Redis地理算法GEO解析和应用

背景

获取周边信息；附近人？附近的公司？附近的餐厅？附近的星巴克？
获取两个坐标位置的距离？

实现

可以使用redis、mongo、mysql进行坐标检索换算实现，redis适用版本： >= 3.2.0

GEO算法

wiki：https://en.wikipedia.org/wiki/Geohash

redis使用通用的GeoHash算法进行处理，首先假设有上海站坐标（121.455708,31.249574），然后根据二分法（左标记0；右标识1）

纬度[-90,90]，分为[-90,0),[0,90]，称为左右区间，可以确定31.249574属于右区间[0,90]，给标记为1；
再将右区间[0,90]，分为[0,45),[45,90]左右区间，可以确定31.249574属于左区间[0,90]，给标记为0；
依次类推最终可以无限接近具体坐标31.249574，经度同理
假设给出最后：纬度的pv为：10101 10001，经度的pv为：11010 11001，pv的长度与给定的区间划分次数有关。
将偶数放经度，奇数放纬度重新排列组合最后结果为：11011 00110 11010 00011
将重新排列后的结果转化为十进制后分别为：27、6、2、3，然后使用0-9、b-z（去掉a, i, l, o）这32个字母进行base32编码结果为：v6u3 (注：参考下方参照码)
在 Redis 中，经纬度使用 52 位的整数进行编码，然后存放至 zset 里面，zset 的 value 是元素的 key，score 是 GeoHash 的 52 位整数值。zset 的 score 虽然是浮点数，但是对于 52 位的整数值，可以做到无损存储。

经度pv划分计算：

pv	min	mid	max
1	-90	0	90
0	0	45	90
1	0.000	22.5	45
0	22.5	33.75	45
1	22.5	28.125	33.75
1	28.125	30.9375	33.75
0	30.9375	32.34375	33.75
0	30.9375	31.640625	32.34375
0	30.9375	31.2890625	31.640625
1	30.9375	31.11328125	31.2890625

纬度pv划分计算：

pv	min	mid	max
1	-180	0	180
1	0	90	180
0	90	135	180
1	90	112.5	135
0	112.5	123.75	135
1	112.5	118.125	123.75
1	118.125	120.9375	123.75
0	120.9375	122.34375	123.75
0	120.9375	121.640625	122.34375
1	120.9375	121.2890625	121.640625

Base32位编码参照：

Redis Shell命令

注：时间复杂度：每添加一个元素的复杂度为 O(log(N)) ，其中 N 为键里面包含的位置元素数量。

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1、GEOADD -----添加坐标命令（先经度，后纬度）

GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member …]

eg:

192.168.0.102:4>geoadd coordinate 121.455708 31.249574 "上海站" 121.475164 31.228816 "上海人民广场"
"2"
192.168.0.102:4>geoadd coordinate 121.499717 31.239702 "东方明珠塔"
"1"

2、GEOPOS -----查询坐标信息

GEOPOS key member [member …]

eg:

192.168.0.102:4>geopos coordinate "东方明珠塔"
 1)    1)   "121.49971514940261841"
  2)   "31.23970195235578018"

192.168.0.102:4>geopos coordinate "东方明珠塔" "上海站"
 1)    1)   "121.49971514940261841"
  2)   "31.23970195235578018"

 2)    1)   "121.45570546388626099"
  2)   "31.24957469127141252"

3、GEODIST ----- 查询给定位置之间的距离

注：指定单位的参数 unit 必须是以下单位的其中一个，默认为m：

m 表示单位为米（默认）。
km 表示单位为千米。
mi 表示单位为英里。
ft 表示单位为英尺。

GEODIST key member1 member2 [unit]

eg:

192.168.0.102:4>geodist coordinate "上海站" "东方明珠塔"
"4326.7279"
192.168.0.102:4>geodist coordinate "上海站" "东方明珠塔" km
"4.3267"

4、GEORADIUS ----- 查询周围信息

注：以给定的经纬度为中心，返回键包含的位置元素当中，与中心的距离不超过给定最大距离的所有位置元素。

GEORADIUS key longitude latitude radius m|km|ft|mi [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [ASC|DESC] [COUNT count]

eg:

192.168.0.102:4>georadius coordinate 121.458175 31.242564 3 km WITHDIST asc count 5
 1)    1)   "上海站"
  2)   "0.8144"

 2)    1)   "上海人民广场"
  2)   "2.2245"

192.168.0.102:4>georadius coordinate 121.458175 31.242564 5 km WITHDIST asc count 5
 1)    1)   "上海站"
  2)   "0.8144"

 2)    1)   "上海人民广场"
  2)   "2.2245"

 3)    1)   "东方明珠塔"
  2)   "3.9632"

192.168.0.102:4>

5、GEORADIUSBYMEMBER ----- 查询周围信息

注：和GEORADIUS 类似只是将坐标换位具体元素

GEORADIUSBYMEMBER key member radius m|km|ft|mi [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [ASC|DESC] [COUNT count]

eg:

192.168.0.102:4>georadiusbymember coordinate "上海站" 5 km WITHDIST asc count 5
 1)    1)   "上海站"
  2)   "0.0000"

 2)    1)   "上海人民广场"
  2)   "2.9589"

 3)    1)   "东方明珠塔"
  2)   "4.3267"

6、GEOHASH ----- 查询hash值

注：一般只用于开发调试

GEOHASH key member [member …]

eg:

192.168.0.102:4>geohash coordinate "上海站"
 1)  "wtw3gbc3gn0"