohash = ""; double[] lat = {-90.0, 90.0};
double[] lon = {-180.0, 180.0}; if (precision < || precision > ) precision = ; while (geohash.Length < precision)
{
double mid; if (even)
{
mid = (lon[] + lon[])/;
if (longitude > mid)
{
ch |= Bits[bit];
lon[] = mid;
}
else
lon[] = mid;
}
else
{
mid = (lat[] + lat[])/;
if (latitude > mid)
{
ch |= Bits[bit];
lat[] = mid;
}
else
lat[] = mid;
} even = !even;
if (bit < )
bit++;
else
{
geohash += Base32[ch];
bit = ;
ch = ;
}
}
return geohash;
} /// <summary>
/// 获取九个格子 顺序 本身 上、下、左、右、 左上、 右上、 左下、右下
/// </summary>
/// <param name="geohash"></param>
/// <returns></returns>
public static String[] getGeoHashExpand(String geohash)
{ try {
String geohashTop = CalculateAdjacent(geohash, Direction.Top);//上 String geohashBottom = CalculateAdjacent(geohash, Direction.Bottom);//下 String geohashLeft = CalculateAdjacent(geohash, Direction.Left);//左 String geohashRight = CalculateAdjacent(geohash, Direction.Right);//右 String geohashTopLeft = CalculateAdjacent(geohashLeft, Direction.Top);//左上 String geohashTopRight = CalculateAdjacent(geohashRight, Direction.Top);//右上 String geohashBottomLeft = CalculateAdjacent(geohashLeft, Direction.Bottom);//左下 String geohashBottomRight = CalculateAdjacent(geohashRight, Direction.Bottom);//右下 String[] expand = { geohash, geohashTop, geohashBottom, geohashLeft, geohashRight, geohashTopLeft, geohashTopRight, geohashBottomLeft, geohashBottomRight};
return expand;
} catch (Exception e) {
return null;
}
} ///// <summary>
///// test
///// </summary>
///// <param name="args"></param>
//public void main()
//{
// double lat = 39.90403;
// double lon = 116.407526; //需要查询经纬度,目前指向的是BeiJing
// string hash = Geohash.Encode(lat, lon);
// int geohashLen = 6;
// /*获取中心点的geohash*/
// String geohash = hash.Substring(0, geohashLen);
// /*获取所有的矩形geohash, 一共是九个 ,包含中心点,打印顺序请参考参数*/
// String[] result = Geohash.getGeoHashExpand(geohash);
//}
}
}
五、MySQL 中使用 GeoHash
在MySQL 5.7 以后,对GIS空间数据的更好的支持,加上虚拟列可以很方便的使用GeoHash。
选择存储 GeoHash 的列,设置为“虚拟列”,在“表达式”里填入“st_geohash(`point`,6)”,其中 point 是要编码的点字段
参考:
https://blog.csdn.net/youhongaa/article/details/78816700
https://www.cnblogs.com/lucoo/p/5085986.html
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