[LBS学习笔记3]redis geo地理位置查询分析

1.redis geo命令

1.1 redis6.2版本geo命令简介

redis自3.2版本开始，提供了地理位置相关的命令：

• GEOADD：添加空间元素
• GEOPOS： 获取某个地理位置的坐标
• GEODIST： 计算两个位置之间的距离
• GEORADIUS：6.2版本之后弃用，给定圆心和半径，查找圆形范围内的数据
• GEORADIUSBYMEMBER ：6.2版本之后弃用，指定GEO集合中的某个成员为中心，圆形范围查找
• GEOHASH：给定经纬度，计算返回对应geohash值；
• GEOSEARCH：【6.2版本新增】，可设定按矩形范围查询还是圆形范围查询
• GEOSEARCHSTORE：【6.2版本新增】与GEOSEARCH类似，知识将搜索结果存储在特定的key里

有关redis geo命令详解，可查看redis官方文档：https://redis.io/commands/geosearch

1.2 GEOSEARCH命令

时间复杂度：O(N+log(M)) 其中 N 是作为过滤器提供的形状周围的网格对齐边界框区域中的元素数，M 是形状内的项目数

GEOSEARCH key 
[FROMMEMBER member] [FROMLONLAT longitude latitude]
[BYRADIUS radius m|km|ft|mi] [BYBOX width height m|km|ft|mi]
[ASC|DESC] 
[COUNT count [ANY]]
[WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH]

参数解释

1.指定搜索中心点的方式

• FROMMEMBER ：从已经存在的key中读取经纬度
• FROMLONLAT：从用户参数传递经纬度

2.搜索条件

• BYRADIUS：圆形范围查询，可指定半径和长度单位
• BYBOX：在轴对齐的矩形范围内查询，指定高度和宽度

3.后面一些可选的参数，用于返回结果附加信息

• WITHDIST: 返回的item到指定中心点的距离。距离单位按输入的单位转换
• WITHCOORD: 同时返回匹配项的经度和纬度。
• WITHHASH：以 52 位无符号整数的形式返回原始 geohash 编码，仅用作调试使用

默认情况下，匹配项未排序返回。要对它们进行排序，请使用以下两个选项之一：

• ASC：相对于中心点，从最近到最远对返回的项目进行排序。

• DESC：相对于中心点，从最远到最近对返回的项目进行排序。

• COUNT：要限制返回结果数量时使用，限制为count个。使用ANY选项时，只要找到足够的匹配项，该命令就会返回。这意味着返回的结果可能不是最接近指定点的结果，但服务器的开销会减小很多。

  如果未配置ANY，将会搜索指定区域内的所有元素并进行排序，因此查询一个很大的区域时，即使设置了很小的count，查询也会很慢，即使返回结果非常少

1.3 GEOADD命令

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

参数解释

• XX：只更新已经存在的元素。不添加元素。
• NX：不更新已存在的元素。总是添加新元素。
• CH：返回被修改的元素个数（CH 是changed的缩写）包括：新增元素、经纬度更新的元素

注意：XX和NX选项是互斥的。

1.4 搜索示例

//1.添加几个元素
GEOADD Sicily 13.361389 38.115556 "Palermo" 15.087269 37.502669 "Catania"
GEOADD Sicily 12.758489 38.788135 "edge1" 17.241510 38.788135 "edge2"

// 2.搜索
127.0.0.1:6379> GEOSEARCH Sicily FROMLONLAT 15 37 BYRADIUS 200 km ASC
1) "Catania"
2) "Palermo"
// 3.搜索，返回附加信息
127.0.0.1:6379> GEOSEARCH Sicily FROMLONLAT 15 37 BYBOX 400 400 km ASC COUNT 3 ANY WITHCOORD WITHDIST
1) 1) "Catania"
   2) "56.4413"
   3) 1) "15.08726745843887329"
      2) "37.50266842333162032"
2) 1) "Palermo"
   2) "190.4424"
   3) 1) "13.36138933897018433"
      2) "38.11555639549629859"
3) 1) "edge1"
   2) "279.7405"
   3) 1) "12.7584877610206604"
      2) "38.78813451624225195"

2. redis geo查找附件的地铁站

需求分析：打开高德地图，根据用户当前所在经纬度，查询一定范围内的地铁站。

思路：

• 地铁站经纬度信息可以都保持到redis里
• 查询时通过GEOSEARCH命令查询，入参是用户经纬度

完整代码实现都在GitHub上：LBS学习笔记

经纬度数据获取借助高德地图坐标拾取器：高德地图坐标拾取器

贴上关键的代码：

redis geo操作工具类GeoRedisHelper

public class GeoRedisHelper {
    private static JedisPool jedisPool;

    static {
        jedisPool = new JedisPool("localhost", 6379);
    }

    /**
     * 新增经纬度元素
     */
    public static long geoadd(String key, Double lng, Double lat, String member) {
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        try {
            long total = jedis.geoadd(key, lng, lat, member);
            return total;
        } catch (Exception e) {
            log.error("geoadd error, e={}", e);
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 圆形范围查询,单位：km
     */
    public static List<GeoRadiusResponse> geosearchByRadius(String key, Double lng, Double lat, Double radius) {
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        try {
            GeoSearchParam param = GeoSearchParam.geoSearchParam()
                    .fromLonLat(lng, lat)
                    .byRadius(radius, GeoUnit.KM)
                    .withCoord()
                    .withHash()
                    .withDist()
                    .asc();
            List<GeoRadiusResponse> geoResponse = jedis.geosearch(key, param);
            return geoResponse;
        } catch (Exception e) {
            log.error("geoadd error, e={}", e);
        }
        return null;
    }

    /**
     * 矩形范围查询，单位：km
     */
    public static List<GeoRadiusResponse> geosearchByBox(String key, Double lng, Double lat, Double width, Double height) {
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        try {
            GeoSearchParam param = GeoSearchParam.geoSearchParam()
                    .fromLonLat(lng, lat)
                    .byBox(width, height, GeoUnit.KM)
                    .withCoord()
                    .withHash()
                    .withDist()
                    .asc();
            List<GeoRadiusResponse> geoResponse = jedis.geosearch(key, param);
            return geoResponse;
        } catch (Exception e) {
            log.error("geoadd error, e={}", e);
        }
        return null;
    }}

3.存在问题

redis geo虽然可以存储地理空间数据，但是仅限于点数据，线、面数据就没法处理了。

实际上redis6.2的geo函数是阿里云tair开源给redis社区的，而阿里云redis企业版Tair具备完整的空间索引功能，具体可查看阿里云文档：阿里云TairGIS命令

Tair的效果和内存R树一样，能判断多边形的相交关系：包含、相交。

上一篇我们讲了内存R树判断点在多边形内：【LBS学习笔记2】RTree判断点在多边形内-Java版本

对比内存R树，Tair的主要优点：

• 远端存储，解决了本地内存数据更新可能不一致的问题

4.关注

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