王 靜 劉 飛

（1.西安交通工程學(xué)院，陜西 西安 710300；2.西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所，陜西 西安 710065）

0 引言

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展與智能終端的普及化，智慧旅游服務(wù)的研究更多的趨向于智能化、個(gè)性化多元化，再加上大數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)等技術(shù)的出現(xiàn)，為智慧旅游自助導(dǎo)游系統(tǒng)奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

另一方面，由于操作簡(jiǎn)單，各種智能移動(dòng)終端應(yīng)用（App），讓人們真正走向了移動(dòng)信息時(shí)代，市面上的各種出行App、旅游類App 也應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)下，較為主流的主要有兩類，一類是電子地圖，如天地圖、高德地圖和百度地圖等軟件，主要提供出行路線規(guī)劃、周邊搜索等服務(wù)；另一類是以馬蜂窩、攜程等為代表，可提供旅游規(guī)劃、攻略分享以及酒店預(yù)訂、機(jī)票購(gòu)買(mǎi)等服務(wù)。用戶使用以上兩類App 時(shí)，需要主動(dòng)查詢景點(diǎn)相關(guān)信息。當(dāng)距離景點(diǎn)一定范圍時(shí)，App 能主動(dòng)為用戶推送景點(diǎn)相關(guān)信息，用戶體驗(yàn)將得到有效提升。

為此，本文以Android 平臺(tái)為基礎(chǔ)，結(jié)合移動(dòng)GIS，通過(guò)對(duì)地理圍欄技術(shù)的研究，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)景點(diǎn)信息推送功能。

1 地理圍欄技術(shù)

LBS 即基于位置的服務(wù)，它是通過(guò)電信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)或外部定位方式(如GPS)獲取移動(dòng)終端用戶位置信息，在GIS 平臺(tái)的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù)。地理圍欄技術(shù)是LBS 的一項(xiàng)新應(yīng)用，即用虛擬柵欄圍出一個(gè)地理邊界，當(dāng)手機(jī)進(jìn)入、離開(kāi)該區(qū)域，或在該區(qū)域內(nèi)活動(dòng)時(shí)，手機(jī)可以接收自動(dòng)通知和警告。

地理圍欄技術(shù)的核心是，判斷用戶是否落在圍欄內(nèi)部。常用的地理圍欄算法有圓形、矩形以及復(fù)雜多邊形等幾類。

本文采用圓形地理圍欄算法，數(shù)學(xué)模型可表示為：

式中，（x，y）為地理圍欄的中心；（x，y）為地理圍欄的邊界坐標(biāo)；r 為地理圍欄的半徑。

圓形地理圍欄示意圖如圖1 所示，通過(guò)用戶手機(jī)網(wǎng)絡(luò)或GPS 模塊定位用戶位置（x，y），用戶距離圍欄中心距離為：

圖1 圓形地理圍欄示意

當(dāng)d≤r 時(shí)，用戶進(jìn)入地理圍欄內(nèi)，觸發(fā)地理圍欄推送或告警。

2 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本文研究的基于地理圍欄的景點(diǎn)信息推送功能，建立在具有地圖定位功能的手機(jī)App 上，系統(tǒng)采用C/S（Client/Server）結(jié)構(gòu)，整個(gè)架構(gòu)從底層至上層共分為四個(gè)，依次是數(shù)據(jù)層、邏輯服務(wù)管理層、邏輯業(yè)務(wù)處理層和表示層（調(diào)用層）。

數(shù)據(jù)層由地理數(shù)據(jù)庫(kù)和普通關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成。地理數(shù)據(jù)庫(kù)包括城市各級(jí)道路的線狀要素和城市旅游景點(diǎn)的點(diǎn)狀要素以及它們組成的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集和針對(duì)點(diǎn)狀要素的地址定位器；關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)包括景點(diǎn)信息、通知信息等內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，用戶能否得到正確的景點(diǎn)信息，依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)的完整。

邏輯服務(wù)管理層主要由ArcGIS Server 和Web 服務(wù)器提供。ArcGIS Server 用來(lái)處理和發(fā)布地理數(shù)據(jù)庫(kù)，Web 服務(wù)器則用來(lái)處理和存儲(chǔ)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容。

邏輯業(yè)務(wù)處理層是系統(tǒng)架構(gòu)中的核心部分。邏輯業(yè)務(wù)層處理層主要實(shí)現(xiàn)地圖加載定位和共享推送服務(wù)等功能，在數(shù)據(jù)交換中起承上啟下作用。該層與邏輯服務(wù)管理層接口使用主流Web 接口之一的REST接口。REST 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，無(wú)須進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，直接向服務(wù)器發(fā)送，經(jīng)HTTP 協(xié)議將發(fā)送的參數(shù)置于URL 中進(jìn)行發(fā)送，有利于開(kāi)發(fā)人員理解和應(yīng)用相關(guān)的Web 資源以及整體性能的提升。

表示層主要將推送信息在客戶端顯示，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)于功能的操作。

2.2 地理圍欄數(shù)據(jù)庫(kù)

地理圍欄的實(shí)現(xiàn)，需要的數(shù)據(jù)包括：景點(diǎn)經(jīng)緯度信息、圍欄半徑、推送數(shù)據(jù)信息等。地理圍欄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用的是移動(dòng)端嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)引擎SQLite。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)景點(diǎn)設(shè)置唯一Id 作為主鍵，同時(shí)，選取合適的數(shù)據(jù)類型存儲(chǔ)經(jīng)緯度、圍欄半徑以及推送信息等內(nèi)容。

