劉　釗，謝美慧，高培超，田　琨

(清華大學(xué)土木工程系地球空間信息研究所，北京 100084)

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主動式位置服務(wù)下的旅游應(yīng)用新模式

劉釗，謝美慧，高培超，田琨

(清華大學(xué)土木工程系地球空間信息研究所，北京 100084)

A Novel Application Model Based on Proactive Location Service for Tourism

LIU Zhao,XIE Meihui,GAO Peichao,TIAN Kun

摘要：信息服務(wù)是旅游服務(wù)中的重要因素，傳統(tǒng)旅游服務(wù)中的動信息服務(wù)方式存在信息獲取滯后、更新緩慢等情況。本文基于位置服務(wù)概念建立了一種主動式的移動旅游服務(wù)模型，該模型分為客戶端和服務(wù)器端兩部分，前者以手機(jī)應(yīng)用的形式為用戶提供可視化功能支持，后者則為客戶端提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算支持。該系統(tǒng)運(yùn)用地理圍欄技術(shù)為用戶提供主動式的景點(diǎn)信息提醒功能。最后以清華大學(xué)旅游服務(wù)為例，展示了該應(yīng)用的原型系統(tǒng)用戶界面和運(yùn)行效果，運(yùn)行結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠有效地為用戶提供主動式信息通知。

關(guān)鍵詞：位置服務(wù)；旅游服務(wù)；地理圍欄；可視化

GIS和GPS技術(shù)的飛速發(fā)展，為旅游服務(wù)產(chǎn)業(yè)提供了新的技術(shù)支持和手段[1-2]。GIS技術(shù)因其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲、處理、分析和可視化功能為旅游資源管理、開發(fā)帶來了巨大便利[3]。許多結(jié)合GPS和GIS技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，為用戶提供具有豐富地理數(shù)據(jù)信息的服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)全面的時空數(shù)據(jù)收集、存儲、分析、定位及相應(yīng)決策，并能夠?yàn)橛脩籼峁┛梢暬慕Y(jié)果展示[4]。

為了給用戶提供更好的旅游體驗(yàn)，許多景區(qū)將GIS、GPS及移動設(shè)備[5-7]相結(jié)合，推出了多種新穎的旅游服務(wù)形式。如隨身攜帶由旅游區(qū)配發(fā)的移動設(shè)備，該移動設(shè)備會按照事先設(shè)計(jì)好的程序?yàn)橛慰吞峁┱Z音介紹服務(wù)；基于組件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的旅游服務(wù)，發(fā)布具有個性化特征的景區(qū)介紹和信息，為用戶提供豐富旅游景區(qū)地理信息[8-9]；基于射頻識別技術(shù)(radio frequency identification,RFID)[10-13]的服務(wù)方式可讓用戶通過刷卡識別方式來獲取所到景區(qū)的信息及查詢線路，eXspot是使用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)的室內(nèi)博物館導(dǎo)航應(yīng)用[14]，用戶可在任何展點(diǎn)的刷卡處刷卡獲知展品信息介紹。GPS技術(shù)的發(fā)展和移動設(shè)備的普及則為個性化景區(qū)服務(wù)提供了可能，mGuiding[15]應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了基于GPS定位的野柳地質(zhì)公園自助導(dǎo)游服務(wù)，用戶可以通過智能手機(jī)輕松實(shí)現(xiàn)景區(qū)內(nèi)景點(diǎn)定位、路徑查詢和信息查詢功能，實(shí)現(xiàn)個性化旅游服務(wù)定制。

本文在對已有的旅游區(qū)服務(wù)方式進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)導(dǎo)游服務(wù)方式的不足，結(jié)合移動定位技術(shù)的概念提出一種主動式的基于位置服務(wù)的旅游移動新模型，采用地理圍欄等技術(shù)，為用戶提供主動式的校園旅游信息提醒服務(wù)。

一、地理圍欄與主動位置服務(wù)

主動位置服務(wù)是指由服務(wù)提供商通過GPS定位技術(shù)、路徑跟蹤技術(shù)及分析主動感知位置信息，并在用戶發(fā)送請求前主動推送信息至移動端界面[16]。其按照實(shí)現(xiàn)模式功能可分為3大類：位置觸發(fā)服務(wù)、鏈觸發(fā)服務(wù)及接近觸發(fā)服務(wù)[17]。位置觸發(fā)服務(wù)主要用于商店等銷售業(yè)中，該服務(wù)通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取用戶的位置信息并主動向用戶反饋附近的服務(wù)商店信息及廣告；鏈觸發(fā)服務(wù)主要用于旅游行業(yè)中，該服務(wù)將會主動收集用戶的歷史信息并將用戶有目的地引導(dǎo)至對應(yīng)的旅游景點(diǎn)處，具有很強(qiáng)的導(dǎo)向性；而接近觸發(fā)服務(wù)將會通過預(yù)設(shè)地理范圍，主動感知用戶位置，并在用戶到達(dá)該預(yù)設(shè)地理范圍內(nèi)時觸動該服務(wù)，為用戶發(fā)送推送信息。

