geohash

geohash.net

Geohash.net هي مكتبة C# خفيفة الوزن وعالية الأداء لترميز وفك تشفير السلسلة و integer geohashes.

تثبيت

تودو

الاستخدام

إليك مثال سريع على كيفية استخدام مكتبة geohash.net:

 using NetGeohash ;

// Encode latitude and longitude coordinates into a geohash string
string geohash = Geohash . Encode ( 37.421999 , - 122.084057 , 9 ) ;

// Decode the geohash string into latitude and longitude coordinates
( double latitude , double longitude ) = Geohash . Decode ( geohash ) ;

// Encode the geohash string into an integer format
ulong geohashInt = Geohash . EncodeToInt64 ( 37.421999 , - 122.084057 , 9 ) ;

// Decode the integer geohash into latitude and longitude coordinates
( latitude , longitude ) = Geohash . DecodeFromInt64 ( geohashInt ) ; 

ملخص

Geohash هو نظام الترميز الجيولوجي يسمح لك بتمثيل موقع جغرافي باستخدام سلسلة أو عدد صحيح قصير الأسباني أو عدد صحيح. تم تطويره بواسطة Gustavo Niemeyer في عام 2008 وأصبحت منذ ذلك الحين طريقة شائعة لترميز وفهرسة البيانات المكانية.

المفهوم وراء geohashing هو أخذ إحداثيات خطوط الطول والطول وتحويلها إلى شكل أكثر إحكاما. يتم تحقيق ذلك من خلال تقسيم سطح الأرض بشكل متكرر إلى خلايا مستطيلة ، والتي يتم تعيين معرف فريد بعد ذلك. يحدد طول Geohash مستوى الدقة ، حيث تمثل geohashes أطول مناطق أصغر.

خلايا Geohash لديها بعض الخصائص البارزة:

• الخلايا المجاورة لها بادئات Geohash مماثلة ، مما يجعل من الممكن تحديد المواقع القريبة بسرعة من خلال مقارنة geohashs.
• يمكن اقتطاع Geohashes بسهولة لخفض دقتها ، مما يتيح مقايضات مرنة بين الدقة المكانية والكفاءة الحسابية.
• يمكن تمثيل الخلايا المستطيلة باستخدام تنسيقات مختلفة ، مثل سلاسل BASE-32 أو أعداد صحيحة 64 بت ، اعتمادًا على التوازن المطلوب بين قابلية القراءة والكفاءة في التخزين.

كيف تعمل

على سبيل المثال ، لإنشاء سلسلة geohash للموقع مع خط العرض 37.7749 وخط الطول -122.4194 على مستوى الدقة 12 ، يمكننا اتباع هذه المراحل الثلاث:

1. القياس

حدد كمية خطوط الطول والطول إلى أعداد صحيحة 32 بت عن طريق رسم الخرائط إلى الفاصل الزمني للوحدة [0 ، 1] وضرب 2^32 ( exp2(32) ):

يأخذ Latitude النطاق [-90 ، 90] ، وبالتالي فإن تمثيل عدد صحيح 32 بت هو

 lat32 = floor ( exp2 ( 32 ) * ( latitude + 90 ) / 180 )

التي تساوي في حالتنا 3048827870 ( 0b10110101101110010110101111011110 )

وبالمثل من أجل خط الطول [-180 ، 180]:

 lng32 = floor ( exp2 ( 32 ) * ( longitude + 180 ) / 360 )

التي تساوي في حالتنا 686963316 ( 0b101000111100100011101001110100 )

2

خط العرض والطول الكمي 32 بت من المخلوقين بت من بينها لإنتاج قيمة 64 بت ( عدد صحيح Geohash ).

يوضح الرسم البياني أدناه العملية.

ملاحظة: Latitude وعرض الطول يشغلون وبتات فردية على التوالي .

في مثالنا الجري ، يكون عدد صحيح Geohash: 5589511709871930228 ( 0b0100110110010001111011110100100100011110110011010111101101110100 )

يجب أن يؤخذ هذا الرقم بدقة أقل. تتكون دقة عدد صحيح Geohash من البتات العالية n ، لذلك نحن بحاجة إلى اقتطاع البتات الزائدة. يمكننا القيام بذلك عن طريق عملية التحول:

 hash = interleaved >> ( sizeof ( ulong ) * BITS_PER_BYTE - log2 ( 32 ) * precision ) // 64 - 5 * precision

وهو 349344481866995639 ( 0b010011011001000111101111010010010001111011001101011110110111 ) لمثالنا.

