VectorHashEncoder

Basic Idea

VectorHashEncoderは、Gustavo Niemeyer氏により開発されpublic domainで公開されている Geohashの一般化実装である。 .Net 6.0向けクラスライブラリとして実装している。

Geohashは、2次元の数値(浮動小数点)を文字列化することで、近傍の判定や近傍の検索を高速に行うことができる優れたエンコード方式である。本ライブラリが目指した一般化は「次元の追加」と「時間の追加」である。

次元の追加

Gustavo Niemeyer氏が提唱した通り、エンコード化したい対象を含む区間(矩形)を2^n分割しながら区間を縮める。縮めた区間には、0/1を次元に割り当てて、bitstreamを作成して、Base32エンコード(文字列化)する。

Geohashは、緯度/経度によるエンコードであるのに対して、このライブラリでは、区間を自由に設定できる。例えば、100m * 50m * 20mの建物, 10km四方と上空100mの空間のような指定ができる。このように、一般的な区間に変更できるように拡張したことで、以下のような空間情報の分野に応用できることを想定した。

フロア内の区画やフロア数など、屋内の位置情報
電線や水道菅といった、空中や地中の位置情報
ドローン飛行エリア内の情報

また、本ライブラリでは、n=2の場合Geohashと互換性がとれるよう、Base32エンコードを採用している。さらに汎用性を高めるために、エンコードに用いる文字種やエンコード化する場合のビット数を変更できるように実装した。

時間の追加

上記「次元の追加」において、最後の空間軸を時間軸と解釈する。その日の00:00からの経過ミリ秒を最後の軸とし、n=3のハッシュ値をとるように実装した。

既知の実装との関係

.NetクラスライブラリのGeoHashの実装はすでに、 geohash-dotnetやNGeoHashが確認できている。これらは、デコード機能や近傍のコードを算出する機能があり、そのような機能が必要な場合はそちらを使っていただきたい。

Usage

PrimitiveHashEncoder

TimeSpaceHashEncoder

// 対象: 場所
var place1 = new GeoLocation()
{
    Latitude = 38.258872,
    Longitude = 140.838918
};
// 対象: 時間
var time1 = new DateTime(2022, 6, 16, 21, 21, 00);

// エンコーダ
var encoder = new TimeSpaceHashEncoder();

// エンコード
var encoded1 = encoder.EncodeToString(place1, time1, 9);

GeoHashEncoder

// 変換対象
var location = new GeoLocation()
{
    Longitude = 140.839062,
    Latitude = 38.258944, 
}

// エンコーダのインスタンス化
var encoder = new GeoHashEncoder();

// Geohash化
var actual = encoder.EncodeToString(location, 8);

// Geohashと互換性がとれるはず
//  see: https://geohash.tools/
Assert.Equal("xnu1sugf", actual);

kazumatu981 / VectorHashEncoder