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geohash.net

geohash.netは、文字列と整数のジオハッシュをエンコードおよびデコードするための軽量で高性能C＃ライブラリです。

インストール

トト

使用法

Geohash.netライブラリを使用する方法の簡単な例を次に示します。

 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 ) ;

概要

Geohashは、短い英数字弦または整数を使用して地理的位置を表現できるジオコーディングシステムです。 2008年にGustavo Niemeyerによって開発され、その後、空間データをエンコードおよびインデックス作成するための一般的な方法になりました。

Geohashingの背後にある概念は、緯度と経度の座標を取り、それらをよりコンパクトな形に変換することです。これは、地球の表面を長方形の細胞に再帰的に細分化することによって達成され、一意の識別子が割り当てられます。 Geohashの長さは精度のレベルを決定し、より長いジオハッシュがより小さな領域を表します。

Geohashセルにはいくつかの顕著な特性があります。

隣接する細胞には同様のジオハッシュのプレフィックスがあり、ジオハッシュを比較することで近くの場所を迅速に識別することができます。
ジオハッシュは簡単に切り捨てられて精度を下げることができ、空間解像度と計算効率の間の柔軟なトレードオフを可能にします。
長方形の細胞は、人間の読みや貯蔵効率の間の望ましいバランスに応じて、ベース32弦や64ビット整数などのさまざまな形式を使用して表現できます。

それがどのように機能するか

たとえば、緯度37.7749と経度-122.4194の位置のGeohash文字列を12の精密レベルで生成するには、次の3つの段階に従うことができます。

1。量子化

ユニット間隔[0、1]にマッピングし、2^32（ exp2(32) ）を掛けることにより、緯度と経度を32ビット整数に量子化します。

緯度は範囲を取得します[-90、90]。したがって、緯度の32ビット整数表現は

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

私たちの場合、3048827870（ 0b10110101101110010110101111011110 ）に等しい

同様に経度の場合[-180、180]：

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

私たちの場合、686963316（ 0b101000111100100011101001110100 ）に等しい

2。ビットインターリーブ

32ビットの量子化された緯度と経度は、64ビットの値（整数Geohash ）を生成するためにビットインテルレーブです。

以下の図は、操作を示しています。

Bit interleaving diagram

注：緯度と経度はそれぞれ偶数および奇数ビットを占有します。

実行中の例では、整数Geohashは5589511709871930228（ 0b0100110110010001111011110100100100011110110011010111101101110100 ）です。

この数は、より低い精度で撮影する必要があります。整数Geohashの精度はN高ビットで構成されているため、過剰なビットを切り捨てる必要があります。ビットシフト操作によってこれを行うことができます：

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

これは、349344448186995639（ 0b010011011001000111101111010010010001111011001101011110110111 ）です。

注：このステップは、最終的にGeohashの重要なプレフィックスプロパティを提供します。低精度でのポイントのGeohashは、より高い精度でGeohashのプレフィックスです。したがって、近接検索は、Geohashプレフィックスを一致させる（最初のパスとして）削減できます。

3。Base32エンコーディング

文字列geohashは、integer geohashからbase32エンコーディングによって取得されます。これは、アルファベットの選択を除いて標準です。各Geohash文字は5ビット（ log2(32) ）バイナリ値を表し、Geohash文字列全体は複数の連結5ビット値で構成されています。

