移动互联网时代的位置服务

    位置服务已经成为移动互联网的标准配置，是当前学术界和产业界共同关心的热点。本文借用“SoLoMo”的概念，从社会性、本地化和移动性三个方面总结了位置服务的技术特征和创意构成，阐述了其与社会网络、社会计算、社会感知、移动网络、移动定位技术和移动智能设备等领域的关联关系。在服务模式方面，本文认为“位置”不仅是位置服务的内容，更是位置服务构成的输入性关键因素。在技术发展方面，本文探讨了移动定位技术迈向基于位置的社会感知这一发展趋势。位置服务涉及到信息科学、网络科学和测绘科学交叉创新的新理论和新技术，是移动互联网时代的创意产业和兴趣产业。

    关键词：移动互联网,时代,位置服务
 

    图1-1SoLoMo：移动互联网时代位置服务的特征概括

    1起源与兴起

    以位置服务为代表的地球空间信息及应用服务产业已经成为当前IT产业的重要组成部分，与国民经济、社会发展各方面紧密联系，深入公众日常生活。其应用覆盖国防、安全、国土、水利、测绘、电力、交通、农业、规划、城管、环境等多个领域。据赛迪顾问(CCID)和长城战略咨询(GEI)估计，2010年以来，导航与位置服务产业市场规模就超过700亿美元，我国导航市场规模超过800亿元。在各种因素的综合推动下，预计未来五年我国导航与位置服务产业将保持至少30%-40%的复合增长，到2015年计划实现1500亿的产值，在2020年形成4000亿元的产值[1]。在技术进步、需求引领和服务模式创新的共同驱动下，位置服务已经形成了多种新型的创意服务模式，将形成涵盖移动互联网、物联网、云计算在内的新型创意产业和兴趣产业。

    近几年来，位置服务在学术界和产业界的发展也引起了国家科技行政部门的高度重视。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》明确提出发展下一代卫星导航定位及位置服务重大专项。科技部发布《国家“十二五”科学和技术发展规划》，将信息技术、现代交通技术和地球观测与导航位置服务技术列为前沿技术及新兴产业发展的重要基础，将空间海量数据处理、智能化交通技术、交通系统信息化等关键技术列为国家重点突破技术，将遥感、地理信息系统、导航定位列为需要建立的重大技术系统。温家宝总理在2011年十一届全国人大四次会议上所作的《政府工作报告》中，首次提出要积极发展地理信息新型服务业态。国家测绘地理信息局发布《测绘地理信息发展“十二五”总体规划纲要》，提出了“构建数字中国、监测地理国情、发展壮大产业、建设测绘强国”的总体战略。2011年8月，国家科技部、财政部与湖北省合作，依托武汉东湖高新技术示范区，建立以位置服务为主体的地球空间信息服务产业集群[2]，用以支持相关关键技术和创意模式的科研及产业转化，扶持中小企业成长发展。

    位置服务的应用服务的市场包括政府市场、行业市场和大众市场。政府市场涉及到城市规划和城市管理、涉及到国家公共安全、涉及到社会公共利益、应急、救灾等等。行业市场主要是以各行业，各个专业部门和工业部门、某些机构的需求为主，是目前应用普及的主体。2011年《中国互联网络发展状况调查统计报告》表明，截止到2010年底，中国手机网民规模达到3.03亿，占网民总数的66.2%。我国国移动互联网市场规模达64.4亿元人民币，同比增长43.4%，环比增长23%。MorgenStanley预测2012年全球移动互联网用户将超过PC用户[3]。随着智能终端、移动互联网应用的迅速普及和免费地图/导航软件的广泛应用，互联网地图、消费电子导航以及基于个人位置服务的创意服务等大众服务需求将保持高速增长，大众市场必将成为位置服务的主体。

