Viele Apps verfügen über Dokumente, die nach physischen Standorten indiziert sind. Ihre App könnte es Benutzern beispielsweise ermöglichen, Geschäfte in der Nähe ihres aktuellen Standorts zu durchsuchen.
Cloud Firestore erlaubt nur eine einzige Bereichsklausel pro zusammengesetzter Abfrage , was bedeutet, dass wir keine Geoabfragen durchführen können, indem wir einfach Breiten- und Längengrade als separate Felder speichern und einen Begrenzungsrahmen abfragen.
Lösung: Geohashes
Geohash ist ein System zum Kodieren eines Paares (latitude, longitude) in eine einzelne Base32-Zeichenfolge. Im Geohash-System ist die Welt in ein rechteckiges Gitter unterteilt. Jedes Zeichen einer Geohash-Zeichenfolge gibt eine von 32 Unterteilungen des Präfix-Hashs an. Beispielsweise ist der Geohash abcd einer von 32 vierstelligen Hashes, die vollständig im größeren Geohash abc enthalten sind.
Je länger das gemeinsame Präfix zwischen zwei Hashes ist, desto näher liegen sie beieinander. Beispielsweise ist abcdef näher an abcdeg als abcdff . Das Gegenteil ist jedoch nicht der Fall! Zwei Bereiche können sehr nahe beieinander liegen und dennoch sehr unterschiedliche Geohashes aufweisen:
Wir können Geohashes verwenden, um Dokumente nach Position in Cloud Firestore mit angemessener Effizienz zu speichern und abzufragen, während wir nur ein einziges indiziertes Feld benötigen.
Installieren Sie die Hilfsbibliothek
Das Erstellen und Parsen von Geohashes erfordert einige knifflige Berechnungen. Deshalb haben wir Hilfsbibliotheken erstellt, um die schwierigsten Teile auf Android, Apple und im Web zu abstrahieren:
Modulare Web-API
// Install from NPM. If you prefer to use a static .js file visit
// https://github.com/firebase/geofire-js/releases and download
// geofire-common.min.js from the latest version
npm install --save geofire-common
Web-Namespace-API
// Install from NPM. If you prefer to use a static .js file visit
// https://github.com/firebase/geofire-js/releases and download
// geofire-common.min.js from the latest version
npm install --save geofire-common
Schnell
Hinweis: Dieses Produkt ist nicht auf watchOS- und App Clip-Zielen verfügbar.
// Fügen Sie dies Ihrem Podfile-Pod „GeoFire/Utils“ hinzu.Kotlin+KTX
// Add this to your app/build.gradle
implementation 'com.firebase:geofire-android-common:3.2.0'
Java
// Add this to your app/build.gradle
implementation 'com.firebase:geofire-android-common:3.1.0'
Geohashes speichern
Für jedes Dokument, das Sie nach Standort indizieren möchten, müssen Sie ein Geohash-Feld speichern:
Modulare Web-API
import { doc, updateDoc } from 'firebase/firestore';
// Compute the GeoHash for a lat/lng point
const lat = 51.5074;
const lng = 0.1278;
const hash = geofire.geohashForLocation([lat, lng]);
// Add the hash and the lat/lng to the document. We will use the hash
// for queries and the lat/lng for distance comparisons.
const londonRef = doc(db, 'cities', 'LON');
await updateDoc(londonRef, {
geohash: hash,
lat: lat,
lng: lng
});Web-Namespace-API
// Compute the GeoHash for a lat/lng point
const lat = 51.5074;
const lng = 0.1278;
const hash = geofire.geohashForLocation([lat, lng]);
// Add the hash and the lat/lng to the document. We will use the hash
// for queries and the lat/lng for distance comparisons.
const londonRef = db.collection('cities').doc('LON');
londonRef.update({
geohash: hash,
lat: lat,
lng: lng
}).then(() => {
// ...
});Schnell
Hinweis: Dieses Produkt ist nicht auf watchOS- und App Clip-Zielen verfügbar.
// Compute the GeoHash for a lat/lng point
let latitude = 51.5074
let longitude = 0.12780
let location = CLLocationCoordinate2D(latitude: latitude, longitude: longitude)
let hash = GFUtils.geoHash(forLocation: location)
// Add the hash and the lat/lng to the document. We will use the hash
// for queries and the lat/lng for distance comparisons.
let documentData: [String: Any] = [
"geohash": hash,
"lat": latitude,
"lng": longitude
]
let londonRef = db.collection("cities").document("LON")
londonRef.updateData(documentData) { error in
// ...
}Kotlin+KTX
// Compute the GeoHash for a lat/lng point
val lat = 51.5074
val lng = 0.1278
val hash = GeoFireUtils.getGeoHashForLocation(GeoLocation(lat, lng))
// Add the hash and the lat/lng to the document. We will use the hash
// for queries and the lat/lng for distance comparisons.
val updates: MutableMap<String, Any> = mutableMapOf(
"geohash" to hash,
"lat" to lat,
"lng" to lng,
)
val londonRef = db.collection("cities").document("LON")
londonRef.update(updates)
.addOnCompleteListener {
// ...