 0123456789bcdefghjkmnpqrstuvwxyz

エンコーディングはハイビットで始まり、精度の各文字に対して5ビットの整数Geohashを消費します。その結果、最大精度は12文字または60ビットです。

バイナリ値を5ビットのグループに分割し、各グループを対応するベース32文字に変換します。

 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

すべてのベース32文字を一緒に連結して、最終的なgeohash文字列を形成する： 9q8yyk8ytpxr

内部ユースケースの場合、整数Geohashでは通常十分です。 Base32ステップは、完全性のためにここに含まれていました。

ベンチマーク

設定

 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

デコード

方法	入力	平均	エラー	stddev	コードサイズ	GEN0	割り当てられます
netgeohash	k	8.112 ns	0.1881 ns	0.2090 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	k	145.271 ns	0.8736 ns	0.7295 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	k	143.414 ns	0.8529 ns	0.7561 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	YD	8.442 ns	0.1032 ns	0.0965 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	YD	166.305 ns	0.8682 ns	0.8121 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	YD	169.663 ns	1.0957 ns	1.0249 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	6n3	9.442 ns	0.1746 ns	0.1633 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	6n3	192.502 ns	2.0566 ns	1.9238 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	6n3	202.150 ns	1.9676 ns	1.8405 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	ZVGK	10.183 ns	0.1023 ns	0.0907 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	ZVGK	218.244 ns	1.4455 ns	1.3521 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	ZVGK	223.580 ns	0.7643 ns	0.6776 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	T05kh	10.726 ns	0.2016 ns	0.1886 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	T05kh	310.208 ns	0.9773 ns	0.8663 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	T05kh	263.364 ns	2.2418 ns	2.0970 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	B5CV2H	11.413 ns	0.0796 ns	0.0706 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	B5CV2H	328.490 ns	2.4518 ns	2.1735 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	B5CV2H	283.862 ns	2.9657 ns	2.7741 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	vveyj80	12.114 ns	0.1749 ns	0.1636 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	vveyj80	358.143 ns	0.9470 ns	0.7908 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	vveyj80	318.725 ns	1.7533 ns	1.6400 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	f7y53xjt	12.676 ns	0.2287 ns	0.2140 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	f7y53xjt	380.157 ns	2.2520 ns	2.1065 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	f7y53xjt	334.277 ns	1.0733 ns	1.0039 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	TRM92JKBV	12.990 ns	0.1217 ns	0.1139 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	TRM92JKBV	404.136 ns	1.9322 ns	1.7128 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	TRM92JKBV	374.209 ns	1.0807 ns	1.0109 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	DRMQ3GX6ZT	13.861 ns	0.1824 ns	0.1706 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	DRMQ3GX6ZT	429.735 ns	1.6946 ns	1.4151 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	DRMQ3GX6ZT	400.585 ns	1.9080 ns	1.7847 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	9Zefgnuj7dw	14.265 ns	0.2997 ns	0.2803 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	9Zefgnuj7dw	455.781 ns	3.3098 ns	2.9341 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	9Zefgnuj7dw	416.747 ns	2.7821 ns	2.6023 ns	9 b	0.0229	192 b
netgeohash	K9M2H7T1N0C2	14.864 ns	0.3210 ns	0.3153 ns	1,717 b	-	-
netcoregeohash	K9M2H7T1N0C2	479.624 ns	1.5628 ns	1.3854 ns	18 b	0.0038	32 b
ngeohashlib	K9M2H7T1N0C2	467.252 ns	1.3795 ns	1.2904 ns	9 b	0.0229	192 b

Decode-barplot

エンコード

方法	緯度	経度	精度	平均	エラー	stddev	コードサイズ	GEN0	割り当てられます
netgeohash	-89.127865	-179.438962	7	20.69 ns	0.146 ns	0.129 ns	906 b	0.0048	40 b
netcoregeohash	-89.127865	-179.438962	7	195.04 ns	0.632 ns	0.528 ns	14 b	0.0172	144 b
ngeohashlib	-89.127865	-179.438962	7	324.45 ns	3.044 ns	2.848 ns	19 b	0.0458	384 b
netgeohash	-41.2858	174.7868	12	24.77 ns	0.352 ns	0.329 ns	906 b	0.0057	48 b
netcoregeohash	-41.2858	174.7868	12	318.08 ns	2.079 ns	1.944 ns	14 b	0.0181	152 b
ngeohashlib	-41.2858	174.7868	12	493.78 ns	2.879 ns	2.552 ns	19 b	0.0687	576 b
netgeohash	-12.347856	34.890273	3	17.95 ns	0.215 ns	0.201 ns	906 b	0.0038	32 b
netcoregeohash	-12.347856	34.890273	3	104.91 ns	0.616 ns	0.546 ns	14 b	0.0162	136 b
ngeohashlib	-12.347856	34.890273	3	167.74 ns	2.523 ns	2.360 ns	19 b	0.0277	232 b
netgeohash	45.678912	92.45236	4	18.39 ns	0.313 ns	0.293 ns	906 b	0.0038	32 b
netcoregeohash	45.678912	92.45236	4	127.05 ns	1.053 ns	0.985 ns	14 b	0.0162	136 b
ngeohashlib	45.678912	92.45236	4	209.17 ns	1.549 ns	1.449 ns	19 b	0.0305	256 b
netgeohash	52.5174	13.409	12	24.64 ns	0.299 ns	0.280 ns	906 b	0.0057	48 b
netcoregeohash	52.5174	13.409	12	310.05 ns	1.637 ns	1.451 ns	14 b	0.0181	152 b
ngeohashlib	52.5174	13.409	12	498.72 ns	5.374 ns	5.027 ns	19 b	0.0687	576 b
netgeohash	80.294617	19.543821	5	18.82 ns	0.228 ns	0.191 ns	906 b	0.0038	32 b
netcoregeohash	80.294617	19.543821	5	152.24 ns	0.561 ns	0.498 ns	14 b	0.0162	136 b
ngeohashlib	80.294617	19.543821	5	242.98 ns	2.265 ns	2.008 ns	19 b	0.0391	328 b