GeoHash算法
涉及到地圖的內(nèi)容，基本都會遇到搜索附近的功能，比如附近的人、附近的店鋪等。要實現(xiàn)這樣的功能，我們可以用最笨的方法：根據(jù)經(jīng)緯度計算距離，然后劃定一個閾值，只要小于該閾值就算是附近的。這種方法在數(shù)據(jù)量小時基本沒問題，但是，如果數(shù)據(jù)量特別大，那服務(wù)器就需要進行大量的計算，負擔(dān)很重！為了解決這一類問題，一個比較常用的方法就是利用GeoHash。
一、簡介????????
GeoHash是一種地址編碼方法。他能夠把二維的空間經(jīng)緯度數(shù)據(jù)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(jīng)度和緯度兩個坐標。在數(shù)據(jù)庫中可以實現(xiàn)在一列上應(yīng)用索引
2、GeoHash表示的并不是一個點，而是一個區(qū)域；
3、GeoHash編碼的前綴可以表示更大的區(qū)域。例如wx4g0ec1，它的前綴wx4g0e表示包含編碼wx4g0ec1在內(nèi)的更大范圍。 這個特性可以用于附近地點搜索
二、計算方法：
GeoHash的計算過程分為三步：
1、將經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換成二進制：
比如這樣一個點（39.923201, 116.390705）
緯度的范圍是（-90，90），其中間值為0。對于緯度39.923201，在區(qū)間（0，90）中，因此得到一個1；（0，90）區(qū)間的中間值為45度，緯度39.923201小于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：
最后得到緯度的二進制表示為：
10111000110001111001
同理可以得到經(jīng)度116.390705的二進制表示為：
11010010110001000100
2、合并緯度、經(jīng)度的二進制：?合并方法是將經(jīng)度、緯度二進制按照奇偶位合并：?
11100 11101 00100 01111 00000 01101 01011 00001
3
、按照Base32進行編碼：?
Base32
編碼表（其中一種）：
將上述合并后二進制編碼后結(jié)果為：?
wx4g0ec1
?三、GeoHash的精度
編碼越長，表示的范圍越小，位置也越精確。因此我們就可以通過比較GeoHash匹配的位數(shù)來判斷兩個點之間的大概距離。?5位的編碼能表示10平方千米范圍的矩形區(qū)域，而6位編碼能表示更精細的區(qū)域（約0.34平方千米）
四、不足之處及解決方法?1、邊緣附近的點，黃色的點要比黑色的點更加靠近紅點，但是由于黑點跟紅點的GeoHash前綴匹配數(shù)目更多，因此得到黑點更加靠近紅點的結(jié)果
解決方法：
可以通過篩選周圍8個區(qū)域內(nèi)的所有點，然后計算距離得到滿足條件結(jié)果。
2、因為現(xiàn)有的GeoHash算法使用的是Peano空間填充曲線（可感興趣的可自己查看），這種曲線會產(chǎn)生突變，造成了編碼雖然相似但距離可能相差很大的問題，因此在查詢附近的時候，首先篩選GeoHash編碼相似的點，然后進行實際距離計算。
參考文獻：https://blog.csdn.net/youhongaa/article/details/78816700
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java實現(xiàn)：
GeoHash.java
package com.fhc.modules.api.utils.geohash;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
/**
* 數(shù)據(jù)處理 Data conversion
*/
public class GeoHash {
private LocationBeanlocation;
? ? /**
* 1 2500km;2 630km;3 78km;4 30km
* 5 2.4km; 6 610m; 7 76m; 8 19m
*/
? ? private int hashLength =8; //經(jīng)緯度轉(zhuǎn)化為geohash長度
? ? private int latLength =20; //緯度轉(zhuǎn)化為二進制長度
? ? private int lngLength =20; //經(jīng)度轉(zhuǎn)化為二進制長度
? ? private double minLat;//每格緯度的單位大小
? ? private double minLng;//每個經(jīng)度的倒下
? ? private static final char[]CHARS = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7',
? ? ? ? ? ? '8', '9', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'j', 'k', 'm', 'n',
? ? ? ? ? ? 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z'};
? ? public GeoHash(double lat, double lng) {
location =new LocationBean(lat, lng);
? ? ? ? setMinLatLng();
? ? }
public int gethashLength() {
return hashLength;
? ? }
/**
? ? * @Author:lulei
? ? * @Description: 設(shè)置經(jīng)緯度的最小單位
? ? */
? ? private void setMinLatLng() {
minLat = LocationBean.MAXLAT - LocationBean.MINLAT;
? ? ? ? for (int i =0; i
minLat /=2.0;
? ? ? ? }
minLng = LocationBean.MAXLNG - LocationBean.MINLNG;
? ? ? ? for (int i =0; i
minLng /=2.0;
? ? ? ? }
}
/**
? ? * @return
? ? * @Author:lulei
? ? * @Description: 求所在坐標點及周圍點組成的九個
? ? */
? ? public ListgetGeoHashBase32For9() {
double leftLat =location.getLat() -minLat;
