基于位置的服務(wù)分析與展望-李清泉

基于位置的服務(wù)分析與展望李清泉武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點實驗室2010.12.27提綱LBS基本特征關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展定位技術(shù)電子地圖技術(shù)信息挖掘和分析技術(shù)自適應(yīng)表達典型應(yīng)用智能導(dǎo)航手機位置信息服務(wù)娛樂與社交網(wǎng)絡(luò)LBS概述LBS基本概念LBS(Location-BasedServices)，基于位置的服務(wù)，或簡稱“位置服務(wù)”。通過定位技術(shù)獲得移動終端的位置信息(如經(jīng)緯度、坐標(biāo)數(shù)據(jù))，提供給移動用戶本人或他人以及通信系統(tǒng)，實現(xiàn)各種與位置相關(guān)的業(yè)務(wù)。LBS服務(wù)類型服務(wù)類型個人服務(wù)公共服務(wù)動態(tài)導(dǎo)航城市管理出行和交通公共安全……

……位置信息類型基于位置的服務(wù)消費者企業(yè)政府位置個人位置查詢聯(lián)系最近專業(yè)服務(wù)人員尋找企業(yè)位置位置敏感報告事件車拋錨了需要幫助醫(yī)療急救本地培訓(xùn)服務(wù)交通警報本地公眾通告事故警報分布在人口稀少地區(qū)購房度假計劃高速增長趨勢銷售模式增長模式人均綠地面積資產(chǎn)管理私車位置保險稅率最低的地方派出的維修車的位置資產(chǎn)狀況評估清潔車位置道路維護定點服務(wù)到達目的地時通知商店位置特定類型的顧客位置特定對象的廣告經(jīng)濟發(fā)展區(qū)域新行政分區(qū)路線到達路線最快路線最好的遞送路線出租車派遣交通模式緊急事務(wù)派遣事件發(fā)生環(huán)境最近可見的界標(biāo)尋找最近的目標(biāo)旅館附近有什么尋找離機場最近的出租車經(jīng)濟合作規(guī)劃區(qū)域貿(mào)易目錄服務(wù)尋找最近的專家哪兒能找到需要的商品特定距離內(nèi)最好的供應(yīng)商最近的維修服務(wù)點公眾服務(wù)外部采購交易如何運費最低在特定區(qū)域內(nèi)購買低費用分布服務(wù)位置相關(guān)的交易出租車稅率位置相關(guān)征稅地點尋找建房地點旅行地點參考可能的倉儲地點最佳蜂窩基站位置新建學(xué)校地點環(huán)境監(jiān)控站地點LBS關(guān)鍵技術(shù)LBS系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)一、定位技術(shù)GPS定位三部分構(gòu)成：1.地面控制部分，由主控站（負(fù)責(zé)管理、協(xié)調(diào)整個地面控制系統(tǒng)的工作）、地面天線（在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入導(dǎo)航電文）、監(jiān)測站（數(shù)據(jù)自動收集中心）和通訊輔助系統(tǒng)（數(shù)據(jù)傳輸）組成；2.空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個軌道平面上；3.用戶裝置部分，主要由GPS接收機和衛(wèi)星天線組成。一、定位技術(shù)手機定位內(nèi)置GPS模塊，通過衛(wèi)星導(dǎo)航定位通過移動運營商的基站定位GSMCDMA3GCELLIDOTDOAAGPS手機自主GPS定位方式一、定位技術(shù)基于3G網(wǎng)絡(luò)的手機定位CELLID(小區(qū)識別)定位，最基本定位技術(shù)，適用于所有蜂窩網(wǎng)絡(luò)，無需對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行改造OTDOA(ObservedTimeDifferenceofArrival)的定位技術(shù)GPS輔助手機（A-GPS）定位方式一、定位技術(shù)定位精度響應(yīng)時間終端和網(wǎng)絡(luò)要求CELLID低短，3S不需移動臺提供定位測量信息OTDOA較高較長，3-6S可以沒有GPS接收裝置AGPS高稍長，3-10S有GPS接收裝置

