PostgreSQL+GeoHash地图点位聚合
PG数据库安装扩展需要用到pg数据库的空间扩展postgis，在进行操作之前需要在数据库中安装扩展。
CREATE EXTENSION postgis;
CREATE EXTENSION postgis_topology;
CREATE EXTENSION postgis_geohash;GeoHash
GeoHash是一种地址编码方法。他能够把二维的空间经纬度数据编码成一个字符串。具体原理这里不再详细说明，GeoHash算法大体上分为三步：
[*]将经纬度变成二进制
[*]将经纬度的二进制合并
[*]通过Base32对合并后的二进制进行编码
Geohash比直接用经纬度的高效很多，而且使用者可以发布地址编码，既能表明自己位于北海公园附近，又不至于暴露自己的精确坐标，有助于隐私保护。
[*]GeoHash用一个字符串表示经度和纬度两个坐标。在数据库中可以实现在一列上应用索引（某些情况下无法在两列上同时应用索引）
[*]GeoHash表示的并不是一个点，而是一个矩形区域
[*]GeoHash编码的前缀可以表示更大的区域。例如wx4g0ec1，它的前缀wx4g0e表示包含编码wx4g0ec1在内的更大范围。 这个特性可以用于附近地点搜索
[*]编码越长，表示的范围越小，位置也越精确。因此我们就可以通过比较GeoHash匹配的位数来判断两个点之间的大概距离
建表
在创建数据库表时，表中除了经纬度字段以外，再创建两个字段：
① 经纬度对应的Geometry字段（类型：geometry）
② 经纬度对应的geoHash值字段（类型：varchar）
如：alter table 表名 add 字段名 geometry(point, 4326); // 创建geometry字段
alter table 表名 add 字段名 varchar; // 创建geoHash字段
JPA中定义
@Type(type="jts_geometry")
@Column(name="geometry",columnDefinition = "geometry(Point,4326)")
@JsonIgnore
private Geometry geometry; // 实体类的Geometry字段根据经纬度计算 geometry 和 geoHash
Java生成geometry和geoHash
geometry字段 和 geoHash字段均可以在java代码中根据经纬度生成。
根据经纬度生成geometry
使用org.locationtech.jts.io包下的WKTReader类，可以根据经纬度生成Geometry对象。
String wkt = "POINT("+longitude+" "+latitude+")"; // longitude 经度，latitude纬度
WKTReader wktReader = new WKTReader();
Geometry geometry = wktReader.read(wkt); // Geometry对象
if(geometry!=null) {
geometry.setSRID(4326);
}根据经纬度生成geoHash
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
@Component
public class GeoHashUtil {
public final double Max_Lat = 90;
public final double Min_Lat = -90;
public final double Max_Lng = 180;
public final double Min_Lng = -180;
private final String[] base32Lookup = {
"0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h", "j", "k",
"m", "n", "p", "q", "r", "s", "t", "u", "v", "w", "x", "y", "z"
};
/**
* 根据geoHash串获取中心点经纬度
* @param geoHashCode
* @returnlng->xlat->y
*/
public double[] getSpaceCoordinate(String geoHashCode) {
if(StringUtils.isBlank(geoHashCode)){
return new double;
}
List<Integer> list = base32Decode(geoHashCode);
String str = convertToIndex(list);
GeoHashPoint geoHashPoint = splitLatAndLng(str);
double y = revert(Min_Lat, Max_Lat, geoHashPoint.getLatList());
double x = revert(Min_Lng, Max_Lng, geoHashPoint.getLngList());
return new double[]{x, y};
}
/**
* 根据精度获取GeoHash串
* @param lng 经度 x
* @param lat 纬度 y
* @param precise 精度
* @return
*/
public String getGeoHash( double lng, double lat, int precise) {
// 纬度二值串长度
int latLength;
//经度二值串长度
int lngLength;
if (precise < 1 || precise > 12) {
precise = 12;
}
latLength = (precise * 5) / 2;
if (precise % 2 == 0) {
lngLength = latLength;
} else {
lngLength = latLength + 1;
}
return encode(lat, lng, latLength, lngLength);
}
/**
* 经纬度二值串合并：偶数位放经度，奇数位放纬度，把2串编码组合生成新串
*
*/
public String encode(double lat, double lng, int latLength, int lngLength) {
if (latLength < 1 || lngLength < 1) {
return StringUtils.EMPTY;
}
List<Character> latList = new ArrayList<>(latLength);
List<Character> lngList = new ArrayList<>(lngLength);
// 获取维度二值串
convert(Min_Lat, Max_Lat, lat, latLength, latList);
// 获取经度二值串
convert(Min_Lng, Max_Lng, lng, lngLength, lngList);
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int index = 0; index < latList.size(); index++) {
sb.append(lngList.get(index)).append(latList.get(index));
}
// 如果二者长度不一样，说明要求的精度为奇数，经度长度比纬度长度大1
if (lngLength != latLength) {
sb.append(lngList.get(lngList.size() - 1));
}
return base32Encode(sb.toString());
}
/**
