基于廣電地理信息的智能便民服務(wù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)

孫 亮

（廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司 廣州珠江數(shù)字電視及數(shù)字家庭技術(shù)應(yīng)用研究院有限公司，廣東 廣州 510091）

1 總體架構(gòu)

2 信息整合和歸集

廣電互動(dòng)電視平臺(tái)的地理信息便民服務(wù)系統(tǒng)按整體的功能和業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，主要分為數(shù)據(jù)資源的歸集處理、三維地圖信息處理、終端技術(shù)處理3個(gè)環(huán)節(jié)。系統(tǒng)處理采用了多層架構(gòu)，按以上3個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，分為數(shù)據(jù)歸集層、業(yè)務(wù)處理層、業(yè)務(wù)表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)歸集層負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、通信和集中存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)連接的功能。業(yè)務(wù)處理層完成系統(tǒng)主要的業(yè)務(wù)邏輯處理以及工作流程；業(yè)務(wù)表現(xiàn)層完成三維地圖仿真信息數(shù)據(jù)和廣電互動(dòng)終端設(shè)備的集成與整合，以及與系統(tǒng)的使用交互。根據(jù)以上的架構(gòu)，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要分為廣電數(shù)據(jù)信息與地理數(shù)據(jù)信息的整合和歸集研究、三維地理信息技術(shù)以及在廣電互動(dòng)電視終端的應(yīng)用技術(shù)研究和基于廣電互動(dòng)終端的智能化社區(qū)便民信息服務(wù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)3個(gè)部分。

系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

信息整合的核心問(wèn)題是如何將廣電BOSS系統(tǒng)用戶的地理信息數(shù)據(jù)與地圖提供商的地理信息數(shù)據(jù)對(duì)接。根據(jù)廣電需求，地圖提供商在業(yè)務(wù)處理層專門建立了一個(gè)地址匹配模塊，通過(guò)與廣電BOSS地址模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的匹配，完成數(shù)據(jù)的整合。

2.1 三維仿真地圖數(shù)據(jù)

三維仿真地圖數(shù)據(jù)主要包含了位置坐標(biāo)信息、道路數(shù)據(jù)、建筑數(shù)據(jù)和河流、山川信息，和傳統(tǒng)的平面地圖數(shù)據(jù)比較，廣電互動(dòng)電視平臺(tái)的地理信息便民服務(wù)系統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)，使用了2.5D的立面模式，整合以上地圖數(shù)據(jù)，能更真實(shí)、更有層次地還原社區(qū)地理結(jié)構(gòu)，讓用戶更加容易了解自身的位置，并接受和理解數(shù)字化社區(qū)的概念和業(yè)務(wù)。其具體應(yīng)用如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

圖2 互動(dòng)電視應(yīng)用——三維仿真地圖（截圖）

2.2 地理信息數(shù)據(jù)

地理信息數(shù)據(jù)主要包括地圖POI數(shù)據(jù)、公交數(shù)據(jù)和商業(yè)數(shù)據(jù)。

POI數(shù)據(jù)包含了地理信息系統(tǒng)中的所有對(duì)象，包括樓房、商鋪、公交站點(diǎn)等所有出現(xiàn)在區(qū)域范圍的實(shí)體建筑的名稱、經(jīng)度、緯度數(shù)據(jù)。每隔一段時(shí)間，進(jìn)行數(shù)據(jù)的重新采集，通過(guò)智能匹配以及人工校準(zhǔn)重新定位，保障系統(tǒng)的地理數(shù)據(jù)信息的完整性。

公交數(shù)據(jù)包含地圖上所有站點(diǎn)信息和線路信息，還有站點(diǎn)與線路之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)。

商業(yè)數(shù)據(jù)主要以地圖上的實(shí)體建筑物為基礎(chǔ)，以地理三維坐標(biāo)為維度，涵蓋了大至酒店、銀行、商店、超市、公園、企業(yè)，小至便利店、小吃店、小賣部等的商業(yè)化數(shù)據(jù)信息。

