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、個性化多元化，再加上大數(shù)據(jù)云存儲等技術(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，由于操作簡單，各種智能移動終端應(yīng)用（App），讓人們真正走向了移動信息時代，市面上的各種出行App、旅游類App 也應(yīng)運而生。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)票購買等服務(wù)。用戶使用以上兩類App 時，需要主動查詢景點相關(guān)信息。當(dāng)距離景點一定范圍時，App 能主動為用戶推送景點相關(guān)信息，用戶體驗將得到有效提升。

為此，本文以Android 平臺為基礎(chǔ)，結(jié)合移動GIS，通過對地理圍欄技術(shù)的研究，設(shè)計并實現(xiàn)景點信息推送功能。

1 地理圍欄技術(shù)

LBS 即基于位置的服務(wù)，它是通過電信運營商的無線通信網(wǎng)絡(luò)或外部定位方式(如GPS)獲取移動終端用戶位置信息，在GIS 平臺的支持下，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 的一項新應(yīng)用，即用虛擬柵欄圍出一個地理邊界，當(dāng)手機(jī)進(jìn)入、離開該區(qū)域，或在該區(qū)域內(nèi)活動時，手機(jī)可以接收自動通知和警告。

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，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)計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

本文研究的基于地理圍欄的景點信息推送功能，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)，整個架構(gòu)從底層至上層共分為四個，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)庫和普通關(guān)系數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。地理數(shù)據(jù)庫包括城市各級道路的線狀要素和城市旅游景點的點狀要素以及它們組成的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集和針對點狀要素的地址定位器；關(guān)系數(shù)據(jù)庫包括景點信息、通知信息等內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，用戶能否得到正確的景點信息，依賴于數(shù)據(jù)庫的完整。

邏輯服務(wù)管理層主要由ArcGIS Server 和Web 服務(wù)器提供。ArcGIS Server 用來處理和發(fā)布地理數(shù)據(jù)庫，Web 服務(wù)器則用來處理和存儲關(guān)系數(shù)據(jù)庫內(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，無須進(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，實現(xiàn)用戶對于功能的操作。

2.2 地理圍欄數(shù)據(jù)庫

地理圍欄的實現(xiàn)，需要的數(shù)據(jù)包括：景點經(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)存儲于關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，使用的是移動端嵌入式數(shù)據(jù)庫引擎SQLite。存儲數(shù)據(jù)時，每個景點設(shè)置唯一Id 作為主鍵，同時，選取合適的數(shù)據(jù)類型存儲經(jīng)緯度、圍欄半徑以及推送信息等內(nèi)容。

2.3 功能設(shè)計

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ArcGIS Online 在線地圖加載實現(xiàn)。通過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MapView 地圖控件顯示，實現(xiàn)地圖加載。MapView 提供了多種地圖縮放的方式，通過調(diào)用zoomin（)和zoomout（)逐級放大、縮小地圖。

定位功能模塊需通過get System Service 方法從activity 中獲得一個Location Manager class 的引用，提供系統(tǒng)的位置服務(wù)，使用request Location Updates 方法對位置進(jìn)行周期更新，包括了經(jīng)緯度、更新時間等參數(shù)。通過調(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proximity alert，方法有5 個參數(shù)，依次是經(jīng)度、緯度、區(qū)域半徑、是否過期以及一個廣播Pending Intent。此函數(shù)用于指定景點坐標(biāo)（緯度、經(jīng)度）和圍欄半徑，根據(jù)獲取到的用戶位置，計算與景點坐標(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。

信息推送模塊通過使用get Brodcast 靜態(tài)方法來創(chuàng)建一個Pending Intent，同時，創(chuàng)建一個意圖過濾器intentFilter，并使用注冊廣播接收器register Receiver的方法來綁定一個自定義的接收廣播Broadcast Receiver 和intentfiler，當(dāng)設(shè)備進(jìn)入一個監(jiān)測到的告警alert 區(qū)域時發(fā)出意圖intent。

設(shè)計流程圖如圖2 所示。用戶在打開手機(jī)App后，進(jìn)行地圖加載，獲取關(guān)系數(shù)據(jù)庫景點信息后，生成圍欄信息。同時，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)通知欄顯示景點介紹信息。

圖2 功能設(shè)計流程

2.4 功能實現(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，造型簡潔、氣勢雄偉，是我國佛教建筑藝術(shù)的標(biāo)志性建筑和杰出代表。

2.4.2 實現(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分布圖?？蓪崿F(xiàn)西安市旅游景點地圖的加載、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位置作為測試點，如圖4 所示。當(dāng)用戶位于圍欄外途徑圍欄邊界所選點位時，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)

本文通過移動GIS 和Android 平臺，設(shè)計實現(xiàn)的基于地理圍欄的景點信息推送系統(tǒng)，可實現(xiàn)用戶在進(jìn)入景區(qū)范圍時主動提醒服務(wù)，提升了用戶自助旅游時的便捷體驗。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，下一步可開發(fā)更加簡便的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)方式（如微信小程序），提供實時、便捷的服務(wù)。另一方面，對于推送提醒的內(nèi)容，可增加視頻、VR全景等形式，豐富用戶體驗。