GO中的一小块地球什台-DEV365 开发者社区

纬度和经度作为保留区域的字符串

nibble：一小块食物被咬了。在计算中：一半的信息。每个nibble都在五分钟内解释了计算科学或软件工程的想法或系统。

照片

地球仪在一个简单的URL-SAFE字符串中编码经度和纬度，用于geohash.org。它们很有趣，因为两个共享相同前缀的地理峰非常接近。例如，柏林的Alexanderplatz拥有Geohash u33dc1r4。附近的Brandenburger Tor拥有Geohash u33db2jx-请注意共享的前缀u33d。

顺便说一句，我以前没有编程过，只是跑了Hello World。我不会把那个寓言放在桌子上！

什么是Geohash？

Geohash将纬度和经度编码为一串数字和字母。它的基本32编码，因此使用32个可能的字符：10位数字0-9和22个字母A-Z不包括A，I，L和O。

例如，沙特阿拉伯的Geohash sunny解码为23.7 42.5，或N 23°42.000'E 42°30.000'。大多数地球什台不是那么令人难忘的单词，但是如果您无聊，您可以检查单词或名称的地理位置位置。 My name在马达加斯加的海岸附近。

对于像我一样在地理上受到挑战的读者而言：当表示为小数时，积极的纬度位于赤道的北部，而对南方则负面。纬度分别在南极和北极分别为-90°至90°。积极的经度位于主要子午线以东（通过英国格林威治），而否定是西部的。经度的范围为-180°至180°。好ol'Cycyclopaedia Britannica有一些nice visualizations。

正如我们将看到的那样，通过施工地理用品有一些有趣的属性。

两个共同前缀的GeoHashes具有靠近的坐标。
地理船的时间越长，它就越准确。较长的地峰描述了较小的区域。
一个将字符添加到另一个GeoHash的地理船，是该GeoHash的子区域。

另一方面，不一定会有两个附近的地点共享一个地理前缀。在赤道，主要子午线和极点周围，附近的位置可能具有完全不同的纬度和纵向，从而导致不同的地理句。

Z阶曲线

地球什台地图上的纬度和经度在z-order curve上。 Z阶曲线是从二维坐标到一维坐标的一般映射 - 线上的一个点。映射保留了区域：如果两个2D坐标靠近，则它们的1D坐标也接近。 Z阶曲线是space-filling curve的特定类型：范围包含整个二维正方形的曲线。简而

z订单曲线易于构造：交织x和y坐标的位以获得1D坐标。如果正确布置轴，则会在二维平面中创建递归Z形曲线：

该表在顶部水平水平的0-3坐标，y在左侧垂直坐标。虚线显示了由此产生的z订单，从左上角开始。

z阶曲线可以推广到超过两个维度，并且当需要顺序布置多维数据时，通常出于性能原因。示例是：

位置的数据库索引。允许通过寻找类似的前缀来搜索附近的位置。
GPU中纹理图的内存布局。优化内存布局以减少缓存失误。
有效的矩阵乘法，以减少高速缓存。

解码GeoHash

首先，让我们尝试将给定的地球什台解码为纬度和经度。

简单的部分是找到像“ GBSUV”这样的地理弦字符串的位表示。由于GeoHash使用Base-32编码，因此每个字符对应于5位。我们只需要一个常数包含允许字符。字符串中字符的索引包含我们感兴趣的5位：

const base32 = "0123456789bcdefghjkmnpqrstuvwxyz"

c := strings.IndexRune(base32, letter)

现在如何将这些位处理成纬度和经度？

首先，我们知道GeoHash是Z阶曲线，因此其位置是经度和纬度交错的。地球上的均匀位是经度，奇数是纬度。

第二，GeoHash没有描述确切的位置。坐标GeoHash.org返回确实是“矩形”区域的中点。矩形在恐慌行情中，因为它是一个矩形，该矩形投射在球体上 - 在杆子上，这是一个三角形！该区域可以用最小和最大的经度和纬度描述，对于矩形的两个角。