2.3 數(shù)據(jù)整合和歸集

廣電BOSS數(shù)據(jù)和三維仿真地理信息數(shù)據(jù)屬于兩個(gè)平行維度，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合歸集，是廣電互動(dòng)電視平臺(tái)的地理信息便民服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是項(xiàng)目的主要研究方向。該便民服務(wù)系統(tǒng)的對(duì)象分為用戶個(gè)體信息獲取和指定區(qū)域的群體服務(wù)兩個(gè)大類，數(shù)據(jù)處理也細(xì)分為以下兩個(gè)方面：

1）互動(dòng)電視終端地圖定位以及指定范圍的的數(shù)據(jù)歸集。

主要以廣電BOSS系統(tǒng)的互動(dòng)電視終端、用戶信息、地址規(guī)范為基礎(chǔ)，智能匹配三維仿真地理信息數(shù)據(jù)，通過(guò)互動(dòng)電視終端，實(shí)現(xiàn)廣電用戶家庭的地圖信息定位，并通過(guò)定位的三維地理信息坐標(biāo)，可配置地指定定位的坐標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)的地圖POI信息、公交信息、商業(yè)信息進(jìn)行歸集，并按用戶的實(shí)際需求，進(jìn)行數(shù)據(jù)的清洗、過(guò)濾，有目的、有效地滿足便民服務(wù)需求。

2）指定的區(qū)域和范圍內(nèi)互動(dòng)電視終端的關(guān)聯(lián)。

廣電互動(dòng)電視平臺(tái)的地理信息便民服務(wù)系統(tǒng)可以為指定區(qū)域的群體服務(wù)，該項(xiàng)數(shù)據(jù)處理主要在于建立地圖區(qū)域數(shù)據(jù)和區(qū)域范圍內(nèi)的廣電用戶的關(guān)聯(lián)。由于服務(wù)的對(duì)象可配置，可以是指定的街道范圍、指定小區(qū)或是指定的社區(qū)，該數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)需要按廣電BOSS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)規(guī)范，和三維仿真地理信息數(shù)據(jù)無(wú)縫整合，并進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，以幫助系統(tǒng)進(jìn)行社區(qū)式的群體服務(wù)。

3 區(qū)域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化

針對(duì)便民服務(wù)需求，提出了區(qū)域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化的概念，主要是通過(guò)廣電數(shù)據(jù)信息與地理數(shù)據(jù)信息整合和歸集后，系統(tǒng)前端對(duì)互動(dòng)電視終端實(shí)現(xiàn)技術(shù)服務(wù)，包括在電視上漫游三維地圖和獲取地圖位置信息，獲取兩點(diǎn)之間的出行交通指引服務(wù)，獲取指定區(qū)域的周邊信息，通過(guò)垂直搜索引擎自動(dòng)搜索商家數(shù)據(jù)等功能。系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)智能分析，提供以家庭為單位的服務(wù)信息的智能推送。用戶只要通過(guò)遙控器即可和系統(tǒng)進(jìn)行方便、快捷、準(zhǔn)確的交互，獲得相關(guān)的信息服務(wù)。

針對(duì)便民服務(wù)需求以及業(yè)務(wù)的發(fā)展方向，系統(tǒng)將各個(gè)服務(wù)模塊化，主要分為三維地圖信息采集與制作模塊、智能地址匹配模塊、周邊信息服務(wù)模塊、垂直搜索引擎模塊、公交查詢模塊以及智能信息推送模塊，各模塊之間能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和互相的調(diào)度。

