Geohash学习笔记

14 sec read

什么是Geohash
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有以下几个特点:
  • Geohash用一个字符串表示经度和纬度两个坐标。在数据存储时可以简化为只为一列做索引。
  • Geohash表示的并不是一个点,而是一个矩形区域。使用者可以发布地址编码,既能表明自己大致位置,又不至于暴露自己的精确坐标,有助于隐私保护。
  • 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。
Geohash的算法
Geohash的最简单的解释就是:将一个经纬度信息,转换成一个可以排序,可以比较的字符串编码。
1、维度拆解
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。然后再将(0, 90)分成 (0, 45), (45, 90)两个区间, 以此类推,直到精度符合要求为止,得到纬度39.92324编码为1011 1000 1100 0111 1001。
lat
2、经度拆解
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。
lon
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。
上文讲了GeoHash的计算步骤,仅仅说明是什么而没有说明为什么?为什么分别给经度和维度编码?为什么需要将经纬度两串编码交叉组合成一串编码?
geohash
如图所示,我们将二进制编码的结果填写到空间中,当将空间划分为四块时候,编码的顺序分别是左下角00,左上角01,右下脚10,右上角11,也就是类似于Z的曲线,当我们递归的将各个块分解成更小的子块时,编码的顺序是自相似的(分形),每一个子快也形成Z曲线,这种类型的曲线被称为Peano空间填充曲线。
peano
这种类型的空间填充曲线的优点是将二维空间转换成一维曲线(事实上是分形维),对大部分而言,编码相似的距离也相近, 但Peano空间填充曲线最大的缺点就是突变性,有些编码相邻但距离却相差很远,比如0111与1000,编码是相邻的,但距离相差很大。
除Peano空间填充曲线外,还有很多空间填充曲线,如图所示,其中效果公认较好是Hilbert空间填充曲线,相较于Peano曲线而言,Hilbert曲线没有较大的突变。为什么GeoHash不选择Hilbert空间填充曲线呢?可能是Peano曲线思路以及计算上比较简单吧,事实上,Peano曲线就是一种四叉树线性编码方式。
3、经纬度合并
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。
base32
Geohash的精度
Geohash算法的主要思想是对某一数字通过二分法进行无限逼近。显然的是,不可能让计算机执行无穷计算,加入执行N次计算,则x属于的区间长度为(b-a)/2N+1 ,以纬度计算为例,则为180/2N ,误差近似计算为:err= 180/2N+1 =90/2N ,如果N=20,则误差最大为:0.00009。但无论如何这样表明Geohash是一种近似算法。
Geohash长度对应的精度误差:
geohash1
由于GeoHash是将区域划分为一个个规则矩形,并对每个矩形进行编码,每个精度等级对应的规则矩形大小为:
geohash2
Geohash的应用点
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。
参考资料:
打赏作者
微信支付标点符 wechat qrcode
支付宝标点符 alipay qrcode

C语言学习:size_t

在学习C语言的时候,遇到了一个新的数据类型size_t,截止目前也没有完全理清这个类似的具体场景及出现的原因。
44 sec read

C语言学习:main()函数的正确写法

C语言虽然是一门古老的语言,但是其标准一直在完善,所以很多以前支持的语法在到当前已经不能在使用了。 C语言的版
41 sec read

Scipy数学函数的Scala实现

最近在推进项目的时候,遇到需要将线下的Python代码转化成线上的集群代码,由于机器代码环境是Scala,所以
4 min read

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注