}Java
// Compute the GeoHash for a lat/lng point
double lat = 51.5074;
double lng = 0.1278;
String hash = GeoFireUtils.getGeoHashForLocation(new GeoLocation(lat, lng));
// Add the hash and the lat/lng to the document. We will use the hash
// for queries and the lat/lng for distance comparisons.
Map<String, Object> updates = new HashMap<>();
updates.put("geohash", hash);
updates.put("lat", lat);
updates.put("lng", lng);
DocumentReference londonRef = db.collection("cities").document("LON");
londonRef.update(updates)
.addOnCompleteListener(new OnCompleteListener<Void>() {
@Override
public void onComplete(@NonNull Task<Void> task) {
// ...
}
});Geohashes abfragen
Mit Geohashes können wir Flächenabfragen annähern, indem wir eine Reihe von Abfragen im Geohash-Feld zusammenführen und dann einige Fehlalarme herausfiltern:
Modulare Web-API
import { collection, query, orderBy, startAt, endAt, getDocs } from 'firebase/firestore';
// Find cities within 50km of London
const center = [51.5074, 0.1278];
const radiusInM = 50 * 1000;
// Each item in 'bounds' represents a startAt/endAt pair. We have to issue
// a separate query for each pair. There can be up to 9 pairs of bounds
// depending on overlap, but in most cases there are 4.
const bounds = geofire.geohashQueryBounds(center, radiusInM);
const promises = [];
for (const b of bounds) {
const q = query(
collection(db, 'cities'),
orderBy('geohash'),
startAt(b[0]),
endAt(b[1]));
promises.push(getDocs(q));
}
// Collect all the query results together into a single list
const snapshots = await Promise.all(promises);
const matchingDocs = [];
for (const snap of snapshots) {
for (const doc of snap.docs) {
const lat = doc.get('lat');
const lng = doc.get('lng');
// We have to filter out a few false positives due to GeoHash
// accuracy, but most will match
const distanceInKm = geofire.distanceBetween([lat, lng], center);
const distanceInM = distanceInKm * 1000;
if (distanceInM <= radiusInM) {
matchingDocs.push(doc);
}
}
}Web-Namespace-API
// Find cities within 50km of London
const center = [51.5074, 0.1278];
const radiusInM = 50 * 1000;
// Each item in 'bounds' represents a startAt/endAt pair. We have to issue
// a separate query for each pair. There can be up to 9 pairs of bounds
// depending on overlap, but in most cases there are 4.
const bounds = geofire.geohashQueryBounds(center, radiusInM);
const promises = [];
for (const b of bounds) {
const q = db.collection('cities')
.orderBy('geohash')
.startAt(b[0])
.endAt(b[1]);
promises.push(q.get());
}
// Collect all the query results together into a single list
Promise.all(promises).then((snapshots) => {
const matchingDocs = [];
for (const snap of snapshots) {
for (const doc of snap.docs) {
const lat = doc.get('lat');
const lng = doc.get('lng');
// We have to filter out a few false positives due to GeoHash
// accuracy, but most will match
const distanceInKm = geofire.distanceBetween([lat, lng], center);
const distanceInM = distanceInKm * 1000;
if (distanceInM <= radiusInM) {
matchingDocs.push(doc);
}
}
}
return matchingDocs;
}).then((matchingDocs) => {
// Process the matching documents
// ...
});
Schnell
Hinweis: Dieses Produkt ist nicht auf watchOS- und App Clip-Zielen verfügbar.
// Find cities within 50km of London
let center = CLLocationCoordinate2D(latitude: 51.5074, longitude: 0.1278)
let radiusInM: Double = 50 * 1000
// Each item in 'bounds' represents a startAt/endAt pair. We have to issue
// a separate query for each pair. There can be up to 9 pairs of bounds
// depending on overlap, but in most cases there are 4.
let queryBounds = GFUtils.queryBounds(forLocation: center,
withRadius: radiusInM)
let queries = queryBounds.map { bound -> Query in
return db.collection("cities")
.order(by: "geohash")
.start(at: [bound.startValue])
.end(at: [bound.endValue])
}
@Sendable func fetchMatchingDocs(from query: Query,
center: CLLocationCoordinate2D,
radiusInMeters: Double) async throws -> [QueryDocumentSnapshot] {
let snapshot = try await query.getDocuments()
// Collect all the query results together into a single list
return snapshot.documents.filter { document in
let lat = document.data()["lat"] as? Double ?? 0
let lng = document.data()["lng"] as? Double ?? 0
let coordinates = CLLocation(latitude: lat, longitude: lng)
let centerPoint = CLLocation(latitude: center.latitude, longitude: center.longitude)
// We have to filter out a few false positives due to GeoHash accuracy, but
// most will match
let distance = GFUtils.distance(from: centerPoint, to: coordinates)
return distance <= radiusInM
}
}
// After all callbacks have executed, matchingDocs contains the result. Note that this code
// executes all queries serially, which may not be optimal for performance.