3.1 三維地圖信息采集

三維地圖信息采集主要使用手持GPS，以及高精數(shù)碼移動(dòng)終端等現(xiàn)代化設(shè)備，運(yùn)用先進(jìn)的衛(wèi)星定位技術(shù)及三維激光掃描技術(shù)對(duì)景區(qū)及周邊實(shí)體建筑進(jìn)行實(shí)地采集，通過(guò)專業(yè)的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)對(duì)采集數(shù)據(jù)按規(guī)則與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審核處理，并使用當(dāng)今國(guó)際流行的多邊形建模技術(shù)、定點(diǎn)貼圖技術(shù)和可測(cè)量街景制作技術(shù)，對(duì)每一棟建筑進(jìn)行細(xì)致的制作，盡量還原建筑的真實(shí)外觀，制作出三維仿真數(shù)據(jù)。并采用非常接近真實(shí)的光線跟蹤渲染技術(shù)，增強(qiáng)三維地圖的層次感和真實(shí)感，如圖3所示。

圖3 三維地圖信息采集與制作流程

3.2 智能地址匹配

每個(gè)互動(dòng)電視終端都需要在地圖上標(biāo)識(shí)、定位，才能為用戶提供信息服務(wù)，智能地址匹配模塊通過(guò)智能數(shù)據(jù)分析，使廣電BOSS系統(tǒng)數(shù)據(jù)和三維地理信息數(shù)據(jù)產(chǎn)生準(zhǔn)確的坐標(biāo)信息關(guān)聯(lián)，和地圖的POI數(shù)據(jù)和實(shí)體建筑物進(jìn)行匹配。

為起到系統(tǒng)化規(guī)范管理的作用，達(dá)到“唯一而準(zhǔn)確的地址”的目標(biāo)，早于公司建立初期，珠江數(shù)碼集團(tuán)已基于廣電BOSS系統(tǒng)制定了一套標(biāo)準(zhǔn)地址的管理規(guī)范以及相應(yīng)的審核機(jī)制。近年，隨著公司主營(yíng)業(yè)務(wù)產(chǎn)品的增加，用戶覆蓋面擴(kuò)大，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地址的管理規(guī)范以及相應(yīng)的審核機(jī)制進(jìn)行了優(yōu)化工作，重新明確了標(biāo)準(zhǔn)地址命名按照四級(jí)劃分，須按照“市 |區(qū) |鎮(zhèn)/路/道/村|街/里/巷/弄/崗/嶺/鄉(xiāng)/社/塘/洲/莊/陂/隊(duì)/號(hào)/棟/梯”執(zhí)行命名及錄入工作，同時(shí)也在BOSS系統(tǒng)中重新規(guī)范了地址的審核機(jī)制，即一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)地址建立后，必須通過(guò)各級(jí)相應(yīng)的審核才能生效。

首先通過(guò)互動(dòng)電視終端的唯一設(shè)備ID信息，由互動(dòng)電視終端向系統(tǒng)發(fā)出指令，系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備ID，調(diào)用廣電BOSS系統(tǒng)接口獲取當(dāng)前用戶所在的地理位置信息，然后和三維地圖的地理信息POI數(shù)據(jù)地址，逐級(jí)進(jìn)行智能匹配，匹配的范圍包括區(qū)域、街道、建筑名稱等，匹配成功后，則返回當(dāng)前終端所在位置坐標(biāo)，并在地圖上進(jìn)行位置標(biāo)注。

4 智能化社區(qū)便民信息服務(wù)的實(shí)現(xiàn)

4.1 廣電終端的實(shí)現(xiàn)

目前，基于計(jì)算機(jī)瀏覽器、手機(jī)等終端的GIS系統(tǒng)相對(duì)比較多，但是基于互動(dòng)電視終端上的三維地圖的便民信息服務(wù)應(yīng)用目前在國(guó)內(nèi)尚屬首例，而考慮如何在互動(dòng)電視終端上保障三維地圖的流暢運(yùn)行非常重要。

