Redis GEO地理信息定位功能-编程知识

GEO

Redis 提供了GEO地理信息定位功能，地理空间项（经度、纬度、名称），实现查找附近的人、上班打卡、自行车租赁、摇一摇等相关与地理位置信息的功能。 Redis 地理空间索引可让您存储坐标并搜索它们。此数据结构对于查找给定半径或边界框内的附近点非常有用。

基本命令

GEOADD将位置添加到给定的地理空间索引（请注意，使用此命令时，经度位于纬度之前）。
GEOSEARCH返回具有给定半径或边界框的位置。

GEOADD

将指定的地理空间项（经度、纬度、名称）添加到指定的键。数据作为排序集存储到键中，这样就可以使用 GEOSEARCH 命令查询项目。

该命令采用标准格式 x,y 的参数，因此必须在纬度之前指定经度。可索引的坐标存在限制：非常靠近极点的区域不可索引。

当用户尝试索引指定范围之外的坐标时，该命令将报告错误。

通常，Redis 使用 Geohash 的变体来表示元素的位置使用 52 位整数对位置进行编码的技术。编码是与标准相比也不同，因为初始最小值和最大值编码和解码过程中使用的坐标是不同的。

longitude 经度、latitude 纬度、member 成员

GEOADD key [NX | XX] [CH] longitude latitude member [longitudelatitude member ...]

以下添加5个城市经纬度到键 cities:geo, 如果已经存在则返回0，如果需要更新地理位置，同样使用GEOADD命令（仅管返回0）。

# 北京
192.168.88.11:6380> GEOADD cities:geo 116.28 39.54 beijing
(integer) 1# 天津
192.168.88.11:6380> GEOADD cities:geo 117.10 39.10 tianjin 
(integer) 1# 广州
192.168.88.11:6380> GEOADD cities:geo 113.18 23.10 guangzhou
(integer) 1# 杭州
192.168.88.11:6380> GEOADD cities:geo 120.10 30.15 hangzhou
(integer) 1# 长沙
192.168.88.11:6380> GEOADD cities:geo 112.55 28.12 changsha
(integer) 1

注意：没有GEODEL命令，因为您可以使用ZREM 删除元素。 Geo索引结构只是一个排序集。本质是 zset 数据类型。

# 查看成员
192.168.88.11:6380> ZRANGE cities:geo 0 5
1) "guangzhou"
2) "changsha"
3) "hangzhou"
4) "beijing"
5) "tianjin"# 查看成员带分数
192.168.88.11:6380> ZRANGE cities:geo 0 5 withscores1) "guangzhou"2) "4046510568184210"3) "changsha"4) "4050880415755396"5) "hangzhou"6) "4054121680734333"7) "beijing"8) "4069140601296155"9) "tianjin"
10) "4069185531597821"# 集合大小： 5
192.168.88.11:6380> ZCARD cities:geo
(integer) 5# 删除两个元素
192.168.88.11:6380> ZREM cities:geo changsha hangzhou
(integer) 2# 集合大小： 3
192.168.88.11:6380> ZCARD cities:geo
(integer) 3

如何计算 “beijing” 经纬度（116.28, 39.54）的分值 4069140601296155 ？ 排序集的填充方式是使用一种叫做Geohash的技术。经度位和纬度位相互交错，形成一个唯一的52位整数。

EPSG:900913 / EPSG:3785 / OSGEO:41001 指定的确切限制如下：

有效经度范围为 -180 到 180 度。
有效纬度范围为 -85.05112878 到 85.05112878 度。

按下面的编码为N=26位二进制值，然后把经纬度交叉组成52位二进制值即可。（偶数位为经度、奇数位为纬度）
在这里插入图片描述

这里，可以通过python脚本定义两个列表，然后不断拆分区间，最后做交叉合拼两个列表。结果如下：

root@ubuntu-x64_01:/opt# python3 redis_geo_bit.py 
guangzhou---> 1110011000000100011110101000111111110001100110010010
changsha ---> 1110011001000100000100011000001101010110110010000100
hangzhou ---> 1110011001110011001111000010101010000000100001111101
beijing  ---> 1110011101001101110010100000000101001101010100011011
tianjin  ---> 1110011101001110011100010110001000101101001111111101

再转换成十进制，就是 zset 的分数值，比如 guangzhou （1110011000000100011110101000111111110001100110010010）对应十进制： 4046510568184210

192.168.88.11:6380> ZRANGE cities:geo 0 0 withscores
1) "guangzhou"
2) "4046510568184210"

GEOHASH

返回有效的Geohash 字符串，表示一个或多个元素在表示地理空间索引的排序集值中的位置（其中元素是使用GEOADD）。

该命令返回11个字符的Geohash字符串，因此与Redis内部52位表示相比，没有精度损失。

他们可以缩短，从右边删除字符。它将失去精度，但仍然指向相同的区域。
可以在geohash.org url中使用它们，例如http://geohash.org/<geohash-string>。
具有相似前缀的字符串在附近，但反之则不成立，具有不同前缀的字符串也可能在附近。

字符串越长，表示的位置更精确，例如geohash长度为8时，精度在19米左右。
在这里插入图片描述
下面操作返回 beijing 的 geohash 值，如下：

192.168.88.11:6380> GEOHASH cities:geo beijing
1) "wx48yn090q0"

