以人為本的地圖服務用戶體系模型構建

李 偉，陳毓芬，鄧毅博

(1.信息工程大學地理空間信息學院，河南 鄭州450052;2.75711部隊，廣東廣州510515)

一、引 言

地圖服務作為公眾日常工作生活的必要輔助平臺，已由傳統地理信息需求向業務支持系統(BSS)和移動定位服務(LBS)深度轉型［1］。地圖服務在地圖制圖平民化(democratization of cartography)的趨勢下，正向服務功能主動組織、數據管理自動調整、地圖可視適應表達等方向發展，允許用戶應用標準地理服務目錄結構查找服務，通過最少人工干預發現服務并綁定［2］，實現個性化主動服務。而地圖服務用戶研究則是實現上述服務目標的重要基礎和關鍵環節。

二、地圖用戶研究概述

1.地圖用戶研究現狀

目前制圖理論已由以制圖者為中心轉變為以用戶為中心，地圖用戶研究也由傳統逐步走向現代，大體沿生理感覺、心理感受和情景適應的脈絡發展。至本世紀初，地圖用戶研究主要立足于視覺感受和空間認知等方面。王家耀院士1998年提出的地圖學體系中地圖空間認知、地圖信息傳輸等理論均是對用戶從不同側面的研究［3］。隨后因軟硬件設備更新及人機交互的拓展，用戶研究逐步拓寬至多因素關聯和多通道感知。王英杰、余卓淵等提出了基于用戶模型的自適應地圖可視化界面構建機制［4］;Duarte等以用戶行為矩陣來表示多通道用戶界面自適應規則［5］;Václav Talhofer提出情境自適應地圖的概念，并將用戶特征、環境和制圖目的等歸為情境展開研究［6］;謝超建構了四元組交互用戶模型［7］;吳增紅基于用戶多維情景建模，嘗試了地圖可視化個性表達［8］。

2.地圖用戶研究分析

通過梳理地圖學用戶研究脈絡，綜合分析當前地圖用戶研究現狀為：

1)注重用戶操作需求分析，并已形成設計經驗，但生理感覺、心理感受及情景適應方面的研究仍缺乏主動服務意識，研究指導思想未能適應當前學科發展需要。

2)相關研究探知了用戶適應服務系統后所表現出的特性，而未能關注用戶自然呈現的心理特性。此等研究無助于促進服務系統整體發展，未曾脫離以機器為本的思維定勢。

3)用戶特征涉及因素眾多。雖然當前研究對信息分類較詳細，但建立的用戶模型與用戶信息缺乏系統性和關聯性，鮮有學者進行定性分析，更缺乏定量分析及試驗驗證。

4)缺乏地圖用戶信息需求及適應性分析研究。Anthony［9］揭示了用戶使用互聯網時的焦慮心理，認為用戶信息需求與操作行為間存在差距，強調服務的用戶可理解性。此類問題的研究盲區使地圖服務注重表達形式個性化，缺乏人性化;關注信息內容多樣化，忽略了海量信息表達對用戶認知的壓力，輕視了信息需求的區域性和知識獲取的針對性。

3.以人為本的地圖服務探討

計算機作為地圖服務認知的載體，存在眾多不符合人類知覺特征、思維方式和動作特性的本質問題。計算機硬軟件發展初期，因計算效率限制而強調系統可行性，用戶必須適應邏輯思維方式，運用機器語言操作系統，具有較大的認知壓力和思維負擔。隨著當前計算機硬軟件更新、處理器效能提升、用戶群的激增［1］，系統可行性已逐步被用戶可用性取代，以機器為本正由以人為本替代，地圖服務開始從模糊的受眾時代進入具體、清晰、細分的用戶時代［10］。