do {
let matchingDocs = try await withThrowingTaskGroup(of: [QueryDocumentSnapshot].self) { group -> [QueryDocumentSnapshot] in
for query in queries {
group.addTask {
try await fetchMatchingDocs(from: query, center: center, radiusInMeters: radiusInM)
}
}
var matchingDocs = [QueryDocumentSnapshot]()
for try await documents in group {
matchingDocs.append(contentsOf: documents)
}
return matchingDocs
}
print("Docs matching geoquery: \(matchingDocs)")
} catch {
print("Unable to fetch snapshot data. \(error)")
}Kotlin+KTX
// Find cities within 50km of London
val center = GeoLocation(51.5074, 0.1278)
val radiusInM = 50.0 * 1000.0
// Each item in 'bounds' represents a startAt/endAt pair. We have to issue
// a separate query for each pair. There can be up to 9 pairs of bounds
// depending on overlap, but in most cases there are 4.
val bounds = GeoFireUtils.getGeoHashQueryBounds(center, radiusInM)
val tasks: MutableList<Task<QuerySnapshot>> = ArrayList()
for (b in bounds) {
val q = db.collection("cities")
.orderBy("geohash")
.startAt(b.startHash)
.endAt(b.endHash)
tasks.add(q.get())
}
// Collect all the query results together into a single list
Tasks.whenAllComplete(tasks)
.addOnCompleteListener {
val matchingDocs: MutableList<DocumentSnapshot> = ArrayList()
for (task in tasks) {
val snap = task.result
for (doc in snap!!.documents) {
val lat = doc.getDouble("lat")!!
val lng = doc.getDouble("lng")!!
// We have to filter out a few false positives due to GeoHash
// accuracy, but most will match
val docLocation = GeoLocation(lat, lng)
val distanceInM = GeoFireUtils.getDistanceBetween(docLocation, center)
if (distanceInM <= radiusInM) {
matchingDocs.add(doc)
}
}
}
// matchingDocs contains the results
// ...
}Java
// Find cities within 50km of London
final GeoLocation center = new GeoLocation(51.5074, 0.1278);
final double radiusInM = 50 * 1000;
// Each item in 'bounds' represents a startAt/endAt pair. We have to issue
// a separate query for each pair. There can be up to 9 pairs of bounds
// depending on overlap, but in most cases there are 4.
List<GeoQueryBounds> bounds = GeoFireUtils.getGeoHashQueryBounds(center, radiusInM);
final List<Task<QuerySnapshot>> tasks = new ArrayList<>();
for (GeoQueryBounds b : bounds) {
Query q = db.collection("cities")
.orderBy("geohash")
.startAt(b.startHash)
.endAt(b.endHash);
tasks.add(q.get());
}
// Collect all the query results together into a single list
Tasks.whenAllComplete(tasks)
.addOnCompleteListener(new OnCompleteListener<List<Task<?>>>() {
@Override
public void onComplete(@NonNull Task<List<Task<?>>> t) {
List<DocumentSnapshot> matchingDocs = new ArrayList<>();
for (Task<QuerySnapshot> task : tasks) {
QuerySnapshot snap = task.getResult();
for (DocumentSnapshot doc : snap.getDocuments()) {
double lat = doc.getDouble("lat");
double lng = doc.getDouble("lng");
// We have to filter out a few false positives due to GeoHash
// accuracy, but most will match
GeoLocation docLocation = new GeoLocation(lat, lng);
double distanceInM = GeoFireUtils.getDistanceBetween(docLocation, center);
if (distanceInM <= radiusInM) {
matchingDocs.add(doc);
}
}
}
// matchingDocs contains the results
// ...
}
});Einschränkungen
Die Verwendung von Geohashes zum Abfragen von Standorten bietet uns neue Möglichkeiten, bringt jedoch auch eigene Einschränkungen mit sich:
- Falsch positive Ergebnisse – die Abfrage durch Geohash ist nicht genau und Sie müssen falsch positive Ergebnisse auf der Clientseite herausfiltern. Diese zusätzlichen Lesevorgänge erhöhen die Kosten und die Latenz Ihrer App.
- Randfälle : Diese Abfragemethode basiert auf der Schätzung des Abstands zwischen Längen- und Breitengraden. Die Genauigkeit dieser Schätzung nimmt ab, je näher die Punkte dem Nord- oder Südpol kommen, was bedeutet, dass Geohash-Abfragen in extremen Breitengraden mehr falsch positive Ergebnisse liefern.