以人为本的地图服务用户体系模型构建

李 伟，陈毓芬，邓毅博

(1.信息工程大学地理空间信息学院，河南 郑州450052;2.75711部队，广东广州510515)

一、引 言

地图服务作为公众日常工作生活的必要辅助平台，已由传统地理信息需求向业务支持系统(BSS)和移动定位服务(LBS)深度转型［1］。地图服务在地图制图平民化(democratization of cartography)的趋势下，正向服务功能主动组织、数据管理自动调整、地图可视适应表达等方向发展，允许用户应用标准地理服务目录结构查找服务，通过最少人工干预发现服务并绑定［2］，实现个性化主动服务。而地图服务用户研究则是实现上述服务目标的重要基础和关键环节。

二、地图用户研究概述

1.地图用户研究现状

目前制图理论已由以制图者为中心转变为以用户为中心，地图用户研究也由传统逐步走向现代，大体沿生理感觉、心理感受和情景适应的脉络发展。至本世纪初，地图用户研究主要立足于视觉感受和空间认知等方面。王家耀院士1998年提出的地图学体系中地图空间认知、地图信息传输等理论均是对用户从不同侧面的研究［3］。随后因软硬件设备更新及人机交互的拓展，用户研究逐步拓宽至多因素关联和多通道感知。王英杰、余卓渊等提出了基于用户模型的自适应地图可视化界面构建机制［4］;Duarte等以用户行为矩阵来表示多通道用户界面自适应规则［5］;Václav Talhofer提出情境自适应地图的概念，并将用户特征、环境和制图目的等归为情境展开研究［6］;谢超建构了四元组交互用户模型［7］;吴增红基于用户多维情景建模，尝试了地图可视化个性表达［8］。

2.地图用户研究分析

通过梳理地图学用户研究脉络，综合分析当前地图用户研究现状为：

1)注重用户操作需求分析，并已形成设计经验，但生理感觉、心理感受及情景适应方面的研究仍缺乏主动服务意识，研究指导思想未能适应当前学科发展需要。

2)相关研究探知了用户适应服务系统后所表现出的特性，而未能关注用户自然呈现的心理特性。此等研究无助于促进服务系统整体发展，未曾脱离以机器为本的思维定势。

3)用户特征涉及因素众多。虽然当前研究对信息分类较详细，但建立的用户模型与用户信息缺乏系统性和关联性，鲜有学者进行定性分析，更缺乏定量分析及试验验证。

4)缺乏地图用户信息需求及适应性分析研究。Anthony［9］揭示了用户使用互联网时的焦虑心理，认为用户信息需求与操作行为间存在差距，强调服务的用户可理解性。此类问题的研究盲区使地图服务注重表达形式个性化，缺乏人性化;关注信息内容多样化，忽略了海量信息表达对用户认知的压力，轻视了信息需求的区域性和知识获取的针对性。

3.以人为本的地图服务探讨

计算机作为地图服务认知的载体，存在众多不符合人类知觉特征、思维方式和动作特性的本质问题。计算机硬软件发展初期，因计算效率限制而强调系统可行性，用户必须适应逻辑思维方式，运用机器语言操作系统，具有较大的认知压力和思维负担。随着当前计算机硬软件更新、处理器效能提升、用户群的激增［1］，系统可行性已逐步被用户可用性取代，以机器为本正由以人为本替代，地图服务开始从模糊的受众时代进入具体、清晰、细分的用户时代［10］。

人本思想理念的核心是一切以用户为导向、为中心、为重心。虽然人本思想已植入地图设计和系统服务十余年，但众多学者对该理念的分析角度和理解程度千差万别，导致了该研究过程的差异性和分析结论的排他性。以人为本强调计算机系统不仅要适应人的认知和感受，还要适应人的心理、思维和行为。如果仅依据自然科学和技术科学形成的方法论进行逻辑推理和研究分析，就会在对用户的研究中收效甚微［11］。对于用户与系统交互的3个基本方面：计算机技术因素、人对计算机的适应性和人固有的行动心理特性，应贯彻以人为本的理念，摒弃将计算机技术因素作为标准的传统，以人固有的行动心理特性为基准，并分析人对计算机的适应性向前者靠拢。

