主动式位置服务下的旅游应用新模式

刘　钊，谢美慧，高培超，田　琨

(清华大学土木工程系地球空间信息研究所，北京 100084)



主动式位置服务下的旅游应用新模式

刘钊，谢美慧，高培超，田琨

(清华大学土木工程系地球空间信息研究所，北京 100084)

A Novel Application Model Based on Proactive Location Service for Tourism

LIU Zhao,XIE Meihui,GAO Peichao,TIAN Kun

摘要：信息服务是旅游服务中的重要因素，传统旅游服务中的动信息服务方式存在信息获取滞后、更新缓慢等情况。本文基于位置服务概念建立了一种主动式的移动旅游服务模型，该模型分为客户端和服务器端两部分，前者以手机应用的形式为用户提供可视化功能支持，后者则为客户端提供基础数据和计算支持。该系统运用地理围栏技术为用户提供主动式的景点信息提醒功能。最后以清华大学旅游服务为例，展示了该应用的原型系统用户界面和运行效果，运行结果表明该系统能够有效地为用户提供主动式信息通知。

关键词：位置服务；旅游服务；地理围栏；可视化

GIS和GPS技术的飞速发展，为旅游服务产业提供了新的技术支持和手段[1-2]。GIS技术因其强大的数据存储、处理、分析和可视化功能为旅游资源管理、开发带来了巨大便利[3]。许多结合GPS和GIS技术的应用应运而生，为用户提供具有丰富地理数据信息的服务，从而实现全面的时空数据收集、存储、分析、定位及相应决策，并能够为用户提供可视化的结果展示[4]。

为了给用户提供更好的旅游体验，许多景区将GIS、GPS及移动设备[5-7]相结合，推出了多种新颖的旅游服务形式。如随身携带由旅游区配发的移动设备，该移动设备会按照事先设计好的程序为游客提供语音介绍服务；基于组件技术和网络技术实现的旅游服务，发布具有个性化特征的景区介绍和信息，为用户提供丰富旅游景区地理信息[8-9]；基于射频识别技术(radio frequency identification,RFID)[10-13]的服务方式可让用户通过刷卡识别方式来获取所到景区的信息及查询线路，eXspot是使用RFID技术实现的室内博物馆导航应用[14]，用户可在任何展点的刷卡处刷卡获知展品信息介绍。GPS技术的发展和移动设备的普及则为个性化景区服务提供了可能，mGuiding[15]应用实现了基于GPS定位的野柳地质公园自助导游服务，用户可以通过智能手机轻松实现景区内景点定位、路径查询和信息查询功能，实现个性化旅游服务定制。

本文在对已有的旅游区服务方式进行文献调研的基础上，针对传统导游服务方式的不足，结合移动定位技术的概念提出一种主动式的基于位置服务的旅游移动新模型，采用地理围栏等技术，为用户提供主动式的校园旅游信息提醒服务。

一、地理围栏与主动位置服务

主动位置服务是指由服务提供商通过GPS定位技术、路径跟踪技术及分析主动感知位置信息，并在用户发送请求前主动推送信息至移动端界面[16]。其按照实现模式功能可分为3大类：位置触发服务、链触发服务及接近触发服务[17]。位置触发服务主要用于商店等销售业中，该服务通过无线网络技术获取用户的位置信息并主动向用户反馈附近的服务商店信息及广告；链触发服务主要用于旅游行业中，该服务将会主动收集用户的历史信息并将用户有目的地引导至对应的旅游景点处，具有很强的导向性；而接近触发服务将会通过预设地理范围，主动感知用户位置，并在用户到达该预设地理范围内时触动该服务，为用户发送推送信息。

地理围栏[18]是以某个位置(如景点)作为感兴趣点所围成的多边形区域[19-20]，可以被动态创建，当移动设备用户进入设定的围栏内部，系统将会以短信、邮件等形式向用户发送通知，用户可及时获取相关信息，从而将被动的移动位置服务转化为主动式服务。