人本思想理念的核心是一切以用戶為導向、為中心、為重心。雖然人本思想已植入地圖設計和系統服務十余年，但眾多學者對該理念的分析角度和理解程度千差萬別，導致了該研究過程的差異性和分析結論的排他性。以人為本強調計算機系統不僅要適應人的認知和感受，還要適應人的心理、思維和行為。如果僅依據自然科學和技術科學形成的方法論進行邏輯推理和研究分析，就會在對用戶的研究中收效甚微［11］。對于用戶與系統交互的3個基本方面：計算機技術因素、人對計算機的適應性和人固有的行動心理特性，應貫徹以人為本的理念，摒棄將計算機技術因素作為標準的傳統，以人固有的行動心理特性為基準，并分析人對計算機的適應性向前者靠攏。

對此，本研究試圖整合當前研究成果，深化人本思想，不再僅把計算機視為固化的體系，不再無條件地把機器次第放在人的認知和操作特性的首位。在分析地圖空間認知的基礎上，把用戶、服務系統和軟硬件環境作為綜合的對象特征體系，從人的生理感覺和心理感受角度考慮彼此關聯，以用戶需求和行動特性設計系統服務功能，以使系統表達適應心理認知，操作響應滿足心理需求，服務結果滿足心理預期。

三、面向地圖服務的用戶體系框架

1.地圖服務用戶模型心理學理論概述

用戶模型構建是地圖服務用戶研究的首要問題。認知心理學者諾曼的人機用戶模型及著名的盧比孔(rubicon)行動模型包括目的意圖、計劃、操作實施和評價4部分［12］。此外，馬斯洛將人類需求分為生理、安全、社會、尊重和自我實現5層［13］，該需求層次反映了人類行為和心理活動的共同規律，并特別指出了用戶需求是由低級向高級不斷發展的。借鑒以上相關理論將有利于為地圖服務研究搭建較完備的、以用戶為中心的用戶體系模型。

地圖服務比網上圖書館、電子商務等其他信息服務增添了更強的專業性。目前，互聯網地圖服務包括四大專業范圍，用戶執行不同服務任務的思維模式、心理活動和行動過程都有差異。用戶最終接受的服務是：以自我認知為中心的、交互目標信息表達的獲知和評價，它體現于地理空間信息表達方式和內容的個性化和自適應。但以往信息表達的個性化［8］強調為用戶提供適應自身問題求解的手段，而個性化服務必須將信息搜尋、組織、分析和重組融入到用戶求解地理空間問題的全過程才是關鍵［14］。因此，除借鑒心理學理論外，建立任何一個適當的用戶模型都必須針對專業問題具體分析。地圖服務用戶模型作為用戶關聯地理實體、地理空間信息和服務系統三者的關鍵部件，是用戶認知外部世界及用戶為認知外部世界與服務系統交互的系統性描述。它體現于用戶對服務系統的交互和認知，是設計人機界面、系統功能、數據組織和信息表達等結構的核心依據之一，是實現網絡服務自動化、個性化和智能化的基礎。

2.地圖服務用戶體系模型搭建

地圖服務用戶體系模型是對用戶地理空間認知特征、相關文化背景、知識、經驗、喜好、計算機認知特性和操作行為等的建模表達，是用戶基于地圖服務特征、需求、行為和評價的規范化描述。它既需要描述、發現和捕獲人固有的心理行動，又必須響應、匹配和適應用戶操作;符合大眾化心理特性和認知規律，反映用戶獨特的思維需求和行動特性。基于此，建立以人為本的用戶體系模型如圖1所示。

模型由五大層次模塊構成，其以用戶與地圖服務系統交互的線性序列為基礎，以用戶的認知心理和交互行為等為中心，不僅體現地圖服務全程，而且對應各操作階段。其中，特征模塊、感受模塊、交互模塊和獲知模塊源于經典心理學用戶模型的4個部分，并體現了地圖服務的專業特性。四大模塊層層遞進，在關鍵模塊具有非線性循環和跳躍，隨著交互積累和認知深化，最終累積推演出非理性認知模塊。模型注重闡明地圖服務各階段的用戶角色，強調地圖服務由大眾化向個性化、由被動處理向主動響應的智能服務過程，既考慮用戶理性目標任務的需求，又服務于用戶非理性(感性)的興趣愛好等情感需求。

