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(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(dá)典型應(yīng)用智能導(dǎo)航手機(jī)位置信息服務(wù)娛樂(lè)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(jiǎn)稱(chēng)“位置服務(wù)”。通過(guò)定位技術(shù)獲得移動(dòng)終端的位置信息(如經(jīng)緯度、坐標(biāo)數(shù)據(jù))，提供給移動(dòng)用戶(hù)本人或他人以及通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種與位置相關(guān)的業(yè)務(wù)。LBS服務(wù)類(lèi)型服務(wù)類(lèi)型個(gè)人服務(wù)公共服務(wù)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航城市管理出行和交通公共安全……

……位置信息類(lèi)型基于位置的服務(wù)消費(fèi)者企業(yè)政府位置個(gè)人位置查詢(xún)聯(lián)系最近專(zhuān)業(yè)服務(wù)人員尋找企業(yè)位置位置敏感報(bào)告事件車(chē)拋錨了需要幫助醫(yī)療急救本地培訓(xùn)服務(wù)交通警報(bào)本地公眾通告事故警報(bào)分布在人口稀少地區(qū)購(gòu)房度假計(jì)劃高速增長(zhǎng)趨勢(shì)銷(xiāo)售模式增長(zhǎng)模式人均綠地面積資產(chǎn)管理私車(chē)位置保險(xiǎn)稅率最低的地方派出的維修車(chē)的位置資產(chǎn)狀況評(píng)估清潔車(chē)位置道路維護(hù)定點(diǎn)服務(wù)到達(dá)目的地時(shí)通知商店位置特定類(lèi)型的顧客位置特定對(duì)象的廣告經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域新行政分區(qū)路線(xiàn)到達(dá)路線(xiàn)最快路線(xiàn)最好的遞送路線(xiàn)出租車(chē)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(jiàn)的界標(biāo)尋找最近的目標(biāo)旅館附近有什么尋找離機(jī)場(chǎng)最近的出租車(chē)經(jīng)濟(jì)合作規(guī)劃區(qū)域貿(mào)易目錄服務(wù)尋找最近的專(zhuān)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(diǎn)公眾服務(wù)外部采購(gòu)交易如何運(yùn)費(fèi)最低在特定區(qū)域內(nèi)購(gòu)買(mǎi)低費(fèi)用分布服務(wù)位置相關(guān)的交易出租車(chē)稅率位置相關(guān)征稅地點(diǎn)尋找建房地點(diǎn)旅行地點(diǎn)參考可能的倉(cāng)儲(chǔ)地點(diǎn)最佳蜂窩基站位置新建學(xué)校地點(diǎn)環(huán)境監(jiān)控站地點(diǎn)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(gè)地面控制系統(tǒng)的工作）、地面天線(xiàn)（在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入導(dǎo)航電文）、監(jiān)測(cè)站（數(shù)據(jù)自動(dòng)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(gè)軌道平面上；3.用戶(hù)裝置部分，主要由GPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線(xiàn)組成。一、定位技術(shù)手機(jī)定位內(nèi)置GPS模塊，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航定位通過(guò)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的基站定位GSMCDMA3GCELLIDOTDOAAGPS手機(jī)自主GPS定位方式一、定位技術(shù)基于3G網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)定位CELLID(小區(qū)識(shí)別)定位，最基本定位技術(shù)，適用于所有蜂窩網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造OTDOA(ObservedTimeDifferenceofArrival)的定位技術(shù)GPS輔助手機(jī)（A-GPS）定位方式一、定位技術(shù)定位精度響應(yīng)時(shí)間終端和網(wǎng)絡(luò)要求CELLID低短，3S不需移動(dòng)臺(tái)提供定位測(cè)量信息OTDOA較高較長(zhǎng)，3-6S可以沒(méi)有GPS接收裝置AGPS高稍長(zhǎng)，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(shí)現(xiàn)由于采用終端計(jì)算→速度慢，終端耗電；