如图1所示，景点A为用户的感兴趣点，管理者可根据景点需求设定相应的地理围栏范围，定义为S。用户轨迹与地理围栏之间的位置关系可分为4个类别[21]，即在地理围栏外部、进入地理围栏区域、在地理围栏内部、出地理围栏区域，分别对应图中的4条轨迹：i(⓪→①)、j(①→②)、k(②→③)，及m(③→④)。

图1　地理围栏示意

在图1所示的定位示例中，用户共进行5次定位，当在②处定位的时候，后台即刻感知用户已经进入地理围栏内部，提醒功能被激活，用户将会获得进入某地理围栏内的消息提醒。

定义该地理围栏范围为S，用户定位点集为X，含有2个位置点，即上次定位点和本次定位点，当且仅当用户轨迹对应于①→②所示轨迹，将会对用户进行景区位置提醒，即

(1)

式中，x0为上次定位位置；x1为本次定位位置。则判定用户进入该景点地理围栏内，后台服务器端将通过计算对应的景点和地理围栏的位置拓扑关系，判定用户已经进入地理围栏内部，即可发送提醒信息。

作为一种接近式触发服务，地理围栏能根据服务管理者的需要自定义触发规则，如触发范围、形状、用户行为等，具有很强的适应性和导向性。在旅游服务行业中，使用地理围栏技术可以根据景区需要自主设置景点地理围栏，有目的地引导和提醒游客参观经典景区或规划相应路线，减少旅游过程中的盲目性，从而提高旅游质量。

二、应用模式设计

1. 架构设计

本系统分为物理层、虚拟化层、数据层和GIS服务层，以及最后的应用层4个层次。

1) 物理层。本系统中的计算设备为2台Dell塔式服务器，存储设备为服务器硬盘和西部数码外置存储器，网络设备为交换机、路由器和宽带连接。

2) 虚拟化层。使用VMware系列软件对物理层的计算、存储和网络进行虚拟化，使其抽象成统一的虚拟化层，其中服务器虚拟化采用原生架构，最大限度地发挥服务器性能。

3) 数据层。采用Geodatabase数据模型，通过空间数据库引擎ArcSDE将数据存储至SQL Server 2008数据库平台中，实现数据的分层、动态管理。

4) GIS服务器层。采用GIS Server 10.2作为GIS服务器平台，可以实现紧凑型缓存切片的地图服务发布和管理、提供地图匹配、查询、最短路径分析等计算支持。

5) 应用层。本系统可运行在安卓4.1.2及以上版本中，当用户运行该应用时，包括以下功能：①实现地图漫游、缩放等基本地图操作功能；②实现定位、导航等旅游引导服务；③下载离线地图包，节省数据流量；④可以将对该应用的使用感受或改进意见反馈至服务器平台。

图2为数据层、GIS服务器层及客户端3个层次的架构图。其中，数据层为服务器层和客户端提供基本数据支持，服务器层提供计算支持，为客户端缓解了计算压力，提高用户体验。

图2　系统架构设计

2. 功能设计

本次旅游移动端界面为用户提供三大类功能服务，分别为地图浏览服务、地图查询服务、空间分析服务。

(1) 基本地图浏览服务

基本地图服务包括地图漫游、放大、缩小、定位和导航等功能，从而了解校园整体情况和部分景点细节、路线等内容；通过定位和导航功能，用户将实现个人位置确认，方便为后续旅游路线作规划。

(2) 地图查询服务

系统将校园内所有景点信息进行统一整理，并以文字和图片对信息进行统一介绍，用户输入景点名称，就可以获得相应景点的介绍。同时，游客通过景点位置查询获取景点对应位置，并获取从当前位置到查询景区的最佳路径支持。

(3) 空间分析功能

空间分析功能为游客提供最短路径服务和景点近距离提醒功能。前者功能需要游客在手机界面输入路径起点和终点，该服务将会为用户提供最优路径并以颜色鲜亮的图标指示在地图上；后者则能够主动根据用户手机位置信息判断用户是否到达该景点附近的地理围栏区域，并在到达的情况下为用户设置提醒功能。

