Geohash 基本知識及 .NET 下計算相鄰8個區域編碼
阿新 • • 發佈：2018-10-31
fine 一個 detail bits 獲取 geohash 技術 esp stat
目錄
- 一、簡介
- 二、計算方法
- 三、GeoHash的精度
- 四、查找相鄰8個區域的Geohash編碼（.NET）
最近項目中需要搜索周邊的 POI 信息，查找的過程中了解到了 Geohash ，這這裏記錄下以便自己牢記也和大家分享下。
一、簡介
GeoHash是一種地址編碼方法。他能夠把二維的空間經緯度數據編碼成一個字符串。GeoHash具有以下特點：
1、GeoHash用一個字符串表示經度和緯度兩個坐標。在數據庫中可以實現在一列上應用索引
2、GeoHash表示的並不是一個點，而是一個區域；
3、GeoHash編碼的前綴可以表示更大的區域。例如wx4g0ec1，它的前綴wx4g0e表示包含編碼wx4g0ec1在內的更大範圍。 這個特性可以用於附近地點搜索
二、計算方法
GeoHash的計算過程分為三步：
1、將經緯度轉換成二進制：
比如這樣一個點（39.923201, 116.390705）
緯度的範圍是（-90，90），其中間值為0。對於緯度39.923201，在區間（0，90）中，因此得到一個1；（0，90）區間的中間值為45度，緯度39.923201小於45，因此得到一個0，依次計算下去，即可得到緯度的二進制表示，如下表：
最後得到緯度的二進制表示為：
10111000110001111001
同理可以得到經度116.390705的二進制表示為：
11010010110001000100
2、合並緯度、經度的二進制：
合並方法是將經度、緯度二進制按照奇偶位合並：
11100 11101 00100 01111 00000 01101 01011 00001
3、按照Base32進行編碼：
Base32編碼表（其中一種）：
將上述合並後二進制編碼後結果為：
wx4g0ec1
三、GeoHash的精度
編碼越長，表示的範圍越小，位置也越精確。因此我們就可以通過比較GeoHash匹配的位數來判斷兩個點之間的大概距離。
四、查找相鄰8個區域的Geohash編碼（.NET）
為什麽會有這樣的算法，原因是Geohash是有缺點的，如下：
邊緣附近的點，黃色的點要比黑色的點更加靠近紅點，但是由於黑點跟紅點的GeoHash前綴匹配數目更多，因此得到黑點更加靠近紅點的結果（如下圖）
這個問題的解決辦法就是：篩選周圍8個區域內的所有點，然後計算距離得到滿足條件結果
下面是用C#寫的在 .NET 平臺下的尋找給定區域相鄰的8個區域的代碼
using System; namespace sharonjl.utils { public static class Geohash { #region Direction enum public enum Direction { Top = 0, Right = 1, Bottom = 2, Left = 3 } #endregion private const string Base32 = "0123456789bcdefghjkmnpqrstuvwxyz"; private static readonly int[] Bits = new[] {16, 8, 4, 2, 1}; 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> /// 計算相鄰 /// </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 - 1]; int type = hash.Length%2; var dir = (int) direction; string nHash = hash.Substring(0, hash.Length - 1); if (Borders[type][dir].IndexOf(lastChr) != -1) { nHash = CalculateAdjacent(nHash, (Direction) dir); } return nHash + Base32[Neighbors[type][dir].IndexOf(lastChr)]; } /// <summary> /// 細化間隔 /// </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) != 0) { interval[0] = (interval[0] + interval[1])/2; } else { interval[1] = (interval[0] + interval[1])/2; } } /// <summary> /// 解碼 /// </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 = 0; j < 5; j++) { int mask = Bits[j]; if (even) { RefineInterval(ref lon, cd, mask); } else { RefineInterval(ref lat, cd, mask); } even = !even; } } return new[] {(lat[0] + lat[1])/2, (lon[0] + lon[1])/2}; } /// <summary> /// 編碼 /// </summary> /// <param name="latitude">緯度</param> /// <param name="longitude">經度</param> /// <param name="precision">精度</param> /// <returns></returns> public static String Encode(double latitude, double longitude, int precision = 12) { bool even = true; int bit = 0; int ch = 0; string geohash = ""; double[] lat = {-90.0, 90.0}; double[] lon = {-180.0, 180.0}; if (precision < 1 || precision > 20) precision = 12; while (geohash.Length < precision) { double mid; if (even) { mid = (lon[0] + lon[1])/2; if (longitude > mid) { ch |= Bits[bit]; lon[0] = mid; } else lon[1] = mid; } else { mid = (lat[0] + lat[1])/2; if (latitude > mid) { ch |= Bits[bit]; lat[0] = mid; } else lat[1] = mid; } even = !even; if (bit < 4) bit++; else { geohash += Base32[ch]; bit = 0; ch = 0; } } return geohash; } /// <summary> /// 獲取九個格子 順序 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; //需要查詢經緯度，目前指向的是BeiJing // string hash = Geohash.Encode(lat, lon); // int geohashLen = 6; // /*獲取中心點的geohash*/ // String geohash = hash.Substring(0, geohashLen); // /*獲取所有的矩形geohash， 一共是九個 ，包含中心點,打印順序請參考參數*/ // String[] result = Geohash.getGeoHashExpand(geohash); //} } }
參考：
https://blog.csdn.net/youhongaa/article/details/78816700
https://www.cnblogs.com/lucoo/p/5085986.html
Geohash 基本知識及 .NET 下計算相鄰8個區域編碼