GPS衛(wèi)星GSM網(wǎng)絡(luò)CDMA的gpsOne定位原理衛(wèi)星定位，精度高網(wǎng)絡(luò)定位，精度低衛(wèi)星+網(wǎng)絡(luò)，精度更高定位實現(xiàn)由于采用終端計算→速度慢，終端耗電；

對衛(wèi)星的依賴強（至少捕捉到三顆衛(wèi)星才行）→盲區(qū)多網(wǎng)絡(luò)計算，速度快，效果不好，無法精確定位終端采集+網(wǎng)絡(luò)計算速度快，盲區(qū)少，終端功耗低（1顆衛(wèi)星+1個基站即可準(zhǔn)確定位，沒有衛(wèi)星僅通過基站也可實現(xiàn)三角定位，精度也超過GSM網(wǎng)絡(luò)）終端需求GPS手機或GPS+手機手機gpsOne手機使用費用使用免費一般收費一般收費一、定位技術(shù)其他近距離定位技術(shù)RFID定位主要由電子標(biāo)簽、讀寫器和天線組成在特定區(qū)域區(qū)域的特定地點（例如關(guān)鍵出入口）安放射頻標(biāo)簽讀寫器之后，系統(tǒng)可以實時檢測到帶有RFID裝置的物體處于什么位置一、定位技術(shù)其他近距離定位技術(shù)ZigBee定位新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信效率非常高低功耗和低成本其他近距離定位技術(shù)藍(lán)牙定位一、定位技術(shù)二、電子地圖技術(shù)更新效率和精度增量在線更新漸進傳輸自動變化監(jiān)測多源數(shù)據(jù)整合二、電子地圖技術(shù)增量更新—只更新變化的部分增量更新框架WaitingtimeErrorofreceivedmodeltraditionaltransmissionprogressivetransmission二、電子地圖技術(shù)漸進傳輸變化檢測主要內(nèi)容新增的道路形狀變化的道路限速發(fā)生變化的道路轉(zhuǎn)向限制的變化核心自動檢測算法多源數(shù)據(jù)整合二、電子地圖技術(shù)---線劃---影像---三維---POI……二、電子地圖技術(shù)目前電子地圖技術(shù)呈現(xiàn)以下幾個方面：融合多源的導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)建模技術(shù)，支持多模式導(dǎo)航應(yīng)用；建立增量更新體系，壓縮導(dǎo)航電子地圖從數(shù)據(jù)生產(chǎn)商到客戶的延遲；通過差異分析技術(shù)，快速發(fā)現(xiàn)導(dǎo)航電子地圖與現(xiàn)實世界的差異和變化；通過多數(shù)據(jù)源融合技術(shù)，實現(xiàn)變化的快速處理，提高產(chǎn)業(yè)鏈的整合度。三、信息挖掘和分析技術(shù)LBS數(shù)據(jù)語義分類領(lǐng)域數(shù)據(jù)：包括空間維和時間維等概念,即位置、定位、移動及時間等概念內(nèi)容數(shù)據(jù)：描述LBS的特征內(nèi)容應(yīng)用數(shù)據(jù)：由LBS用戶配置文件和相關(guān)服務(wù)描述組成

是構(gòu)建LBS數(shù)據(jù)語義模型的基礎(chǔ)，為LBS的數(shù)據(jù)表達、共享和交互提供可能三、信息挖掘和分析技術(shù)LBS位置表達

實現(xiàn)位置信息的知識化描述，從而易于能夠被計算機快速識別和處理，為實現(xiàn)基于位置的個性化服務(wù)奠定基礎(chǔ)LBS中語義位置處理流程語義位置(三元組)：地理位置位置屬性位置關(guān)系三、信息挖掘和分析技術(shù)行為分析—個體行為timespace123Space-TimePathtravelstaystaystaytravel(Shaw,2008)三、信息挖掘和分析技術(shù)行為分析—從群體行為中挖掘城市熱點從GPS軌跡數(shù)據(jù)中挖掘活動熱點區(qū)域以及活動行程(Zheng,2009)ba基于出租車軌跡數(shù)據(jù)挖掘人們活動熱點區(qū)域以及區(qū)域間的交互(Yue,2009)三、信息挖掘和分析技術(shù)路徑規(guī)劃—基于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)路徑規(guī)劃及不同出行路徑的花費分析(Zeng,2008)三、信息挖掘和分析技術(shù)路徑規(guī)劃—考慮實時交通路況的動態(tài)路徑規(guī)劃當(dāng)?shù)缆方煌顩r發(fā)生改變時重新規(guī)劃路徑