对此，本研究试图整合当前研究成果，深化人本思想，不再仅把计算机视为固化的体系，不再无条件地把机器次第放在人的认知和操作特性的首位。在分析地图空间认知的基础上，把用户、服务系统和软硬件环境作为综合的对象特征体系，从人的生理感觉和心理感受角度考虑彼此关联，以用户需求和行动特性设计系统服务功能，以使系统表达适应心理认知，操作响应满足心理需求，服务结果满足心理预期。

三、面向地图服务的用户体系框架

1.地图服务用户模型心理学理论概述

用户模型构建是地图服务用户研究的首要问题。认知心理学者诺曼的人机用户模型及著名的卢比孔(rubicon)行动模型包括目的意图、计划、操作实施和评价4部分［12］。此外，马斯洛将人类需求分为生理、安全、社会、尊重和自我实现5层［13］，该需求层次反映了人类行为和心理活动的共同规律，并特别指出了用户需求是由低级向高级不断发展的。借鉴以上相关理论将有利于为地图服务研究搭建较完备的、以用户为中心的用户体系模型。

地图服务比网上图书馆、电子商务等其他信息服务增添了更强的专业性。目前，互联网地图服务包括四大专业范围，用户执行不同服务任务的思维模式、心理活动和行动过程都有差异。用户最终接受的服务是：以自我认知为中心的、交互目标信息表达的获知和评价，它体现于地理空间信息表达方式和内容的个性化和自适应。但以往信息表达的个性化［8］强调为用户提供适应自身问题求解的手段，而个性化服务必须将信息搜寻、组织、分析和重组融入到用户求解地理空间问题的全过程才是关键［14］。因此，除借鉴心理学理论外，建立任何一个适当的用户模型都必须针对专业问题具体分析。地图服务用户模型作为用户关联地理实体、地理空间信息和服务系统三者的关键部件，是用户认知外部世界及用户为认知外部世界与服务系统交互的系统性描述。它体现于用户对服务系统的交互和认知，是设计人机界面、系统功能、数据组织和信息表达等结构的核心依据之一，是实现网络服务自动化、个性化和智能化的基础。

2.地图服务用户体系模型搭建

地图服务用户体系模型是对用户地理空间认知特征、相关文化背景、知识、经验、喜好、计算机认知特性和操作行为等的建模表达，是用户基于地图服务特征、需求、行为和评价的规范化描述。它既需要描述、发现和捕获人固有的心理行动，又必须响应、匹配和适应用户操作;符合大众化心理特性和认知规律，反映用户独特的思维需求和行动特性。基于此，建立以人为本的用户体系模型如图1所示。

模型由五大层次模块构成，其以用户与地图服务系统交互的线性序列为基础，以用户的认知心理和交互行为等为中心，不仅体现地图服务全程，而且对应各操作阶段。其中，特征模块、感受模块、交互模块和获知模块源于经典心理学用户模型的4个部分，并体现了地图服务的专业特性。四大模块层层递进，在关键模块具有非线性循环和跳跃，随着交互积累和认知深化，最终累积推演出非理性认知模块。模型注重阐明地图服务各阶段的用户角色，强调地图服务由大众化向个性化、由被动处理向主动响应的智能服务过程，既考虑用户理性目标任务的需求，又服务于用户非理性(感性)的兴趣爱好等情感需求。

从地理空间信息服务角度分析，该用户体系模型对应服务系统的数据管理、信息表达、交互分析及知识提取的服务全过程。其中，特征模块对应地理空间数据及用户特征数据组织。首先，用户信息登录，用户与服务系统试探性接触;随后，系统界面响应，对应的感受模块体现于用户视听觉感官感受;其次，交互模块由人机交互触发服务系统功能响应，系统探知用户行为进行适应用户需求的分析运算;最后，获知模块对应于服务系统进行知识提取，用户获取地理区域的目标认知，加工为知识并做出评价。因此，研究建立的用户体系模型可以作为地图服务由数据提供向信息管理进而向知识服务跨越［15］的理论基础。

图1 以人为本的地图服务用户体系模型

四、基于用户体系模型的用户特征归纳和模块解析

以用户为中心的地图服务的目的在于根据用户需求提供适应其特征的个性化主动地图服务。每个人发现、分析和解决地理需求的方式、方法、过程、角度、程度和满意度等与其生理、心理、知识、经验、行为和思维方式密切相关。但目前研究缺乏条理性和明确性，繁杂多样的用户特征作用于服务全程，其用途、权重和效能存在阶段性差异。用户体系模型各模块的划分有利于分析用户综合特征及其认知体系个性差异对地图服务效能影响的方向、范围和程度。为此，基于用户体系模型，综合分析相关文献资料，归纳梳理出用户特征对服务系统的影响因素，见表1。