这是一个动画，即10位如何收敛到越来越小的区域（橙色） - 每个位移动一个角落：

空的Geohash代表整个地球。第一位确定位置是在东半球还是西半球。第二位确定该地区是在北半球还是南半球 - 我们知道，地点是地球的哪个象限。每个位置大约将该区域沿东西向东或南北延伸。

地理船的时间越长，区域越小。为了校准您的直觉，一个8个字符的地理座描述了40m乘40m的区域。

这是解码GeoHash的GO代码：

const latMin, latMax = -90.0, 90.0
const lonMin, lonMax = -180.0, 180.0

func decode(geohash string) (lat, lon float64) {
    curMinLat, curMaxLat := latMin, latMax
    curMinLon, curMaxLon := lonMin, lonMax
    bitIsLongitude := true

    // loop through each character in the geohash from left to right
    for _, character := range geohash {

        // decode the base32 representation
        nibblebit := strings.IndexRune(base32, character)

        // each character represents 5 bits
        for b := 4; b >= 0; b-- {
            // get the bit at position b
            bit := nibblebit & (1 << uint(b))
            if bitIsLongitude {
                if bit == 0 {
                    curMaxLon = (curMinLon + curMaxLon) / 2
                } else {
                    curMinLon = (curMinLon + curMaxLon) / 2
                }
            } else {
                if bit == 0 {
                    curMaxLat = (curMinLat + curMaxLat) / 2
                } else {
                    curMinLat = (curMinLat + curMaxLat) / 2
                }
            }
            bitIsLongitude = !bitIsLongitude
        }
    }

    // we now have a region - return the midpoint
    return (curMinLat + curMaxLat) / 2, (curMinLon + curMaxLon) / 2
}

编码GeoHash

编码从纬度和经度的地理船类似的工作。

再次，我们从一个包含整个地球的区域开始。首先，我们确定经度是在西半球还是在西半球，并分别添加0或1。然后，我们查看纬度以确定下一位，再次将区域减半。

func encode(lat, lon float64, precision int) string {
    var geohash []rune

    if precision > 12 {
        precision = 12
    }

    curMinLat, curMaxLat := latMin, latMax
    curMinLon, curMaxLon := lonMin, lonMax
    bitIsLongitude := true
    nibblebit_idx := 4
    nibblebit := 0

    for len(geohash) < precision {

        if bitIsLongitude {
            mid := (curMinLon + curMaxLon) / 2
            if lon > mid {
                nibblebit |= 1 << uint(nibblebit_idx)
                curMinLon = mid
            } else {
                curMaxLon = mid
            }
        } else {
            mid := (curMinLat + curMaxLat) / 2
            if lat > mid {
                nibblebit |= 1 << uint(nibblebit_idx)
                curMinLat = mid
            } else {
                curMaxLat = mid
            }
        }
        bitIsLongitude = !bitIsLongitude

        nibblebit_idx--
        if nibblebit_idx == -1 {
            // we have a full base32 character
            geohash = append(geohash, rune(base32[nibblebit]))
            nibblebit_idx = 4
            nibblebit = 0
        }
    }

    return string(geohash)
}

我没有意识到何时停止的速度 - 每个区域都可以永远分为一半（直到您达到浮点精度的极限）。为了解决这个问题，我添加了一个precision参数来指定生成的GeoHash应该具有的字符数。

这是一个包装

结论地理句和Z阶曲线。 Z阶曲线将对创建四轮脉（具有进一步的地理和计算机几何应用程序）的数据结构很有用。我将在下一个bble中讨论四分之一，所以请继续关注。

关于GO的注释：我知道为什么它很受欢迎。它立即感到熟悉，并避免了其他一些语言积累的荒谬功能的荒谬爆炸。我也喜欢收集的垃圾。 GC非常适合大量应用程序，请使用from John Carmack！

感谢您的阅读！我每个月写一个小叮当。有关更多信息，subscribe to my newletter和follow me on Twitter或Mastodon。

参考和致谢

Geohash.org
Encode and decode geohashes in the browser and reference JavaScript code
github的副驾驶生成了很多GO代码。令人难忘的实例：我键入base32，并填充了常数。我输入了decode(geohash，并填充了很多decode函数，包括算法的轮廓。该代码确实有几个错误和问题。
用Manim community创建的插图。