對(duì)衛(wèi)星的依賴(lài)強(qiáng)（至少捕捉到三顆衛(wèi)星才行）→盲區(qū)多網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，速度快，效果不好，無(wú)法精確定位終端采集+網(wǎng)絡(luò)計(jì)算速度快，盲區(qū)少，終端功耗低（1顆衛(wèi)星+1個(gè)基站即可準(zhǔn)確定位，沒(méi)有衛(wèi)星僅通過(guò)基站也可實(shí)現(xiàn)三角定位，精度也超過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)）終端需求GPS手機(jī)或GPS+手機(jī)手機(jī)gpsOne手機(jī)使用費(fèi)用使用免費(fèi)一般收費(fèi)一般收費(fèi)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(xiě)器和天線(xiàn)組成在特定區(qū)域區(qū)域的特定地點(diǎn)（例如關(guān)鍵出入口）安放射頻標(biāo)簽讀寫(xiě)器之后，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)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(wú)線(xiàn)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(xiàn)更新漸進(jìn)傳輸自動(dòng)變化監(jiān)測(cè)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(jìn)傳輸變化檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)算法多源數(shù)據(jù)整合二、電子地圖技術(shù)---線(xiàn)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(gè)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(hù)的延遲；通過(guò)差異分析技術(shù)，快速發(fā)現(xiàn)導(dǎo)航電子地圖與現(xiàn)實(shí)世界的差異和變化；通過(guò)多數(shù)據(jù)源融合技術(shù)，實(shí)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(yǔ)義分類(lèi)領(lǐng)域數(shù)據(jù)：包括空間維和時(shí)間維等概念,即位置、定位、移動(dòng)及時(shí)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(hù)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(yǔ)義模型的基礎(chǔ)，為L(zhǎng)BS的數(shù)據(jù)表達(dá)、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(dá)

實(shí)現(xiàn)位置信息的知識(shí)化描述，從而易于能夠被計(jì)算機(jī)快速識(shí)別和處理，為實(shí)現(xiàn)基于位置的個(gè)性化服務(wù)奠定基礎(chǔ)LBS中語(yǔ)義位置處理流程語(yǔ)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(gè)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(diǎn)從GPS軌跡數(shù)據(jù)中挖掘活動(dòng)熱點(diǎn)區(qū)域以及活動(dòng)行程(Zheng,2009)ba基于出租車(chē)軌跡數(shù)據(jù)挖掘人們活動(dòng)熱點(diǎn)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(fèi)分析(Zeng,2008)三、信息挖掘和分析技術(shù)路徑規(guī)劃—考慮實(shí)時(shí)交通路況的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃當(dāng)?shù)缆方煌顩r發(fā)生改變時(shí)重新規(guī)劃路徑

三、信息挖掘和分析技術(shù)云計(jì)算傳統(tǒng)LBS訪(fǎng)問(wèn)模式云計(jì)算模式手機(jī)+云計(jì)算=神奇的東西三、信息挖掘和分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)云計(jì)算需要解決的問(wèn)題：良好的手機(jī)端平臺(tái)“云”端系統(tǒng)帶寬穩(wěn)定性輸入輸出界面四、自適應(yīng)表達(dá)自適應(yīng)表達(dá)就是要根據(jù)用戶(hù)、數(shù)據(jù)、資源及要解決的問(wèn)題等情況，而自適應(yīng)地采用相應(yīng)的視覺(jué)表現(xiàn)形式。自適應(yīng)表達(dá)在LBS中的目標(biāo)是設(shè)計(jì)出面向于人的地理可視化系統(tǒng)具有自適應(yīng)表達(dá)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(píng)價(jià)的功能

“自適應(yīng)對(duì)象”通過(guò)一定的“自適應(yīng)方法”從而自適應(yīng)的達(dá)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(dá)四、自適應(yīng)表達(dá)

自適應(yīng)的服務(wù)概念框架

當(dāng)處于一定上下文的用戶(hù)發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)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(hù)。四、自適應(yīng)表達(dá)?信息內(nèi)容（數(shù)量、分類(lèi)、等級(jí)、細(xì)節(jié)層次、地理范圍）?信息表達(dá)方式（地圖版面設(shè)計(jì)、地圖尺度、地圖綜合、粒度、圖元）?用戶(hù)接口/界面的自適應(yīng)（用戶(hù)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(dá)