    “位置”、“实时性”、“身份”和“交互性”是移动互联网有区别与传统互联网的关键特性，是移动互联网产生新技术、新产品、新应用和新商业模式的根源。这些特点与位置服务“随时(Anytime)、随地(Anywhere)为所有人(Anybody)和事(Anything)提供个性化信息服务[4]”的宗旨是天然贴合的。因此，在2011年8月召开的第10届中国互联网大会上，学术界和产业界普遍认为位置服务将会成为移动互联网的标准配置。移动互联网的用户行为也证实了这一看法。Pew最新研究报告显示，58%的智能手机上网用户使用过位置服务，其中用在导航和获得位置相关推荐的占55%，分享自身位置信息的占12%[5]。2011年2月，著名风险投资公司KPCB(KleinerPerkinsCaufield&Byers)合伙人约翰·杜尔(JohnDoerr)把移动互联网时代最热门的三个关键词整合到了一起：Social(社会的)、Local(位置)和Mobile(移动)，第一次提出了“SoLoMo”这个概念。这一概念也成为公众领域位置服务在移动互联网时代的特征概括。

    2当前位置服务应用分类

    近年来，以位置服务为主要特征的应用发展迅猛。截至2011年9月，在Apple公司中国和美国应用市场上注册的位置服务相关软件分别达到367件和805件。基于Android系统的位置服务应用情况也类似。这些位置服务应用大都超越了单纯位置导航的应用范畴，围绕大众信息服务的需求，涉及到大众生活的方方面面。我们将这些应用大致分为“位置签到、位置分享及基于位置的社交应用”、“基于位置围栏(Geofence)的用户监控及消息通知服务”、“生活导航及优惠券集成服务”、“基于位置的娱乐应用”、“基于位置的电子商务应用”和“基于位置的用户环境上下文感知及信息服务”几类，见表2-1。当然，本文所列举的代表性应用相互之间也在不断融合，其类型界限并不分明。

    可以看出，这些应用为用户信息增加了地理标记的维度，将线下商家和线上用户位置/签到相结合，并在位置服务中引入能吸引用户兴趣的游戏因素，形成竞争和激励机制，增加用户的活跃性和黏性。

    另一方面，这些应用通过广大用户的参与及位置信息的分享，能够使得后台的数据处理机构获得社会行为感知和分析的数据基础，从而为掌握人类群体行为，引导社会发展都具有显著意义。这些应用也共同构成了位置服务网的业务层主体，是泛在测绘(ubiquitousmapping)概念的实际推广。

    3位置服务内涵分析

    “SoLoMo”一词本身很好地概括了当前位置服务的特点。但对于其内涵，仍然有待进一步挖掘。我们需要进一步理解什么是位置服务，位置服务计算的特征是什么？“Social”、“Local”和“Mobile”结合的源动力是什么？以及如何把握位置服务的特点从事相关研究和应用开发。

    我们从社会性、本地化和移动性三个方面来阐述其内涵。

    3.1社交网络、社会计算与社会感知

    “SoLoMo”的“So”体现了位置服务的社会性。本文认为，位置服务中的“So”有三层含义：(1)指结合位置的社交网络服务(SocialNetworkingServices，SNS)；(2)指位置服务计算中的社会计算(SocialComputing)特征；(3)指位置服务所具有的社会感知(SociallyAware)计算发展方向。

    3.1.1社交网络与位置服务

    自20世纪60年代哈佛大学StanleyMilgram提出著名的六度分离(Sixdegreesofseparation)推断以来，社会网络的小世界(Smallworld)效应已被大量实证研究所证实。社会网络是一个具有较短平均路径长度和较高聚类系数(ClusteringCoefficient)的复杂网络。这类网络具有高速传播的动力学特性。人们基于相同的兴趣爱好能够在社会网络上形成明显的社团现象[6]。以此为理论基础形成的社交网络服务成为了近年来互联网世界的潮流应用。

    以facebook、twitter、Google+、MySpace等为代表的社交网络服务在全球已累计有超过20亿的用户。这些应用目前都已经具备了“位置分享”、“位置签到”、“位置标识”等位置服务的初级功能。Pew于2011年9月发布最新报告称，28%的美国成年人在2011年至少使用过一种基于地理位置的移动SNS服务，而2010年这一数字仅为4%。ACMSIGSPATIALGIS已连续2年举办了基于位置的社交网络(LocationBasedSocialNetworks，LBSN)工作组会议，二者结合也成为一种新的学术研究方向。