可以在geohash.org url中使用它们： http://geohash.org/wx48yn090q0
在这里插入图片描述

GEOPOS

返回由排序集key表示的地理空间索引中所有指定成员的位置(经度、纬度)。当通过GEOADD填充地理空间索引时，坐标被转换为52位geohash，因此返回的坐标可能不完全是用于添加元素的坐标，但可能会引入小误差。

192.168.88.11:6380> GEOPOS cities:geo guangzhou
1) 1) "113.18000167608261108"2) "23.10000005307264104"192.168.88.11:6380> GEOPOS cities:geo changsha
1) 1) "112.54999905824661255"2) "28.12000010081647616"192.168.88.11:6380> GEOPOS cities:geo hangzhou
1) 1) "120.09999901056289673"2) "30.14999997874437554"192.168.88.11:6380> GEOPOS cities:geo beijing
1) 1) "116.28000229597091675"2) "39.54000124957348561"192.168.88.11:6380> GEOPOS cities:geo tianjin
1) 1) "117.10000187158584595"2) "39.09999900352384117"

GEODIST

返回由排序集表示的地理空间索引中两个成员之间的距离。

给定一个表示地理空间索引的排序集，使用GEOADD命令填充，该命令返回指定单元中两个指定成员之间的距离。

如果缺少一个或两个成员，则该命令返回NULL。

单位必须为以下之一，默认为米:

m for meters. 代表米
km for kilometers. 代表公里
mi for miles.代表英里
ft for feet. 代表尺

如计算北京与天津之间的距离，并以公里为单位返回，如下：

192.168.88.11:6380> GEODIST cities:geo beijing tianjin km
"85.8689"

GEORADIUS

获取指定位置范围内的地理信息位置集合，返回使用GEOADD填充地理空间信息的已排序集合的成员，这些成员位于用中心位置和到中心的最大距离(半径)指定的区域的边界内。

该命令的常见用例是检索指定点附近的地理空间项目，距离不超过给定的米(或其他单位)。例如，这允许向应用程序附近的移动用户提供建议。

单位必须为以下之一，默认为米:

m for meters. 代表米
km for kilometers. 代表公里
mi for miles.代表英里
ft for feet. 代表尺:

GEORADIUS key longitude latitude radius <M | KM | FT | MI>[WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count [ANY]] [ASC | DESC][STORE key | STOREDIST key]

该命令可以使用以下选项返回附加信息:

WITHDIST: 返回结果中包含到指定中心的距离。返回的距离单位与命令的radius参数指定的单位相同。
WITHCOORD: 返回结果中包含经度、纬度坐标。
WITHHASH: 以52位无符号整数的形式返回该项的原始geohash编码的排序集分数。

该命令默认返回未排序的项。可以使用以下两个选项调用两种不同的排序方法:

ASC: 对返回的项目进行排序，从最近到最远，相对于中心。
DESC: 相对于中心，从最远到最近对返回项进行排序。

默认情况下，返回所有匹配项。通过使用COUNT < COUNT >选项，可以将结果限制为前N个匹配项。

当提供ANY时，只要找到足够的匹配项，命令就会返回，因此结果可能不是最接近指定点的结果，但另一方面，服务器投入的精力大大降低了。
当没有提供ANY时，该命令将执行与指定区域匹配的项数成比例的工作，并对它们进行排序，因此使用非常小的COUNT选项查询非常大的区域可能很慢，即使只返回几个结果。

默认情况下，该命令将条目返回给客户端。可以使用以下选项之一来存储结果:

STORE:将项目存储在使用其地理空间信息填充的已排序集合中。
STOREDIST:将项目存储在一个排序的集合中，该集合以与中心的距离作为浮点数填充，在半径中指定的相同单位中。

如，计算距离北京 200公里以内的城市:

192.168.88.11:6380> GEORADIUS cities:geo 116.28 39.54 200 km
1) "beijing"
2) "tianjin"192.168.88.11:6380> GEORADIUS cities:geo 116.28 39.54 200 km WITHCOORD WITHDIST WITHHASH
1) 1) "beijing"2) "0.0002"3) (integer) 40691406012961554) 1) "116.28000229597091675"2) "39.54000124957348561"
2) 1) "tianjin"2) "85.8690"3) (integer) 40691855315978214) 1) "117.10000187158584595"2) "39.09999900352384117"192.168.88.11:6380> GEORADIUS cities:geo 116.28 39.54 200 km WITHCOORD WITHDIST WITHHASH COUNT 1 DESC
1) 1) "tianjin"2) "85.8690"3) (integer) 40691855315978214) 1) "117.10000187158584595"2) "39.09999900352384117"# 将项目存储在使用其地理空间信息填充的已排序集合中。
192.168.88.11:6380> GEORADIUS cities:geo 116.28 39.54 200 km COUNT 1 DESC STORE cities:georadius
(integer) 1192.168.88.11:6380> type cities:georadius
zset192.168.88.11:6380> ZRANGE cities:georadius 0 5 withscores
1) "tianjin"
2) "4069185531597821"

小结

没有GEODEL命令，因为您可以使用它ZREM来删除元素。Geo索引结构只是一个排序集。GEO没有提供删除成员的命令，因为GEO的底层实现是zset，如果要删除成员，请使用 zrem 命令来对地理位置信息进行删除。
当通过GEOADD填充地理空间索引时，坐标被转换为52位geohash，因此返回的坐标可能不完全是用于添加元素的坐标，即可能会引入小误差。
填充排序集的方式是使用一种称为 Geohash的技术。纬度和经度位交错形成唯一的 52 位整数。