從地理空間信息服務角度分析，該用戶體系模型對應服務系統的數據管理、信息表達、交互分析及知識提取的服務全過程。其中，特征模塊對應地理空間數據及用戶特征數據組織。首先，用戶信息登錄，用戶與服務系統試探性接觸;隨后，系統界面響應，對應的感受模塊體現于用戶視聽覺感官感受;其次，交互模塊由人機交互觸發服務系統功能響應，系統探知用戶行為進行適應用戶需求的分析運算;最后，獲知模塊對應于服務系統進行知識提取，用戶獲取地理區域的目標認知，加工為知識并做出評價。因此，研究建立的用戶體系模型可以作為地圖服務由數據提供向信息管理進而向知識服務跨越［15］的理論基礎。

圖1 以人為本的地圖服務用戶體系模型

四、基于用戶體系模型的用戶特征歸納和模塊解析

以用戶為中心的地圖服務的目的在于根據用戶需求提供適應其特征的個性化主動地圖服務。每個人發現、分析和解決地理需求的方式、方法、過程、角度、程度和滿意度等與其生理、心理、知識、經驗、行為和思維方式密切相關。但目前研究缺乏條理性和明確性，繁雜多樣的用戶特征作用于服務全程，其用途、權重和效能存在階段性差異。用戶體系模型各模塊的劃分有利于分析用戶綜合特征及其認知體系個性差異對地圖服務效能影響的方向、范圍和程度。為此，基于用戶體系模型，綜合分析相關文獻資料，歸納梳理出用戶特征對服務系統的影響因素，見表1。

表1 基于用戶體系模型的用戶特征影響因素表

1)登錄階段。用戶意愿產生意圖，決心登錄服務系統，相應的接觸模塊則作為廣義的綜合情境特征，既指用戶特征，也包括用戶所處的物理環境，以及影響用戶感受系統所在環境所表現的特征［16］。目前地圖服務作為大眾服務平臺，服務對視聽覺感官能力的要求一般適應正常用戶。雖然系統以默認狀態登錄，但還需要通過一定量的用戶操作記錄或日志分析，推測表1中所列的全局影響因素的參量，并探知情境特征中載體屏幕、交互方式等關鍵問題對用戶的影響，實施適應用戶的表達匹配。

2)感知階段。用戶通過視聽等感官感受以地理信息可視化為主題的系統界面，大腦短暫存儲接收的信息并加以初步理解，對比意圖開始進行復雜任務分解，并擬定行動計劃。為此，用戶由文化及教育背景、閱讀及形象思維能力對感受信息進行視聽信息瀏覽，思考含義，分析當前表達與目標的關聯。此時，服務應提供符合用戶感知的友好界面，盡量根據其文化及教育背景、程序設計符號等認知元素和前一階段獲取的影響因素參量進行地理信息可視化形式的訂制，以適應用戶閱讀及形象思維能力，減輕感知負擔，幫助用戶較快形成感識——動作鏈［11］。

3)操作階段。用戶運用感知能力、地圖學及計算機操作等相關知識，將擬定計劃轉換為系統可執行的一系列操作行為。用戶行為可分為方式行動(輔助行動)和目的行動。前者為目的行動服務，與用戶操作相關信息系統的熟練程度有關，適人化的服務系統需要簡化或綜合命令、增添輔助操作功能，使用戶減輕交互負荷;后者通常都把意圖與操作相結合，與地圖學基礎知識、思維方式等全局影響因素相關聯。用戶體系模型將此階段擬定為服務系統主動響應的起點，系統需要進行數據庫、知識庫和規則庫的綜合推理，進而推送符合用戶目的行動的空間地理信息表達。

4)認知階段。用戶每完成一步交互，都會通過感官獲取反饋信息與最終目的比對，分析與意圖的偏差，考慮是進行最終評價還是繼續交互。用戶認知是為了獲知，心理學將認識系統分為思維處理器、短時記憶器和長時記憶器3部分［11］，它是大腦進行學習等復雜思維活動的中樞系統，包含著對用戶自身、服務系統及目標地理的經驗總結和理解。本階段服務系統可以通過地理空間信息組織，采用模糊推理等算法進行內容推薦，將用戶所需的某類或某區域大量、分散、雜亂的信息經過整序、優化，形成適合用戶對目標了解程度的知識。此時系統產生的知識應是便于該用戶有效認知、利用和傳遞的地理空間信息形式和內容可視表達的更高級模式。

