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geohash.net

GeoHash.net是一個輕巧的高性能C＃庫，用於編碼和解碼字符串和整數地理句。

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用法

這是如何使用geohash.net庫的快速示例：

 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 ) ;

概述

GeoHash是一個地理編碼系統，可讓您使用短的字母字符串或整數來表示地理位置。它是由Gustavo Niemeyer於2008年開發的，此後已成為編碼和索引空間數據的流行方法。

地理施工背後的概念是採用緯度和經度坐標，並將其轉換為更緊湊的形式。這是通過將地球表面遞歸分為矩形細胞而實現的，然後將其分配給唯一的標識符。地球上的長度決定了精度的水平，較長的地理位化代表較小的區域。

GeoHash細胞具有一些值得注意的特性：

相鄰的細胞具有相似的地球前綴，可以通過比較其地球儀來快速識別附近的位置。
地球儀可以輕鬆截斷以降低其精度，從而在空間分辨率和計算效率之間進行靈活的權衡。
矩形細胞可以使用不同格式（例如基本32字符串或64位整數）表示，具體取決於人類可讀性和存儲效率之間的所需平衡。

它如何工作

例如，要為緯度37.7749和經度的位置生成一個地理字符串，精確水平為12，我們可以遵循這三個階段：

1。量化

通過映射到單位間隔[0，1]，將緯度和經度量化為32位整數，並乘以2^32（ exp2(32) ）：

緯度採用[-90，90]的範圍，因此，緯度的32位整數表示為

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

在我們的情況下，它等於3048827870（ 0b10110101101110010110101111011110 ）

同樣對於經度[-180，180]：

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

在我們的情況下，它等於686963316（ 0b101000111100100011101001110100 ）

2。鑽頭交織

32位量化的緯度和經度被咬合，以產生64位值（整數地理）。

下圖說明了操作。

Bit interleaving diagram

注意：緯度和經度分別佔據均勻和奇數。

在我們的運行示例中，整數GeoHash是：5589511709871930228（ 0b0100110110010001111011110100100100011110110011010111101101110100 ）

該數字應以較低的精度進行。整數GeoHash的精度由N高點組成，因此我們需要截斷多餘的位。我們可以通過位移動操作來做到這一點：

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

對於我們的示例，為349344481866995639（ 0b010011011001000111101111010010010001111011001101011110110111 ）。

注意：此步驟最終提供了GeoHash的關鍵前綴屬性：以較低精度為點的Geohash是Geohash的前綴，以較高的精度為前綴。因此，接近搜索可以簡化為匹配的GeoHash前綴（作為第一次通過）。

3。 Base32編碼

字符串GeoHash是通過Base32編碼從整數GeoHash獲得的。這是標準的，除了選擇字母。每個GeoHash字符代表一個5位（ log2(32) ）二進制值，整個GeoHash字符串由多個串聯的5位值組成。

 0123456789bcdefghjkmnpqrstuvwxyz

編碼始於高點，為每個精度的每個字符都消耗5位整數地理什。結果，最大精度是12個字符或60位。

將二進制值分為5位的組，然後將每個組轉換為相應的基本-32字符：

 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

加入所有基本32個字符，形成最終的GeoHash字符串： 9q8yyk8ytpxr

對於內部用例，整數GeoHash通常就足夠了。 Base32步驟在此處包括在內。

基準

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

解碼

方法	輸入	意思是	錯誤	stddev	代碼大小	Gen0	分配
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

編碼

方法	緯度	經度	精確	意思是	錯誤	stddev	代碼大小	Gen0	分配
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