? ? ? ? double rightLat =location.getLat() +minLat;
? ? ? ? double upLng =location.getLng() -minLng;
? ? ? ? double downLng =location.getLng() +minLng;
? ? ? ? List base32For9 =new ArrayList();
? ? ? ? //左側(cè)從上到下 3個
? ? ? ? String leftUp = getGeoHashBase32(leftLat, upLng);
? ? ? ? if (!(leftUp ==null ||"".equals(leftUp))) {
base32For9.add(leftUp);
? ? ? ? }
String leftMid = getGeoHashBase32(leftLat, location.getLng());
? ? ? ? if (!(leftMid ==null ||"".equals(leftMid))) {
base32For9.add(leftMid);
? ? ? ? }
String leftDown = getGeoHashBase32(leftLat, downLng);
? ? ? ? if (!(leftDown ==null ||"".equals(leftDown))) {
base32For9.add(leftDown);
? ? ? ? }
//中間從上到下 3個
? ? ? ? String midUp = getGeoHashBase32(location.getLat(), upLng);
? ? ? ? if (!(midUp ==null ||"".equals(midUp))) {
base32For9.add(midUp);
? ? ? ? }
String midMid = getGeoHashBase32(location.getLat(), location.getLng());
? ? ? ? if (!(midMid ==null ||"".equals(midMid))) {
base32For9.add(midMid);
? ? ? ? }
String midDown = getGeoHashBase32(location.getLat(), downLng);
? ? ? ? if (!(midDown ==null ||"".equals(midDown))) {
base32For9.add(midDown);
? ? ? ? }
//右側(cè)從上到下 3個
? ? ? ? String rightUp = getGeoHashBase32(rightLat, upLng);
? ? ? ? if (!(rightUp ==null ||"".equals(rightUp))) {
base32For9.add(rightUp);
? ? ? ? }
String rightMid = getGeoHashBase32(rightLat, location.getLng());
? ? ? ? if (!(rightMid ==null ||"".equals(rightMid))) {
base32For9.add(rightMid);
? ? ? ? }
String rightDown = getGeoHashBase32(rightLat, downLng);
? ? ? ? if (!(rightDown ==null ||"".equals(rightDown))) {
base32For9.add(rightDown);
? ? ? ? }
return base32For9;
? ? }
/**
? ? * @param length
? ? * @return
? ? * @Author:lulei
? ? * @Description: 設(shè)置經(jīng)緯度轉(zhuǎn)化為geohash長度
? ? */
? ? public boolean sethashLength(int length) {
if (length <1) {
return false;
? ? ? ? }
hashLength = length;
? ? ? ? latLength = (length *5) /2;
? ? ? ? if (length %2 ==0) {
lngLength =latLength;
? ? ? ? }else {
lngLength =latLength +1;
? ? ? ? }
setMinLatLng();
return true;
? ? }
/**
? ? * @return
? ? * @Author:lulei
? ? * @Description: 獲取經(jīng)緯度的base32字符串
? ? */
? ? public StringgetGeoHashBase32() {
return getGeoHashBase32(location.getLat(), location.getLng());
? ? }
/**
? ? * @param lat
? ? * @param lng
? ? * @return
? ? * @Author:lulei
? ? * @Description: 獲取經(jīng)緯度的base32字符串
? ? */
? ? private StringgetGeoHashBase32(double lat, double lng) {
boolean[] bools = getGeoBinary(lat, lng);
? ? ? ? if (bools ==null) {
return null;
? ? ? ? }
StringBuffer sb =new StringBuffer();
? ? ? ? for (int i =0; i < bools.length; i = i +5) {
boolean[] base32 =new boolean[5];
? ? ? ? ? ? for (int j =0; j <5; j++) {
base32[j] = bools[i + j];
? ? ? ? ? ? }
char cha = getBase32Char(base32);
? ? ? ? ? ? if (' ' == cha) {
return null;
? ? ? ? ? ? }
sb.append(cha);
? ? ? ? }
return sb.toString();
? ? }
/**
? ? * @param base32
? ? * @return
? ? * @Author:lulei
? ? * @Description: 將五位二進制轉(zhuǎn)化為base32
*/
? ? private char getBase32Char(boolean[] base32) {