    社交网络与位置服务发展到一定程度必然整合。首先，用户的位置可以反映用户的社会属性，包括用户的经历、工作环境以及其年龄、身份、兴趣爱好等，这些知识能够促进社交的构成；其次，依附于位置的兴趣点(PointofInterest，PoI)、热点事件等形成了社交的话题，丰富了社交的内容；最后，“位置”连接起了虚拟空间与现实空间，本地化促成社交活动线上到线下(OnlinetoOffline，O2O)互动。

    3.1.2社会计算与位置服务

    现实世界的经济和社会行为往往构成一个复杂系统。传统计算较为容易描述单一个体在单一时刻的行为，然而对于系统中个体间复杂的相互影响过程以及系统表现出复杂行为，难以通过“硬计算”描述。由此，人们提出了社会计算的概念。随着Web2.0技术的发展，社会标注(SocialAnnotation)等计算形式已经在大众分类、网络搜索等领域得到了广泛应用。Flickr、Wikipedia等社会计算系统已经取得了巨大成功。

    位置服务具有鲜明的社会计算特点。首先，社会计算面向的是一个大众计算系统，而不是专家计算系统。位置服务同样如此；其次，社会计算的实施者同时也是计算的受众。而位置服务的提供者同时也是服务的对象。因此位置服务具有社会计算众包(Crowdsourcing)特性；最后，社会计算主要用以处理一些难以定量描述的“软”计算。而位置服务中“兴趣”点、“热点”事件等关键因素都具有高度的社会属性，非传统计算模型能够刻画。

    3.1.3基于位置的社会感知

    社会感知计算指通过人类社会生活空间部署的大规模多种类传感设备，实时感知识别社会个体的行为，分析挖掘群体社会交互特征和规律，引导个体社会行为，支持社群的互动、沟通和协作的一种技术。随着位置服务内涵的不断扩展，定位技术向位置社会感知发展成为趋势。

    首先，以GPS为代表的位置传感器是当前分析人类活动，感知人类社会属性的最普遍、最现实的传感器。随着智能手机等设备的普及，基于位置的社会感知具备了研究和应用的条件。美国麻省理工学院、东北大学等学术团队都在进行以移动手机定位为感知手段，分析不同文化背景人群的社会经济状态、生活节奏、移动性、对社会突发事件的反应研究[7]；其次，基于位置的社会感知获得的群体社会交互特征和规律本身也是位置服务的内容。Foursquare通过用户签到数据的汇集，为《华尔街日报》提供公众活动数据分析[8]，形成了以位置为核心，面向金融投资领域的信息咨询服务；最后，定位技术解决的是地理位置(Position)的确定问题，基于位置的社会感知则是将地理位置向社会位置(Location)延伸：一方面通过用户位置感知用户所在的社会环境，另一方面通过挖掘地理位置背后的社会属性及其相互关联性，形成对用户的个性化服务基础。

    3.2位置参与下的本地化信息服务“SoLoMo”的“Lo”代表位置服务本身。“Lo”包括三层含义：(1)指基于位置的服务(LocationBasedServices，LBS)；(2)指发现网络信息中的位置知识；(3)指位置服务中的本地化(Local)倾向和特征。

    3.2.1基于位置的服务

    对于LBS的定义，目前尚未完全统一。Wikipedia认为LBS是“一种通过移动设备的地理位置和移动网络而构成的信息和娱乐服务”。GISWiki则认为LBS主要用以提供“考虑到用户各自当前位置的网络信息。这些网络信息也涉及到时间以及用户个人兴趣等方面。”ISO则强调LBS的服务反馈及服务属性一定要“依赖于请求服务的客户端或其它对象(人)的位置”。从这些概括可以看出，LBS至少涉及两层意思：(1)通过确定移动设备或用户所在的地理位置；(2)提供与位置相关的各类信息服务。

    LBS不仅指传统的“导航”信息服务。由于人类活动具有区域性特征，以“位置”为内容的导航服务往往只在用户处于相对陌生的环境时，才能够满足用户需求。此类服务难以给予用户长久兴趣刺激，从而缺乏用户黏性。