5)共鳴階段。服務系統沒有情感情緒，而人有，人還會日久生情，產生共鳴。這種情感的產生非常復雜，受理性和非理性共同作用［12］。以用戶為中心的地圖服務為了針對用戶不同情感需求提供相應服務策略和知識表達，需要收集用戶對相應類別地理信息的興趣愛好，并測算用戶文化及教育背景等因素對興趣愛好的影響。因此，可采取水平擴充與垂直加工兩種服務策略。水平擴充針對用戶興趣，注重服務的區域性，主要根據權重提供內容廣泛的多類地理信息聚類匹配;垂直加工則針對用戶愛好，強調通過某特定領域數據挖掘為用戶提供深層次的服務，需要通過關聯規則和挖掘算法使系統具備智能學習能力。

五、結 論

1)對地圖服務用戶體系模型的研究有利于服務系統從初始地理空間模型或制圖者模型為中心的動態模式，向以地圖用戶模型為中心的個性化主動服務模式轉變。

2)基于用戶體系模型的用戶因素分類，為后續開展地圖學認知實驗和眼動實驗，深度分析用戶因素在地圖服務中的定性分析和定量權重奠定了基礎。

3)考慮到用戶影響因素的多樣性及其相互關聯的復雜性，在用戶動機和態度等重要因素模糊且無法實驗分析的情況下，基于用戶體系模型及其用戶因素分析，通過實驗分析其他因素，由實驗結果對其進行反向推測，不失為實現以用戶為中心地圖服務的一種新途徑。

［1］2012—2017年中國地理信息系統(GIS)市場運行態勢及投資策略研究報告［M］.北京：北京產業研究院，2012.

［2］王家耀.地圖制圖學與地理信息工程學科發展趨勢［J］.測繪學報，2010(2)：115-119，128.

［3］王家耀，陳毓芬.理論地圖學［M］.北京：解放軍出版社，2000.

［4］王英杰，余卓淵，蘇瑩，等，自適應空間信息可視化研究的主要框架和進展［J］.測繪科學，2005，30(4)：92-96.

［5］DUARTE C，CARRIO L.A Conceptual Framework for Developing Adaptive Multimodal Applications［C］∥Proceedings of the 11th International Conference on Intelligent User Interfaces.Sydney：［s.n.］，2006：132-139.

［6］TALHOFER V，KUBICEK P，BRAZDILOVA J，et al.Transport of Dangerous Chemical Substances and Its Cartographic Visualization［C］∥10th AGILE International Conference on Geographic Information Science.Aalborg：Aalborg University，2007：1-4.

［7］謝超.自適應地圖可視化關鍵技術研究［D］.鄭州：信息工程大學，2009.

［8］吳增紅.個性化地圖服務理論與方法研究［D］.鄭州：信息工程大學，2011.

［9］Anthony Demarco.A Cure for Internet Anxiety［J］.JCK，2005(5)：143-146.

［10］姜圣瑜.從“受眾時代”走向“用戶時代”［J］.傳媒觀察，2011(4)：24-26.

［11］邵志芳.認知心理學——理論、實驗和應用［M］.上海：上海教育出版社，2006.

［12］黃艷群，黎旭，李榮麗.設計人機界面［M］.北京：北京理工大學出版社，2007.

［13］馬斯洛.人的潛能和價值［M］.林芳，譯.北京：華夏出版社，1987.

［14］陳誼娜.用戶心理需求分析的個性化信息服務模式［J］.天津大學學報：社會科學版，2010，12(2)：183-186.

［15］王家耀.地圖制圖學與地理信息工程學科進展與成就［M］.北京：測繪出版社，2011.

［16］PETIT M，RAY C，CLARARMUNT C.A Contextual Approach for the Development of GIS：Application to Maritime Navigation［J］. W2GIS，2006(4295)：158-169.