ملاحظة: توفر هذه الخطوة في نهاية المطاف خاصية Geohash البادئة الحاسمة: Geohash للنقطة بدقة أقل هي بادئة Geohash بدقة أعلى. لذلك يمكن تقليل عمليات البحث عن القرب إلى مطابقة بادئات geohash (كمرور أول).

3. BASE32 الترميز

يتم الحصول على سلسلة geohash من عدد صحيح geohash بواسطة ترميز base32. هذا هو المعيار باستثناء اختيار الأبجدية. تمثل كل حرف Geohash قيمة ثنائية 5 بت ( log2(32) ) ، وتتكون سلسلة Geohash بأكملها من قيم متعددة متسلسلة 5 بت.

 0123456789bcdefghjkmnpqrstuvwxyz

يبدأ الترميز من البتات العالية ، ويستهلك 5 بتات من الجيوهاش الصحيح لكل حرف من طابع الدقة. ونتيجة لذلك ، فإن الحد الأقصى للدقة هو 12 حرفًا أو 60 بت .

قسّم القيمة الثنائية إلى مجموعات من 5 بت وتحويل كل مجموعة إلى حرفها الأساسي المقابل:

 01001 ( 9) - 9
10110 (22) - q
01000 ( 8) - 8
11110 (30) - y
11110 (30) - y
10010 (18) - k
01000 ( 8) - 8
11110 (30) - y
11001 (25) - t
10101 (21) - p
11101 (29) - x
10111 (23) - r

Concatenate جميع أحرف Base-32 معًا لتشكيل سلسلة Geohash النهائية: 9q8yyk8ytpxr

لحالات الاستخدام الداخلي ، عادة ما يكون عدد صحيح Geohash كافيًا . تم تضمين خطوة BASE32 هنا للاكتمال.

المعايير

يثبت

 BenchmarkDotNet =v0.13.5, OS =Windows 11 (10.0.22000.1696/21H2/SunValley)
AMD Ryzen 9 3900X, 1 CPU, 24 logical and 12 physical cores
.NET SDK =8.0.100-preview.1.23115.2
  [Host]     : .NET 8.0.0 (8.0.23.11008), X64 RyuJIT AVX2
  Job-KKMPKU : .NET 8.0.0 (8.0.23.11008), X64 RyuJIT AVX2

Jit =RyuJit  Platform =X64  Runtime =.NET 8.0  

فك الشفرة

طريقة	مدخل	يقصد	خطأ	Stddev	حجم الرمز	Gen0	مخصص
Netgeohash	ك	8.112 ns	0.1881 ns	0.2090 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	ك	145.271 ns	0.8736 ns	0.7295 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	ك	143.414 ns	0.8529 ns	0.7561 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	YD	8.442 ns	0.1032 ns	0.0965 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	YD	166.305 ns	0.8682 ns	0.8121 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	YD	169.663 ns	1.0957 ns	1.0249 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	6N3	9.442 ns	0.1746 ns	0.1633 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	6N3	192.502 ns	2.0566 ns	1.9238 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	6N3	202.150 ns	1.9676 ns	1.8405 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	ZVGK	10.183 ns	0.1023 ns	0.0907 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	ZVGK	218.244 ns	1.4455 ns	1.3521 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	ZVGK	223.580 ns	0.7643 ns	0.6776 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	T05KH	10.726 ns	0.2016 ns	0.1886 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	T05KH	310.208 NS	0.9773 ns	0.8663 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	T05KH	263.364 ns	2.2418 ns	2.0970 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	B5CV2H	11.413 ns	0.0796 ns	0.0706 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	B5CV2H	328.490 ns	2.4518 ns	2.1735 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	B5CV2H	283.862 ns	2.9657 ns	2.7741 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	Vveyj80	12.114 ns	0.1749 ns	0.1636 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	Vveyj80	358.143 ns	0.9470 ns	0.7908 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	Vveyj80	318.725 ns	1.7533 ns	1.6400 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	F7Y53XJT	12.676 ns	0.2287 ns	0.2140 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	F7Y53XJT	380.157 NS	2.2520 ns	2.1065 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	F7Y53XJT	334.277 ns	1.0733 ns	1.0039 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	TRM92JKBV	12.990 ns	0.1217 ns	0.1139 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	TRM92JKBV	404.136 ns	1.9322 ns	1.7128 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	TRM92JKBV	374.209 NS	1.0807 ns	1.0109 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	DRMQ3GX6ZT	13.861 ns	0.1824 ns	0.1706 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	DRMQ3GX6ZT	429.735 ns	1.6946 ns	1.4151 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	DRMQ3GX6ZT	400.585 ns	1.9080 ns	1.7847 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	9zefgnuj7dw	14.265 ns	0.2997 ns	0.2803 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	9zefgnuj7dw	455.781 ns	3.3098 ns	2.9341 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	9zefgnuj7dw	416.747 ns	2.7821 ns	2.6023 ns	9 ب	0.0229	192 ب
Netgeohash	K9M2H7T1N0C2	14.864 ns	0.3210 ns	0.3153 ns	1717 ب	-	-
Netcoregeohash	K9M2H7T1N0C2	479.624 ns	1.5628 ns	1.3854 ns	18 ب	0.0038	32 ب
Ngeohashlib	K9M2H7T1N0C2	467.252 ns	1.3795 ns	1.2904 ns	9 ب	0.0229	192 ب