    在移动互联网时代，“位置”的地位必然从服务内容转化为服务构成的输入性关键要素。通过对用户及相关地理位置的定位和社会感知，“位置”要素能够参与诸如信息搜索、信息通信、电子商务、信息分享传播等多个传统互联网信息服务中，并显著提升这些服务的服务质量，满足用户的个性化服务需求。因此，以“位置”为服务构成的输入性关键要素的网络服务，都可以被认为是LBS或“位置服务”，是当前位置服务的发展倾向之一。

    为了提升LBS的服务形态，提高用户黏性，就需要在服务内容中引入一些随机变化、不确定的因素，减少甚至消除用户体验疲劳。在位置服务中，有三类要素是值得关注的：(1)空间位置(地图位置)。随着人类的城市建设及其他相关活动，人类社会所存在的空间位置信息是不断变化的。传统导航服务已然侧重于把握这些变化，因此构成了当前位置服务最成熟、最普遍的服务形态。但地图位置相对变化较慢，确定性大于不确定性；(2)用户位置。用户在不同时间出现在不同位置，具有高度变化性。以签到(CheckIn)为主要形式的位置服务(如Foursquare等)正是运用了这一方面的随机性和不确定性，从而吸引了人们的关注。随着智能移动设备的普及，用户位置的获取以不再是技术瓶颈。但大众轨迹的存储与运算，仍然有待技术创新；(3)热点事件。任何事件都离不开其发生的“位置”。一旦将公众事件与其发生的位置自动关联，现有互联网中的文本信息、图片、视频等都将成为位置服务的元服务数据。这些数据将是位置服务中信息量最大、最具有不确定性的要素。组织好这些要素，是吸引用户的关键。

    3.2.2网络信息中位置知识的发现

    网络文本信息的位置知识发现工作已有所开展。2006年Silva等人对3775611个互联网页面进行了分析，共发现8147120个位置地名，平均每个文档含2.2个地名词汇[9]。Google于2011年推出了GeoTagger功能，通过地理位置将所有的网页内容索引起来，使用者可以嵌入到网站的任何一个页面里。然后GeoTagger自动分析网页内容，找到里面所提到的任何地理位置信息，进行关联索引，建立一个基于地理位置+网页的关系数据库[10]。Wikipedia正在推出基于位置访问的身边百科。通过对现有内容的位置知识发现快速获取用户身边的百科信息[11]。Longitude是一个基于语义的Web实验项目,为《纽约时报》内容提供了位置知识发现工作，并将其新闻通过带若干“TimesT”引脚的google地图界面展现给读者用户[12]。

    网络图像的位置信息也开始被人们所关注。Canno、Nikon、SONY等数码相机主流厂商于2010年起陆续推出了多款携带GPS芯片的数码相机。通过这些相机能自动将照片位置写入图片的EXIF信息中。摩托罗拉也于近日提出了名为StoryPlace.me的LBS应用，让用户在任何一个地点与软件上的朋友或家人分享创作的影片[13]。当你的朋友在靠近您创建视频的地点时，用户会收到观看曾经在这里发生的事件的提醒。

    拥有海量带有语义和社会属性的位置知识，是位置服务构成的制胜因素。依靠用户签到获取位置知识是一种好的解决思路。同时，在现有海量网络信息中发现位置知识更应该引起位置服务研究的关注。

    3.2.3本地化信息服务

    位置服务的另一个发展倾向是通过定位和基于位置的社会感知，使服务自适应地“本地化”。“本地”是用户获取信息服务的主要兴趣指向之一。事实上早在传统信息时代，以平面媒体为代表的信息服务商就已经重视“本地化信息”，比如报纸的“本地新闻”、“身边新闻”等。在互联网时代，门户网站通过IP地址的分布信息，已经能够自动识别用户所在的城市等初级位置知识，从而向不同城市的用户提供不同的“本地门户”。随着移动互联网时代的来临，移动定位精度不断提高，隐伏区(如室内)定位的各种解决方案也开始投入应用，服务的“本地化”将呈现从米级到城市级多种尺度共同发展。