三維地圖應(yīng)用包含地圖展示、漫游、放大縮小、定位等基本功能。首先需要獲取屏幕地圖展示區(qū)域的尺寸大小，定義一個(gè)中心點(diǎn)像素坐標(biāo)和比例尺級(jí)別，按照坐標(biāo)和級(jí)別調(diào)用對(duì)應(yīng)的地圖瓦片數(shù)據(jù)，通過(guò)普通拼圖算法和像素坐標(biāo)的規(guī)則將瓦片地圖數(shù)據(jù)拼成一張屏幕區(qū)域地圖。加載瓦片地圖數(shù)據(jù)需要引用異步加載模式，能平衡客戶端和服務(wù)器的負(fù)載，減輕服務(wù)端的負(fù)擔(dān)，無(wú)刷新更新界面，使用戶的實(shí)際等待時(shí)間較少，實(shí)現(xiàn)瓦片地圖的動(dòng)態(tài)更新，實(shí)現(xiàn)瓦片地圖的可視化交互，從而實(shí)現(xiàn)具體連貫的用戶體驗(yàn)。

由于互動(dòng)電視并沒有和普通PC一樣有鼠標(biāo)的操作，用戶與終端交互只能通過(guò)遙控器，因此需要調(diào)用廣電中間件（MPF）提供的組件，綁定遙控器的按鍵事件，比如在地圖主界面通過(guò)電視遙控器[左]、[右]、[上]、[下]按鈕，可以進(jìn)行地圖的切換移動(dòng)。Volume按鈕[+]、[-]可以提高降低音量。Lever[+]、[-]等級(jí)按鈕，可以放大縮小顯示的地圖。地圖移動(dòng)或者放大因?yàn)樽鴺?biāo)或者比例尺發(fā)生了變化，那么需要觸發(fā)異步加載地圖瓦片數(shù)據(jù)再拼接屏幕下的地圖，已經(jīng)加載過(guò)的瓦片數(shù)據(jù)緩存起來(lái)，這樣就能實(shí)現(xiàn)一次加載，下次獲取同樣的地圖瓦片數(shù)據(jù)，能直接讀取緩存的數(shù)據(jù)，使地圖漫游非常順暢，無(wú)需等待。

4.2 開發(fā)實(shí)現(xiàn)

廣州廣電互動(dòng)電視平臺(tái)使用的是微軟公司的Me?diaroom IPTV系統(tǒng) ，其系統(tǒng)使用MPF（Mediaroom Pre?sentation_Framework）技術(shù)框架作為中間件，廣電互動(dòng)電視平臺(tái)的地理信息便民服務(wù)系統(tǒng)整合了BOSS系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)各種處理模塊和引擎，無(wú)縫集成到廣電的中間件上，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)電視終端和服務(wù)前端的數(shù)據(jù)交互，終端的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)和用戶與終端的操作交互。

異步腳本和XML（Asynchronous JavaScript and XML，Ajax），包括 XHTML，CSS，DOM，XML，XSLT，XMLHTTPRequest和Javascript等對(duì)象，如何通過(guò)異步加載的客戶端處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維地理信息服務(wù)在互動(dòng)電視終端的加載，是一個(gè)全新的應(yīng)用模式。

如圖4所示，是基于Ajax的廣電終端的應(yīng)用模型，為了實(shí)現(xiàn)用戶的操作與應(yīng)用服務(wù)器的響應(yīng)異步化，相當(dāng)于用戶接口和服務(wù)器之間加了一個(gè)中間層。在用戶請(qǐng)求過(guò)程中，將部分請(qǐng)求交給中間層處理，只有確認(rèn)需要在服務(wù)器端讀取新的數(shù)據(jù)時(shí)才由Ajax引擎向服務(wù)端提交客戶端請(qǐng)求。因而可以利用客戶端閑置的處理能力來(lái)處理服務(wù)端的一些運(yùn)算，已減輕帶寬和服務(wù)器的負(fù)載，Ajax創(chuàng)建了一種新的體系結(jié)構(gòu)。這種體系結(jié)構(gòu)的核心部分為較少服務(wù)端時(shí)間、異步、任何用戶事件都能觸發(fā)一個(gè)異步的請(qǐng)求。

圖4 異步加載的客戶端處理技術(shù)

