主動式位置服務下的旅游應用新模式

劉　釗，謝美慧，高培超，田　琨

(清華大學土木工程系地球空間信息研究所，北京 100084)

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主動式位置服務下的旅游應用新模式

劉釗，謝美慧，高培超，田琨

(清華大學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：信息服務是旅游服務中的重要因素，傳統旅游服務中的動信息服務方式存在信息獲取滯后、更新緩慢等情況。本文基于位置服務概念建立了一種主動式的移動旅游服務模型，該模型分為客戶端和服務器端兩部分，前者以手機應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數據和計算支持。該系統運用地理圍欄技術為用戶提供主動式的景點信息提醒功能。最后以清華大學旅游服務為例，展示了該應用的原型系統用戶界面和運行效果，運行結果表明該系統能夠有效地為用戶提供主動式信息通知。

關鍵詞：位置服務；旅游服務；地理圍欄；可視化

GIS和GPS技術的飛速發展，為旅游服務產業提供了新的技術支持和手段[1-2]。GIS技術因其強大的數據存儲、處理、分析和可視化功能為旅游資源管理、開發帶來了巨大便利[3]。許多結合GPS和GIS技術的應用應運而生，為用戶提供具有豐富地理數據信息的服務，從而實現全面的時空數據收集、存儲、分析、定位及相應決策，并能夠為用戶提供可視化的結果展示[4]。

為了給用戶提供更好的旅游體驗，許多景區將GIS、GPS及移動設備[5-7]相結合，推出了多種新穎的旅游服務形式。如隨身攜帶由旅游區配發的移動設備，該移動設備會按照事先設計好的程序為游客提供語音介紹服務；基于組件技術和網絡技術實現的旅游服務，發布具有個性化特征的景區介紹和信息，為用戶提供豐富旅游景區地理信息[8-9]；基于射頻識別技術(radio frequency identification,RFID)[10-13]的服務方式可讓用戶通過刷卡識別方式來獲取所到景區的信息及查詢線路，eXspot是使用RFID技術實現的室內博物館導航應用[14]，用戶可在任何展點的刷卡處刷卡獲知展品信息介紹。GPS技術的發展和移動設備的普及則為個性化景區服務提供了可能，mGuiding[15]應用實現了基于GPS定位的野柳地質公園自助導游服務，用戶可以通過智能手機輕松實現景區內景點定位、路徑查詢和信息查詢功能，實現個性化旅游服務定制。

本文在對已有的旅游區服務方式進行文獻調研的基礎上，針對傳統導游服務方式的不足，結合移動定位技術的概念提出一種主動式的基于位置服務的旅游移動新模型，采用地理圍欄等技術，為用戶提供主動式的校園旅游信息提醒服務。

一、地理圍欄與主動位置服務

主動位置服務是指由服務提供商通過GPS定位技術、路徑跟蹤技術及分析主動感知位置信息，并在用戶發送請求前主動推送信息至移動端界面[16]。其按照實現模式功能可分為3大類：位置觸發服務、鏈觸發服務及接近觸發服務[17]。位置觸發服務主要用于商店等銷售業中，該服務通過無線網絡技術獲取用戶的位置信息并主動向用戶反饋附近的服務商店信息及廣告；鏈觸發服務主要用于旅游行業中，該服務將會主動收集用戶的歷史信息并將用戶有目的地引導至對應的旅游景點處，具有很強的導向性；而接近觸發服務將會通過預設地理范圍，主動感知用戶位置，并在用戶到達該預設地理范圍內時觸動該服務，為用戶發送推送信息。

地理圍欄[18]是以某個位置(如景點)作為感興趣點所圍成的多邊形區域[19-20]，可以被動態創建，當移動設備用戶進入設定的圍欄內部，系統將會以短信、郵件等形式向用戶發送通知，用戶可及時獲取相關信息，從而將被動的移動位置服務轉化為主動式服務。

如圖1所示，景點A為用戶的感興趣點，管理者可根據景點需求設定相應的地理圍欄范圍，定義為S。用戶軌跡與地理圍欄之間的位置關系可分為4個類別[21]，即在地理圍欄外部、進入地理圍欄區域、在地理圍欄內部、出地理圍欄區域，分別對應圖中的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，用戶共進行5次定位，當在②處定位的時候，后臺即刻感知用戶已經進入地理圍欄內部，提醒功能被激活，用戶將會獲得進入某地理圍欄內的消息提醒。

定義該地理圍欄范圍為S，用戶定位點集為X，含有2個位置點，即上次定位點和本次定位點，當且僅當用戶軌跡對應于①→②所示軌跡，將會對用戶進行景區位置提醒，即

(1)

式中，x0為上次定位位置；x1為本次定位位置。則判定用戶進入該景點地理圍欄內，后臺服務器端將通過計算對應的景點和地理圍欄的位置拓撲關系，判定用戶已經進入地理圍欄內部，即可發送提醒信息。

作為一種接近式觸發服務，地理圍欄能根據服務管理者的需要自定義觸發規則，如觸發范圍、形狀、用戶行為等，具有很強的適應性和導向性。在旅游服務行業中，使用地理圍欄技術可以根據景區需要自主設置景點地理圍欄，有目的地引導和提醒游客參觀經典景區或規劃相應路線，減少旅游過程中的盲目性，從而提高旅游質量。

二、應用模式設計

1. 架構設計

本系統分為物理層、虛擬化層、數據層和GIS服務層，以及最后的應用層4個層次。

1) 物理層。本系統中的計算設備為2臺Dell塔式服務器，存儲設備為服務器硬盤和西部數碼外置存儲器，網絡設備為交換機、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算、存儲和網絡進行虛擬化，使其抽象成統一的虛擬化層，其中服務器虛擬化采用原生架構，最大限度地發揮服務器性能。