表1 基于用户体系模型的用户特征影响因素表

1)登录阶段。用户意愿产生意图，决心登录服务系统，相应的接触模块则作为广义的综合情境特征，既指用户特征，也包括用户所处的物理环境，以及影响用户感受系统所在环境所表现的特征［16］。目前地图服务作为大众服务平台，服务对视听觉感官能力的要求一般适应正常用户。虽然系统以默认状态登录，但还需要通过一定量的用户操作记录或日志分析，推测表1中所列的全局影响因素的参量，并探知情境特征中载体屏幕、交互方式等关键问题对用户的影响，实施适应用户的表达匹配。

2)感知阶段。用户通过视听等感官感受以地理信息可视化为主题的系统界面，大脑短暂存储接收的信息并加以初步理解，对比意图开始进行复杂任务分解，并拟定行动计划。为此，用户由文化及教育背景、阅读及形象思维能力对感受信息进行视听信息浏览，思考含义，分析当前表达与目标的关联。此时，服务应提供符合用户感知的友好界面，尽量根据其文化及教育背景、程序设计符号等认知元素和前一阶段获取的影响因素参量进行地理信息可视化形式的订制，以适应用户阅读及形象思维能力，减轻感知负担，帮助用户较快形成感识——动作链［11］。

3)操作阶段。用户运用感知能力、地图学及计算机操作等相关知识，将拟定计划转换为系统可执行的一系列操作行为。用户行为可分为方式行动(辅助行动)和目的行动。前者为目的行动服务，与用户操作相关信息系统的熟练程度有关，适人化的服务系统需要简化或综合命令、增添辅助操作功能，使用户减轻交互负荷;后者通常都把意图与操作相结合，与地图学基础知识、思维方式等全局影响因素相关联。用户体系模型将此阶段拟定为服务系统主动响应的起点，系统需要进行数据库、知识库和规则库的综合推理，进而推送符合用户目的行动的空间地理信息表达。

4)认知阶段。用户每完成一步交互，都会通过感官获取反馈信息与最终目的比对，分析与意图的偏差，考虑是进行最终评价还是继续交互。用户认知是为了获知，心理学将认识系统分为思维处理器、短时记忆器和长时记忆器3部分［11］，它是大脑进行学习等复杂思维活动的中枢系统，包含着对用户自身、服务系统及目标地理的经验总结和理解。本阶段服务系统可以通过地理空间信息组织，采用模糊推理等算法进行内容推荐，将用户所需的某类或某区域大量、分散、杂乱的信息经过整序、优化，形成适合用户对目标了解程度的知识。此时系统产生的知识应是便于该用户有效认知、利用和传递的地理空间信息形式和内容可视表达的更高级模式。

5)共鸣阶段。服务系统没有情感情绪，而人有，人还会日久生情，产生共鸣。这种情感的产生非常复杂，受理性和非理性共同作用［12］。以用户为中心的地图服务为了针对用户不同情感需求提供相应服务策略和知识表达，需要收集用户对相应类别地理信息的兴趣爱好，并测算用户文化及教育背景等因素对兴趣爱好的影响。因此，可采取水平扩充与垂直加工两种服务策略。水平扩充针对用户兴趣，注重服务的区域性，主要根据权重提供内容广泛的多类地理信息聚类匹配;垂直加工则针对用户爱好，强调通过某特定领域数据挖掘为用户提供深层次的服务，需要通过关联规则和挖掘算法使系统具备智能学习能力。

五、结 论

1)对地图服务用户体系模型的研究有利于服务系统从初始地理空间模型或制图者模型为中心的动态模式，向以地图用户模型为中心的个性化主动服务模式转变。

2)基于用户体系模型的用户因素分类，为后续开展地图学认知实验和眼动实验，深度分析用户因素在地图服务中的定性分析和定量权重奠定了基础。

3)考虑到用户影响因素的多样性及其相互关联的复杂性，在用户动机和态度等重要因素模糊且无法实验分析的情况下，基于用户体系模型及其用户因素分析，通过实验分析其他因素，由实验结果对其进行反向推测，不失为实现以用户为中心地图服务的一种新途径。

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