4.3 緩存與調(diào)度機(jī)制

考慮到該系統(tǒng)承載的大量客戶端訪問(wèn)，廣電互動(dòng)電視平臺(tái)的地理信息便民服務(wù)系統(tǒng)通過(guò)高效的緩存與調(diào)度機(jī)制，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的數(shù)據(jù)緩存和應(yīng)用緩存，有效地降低了服務(wù)端的負(fù)擔(dān)（如圖5所示）。

客戶端的緩存機(jī)制，可以大大加快地址定位和地圖瀏覽的速度，并減少服務(wù)器負(fù)擔(dān)。

服務(wù)端緩存可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)查詢次數(shù)時(shí)間，減少服務(wù)器負(fù)擔(dān)。OGIS三維綜合應(yīng)用平臺(tái)采用了3種服務(wù)端的緩存機(jī)制：

1）數(shù)據(jù)緩存。通常情況下，大量數(shù)據(jù)是保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的，而應(yīng)用程序訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)是一項(xiàng)很費(fèi)時(shí)的操作。如果先將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)緩存到緩存區(qū)中，當(dāng)應(yīng)用程序需要這些數(shù)據(jù)時(shí)，直接從緩存區(qū)中提取，就可以減少系統(tǒng)開銷。

圖5 緩存結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 結(jié)合后應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)截圖

2）應(yīng)用緩存。一般在統(tǒng)一程序生存周期中，數(shù)據(jù)是可以共用的，在程序中設(shè)置緩存機(jī)制，將數(shù)據(jù)緩存到內(nèi)存中，與程序的生存周期一起創(chuàng)建與銷毀。達(dá)到在程序級(jí)別的數(shù)據(jù)緩存，更好地控制應(yīng)用程序的執(zhí)行效率。

3）結(jié)果緩存。在查詢數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，同時(shí)將查詢語(yǔ)句與查詢結(jié)果緩存起來(lái)。當(dāng)執(zhí)行已被緩存的查詢語(yǔ)句時(shí)，程序直接從內(nèi)存空間中調(diào)取數(shù)據(jù)，提高查詢效率。

5 社區(qū)智能服務(wù)應(yīng)用

結(jié)合前地圖界面如圖6所示。

圖6 結(jié)合前應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)截圖

結(jié)合后應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)界面如圖7所示。

本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)與用戶地理位置密切相關(guān)的信息集中管理，通過(guò)和社區(qū)居委會(huì)、自來(lái)水公司、煤氣公司、社區(qū)醫(yī)院等單位的系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)社區(qū)信息、通知、活動(dòng)信息、水電煤賬單等內(nèi)容的智能推送，市民即使安坐家中，也可迅速獲得第一手消息。

本系統(tǒng)可以結(jié)合多方優(yōu)勢(shì)，支持按用戶屬性（年齡段、性別、行為習(xí)慣）、家庭地理位置集成周邊的商業(yè)信息。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的分類及排序后，面向用戶提供具有地理位置以及個(gè)人行為針對(duì)性的高效搜索查詢服務(wù)。

例如，居住在距離天河城廣場(chǎng)約700 m的用戶，利用本系統(tǒng)搜索附近的餐館或者附近的休閑購(gòu)物去處時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)基于遠(yuǎn)近、過(guò)往的搜索行為習(xí)慣分析、商戶綜合評(píng)價(jià)、消費(fèi)水平等進(jìn)行排序，以供用戶選擇。

6 小結(jié)

該項(xiàng)目不僅為用戶家庭方便、快捷地提供周邊指定范圍所需的生活信息和商業(yè)服務(wù)，還可以為水電煤公共事業(yè)、街道、居委、小區(qū)物管甚至樓棟等不同區(qū)域的需求，進(jìn)行信息化管理，從而形成數(shù)字化的智能服務(wù)社區(qū)，也同時(shí)為電子商務(wù)、消費(fèi)品市場(chǎng)、飲食業(yè)、房地產(chǎn)等提供社區(qū)化的電子銷售渠道，從而促進(jìn)本市數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)鏈的形成和完善，帶動(dòng)廣州互動(dòng)電視多媒體信息平臺(tái)向規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

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