與其他的應(yīng)用相比，自適應(yīng)表達(dá)在LBS應(yīng)用中最大的特點(diǎn)是空間數(shù)據(jù)的地理可視化要在移動(dòng)環(huán)境下的小屏幕設(shè)備上進(jìn)行設(shè)計(jì)。在小屏幕設(shè)備上進(jìn)行可視化表達(dá)所面臨的主要問(wèn)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(chǔ)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(huì)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(dá)四、自適應(yīng)表達(dá)移動(dòng)環(huán)境下的地圖自適應(yīng)表達(dá)地理信息的可視化表達(dá)自適應(yīng)；地理信息內(nèi)容自適應(yīng)；用戶(hù)接口/界面自適應(yīng)；culturalassociationofcolors，F(xiàn)ocusMap基于變比例尺的魚(yú)眼可視化技術(shù)基于鄰近的比例尺自動(dòng)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(dá)地理信息的可視化表達(dá)自適應(yīng)研究四、自適應(yīng)表達(dá)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(duì)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(lèi)與編碼。用戶(hù)接口的自適應(yīng)由用戶(hù)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(xiàn)(亮、暗)，外界環(huán)境(如室內(nèi)、室外、安靜、嘈雜)，時(shí)間和事件，用戶(hù)文化背景(如國(guó)籍、語(yǔ)言等)等。LBS典型應(yīng)用LBS應(yīng)用StefanSteiniger,MoritzNeun（2006)

手機(jī)位置信息服務(wù)導(dǎo)航周邊搜索路徑規(guī)劃POI查詢(xún)空間測(cè)量交通信息車(chē)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(jī)位置信息服務(wù)可以為我們提供：生活信息-----周邊餐飲、娛樂(lè)、天氣等交通信息-----路況實(shí)時(shí)信息公共設(shè)施-----附近醫(yī)院、車(chē)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(cè)地圖、衛(wèi)星影像、地形圖瀏覽交通路況······在線(xiàn)地圖服務(wù)逐漸向移動(dòng)終端發(fā)展。手機(jī)必應(yīng)生活信息-----周邊搜索（餐飲、娛樂(lè)），天氣等交通信息-----路徑規(guī)劃公共設(shè)施-----附近醫(yī)院、車(chē)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(lái)導(dǎo)航POI信息查詢(xún)（加油站與餐廳）語(yǔ)音輔助（語(yǔ)音識(shí)別）實(shí)時(shí)路況

GoogleMap新增加車(chē)用導(dǎo)航模式GoogleMapsNavigation-衛(wèi)星影像模式GoogleMapsNavigation-街景、地圖模式實(shí)時(shí)路況與POI信息娛樂(lè)和社交網(wǎng)絡(luò)手機(jī)社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（SNS）橫跨手機(jī)及PC互聯(lián)網(wǎng)的社交平臺(tái)，提供了基于真實(shí)地理位置的網(wǎng)絡(luò)社交服務(wù)，包括基于位置的手機(jī)交友及移動(dòng)博客、無(wú)線(xiàn)即時(shí)通訊、手機(jī)對(duì)講、內(nèi)容分享等。用戶(hù)通過(guò)這個(gè)平臺(tái)可以使用一系列的在線(xiàn)服務(wù)，包括博客、相冊(cè)、圈子、交友、新聞、書(shū)城以及娛樂(lè)游戲等功能。

手機(jī)社交網(wǎng)絡(luò)隱藏巨大商機(jī)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(lè)服務(wù)如果在外發(fā)現(xiàn)中意的店鋪，可以做一個(gè)帶有位置信息的便條與其他用戶(hù)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(shí)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(lè)趣Dada--可以讓用戶(hù)上傳圖片和視頻更新自己的博客，下載手機(jī)游戲，并實(shí)時(shí)和本地用戶(hù)以及好友保持在線(xiàn)聯(lián)絡(luò)(/)Strands--提供手機(jī)社交網(wǎng)絡(luò)音樂(lè)服務(wù)，為聚會(huì)組織者、酒吧DJ和俱樂(lè)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(lè)服務(wù)Itsmy—為上傳數(shù)量排在前面的用戶(hù)開(kāi)通個(gè)人移動(dòng)電視頻道(/)Brightkite--讓用戶(hù)隨時(shí)知道朋友的位置信息，因?yàn)椴恍枰狦PS，用戶(hù)可以通過(guò)短消息或者email來(lái)更新自己的信息、圖片和留言，尤其在出席大型會(huì)議或者參加大型活動(dòng)的時(shí)(/)Zyb--提供在線(xiàn)存儲(chǔ)和同步手機(jī)通訊錄的功能，并可以將這些信息導(dǎo)入另一臺(tái)手機(jī)，還可以通過(guò)Zy