    “周边局部化”信息的获取是服务“本地化”的初级形态。当前的诸多LBS应用已经完成了诸如周边兴趣点的评价和推荐、周边人群的社交推荐、周边商品售卖信息推送等本地化。

    随着互联网移动性的不断增强和定位精度不断提高，用户请求服务的“本地”也经常发生变化。对于一部分信息服务而言，即便是同一类型的服务，用户在不同时刻、不同地点对服务内容的期望也是不同的。因此，“本地化”的第二层意思是指服务应与用户自身环境相适应，形成对用户的个性化服务。用户环境通过社会感知手段获得。位置服务能否自适应地根据用户位置变化，探知其请求服务时的真实需求，是当前位置服务发展的一个研究难题。武汉大学也设计了一套基于位置的网络信息自适应推送系统。

    3.3作为服务载体的智能移动设备和移动网络“SoLoMo”的“Mo”表明了当前面向公众的位置服务其核心技术是“移动定位技术”，其服务载体是“移动互联网”。

    3.3.1移动定位技术

    移动定位技术是位置服务的基础核心。定位精度在一定程度上决定了位置服务的服务质量。

    目前，大范围移动定位技术可分为三类：卫星定位、地面蜂窝网络定位和混合定位。在卫星定位方面，全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)是20世纪90年代中期国际民航组织以及欧洲空间局等倡导发展的一种全球性的位置和时间测定系统，主要包括全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)、北斗卫星导航系统(COMPASS)、伽利略(GALILEO)卫星导航定位系统等，其中如GPS、GALILEO已经在一定精度上提供了开放的服务接口，基本满足SoLoMo的发展需求。以地面三角测量定位原理为基础的蜂窝网定位方法也在移动互联网络中普遍使用。这些方法包括基于网络的定位和基于终端的定位两类。基于网络的定位技术主要包括Cell-ID、基于信号到达时间的定位(TimeofArrival，TOA)、信号到达时间差定位(TimeDifferentOfArrival，TDOA)和基于角度测量的定位技术(AngleOfArrival，AOA)等。基于终端的定位技术主要包括A-GPS(AssistedGPS)和增强型观察时间差(EnhancedObservedTimeDifference，E-OTD)。主流的移动定位技术见表3-1。

    此外，基于WiFi、Bluetooth、Zigbee和RFID等技术构建的移动矢量定位方法在室内和其他隐伏区获得了很好的定位效果。室内栅格定位方法也获得广泛发展，比如利用二维码和手机拍摄功能的定位、采用近距离无线通信(NearFieldCommunication，NFC)技术建立的接触式定位等[14]。以这些技术为基础构成的室内位置服务，是当前位置服务发展的一大热点。

    3.3.2移动设备和移动网络

    以新一代智能手机、智能导航仪为代表的移动互联平台设备已经相当普及。智能操作系统如iOS、Android等开发已经形成了标准化、社区化。开放地图API和地址解析API已经成为各大地图服务商必然的发展方向[15]。Layar等围绕位置服务形成的增强现实(AugmentedReality，AR)接口丰富了位置服务的前端用户体验[16]。各类微机械陀螺仪(MicroElectroMechanicalsystemsgyroscope，MEMSgyroscope)也已经成为移动互联设备上的标准配置，为位置服务计算提供了更多的传感源数据。这些都构成了移动互联网时代位置服务发展的软、硬件基础。

    在网络层面，包括WCDMA、CDMAZ000、TD-SCDMA在内的第三代移动通信(3G)系统，已逐步取代GSM系统为主的2G移动通信网络体系。同时，我国与其他一些国家及国际组织也已经开始完善4G技术规范的研究制定，能够满足位置服务中“多无线多网络融合、在任何时间、任何地点通过集成终端使用任意一种网络提供的业务”的服务目标。

    表3-1典型的移动定位技术

    4面临的问题

    位置服务有两个重要方面的创新值得注意：首先是应用模式的创新。地理信息及其附属的时间信息引入到人们的生活中，本身就给人们带来了全新的体验；其次是理论算法的创新。在位置服务新颖的服务模式背后，其实存在着很多深刻的理论算法问题，亟待研究。