if (base32 ==null || base32.length !=5) {
return ' ';
? ? ? ? }
int num =0;
? ? ? ? for (boolean bool : base32) {
num <<=1;
? ? ? ? ? ? if (bool) {
num +=1;
? ? ? ? ? ? }
}
return CHARS[num %CHARS.length];
? ? }
/**
? ? * @param lat
? ? * @param lng
? ? * @return
? ? * @Author:lulei
? ? * @Description: 獲取坐標的geo二進制字符串
? ? */
? ? private boolean[]getGeoBinary(double lat, double lng) {
boolean[] latArray = getHashArray(lat, LocationBean.MINLAT, LocationBean.MAXLAT, latLength);
? ? ? ? boolean[] lngArray = getHashArray(lng, LocationBean.MINLNG, LocationBean.MAXLNG, lngLength);
? ? ? ? return merge(latArray, lngArray);
? ? }
/**
? ? * @param latArray
? ? * @param lngArray
? ? * @return
? ? * @Author:lulei
? ? * @Description: 合并經(jīng)緯度二進制
? ? */
? ? private boolean[]merge(boolean[] latArray, boolean[] lngArray) {
if (latArray ==null || lngArray ==null) {
return null;
? ? ? ? }
boolean[] result =new boolean[lngArray.length + latArray.length];
? ? ? ? Arrays.fill(result, false);
? ? ? ? for (int i =0; i < lngArray.length; i++) {
result[2 * i] = lngArray[i];
? ? ? ? }
for (int i =0; i < latArray.length; i++) {
result[2 * i +1] = latArray[i];
? ? ? ? }
return result;
? ? }
/**
? ? * @param value
? ? * @param min
? ? * @param max
? ? * @return
? ? * @Author:lulei
? ? * @Description: 將數(shù)字轉(zhuǎn)化為geohash二進制字符串
? ? */
? ? private boolean[]getHashArray(double value, double min, double max, int length) {
if (value < min || value > max) {
return null;
? ? ? ? }
if (length <1) {
return null;
? ? ? ? }
boolean[] result =new boolean[length];
? ? ? ? for (int i =0; i < length; i++) {
double mid = (min + max) /2.0;
? ? ? ? ? ? if (value > mid) {
result[i] =true;
? ? ? ? ? ? ? ? min = mid;
? ? ? ? ? ? }else {
result[i] =false;
? ? ? ? ? ? ? ? max = mid;
? ? ? ? ? ? }
}
return result;
? ? }
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
? ? ? ? GeoHash g =new GeoHash(38.045362, 114.415686);
? ? ? ? System.out.println("西王" + g.getGeoHashBase32());
? ? ? ? GeoHash g1 =new GeoHash(38.049113, 114.518596);
? ? ? ? System.out.println("北國" + g1.getGeoHashBase32());
? ? ? ? GeoHash g2 =new GeoHash(38.05583333333333, 114.35777777777778);
? ? ? ? System.out.println("白佛" + g2.getGeoHashBase32());
//? ? ? ? System.out.println(JsonUtil.parseJson(g.getGeoHashBase32For9()));
? ? }
}
LocationBean.java
/**
*@Description: 存儲經(jīng)緯度信息
*/
package com.fhc.modules.api.utils.geohash;
public class LocationBean {
public static final double MINLAT = -90;
? ? public static final double MAXLAT =90;
? ? public static final double MINLNG = -180;
? ? public static final double MAXLNG =180;
? ? private double lat;//緯度[-90,90]
? ? private double lng;//經(jīng)度[-180,180]
? ? public LocationBean(double lat, double lng) {
this.lat = lat;
? ? ? ? this.lng = lng;
? ? }
public double getLat() {
return lat;
? ? }
public void setLat(double lat) {
this.lat = lat;
? ? }
public double getLng() {
return lng;
? ? }
public void setLng(double lng) {
this.lng = lng;
? ? }
}