* 将合并的二值串转为base32串
*
* @param str 合并的二值串
* @return base32串
*/
private String base32Encode(final String str) {
String unit = "";
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int start = 0; start < str.length(); start = start + 5) {
unit = str.substring(start, start + 5);
sb.append(base32Lookup);
}
return sb.toString();
}
/**
* 每五个一组将二进制转为十进制
*
* @param str 五个为一个unit
* @return 十进制数
*/
private int convertToIndex(String str) {
int length = str.length();
int result = 0;
for (int index = 0; index < length; index++) {
result += str.charAt(index) == '0' ? 0 : 1 << (length - 1 - index);
}
return result;
}
private void convert(double min, double max, double value, int count, List<Character> list) {
if (list.size() > (count - 1)) {
return;
}
double mid = (max + min) / 2;
if (value < mid) {
list.add('0');
convert(min, mid, value, count, list);
} else {
list.add('1');
convert(mid, max, value, count, list);
}
}
/**
* 将二值串转换为经纬度值
*
* @param min区间最小值
* @param max区间最大值
* @param list 二值串列表
*/
private double revert(double min, double max, List<String> list) {
double value = 0;
double mid;
if (list.size() <= 0) {
return (max + min) / 2.0;
}
for (String flag : list) {
mid = (max + min) / 2;
if ("0".equals(flag)) {
max = mid;
}
if ("1".equals(flag)) {
min = mid;
}
value = (max + min) / 2;
}
return Double.parseDouble(String.format("%.6f", value));
}
/**
* 分离经度与纬度串
*
* @param latAndLngStr 经纬度二值串
*/
private GeoHashPoint splitLatAndLng(String latAndLngStr) {
GeoHashPoint geoHashPoint = new GeoHashPoint();
// 纬度二值串
List<String> latList = new ArrayList<>();
// 经度二值串
List<String> lngList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < latAndLngStr.length(); i++) {
// 奇数位，纬度
if (i % 2 == 1) {
latList.add(String.valueOf(latAndLngStr.charAt(i)));
} else {
// 偶数位，经度
lngList.add(String.valueOf(latAndLngStr.charAt(i)));
}
}
geoHashPoint.setLatList(latList);
geoHashPoint.setLngList(lngList);
return geoHashPoint;
}
/**
* 将十进制数转为五个二进制数
*
* @param nums 十进制数
* @return 五个二进制数
*/
private String convertToIndex(List<Integer> nums) {
StringBuilder str = new StringBuilder();
for (Integer num : nums) {
StringBuilder sb = new StringBuilder(Integer.toBinaryString(num));
int length = sb.length();
if (length < 5) {
for (int i = 0; i < 5 - length; i++) {
sb.insert(0, "0");
}
}
str.append(sb);
}
return str.toString();
}
/**
* 将base32串转为合并的二值串
*
* @param str base32串
* @return 合并的二值串
*/
private List<Integer> base32Decode(String str) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
String ch = String.valueOf(str.charAt(i));
for (int j = 0; j < base32Lookup.length; j++) {
if (base32Lookup.equals(ch)) {
list.add(j);
}
}
}
return list;
}
public static class GeoHashPoint{
/**
* 纬度二值串
*/
private List<String> latList;
/**
* 经度二值串
*/
privateList<String> lngList;
public List<String> getLatList() {
return latList;
}
public void setLatList(List<String> latList) {
this.latList = latList;
}
public List<String> getLngList() {
return lngList;
}
public void setLngList(List<String> lngList) {
this.lngList = lngList;
}
}
public static void main(String[] args) {
GeoHashUtil geoHashUtil = new GeoHashUtil();
// 根据精度获取GeoHash串
String geoHash = geoHashUtil.getGeoHash( 120.234133,30.402616, 12);
System.out.println(geoHash);
// 根据geoHash串获取中心点经纬度
double[] spaceCoordinate = geoHashUtil.getSpaceCoordinate(geoHash);
System.out.println(spaceCoordinate+","+spaceCoordinate);
}
}
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