地理圍欄[18]是以某個位置(如景點(diǎn))作為感興趣點(diǎn)所圍成的多邊形區(qū)域[19-20]，可以被動態(tài)創(chuàng)建，當(dāng)移動設(shè)備用戶進(jìn)入設(shè)定的圍欄內(nèi)部，系統(tǒng)將會以短信、郵件等形式向用戶發(fā)送通知，用戶可及時獲取相關(guān)信息，從而將被動的移動位置服務(wù)轉(zhuǎn)化為主動式服務(wù)。

如圖1所示，景點(diǎn)A為用戶的感興趣點(diǎn)，管理者可根據(jù)景點(diǎn)需求設(shè)定相應(yīng)的地理圍欄范圍，定義為S。用戶軌跡與地理圍欄之間的位置關(guān)系可分為4個類別[21]，即在地理圍欄外部、進(jìn)入地理圍欄區(qū)域、在地理圍欄內(nèi)部、出地理圍欄區(qū)域，分別對應(yīng)圖中的4條軌跡：i(?→①)、j(①→②)、k(②→③)，及m(③→④)。

圖1　地理圍欄示意

在圖1所示的定位示例中，用戶共進(jìn)行5次定位，當(dāng)在②處定位的時候，后臺即刻感知用戶已經(jīng)進(jìn)入地理圍欄內(nèi)部，提醒功能被激活，用戶將會獲得進(jìn)入某地理圍欄內(nèi)的消息提醒。

定義該地理圍欄范圍為S，用戶定位點(diǎn)集為X，含有2個位置點(diǎn)，即上次定位點(diǎn)和本次定位點(diǎn)，當(dāng)且僅當(dāng)用戶軌跡對應(yīng)于①→②所示軌跡，將會對用戶進(jìn)行景區(qū)位置提醒，即

(1)

式中，x0為上次定位位置；x1為本次定位位置。則判定用戶進(jìn)入該景點(diǎn)地理圍欄內(nèi)，后臺服務(wù)器端將通過計(jì)算對應(yīng)的景點(diǎn)和地理圍欄的位置拓?fù)潢P(guān)系，判定用戶已經(jīng)進(jìn)入地理圍欄內(nèi)部，即可發(fā)送提醒信息。

作為一種接近式觸發(fā)服務(wù)，地理圍欄能根據(jù)服務(wù)管理者的需要自定義觸發(fā)規(guī)則，如觸發(fā)范圍、形狀、用戶行為等，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和導(dǎo)向性。在旅游服務(wù)行業(yè)中，使用地理圍欄技術(shù)可以根據(jù)景區(qū)需要自主設(shè)置景點(diǎn)地理圍欄，有目的地引導(dǎo)和提醒游客參觀經(jīng)典景區(qū)或規(guī)劃相應(yīng)路線，減少旅游過程中的盲目性，從而提高旅游質(zhì)量。

二、應(yīng)用模式設(shè)計(jì)

1. 架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)分為物理層、虛擬化層、數(shù)據(jù)層和GIS服務(wù)層，以及最后的應(yīng)用層4個層次。

1) 物理層。本系統(tǒng)中的計(jì)算設(shè)備為2臺Dell塔式服務(wù)器，存儲設(shè)備為服務(wù)器硬盤和西部數(shù)碼外置存儲器，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為交換機(jī)、路由器和寬帶連接。

2) 虛擬化層。使用VMware系列軟件對物理層的計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬化，使其抽象成統(tǒng)一的虛擬化層，其中服務(wù)器虛擬化采用原生架構(gòu)，最大限度地發(fā)揮服務(wù)器性能。

3) 數(shù)據(jù)層。采用Geodatabase數(shù)據(jù)模型，通過空間數(shù)據(jù)庫引擎ArcSDE將數(shù)據(jù)存儲至SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫平臺中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分層、動態(tài)管理。

