GeoHash索引

GeoHash索引

GeoHash简介

GeoHash索引是一种基于B树索引，又结合了格网索引的思想的使用广泛的空间索引算法。GeoHash将空间位置编码为一串字符，通过字符串的比较可以得到空间的大致范围。这种编码方法起初被用于以唯一的URL标识地图上的点实体，而点实体一般是以经纬度标识的，所以问题就转变为如何使用URL标识经纬度坐标。下面举例说明GeoHash编码的具体实现步骤。设定武汉大学的经纬度坐标是(114.360734E, 30.541093N)，首先，可以通过如下算法对纬度30.54进行逼近编码: （1）对维度区间[-90,90]进行二分为[-90,0)和[0,90]，称为左右区间，可以确定30.541093属于右区间[0,90]，给标记为1； （2）接着将区间[0,90]进行二分为 [0,45)和[45,90]，可以确定30.541093属于左区间 [0,45)，给标记为0； （3）递归上述过程30.541093，如果给定的纬度属于左区间，则记录0，如果属于右区间则记录1，这样随着算法的进行会产生一个序列101010110110111，序列的长度跟给定的区间划分次数有关。 （4）同样的方法，对经度区间[-180, 180]进行编码，可以得到一个二进制序列110100010101001。 （5）合并经纬度编码，偶数位放经度编码（第一位从0开始），奇数位放纬度编码，把两串编码组合生成新串11100 11001 00011 10011 01100 10111。 （6）对合成的新的二进制串，每五位转成十进制数得到28,25,3,19,12,23，然后再进行Base32编码得到该经纬度的GeoHash编码为wt3mdr。

对于GeoHash索引，需要明确的是：（1）GeoHash编码值表示的并不是一个点，而是一个矩形区域。落在该矩形区域的所有点都可以用该编码表示。（2）字符串越长，表示的范围越精确。编码的前缀可以表示更大的区域。例如wt3mdrff，它的前缀wt3mdr表示包含编码wt3mdrff在内的更大范围。 利用该特性可以进行临近点的搜索。首先根据用户当前坐标计算GeoHash值，然后取其前缀进行查询。（3）GeoHash将区域划分为一个个规则矩形，位于矩形边界两侧的两点，虽然十分接近，但编码会完全不同，因为它的编码方式从左上到右下突变时存在不连续的“跳跃”。

一个例子

下面的例子用到了一个第三方GeoHash库，我使用maven构建项目，pom文件如下：

代码入下：

package cn.tzy.geohash;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import ch.hsr.geohash.GeoHash;public class GeoHashEx { public static void main(String[] args) { double lat = 30.541093; double lon = 114.360734; int precision = 6; GeoHash geoHash = GeoHash.withCharacterPrecision(lat, lon, precision); String hashCode = geoHash.toBase32(); System.out.print("GeoHash编码为："); System.out.println(hashCode); String binaryCode = geoHash.toBinaryString(); System.out.print("对应的二进制编码为："); System.out.println(binaryCode); int length = binaryCode.length(); System.out.print("对应的十进制编码为："); for(int i = 0; i < length; i+=5) { String code = binaryCode.substring(i, i + 5); int num = Integer.valueOf(code, 2); System.out.print(num); System.out.print(" "); } System.out.println(); char[] binaryCodes = binaryCode.toCharArray(); List latCodes = new ArrayList(); List lonCodes = new ArrayList(); for (int i = 0; i < binaryCodes.length; i++) { if (i % 2 == 0) { lonCodes.add(binaryCodes[i]); } else { latCodes.add(binaryCodes[i]); } } StringBuilder latCode = new StringBuilder(); StringBuilder lonCode = new StringBuilder(); for (Character ch : latCodes) { latCode.append(ch); } for (Character ch : lonCodes) { lonCode.append(ch); } System.out.print("维度编码为："); System.out.println(latCode.toString()); System.out.print("经度编码为："); System.out.println(lonCode.toString());

运行结果如下：

GeoHash编码为：wt3mdr对应的二进制编码为：111001100100011100110110010111对应的十进制编码为：28 25 3 19 12 23 维度编码为：101010110110111经度编码为：110100010101001

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