3) 數據層。采用Geodatabase數據模型，通過空間數據庫引擎ArcSDE將數據存儲至SQL Server 2008數據庫平臺中，實現數據的分層、動態管理。

4) GIS服務器層。采用GIS Server 10.2作為GIS服務器平臺，可以實現緊湊型緩存切片的地圖服務發布和管理、提供地圖匹配、查詢、最短路徑分析等計算支持。

5) 應用層。本系統可運行在安卓4.1.2及以上版本中，當用戶運行該應用時，包括以下功能：①實現地圖漫游、縮放等基本地圖操作功能；②實現定位、導航等旅游引導服務；③下載離線地圖包，節省數據流量；④可以將對該應用的使用感受或改進意見反饋至服務器平臺。

圖2為數據層、GIS服務器層及客戶端3個層次的架構圖。其中，數據層為服務器層和客戶端提供基本數據支持，服務器層提供計算支持，為客戶端緩解了計算壓力，提高用戶體驗。

圖2　系統架構設計

2. 功能設計

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

(1) 基本地圖瀏覽服務

基本地圖服務包括地圖漫游、放大、縮小、定位和導航等功能，從而了解校園整體情況和部分景點細節、路線等內容；通過定位和導航功能，用戶將實現個人位置確認，方便為后續旅游路線作規劃。

(2) 地圖查詢服務

系統將校園內所有景點信息進行統一整理，并以文字和圖片對信息進行統一介紹，用戶輸入景點名稱，就可以獲得相應景點的介紹。同時，游客通過景點位置查詢獲取景點對應位置，并獲取從當前位置到查詢景區的最佳路徑支持。

(3) 空間分析功能

空間分析功能為游客提供最短路徑服務和景點近距離提醒功能。前者功能需要游客在手機界面輸入路徑起點和終點，該服務將會為用戶提供最優路徑并以顏色鮮亮的圖標指示在地圖上；后者則能夠主動根據用戶手機位置信息判斷用戶是否到達該景點附近的地理圍欄區域，并在到達的情況下為用戶設置提醒功能。

三、案例

基于以上功能設計和架構設計概念，本文以清華大學校園旅游作為案例進行展示分析。

1. 數據處理

數據處理是支持系統運行的基礎，考慮到旅游活動的實際情況，本系統的數據庫主要包含以下3個部分的內容：學校底圖切片數據、景點信息數據，以及景點地理圍欄數據庫。

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

表1　地圖圖層分類方法

景點信息和地理圍欄數據均存儲在關系數據庫SQL Server 2008中。其中景點信息是本系統數據設計的關鍵，在景點信息層中，筆者將校園內的自然景觀、人文景觀進行統一整合，并將相應景點的自然、人文、歷史及教育等內容以文本和圖片兩種形式進行存儲，各種信息內容通過唯一景點標示符進行關聯。本系統還以面的形式存儲地理圍欄數據，根據不同景點的地理位置和形狀自定義地理圍欄區域，并通過景點ID號與景點信息進行唯一關聯。

2. 結果顯示

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

圖3　以何善衡樓為目標景點的地理圍欄

圖5為原型系統操作界面，主要展示了地圖的瀏覽功能、查詢功能、定位功能，以及附加菜單內容。定位功能包括手動和后臺自動定位兩部分，當用戶打開該應用時，后臺隨即進入定位服務，并且通過后臺計算服務可主動告知用戶是否已經進入相應景區附近；圖6選取了清華大學校內部分景點列表，用戶可以自主選擇對應的景點名稱，通過點擊即可查詢相應的景點信息。

3. 結果分析

本系統采用地理圍欄技術實現了主動式地理位置服務，運行結果表明，當用戶進入后臺設定的地理圍欄范圍內，主動式位置提醒功能將被及時觸發，因此用戶可以及時判定自己所在的景點范圍。該系統中，地理圍欄服務與定位服務同時進行，運算間隔為5000 ms，當用戶使用無線網絡獲取該服務時，會出現運算延遲情況，反應較慢，無法完全實現“及時”的目標。

影響地理圍欄技術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。

考慮到未來可能出現的多用戶并發使用的情況，本系統還需要加強后臺設計和管理，將該服務移植至云服務環境中，同時使用并行計算模式來加快多用戶使用情況下的運行效率。

四、結束語

本文針對傳統旅游服務方式的被動性和消息滯后性，結合校園旅游的特點，提出了一種基于主動式位置服務的旅游移動平臺，為用戶提供含有豐富校園信息的校園旅游服務。文中重點介紹了該系統的結構設計、數據處理、功能設計等內容，并結合地理圍欄技術，實現了主動式的地理信息服務，能夠主動提醒用戶位置，增強了用戶體驗。但由于應用功能設定，要求用戶需實時保持手機的GPS定位、流量服務的開啟，消耗較多電量和流量，為用戶造成一定的不便。

圖4　景區位置提醒　　　　　　　　圖5　應用界面　　　　　　　　圖6　景點列表

本文下一步工作將致力于原型系統的完善和離線功能的開發，同時將設計試驗研究不同功能下電量和流量的消耗和反應時間的關系，實現系統功能的合理布局和分配，也為用戶提供更強的應用體驗。

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中圖分類號：P208

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)02-0055-04

作者簡介：劉釗(1967—)，男，副教授，主要研究方向為地理信息系統基本理論、數據結構與算法研究。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. 主動式位置服務下的旅游應用新模式[J].測繪通報，2016(2)：55-58.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0048.