4) GIS服務(wù)器層。采用GIS Server 10.2作為GIS服務(wù)器平臺，可以實(shí)現(xiàn)緊湊型緩存切片的地圖服務(wù)發(fā)布和管理、提供地圖匹配、查詢、最短路徑分析等計(jì)算支持。

5) 應(yīng)用層。本系統(tǒng)可運(yùn)行在安卓4.1.2及以上版本中，當(dāng)用戶運(yùn)行該應(yīng)用時，包括以下功能：①實(shí)現(xiàn)地圖漫游、縮放等基本地圖操作功能；②實(shí)現(xiàn)定位、導(dǎo)航等旅游引導(dǎo)服務(wù)；③下載離線地圖包，節(jié)省數(shù)據(jù)流量；④可以將對該應(yīng)用的使用感受或改進(jìn)意見反饋至服務(wù)器平臺。

圖2為數(shù)據(jù)層、GIS服務(wù)器層及客戶端3個層次的架構(gòu)圖。其中，數(shù)據(jù)層為服務(wù)器層和客戶端提供基本數(shù)據(jù)支持，服務(wù)器層提供計(jì)算支持，為客戶端緩解了計(jì)算壓力，提高用戶體驗(yàn)。

圖2　系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2. 功能設(shè)計(jì)

本次旅游移動端界面為用戶提供三大類功能服務(wù)，分別為地圖瀏覽服務(wù)、地圖查詢服務(wù)、空間分析服務(wù)。

(1) 基本地圖瀏覽服務(wù)

基本地圖服務(wù)包括地圖漫游、放大、縮小、定位和導(dǎo)航等功能，從而了解校園整體情況和部分景點(diǎn)細(xì)節(jié)、路線等內(nèi)容；通過定位和導(dǎo)航功能，用戶將實(shí)現(xiàn)個人位置確認(rèn)，方便為后續(xù)旅游路線作規(guī)劃。

(2) 地圖查詢服務(wù)

系統(tǒng)將校園內(nèi)所有景點(diǎn)信息進(jìn)行統(tǒng)一整理，并以文字和圖片對信息進(jìn)行統(tǒng)一介紹，用戶輸入景點(diǎn)名稱，就可以獲得相應(yīng)景點(diǎn)的介紹。同時，游客通過景點(diǎn)位置查詢獲取景點(diǎn)對應(yīng)位置，并獲取從當(dāng)前位置到查詢景區(qū)的最佳路徑支持。

(3) 空間分析功能

空間分析功能為游客提供最短路徑服務(wù)和景點(diǎn)近距離提醒功能。前者功能需要游客在手機(jī)界面輸入路徑起點(diǎn)和終點(diǎn)，該服務(wù)將會為用戶提供最優(yōu)路徑并以顏色鮮亮的圖標(biāo)指示在地圖上；后者則能夠主動根據(jù)用戶手機(jī)位置信息判斷用戶是否到達(dá)該景點(diǎn)附近的地理圍欄區(qū)域，并在到達(dá)的情況下為用戶設(shè)置提醒功能。

三、案例

基于以上功能設(shè)計(jì)和架構(gòu)設(shè)計(jì)概念，本文以清華大學(xué)校園旅游作為案例進(jìn)行展示分析。

1. 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是支持系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，考慮到旅游活動的實(shí)際情況，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要包含以下3個部分的內(nèi)容：學(xué)校底圖切片數(shù)據(jù)、景點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，以及景點(diǎn)地理圍欄數(shù)據(jù)庫。

其中校園地圖數(shù)據(jù)比例尺為1∶500，為用戶展示了豐富詳細(xì)的校園景點(diǎn)及附屬設(shè)施等信息，也方便了用戶在不同情況下查詢旅游景點(diǎn)信息的需求。表1為校園底圖的基本分層方法。

表1　地圖圖層分類方法

景點(diǎn)信息和地理圍欄數(shù)據(jù)均存儲在關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL Server 2008中。其中景點(diǎn)信息是本系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在景點(diǎn)信息層中，筆者將校園內(nèi)的自然景觀、人文景觀進(jìn)行統(tǒng)一整合，并將相應(yīng)景點(diǎn)的自然、人文、歷史及教育等內(nèi)容以文本和圖片兩種形式進(jìn)行存儲，各種信息內(nèi)容通過唯一景點(diǎn)標(biāo)示符進(jìn)行關(guān)聯(lián)。本系統(tǒng)還以面的形式存儲地理圍欄數(shù)據(jù)，根據(jù)不同景點(diǎn)的地理位置和形狀自定義地理圍欄區(qū)域，并通過景點(diǎn)ID號與景點(diǎn)信息進(jìn)行唯一關(guān)聯(lián)。