2.3 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的主要功能模塊包括地圖加載模塊、定位功能模塊、地理圍欄判斷模塊、信息推送模塊。

地圖加載模塊通過(guò)ArcGIS Online 在線地圖加載實(shí)現(xiàn)。通過(guò)ArcGIS Online Services 連接到特定層，將在線切片地圖，加載至ArcGIS Tiled Map Service Layer圖層，再通過(guò)MapView 地圖控件顯示，實(shí)現(xiàn)地圖加載。MapView 提供了多種地圖縮放的方式，通過(guò)調(diào)用zoomin（)和zoomout（)逐級(jí)放大、縮小地圖。

定位功能模塊需通過(guò)get System Service 方法從activity 中獲得一個(gè)Location Manager class 的引用，提供系統(tǒng)的位置服務(wù)，使用request Location Updates 方法對(duì)位置進(jìn)行周期更新，包括了經(jīng)緯度、更新時(shí)間等參數(shù)。通過(guò)調(diào)用get Last Known Location 方法獲取用戶的最新更新的位置信息。

地理圍欄判斷模塊需要調(diào)用add Proximity Alert方法設(shè)定一個(gè)proximity alert，方法有5 個(gè)參數(shù)，依次是經(jīng)度、緯度、區(qū)域半徑、是否過(guò)期以及一個(gè)廣播Pending Intent。此函數(shù)用于指定景點(diǎn)坐標(biāo)（緯度、經(jīng)度）和圍欄半徑，根據(jù)獲取到的用戶位置，計(jì)算與景點(diǎn)坐標(biāo)距離，若距離小于等于圍欄半徑，則認(rèn)為用戶已進(jìn)入圍欄。

信息推送模塊通過(guò)使用get Brodcast 靜態(tài)方法來(lái)創(chuàng)建一個(gè)Pending Intent，同時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)意圖過(guò)濾器intentFilter，并使用注冊(cè)廣播接收器register Receiver的方法來(lái)綁定一個(gè)自定義的接收廣播Broadcast Receiver 和intentfiler，當(dāng)設(shè)備進(jìn)入一個(gè)監(jiān)測(cè)到的告警alert 區(qū)域時(shí)發(fā)出意圖intent。

設(shè)計(jì)流程圖如圖2 所示。用戶在打開(kāi)手機(jī)App后，進(jìn)行地圖加載，獲取關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)景點(diǎn)信息后，生成圍欄信息。同時(shí)，周期采集用戶位置，當(dāng)用戶進(jìn)入圍欄，則調(diào)用廣播函數(shù)，發(fā)出通知，在手機(jī)通知欄顯示景點(diǎn)介紹信息。

圖2 功能設(shè)計(jì)流程

2.4 功能實(shí)現(xiàn)

2.4.1 景區(qū)概況

本文選取大雁塔景區(qū)作為研究對(duì)象。大雁塔位于十三朝古都西安，由高僧玄奘為保存由天竺帶回長(zhǎng)安的經(jīng)卷佛像而主持修建，是現(xiàn)存最早、規(guī)模最大的唐代四方樓閣式磚塔，造型簡(jiǎn)潔、氣勢(shì)雄偉，是我國(guó)佛教建筑藝術(shù)的標(biāo)志性建筑和杰出代表。

2.4.2 實(shí)現(xiàn)效果

地圖加載示意圖如圖3 所示，使用的背景圖層為ArcGIS 在線服務(wù)上獲取的西安市旅游景點(diǎn)分布圖?？蓪?shí)現(xiàn)西安市旅游景點(diǎn)地圖的加載、定位、地圖界面的縮放等功能。

圖3 地圖加載示意

本系統(tǒng)設(shè)置的景區(qū)地理圍欄半徑為1 km，選取距離大雁塔坐標(biāo)為圍欄中心。為驗(yàn)證地理圍欄設(shè)置的準(zhǔn)確性以及推送功能是否正確，在大雁塔周圍選取四個(gè)位置作為測(cè)試點(diǎn)，如圖4 所示。當(dāng)用戶位于圍欄外途徑圍欄邊界所選點(diǎn)位時(shí)，用戶手機(jī)通知欄均出現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)送的提示信息，提示用戶進(jìn)入大雁塔景區(qū)，并附有景區(qū)的相關(guān)介紹，如圖5 所示。

圖4 地理圍欄示意

圖5 進(jìn)入地理圍欄的提示信息

3 總結(jié)

本文通過(guò)移動(dòng)GIS 和Android 平臺(tái)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基于地理圍欄的景點(diǎn)信息推送系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)用戶在進(jìn)入景區(qū)范圍時(shí)主動(dòng)提醒服務(wù)，提升了用戶自助旅游時(shí)的便捷體驗(yàn)。由于使用手機(jī)應(yīng)用軟件方式進(jìn)行提醒服務(wù)的便捷程度仍有不足，下一步可開(kāi)發(fā)更加簡(jiǎn)便的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)方式（如微信小程序），提供實(shí)時(shí)、便捷的服務(wù)。另一方面，對(duì)于推送提醒的內(nèi)容，可增加視頻、VR全景等形式，豐富用戶體驗(yàn)。