三、信息挖掘和分析技術(shù)云計算傳統(tǒng)LBS訪問模式云計算模式手機+云計算=神奇的東西三、信息挖掘和分析技術(shù)實現(xiàn)移動云計算需要解決的問題：良好的手機端平臺“云”端系統(tǒng)帶寬穩(wěn)定性輸入輸出界面四、自適應(yīng)表達自適應(yīng)表達就是要根據(jù)用戶、數(shù)據(jù)、資源及要解決的問題等情況，而自適應(yīng)地采用相應(yīng)的視覺表現(xiàn)形式。自適應(yīng)表達在LBS中的目標(biāo)是設(shè)計出面向于人的地理可視化系統(tǒng)具有自適應(yīng)表達的地理可視化系統(tǒng)應(yīng)該具備上下文分析、交互式操作以及自我組織、自我評價的功能

“自適應(yīng)對象”通過一定的“自適應(yīng)方法”從而自適應(yīng)的達到“自適應(yīng)目標(biāo)/結(jié)果”自適應(yīng)的原理四、自適應(yīng)表達四、自適應(yīng)表達

自適應(yīng)的服務(wù)概念框架

當(dāng)處于一定上下文的用戶發(fā)出服務(wù)請求時，系統(tǒng)根據(jù)用戶當(dāng)前所處的上下文，自適應(yīng)地為之提供相應(yīng)的信息，并將其以與之相適應(yīng)的方式提示給用戶。四、自適應(yīng)表達?信息內(nèi)容（數(shù)量、分類、等級、細(xì)節(jié)層次、地理范圍）?信息表達方式（地圖版面設(shè)計、地圖尺度、地圖綜合、粒度、圖元）?用戶接口/界面的自適應(yīng)（用戶接口/界面）?技術(shù)（通訊、傳輸?shù)龋┳赃m應(yīng)的內(nèi)容四、自適應(yīng)表達

與其他的應(yīng)用相比，自適應(yīng)表達在LBS應(yīng)用中最大的特點是空間數(shù)據(jù)的地理可視化要在移動環(huán)境下的小屏幕設(shè)備上進行設(shè)計。在小屏幕設(shè)備上進行可視化表達所面臨的主要問題包括：有限的分辨率、小尺寸的顯示屏、有限的可供選擇的色彩制約了顯示的方式有限的處理、存儲能力和窄帶寬制約了數(shù)據(jù)的操作全局上下文信息的缺失會導(dǎo)致頻繁、乏味的地圖縮放平移操作LBS中的自適應(yīng)表達四、自適應(yīng)表達移動環(huán)境下的地圖自適應(yīng)表達地理信息的可視化表達自適應(yīng)；地理信息內(nèi)容自適應(yīng)；用戶接口/界面自適應(yīng)；culturalassociationofcolors，F(xiàn)ocusMap基于變比例尺的魚眼可視化技術(shù)基于鄰近的比例尺自動調(diào)節(jié)的自適應(yīng)可視化方法基于拓?fù)涫疽鈭D四、自適應(yīng)表達地理信息的可視化表達自適應(yīng)研究四、自適應(yīng)表達地理信息內(nèi)容自適應(yīng)地理信息內(nèi)容的自適應(yīng)，主要是對地理信息的選取，信息數(shù)量與詳細(xì)程度的調(diào)整，以及信息的分類與編碼。用戶接口的自適應(yīng)由用戶的操作行為觸發(fā)的接口。如：放大、縮小->要素層次，顯示順序、顯示頻率等變化。由外部環(huán)境的變化觸發(fā)的接口。如:天氣、光線(亮、暗)，外界環(huán)境(如室內(nèi)、室外、安靜、嘈雜)，時間和事件，用戶文化背景(如國籍、語言等)等。LBS典型應(yīng)用LBS應(yīng)用StefanSteiniger,MoritzNeun（2006)