تشفير

طريقة	خط العرض	خط الطول	دقة	يقصد	خطأ	Stddev	حجم الرمز	Gen0	مخصص
Netgeohash	-89.127865	-179.438962	7	20.69 ns	0.146 ns	0.129 ns	906 ب	0.0048	40 ب
Netcoregeohash	-89.127865	-179.438962	7	195.04 ns	0.632 ns	0.528 ns	14 ب	0.0172	144 ب
Ngeohashlib	-89.127865	-179.438962	7	324.45 ns	3.044 NS	2.848 NS	19 ب	0.0458	384 ب
Netgeohash	-41.2858	174.7868	12	24.77 ns	0.352 ns	0.329 ns	906 ب	0.0057	48 ب
Netcoregeohash	-41.2858	174.7868	12	318.08 NS	2.079 ns	1.944 ns	14 ب	0.0181	152 ب
Ngeohashlib	-41.2858	174.7868	12	493.78 NS	2.879 NS	2.552 ns	19 ب	0.0687	576 ب
Netgeohash	-12.347856	34.890273	3	17.95 ns	0.215 ns	0.201 ns	906 ب	0.0038	32 ب
Netcoregeohash	-12.347856	34.890273	3	104.91 ns	0.616 ns	0.546 ns	14 ب	0.0162	136 ب
Ngeohashlib	-12.347856	34.890273	3	167.74 ns	2.523 ns	2.360 ns	19 ب	0.0277	232 ب
Netgeohash	45.678912	92.45236	4	18.39 ns	0.313 ns	0.293 ns	906 ب	0.0038	32 ب
Netcoregeohash	45.678912	92.45236	4	127.05 NS	1.053 ns	0.985 ns	14 ب	0.0162	136 ب
Ngeohashlib	45.678912	92.45236	4	209.17 ns	1.549 ns	1.449 ns	19 ب	0.0305	256 ب
Netgeohash	52.5174	13.409	12	24.64 ns	0.299 ns	0.280 ns	906 ب	0.0057	48 ب
Netcoregeohash	52.5174	13.409	12	310.05 NS	1.637 ns	1.451 ns	14 ب	0.0181	152 ب
Ngeohashlib	52.5174	13.409	12	498.72 ns	5.374 ns	5.027 ns	19 ب	0.0687	576 ب
Netgeohash	80.294617	19.543821	5	18.82 ns	0.228 ns	0.191 ns	906 ب	0.0038	32 ب
Netcoregeohash	80.294617	19.543821	5	152.24 ns	0.561 ns	0.498 ns	14 ب	0.0162	136 ب
Ngeohashlib	80.294617	19.543821	5	242.98 ns	2.265 ns	2.008 ns	19 ب	0.0391	328 ب

مساهمات

أشجع المساهمات في geohash.net! إذا واجهت خطأ أو لديك اقتراح بميزة جديدة ، فلا تتردد في فتح مشكلة أو إرسال طلب سحب على Github. أبحث باستمرار عن طرق لتعزيز المكتبة وتوفير المزيد من القيمة للمجتمع.

الاعتمادات

يعتمد Geohash.net على البحث والنتائج التي توصل إليها Michael McLoughlin. يمكن العثور على عمله على Geohashing وتنفيذ خوارزمية Geohashing عالية الأداء في هذه المقالة Geohash في جمعية Golang.