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Geohash的原理、算法和具体应用探究

发布时间:2020-12-14 23:55:29 所属栏目:C语言 来源:网络整理
导读:Geohash 是一种地址编码,它能把二维的经纬度编码成一维的字符串。比如,北海公园的编码是wx4g0ec1。 Geohash 的原理、算法 下面以(39.92324,116.3906)为例,介绍一下geohash的编码算法。 首先将纬度范围(-90,90)平分成两个区间(-90,0)、(0,90), 如果目标纬

Geohash 是一种地址编码,它能把二维的经纬度编码成一维的字符串。比如,北海公园的编码是wx4g0ec1。

Geohash 的原理、算法

下面以(39.92324,116.3906)为例,介绍一下geohash的编码算法。

首先将纬度范围(-90,90)平分成两个区间(-90,0)、(0,90), 如果目标纬度位于前一个区间,则编码为0,否则编码为1。由于39.92324属于(0,90),所以取编码为1。然后再将(0,90)分成 (0,45),(45,90)两个区间,而39.92324位于(0,45),所以编码为0。以此类推,直到精度符合要求为止,得到纬度编码为1011 1000 1100 0111 1001。

纬度范围 划分区间0 划分区间1 39.92324所属区间
(-90,90) (-90,0.0) (0.0,90) 1
(0.0,90) (0.0,45.0) (45.0,90) 0
(0.0,45.0) (0.0,22.5) (22.5,45.0) 1
(22.5,45.0) (22.5,33.75) (33.75,45.0) 1
(33.75,45.0) (33.75,39.375) (39.375,45.0) 1
(39.375,45.0) (39.375,42.1875) (42.1875,45.0) 0
(39.375,42.1875) (39.375,40.7812) (40.7812,42.1875) 0
(39.375,40.7812) (39.375,40.0781) (40.0781,40.7812) 0
(39.375,40.0781) (39.375,39.7265) (39.7265,40.0781) 1
(39.7265,40.0781) (39.7265,39.9023) (39.9023,40.0781) 1
(39.9023,40.0781) (39.9023,39.9902) (39.9902,40.0781) 0
(39.9023,39.9902) (39.9023,39.9462) (39.9462,39.9902) 0
(39.9023,39.9462) (39.9023,39.9243) (39.9243,39.9462) 0
(39.9023,39.9243) (39.9023,39.9133) (39.9133,39.9243) 1
(39.9133,39.9243) (39.9133,39.9188) (39.9188,39.9243) 1
(39.9188,39.9243) (39.9188,39.9215) (39.9215,39.9243) 1

经度也用同样的算法,对(-180,180)依次细分,得到116.3906的编码为1101 0010 1100 0100 0100。

经度范围 划分区间0 划分区间1 116.3906所属区间
(-180,180) (-180,180) 1
(0.0,180) (0.0,90.0) (90.0,180) 1
(90.0,180) (90.0,135.0) (135.0,180) 0
(90.0,135.0) (90.0,112.5) (112.5,135.0) 1
(112.5,135.0) (112.5,123.75) (123.75,135.0) 0
(112.5,123.75) (112.5,118.125) (118.125,123.75) 0
(112.5,118.125) (112.5,115.312) (115.312,118.125) 1
(115.312,118.125) (115.312,116.718) (116.718,118.125) 0
(115.312,116.718) (115.312,116.015) (116.015,116.718) 1
(116.015,116.718) (116.015,116.367) (116.367,116.718) 1
(116.367,116.718) (116.367,116.542) (116.542,116.718) 0
(116.367,116.542) (116.367,116.455) (116.455,116.542) 0
(116.367,116.455) (116.367,116.411) (116.411,116.455) 0
(116.367,116.411) (116.367,116.389) (116.389,116.411) 1
(116.389,116.411) (116.389,116.400) (116.400,116.411) 0
(116.389,116.400) (116.389,116.394) (116.394,116.400) 0

接下来将经度和纬度的编码合并,奇数位是纬度,偶数位是经度,得到编码 11100 11101 00100 01111 00000 01101 01011 00001。

最后,用0-9、b-z(去掉a,i,l,o)这32个字母进行base32编码,得到(39.92324,116.3906)的编码为wx4g0ec1。

十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
base32 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 b c d e f g
十进制 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
base32 h j k m n p q r s t u v w x y z

解码算法与编码算法相反,先进行base32解码,然后分离出经纬度,最后根据二进制编码对经纬度范围进行细分即可,这里不再赘述。 不过由于geohash表示的是区间,编码越长越精确,但不可能解码出完全一致的地址。

Geohash的应用:附近地址搜索

geohash的最大用途就是附近地址搜索了。不过,从geohash的编码算法中可以看出它的一个缺点:位于格子边界两侧的两点, 虽然十分接近,但编码会完全不同。实际应用中,可以同时搜索当前格子周围的8个格子,即可解决这个问题。

最后,我们来看看本文开头提出的两个问题:速度慢,缓存命中率低。使用geohash查询附近地点,用的是字符串前缀匹配:

复制代码 代码如下:
SELECT * FROM place WHERE geohash LIKE 'wx4g0%';

而前缀匹配可以利用geohash列上的索引,因此查询速度不会太慢。另外,即使用户坐标发生微小的变化, 也能编码成相同的geohash,这就保证了每次执行相同的SQL语句,使得缓存命中率大大提高。

(编辑:李大同)

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