2. 結(jié)果顯示

案例中選取清華大學(xué)20余處自然和人文景觀作為旅游景點(diǎn)，針對不同景點(diǎn)的現(xiàn)實(shí)地理位置和地形狀況，各處景點(diǎn)具有不同形態(tài)的地理圍欄。圖3所示為以土木系館為目標(biāo)景點(diǎn)的地理圍欄范圍。圖4為本次案例定位示例，當(dāng)用戶在進(jìn)入何善衡樓附近時，后臺通過計(jì)算得知用戶將要到達(dá)何善衡樓附近，此時客戶端會以對話框提醒的方式提示用戶到達(dá)該景區(qū)。

圖3　以何善衡樓為目標(biāo)景點(diǎn)的地理圍欄

圖5為原型系統(tǒng)操作界面，主要展示了地圖的瀏覽功能、查詢功能、定位功能，以及附加菜單內(nèi)容。定位功能包括手動和后臺自動定位兩部分，當(dāng)用戶打開該應(yīng)用時，后臺隨即進(jìn)入定位服務(wù)，并且通過后臺計(jì)算服務(wù)可主動告知用戶是否已經(jīng)進(jìn)入相應(yīng)景區(qū)附近；圖6選取了清華大學(xué)校內(nèi)部分景點(diǎn)列表，用戶可以自主選擇對應(yīng)的景點(diǎn)名稱，通過點(diǎn)擊即可查詢相應(yīng)的景點(diǎn)信息。

3. 結(jié)果分析

本系統(tǒng)采用地理圍欄技術(shù)實(shí)現(xiàn)了主動式地理位置服務(wù)，運(yùn)行結(jié)果表明，當(dāng)用戶進(jìn)入后臺設(shè)定的地理圍欄范圍內(nèi)，主動式位置提醒功能將被及時觸發(fā)，因此用戶可以及時判定自己所在的景點(diǎn)范圍。該系統(tǒng)中，地理圍欄服務(wù)與定位服務(wù)同時進(jìn)行，運(yùn)算間隔為5000 ms，當(dāng)用戶使用無線網(wǎng)絡(luò)獲取該服務(wù)時，會出現(xiàn)運(yùn)算延遲情況，反應(yīng)較慢，無法完全實(shí)現(xiàn)“及時”的目標(biāo)。

影響地理圍欄技術(shù)使用的另一個問題還在于耗電量較大，頻繁的定位功能和后臺訪問過程加速了電量消耗，這在一定程度上則減少了用戶的使用體驗(yàn)。

考慮到未來可能出現(xiàn)的多用戶并發(fā)使用的情況，本系統(tǒng)還需要加強(qiáng)后臺設(shè)計(jì)和管理，將該服務(wù)移植至云服務(wù)環(huán)境中，同時使用并行計(jì)算模式來加快多用戶使用情況下的運(yùn)行效率。

四、結(jié)束語

本文針對傳統(tǒng)旅游服務(wù)方式的被動性和消息滯后性，結(jié)合校園旅游的特點(diǎn)，提出了一種基于主動式位置服務(wù)的旅游移動平臺，為用戶提供含有豐富校園信息的校園旅游服務(wù)。文中重點(diǎn)介紹了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、功能設(shè)計(jì)等內(nèi)容，并結(jié)合地理圍欄技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主動式的地理信息服務(wù)，能夠主動提醒用戶位置，增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)。但由于應(yīng)用功能設(shè)定，要求用戶需實(shí)時保持手機(jī)的GPS定位、流量服務(wù)的開啟，消耗較多電量和流量，為用戶造成一定的不便。

圖4　景區(qū)位置提醒　　　　　　　　圖5　應(yīng)用界面　　　　　　　　圖6　景點(diǎn)列表

本文下一步工作將致力于原型系統(tǒng)的完善和離線功能的開發(fā)，同時將設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究不同功能下電量和流量的消耗和反應(yīng)時間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的合理布局和分配，也為用戶提供更強(qiáng)的應(yīng)用體驗(yàn)。

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中圖分類號：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)02-0055-04

作者簡介：劉釗(1967—)，男，副教授，主要研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)基本理論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法研究。E-mail: liuz@mail.tsinghua.edu.cn

收稿日期：2014-11-27

引文格式： 劉釗，謝美慧，高培超,等. 主動式位置服務(wù)下的旅游應(yīng)用新模式[J].測繪通報(bào)，2016(2)：55-58.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0048.