三、案例

基于以上功能设计和架构设计概念，本文以清华大学校园旅游作为案例进行展示分析。

1. 数据处理

数据处理是支持系统运行的基础，考虑到旅游活动的实际情况，本系统的数据库主要包含以下3个部分的内容：学校底图切片数据、景点信息数据，以及景点地理围栏数据库。

其中校园地图数据比例尺为1∶500，为用户展示了丰富详细的校园景点及附属设施等信息，也方便了用户在不同情况下查询旅游景点信息的需求。表1为校园底图的基本分层方法。

表1　地图图层分类方法

景点信息和地理围栏数据均存储在关系数据库SQL Server 2008中。其中景点信息是本系统数据设计的关键，在景点信息层中，笔者将校园内的自然景观、人文景观进行统一整合，并将相应景点的自然、人文、历史及教育等内容以文本和图片两种形式进行存储，各种信息内容通过唯一景点标示符进行关联。本系统还以面的形式存储地理围栏数据，根据不同景点的地理位置和形状自定义地理围栏区域，并通过景点ID号与景点信息进行唯一关联。

2. 结果显示

案例中选取清华大学20余处自然和人文景观作为旅游景点，针对不同景点的现实地理位置和地形状况，各处景点具有不同形态的地理围栏。图3所示为以土木系馆为目标景点的地理围栏范围。图4为本次案例定位示例，当用户在进入何善衡楼附近时，后台通过计算得知用户将要到达何善衡楼附近，此时客户端会以对话框提醒的方式提示用户到达该景区。

图3　以何善衡楼为目标景点的地理围栏

图5为原型系统操作界面，主要展示了地图的浏览功能、查询功能、定位功能，以及附加菜单内容。定位功能包括手动和后台自动定位两部分，当用户打开该应用时，后台随即进入定位服务，并且通过后台计算服务可主动告知用户是否已经进入相应景区附近；图6选取了清华大学校内部分景点列表，用户可以自主选择对应的景点名称，通过点击即可查询相应的景点信息。

3. 结果分析

本系统采用地理围栏技术实现了主动式地理位置服务，运行结果表明，当用户进入后台设定的地理围栏范围内，主动式位置提醒功能将被及时触发，因此用户可以及时判定自己所在的景点范围。该系统中，地理围栏服务与定位服务同时进行，运算间隔为5000 ms，当用户使用无线网络获取该服务时，会出现运算延迟情况，反应较慢，无法完全实现“及时”的目标。

影响地理围栏技术使用的另一个问题还在于耗电量较大，频繁的定位功能和后台访问过程加速了电量消耗，这在一定程度上则减少了用户的使用体验。

考虑到未来可能出现的多用户并发使用的情况，本系统还需要加强后台设计和管理，将该服务移植至云服务环境中，同时使用并行计算模式来加快多用户使用情况下的运行效率。

四、结束语

本文针对传统旅游服务方式的被动性和消息滞后性，结合校园旅游的特点，提出了一种基于主动式位置服务的旅游移动平台，为用户提供含有丰富校园信息的校园旅游服务。文中重点介绍了该系统的结构设计、数据处理、功能设计等内容，并结合地理围栏技术，实现了主动式的地理信息服务，能够主动提醒用户位置，增强了用户体验。但由于应用功能设定，要求用户需实时保持手机的GPS定位、流量服务的开启，消耗较多电量和流量，为用户造成一定的不便。

图4　景区位置提醒　　　　　　　　图5　应用界面　　　　　　　　图6　景点列表

本文下一步工作将致力于原型系统的完善和离线功能的开发，同时将设计试验研究不同功能下电量和流量的消耗和反应时间的关系，实现系统功能的合理布局和分配，也为用户提供更强的应用体验。

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中图分类号：P208

文献标识码：B

文章编号：0494-0911(2016)02-0055-04

作者简介：刘钊(1967—)，男，副教授，主要研究方向为地理信息系统基本理论、数据结构与算法研究。E-mail: liuz@mail.tsinghua.edu.cn

收稿日期：2014-11-27

引文格式： 刘钊，谢美慧，高培超,等. 主动式位置服务下的旅游应用新模式[J].测绘通报，2016(2)：55-58.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0048.