手機位置信息服務(wù)導(dǎo)航周邊搜索路徑規(guī)劃POI查詢空間測量交通信息車輛跟蹤······Reichenbacher,Tumasch(2004)

和擁有海量數(shù)據(jù)的互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，手機位置信息服務(wù)可以為我們提供：生活信息-----周邊餐飲、娛樂、天氣等交通信息-----路況實時信息公共設(shè)施-----附近醫(yī)院、車站、加油站等Web地圖服務(wù)Web地圖（Bing,Googlemap…)等提供地圖搜索路徑規(guī)劃空間量測地圖、衛(wèi)星影像、地形圖瀏覽交通路況······在線地圖服務(wù)逐漸向移動終端發(fā)展。手機必應(yīng)生活信息-----周邊搜索（餐飲、娛樂），天氣等交通信息-----路徑規(guī)劃公共設(shè)施-----附近醫(yī)院、車站、加油站等http://3/MobileMSEARCH.htmlGoogleMapsNavigation---Android導(dǎo)航路徑規(guī)劃與導(dǎo)航 可以切換地圖模式與街景模式來導(dǎo)航POI信息查詢（加油站與餐廳）語音輔助（語音識別）實時路況

GoogleMap新增加車用導(dǎo)航模式GoogleMapsNavigation-衛(wèi)星影像模式GoogleMapsNavigation-街景、地圖模式實時路況與POI信息娛樂和社交網(wǎng)絡(luò)手機社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（SNS）橫跨手機及PC互聯(lián)網(wǎng)的社交平臺，提供了基于真實地理位置的網(wǎng)絡(luò)社交服務(wù)，包括基于位置的手機交友及移動博客、無線即時通訊、手機對講、內(nèi)容分享等。用戶通過這個平臺可以使用一系列的在線服務(wù)，包括博客、相冊、圈子、交友、新聞、書城以及娛樂游戲等功能。

手機社交網(wǎng)絡(luò)隱藏巨大商機InternationalWorkshoponLocationBasedSocialNetworks

3Nov.2009,SeattleLBSN：thesocialnetworkserviceswherepeoplecantrackandsharelocation-relatedinformationwitheachother,viaeithermobileordesktopcomputers.“Location-BasedSocialNetworksTakeOff”,MicrosoftResearchFeatureNews,/en-us/news/features/lbsn-120909.aspx典型的基于位置的社交娛樂服務(wù)如果在外發(fā)現(xiàn)中意的店鋪，可以做一個帶有位置信息的便條與其他用戶共享JewelChase--基于位置信息服務(wù)和地圖數(shù)據(jù)的捉迷藏游戲旅途中隨時將自己的位置以及與該位置有關(guān)的信息在朋友圈中發(fā)布，與朋友共享旅途樂趣Dada--可以讓用戶上傳圖片和視頻更新自己的博客，下載手機游戲，并實時和本地用戶以及好友保持在線聯(lián)絡(luò)(/)Strands--提供手機社交網(wǎng)絡(luò)音樂服務(wù)，為聚會組織者、酒吧DJ和俱樂部等提供的名為partyStrands的服務(wù)(/home)典型的基于位置的社交娛樂服務(wù)Itsmy—為上傳數(shù)量排在前面的用戶開通個人移動電視頻道(/)Brightkite--讓用戶隨時知道朋友的位置信息，因為不需要GPS，用戶可以通過短消息或者email來更新自己的信息、圖片和留言，尤其在出席大型會議或者參加大型活動的時(/)Zyb--提供在線存儲和同步手機通訊錄的功能，并可以將這些信息導(dǎo)入另一臺手機，還可以通過Zy