    4.1亟待发展的关键技术(1)提供“位置”的技术，也就是定位技术。室内外定位的无缝接轨是当前位置服务迫切需要解决的问题。

    (2)感知位置的社会属性相关技术。前文已述，位置服务中的“位置”不仅仅是地理位置，更是社会位置。因此诸如位置与人的关系(地图匹配、交通方式识别、用户频繁模式挖掘、用户环境判定)、位置与位置的关联关系以及基于位置的社会网络链路预测等都是值得关注的。

    (3)数据处理的技术。据Foursquare最新公布的数据显示，参与签到的用户已经达到20亿人次[17]。位置服务中的用户轨迹、位置知识等毫无疑问是海量数据。因此，如何解决大众轨迹数据建模和数据挖掘、大规模时空数据的采集和存储等也是位置服务中面临的问题。

    (4)位置知识发现相关技术。包括网络信息(文本、视频、音频、图像)的位置知识发现技术以及未知位置的预识别技术。

    (5)位置服务的终端感受技术。主要包括基于移动智能设备的增强现实技术、三维可视化技术等；

    (6)面向位置服务的隐私保护技术。隐私保护是位置服务中具有争议的问题。有些人认为公众对于分享位置的热情远远大于保护隐私的担忧。但我们认为，用户分享位置是期望获得有利于生活的信息服务，并不是为了刻意暴露隐私。目前以时空匿名、位置混淆或空间加密等方法实现的隐私保护牺牲了定位准确度，从而影响了位置服务的服务质量。以可信第三方参与的隐私保护体系则显然不符合当前位置服务发展模式。在SoLoMo体系下，用户必须提供或分享自身的位置才能获得服务，同时诸多服务如基于位置的社交、基于位置的电子商务等又必须要求用户提供真实身份。二者结合必然构成用户隐私。因此，结合零知识、匿名认证等技术的位置服务隐私保护协议亟待设计，而借鉴诸如数据库推理、隐私保持的数据挖掘等工作将有助于位置服务隐私保护方法的深入研究。同时，位置服务的隐私保护系统于移动互联设备也需要像杀毒软件、个人防火墙于PC一样，形成面向公众的独立产品。

    (7)位置服务的终端设备集成技术。包括智能微机械集成技术、位置服务大容量电池技术等。

    (8)面向位置服务的近距离无线通讯(NFC)技术。这类非接触式识别和互联技术，可以在位置服务终端移动设备、消费类电子产品和智能控件工具间进行近距离无线通信，让用户简单直观地交换信息、访问内容与服务，有助于位置服务“本地化”的开展。

    (9)位置服务公共服务平台技术，包括位置服务云计算技术、位置SaaS服务化接口技术、位置服务社会计算框架等。这是位置服务的核心技术，需要政府、高校和企业共同设计完成。

    4.2应用和创意模式发展问题随着当前位置服务应用的不断普及以及定位技术、地图服务接口的进一步开放和完善，SoLoMo门槛越来越低，大量同质化的服务蜂拥而上，导致服务泛滥。当前，以签到和导航为特点的两类位置服务占据了位置服务的主要市场。新的创意模式亟需发展。

    此外，在位置服务应用发展过程中，也遇到一些法律法规和政策问题。比如电子地图的版权保护问题，国家行政主管部门对位置服务应用(尤其是地图测绘和使用)的许可与准入政策问题等，需要全社会共同思考解决。

    5总结

    SoLoMo是当前移动互联网时代最具影响力的技术和产业形态，反映了面向公众领域的位置服务的主要特征。普遍认为，诸多具有SoLoMo形态的应用产品助长了今年8月的伦敦骚乱事件。可见SoLoMo具有巨大的社会动员力和影响力，值得人们研究和思考。

    本文认为，首先，“位置”已经不是“位置服务”的唯一服务内容，而更多的是生成服务的输入性关键性因素。位置是当前感知用户环境的最有效因素，可以在一定程度上反映用户的身份、兴趣、学历、经历等。因此定位传感(sensing)向基于位置的社会感知(aware)发展是一个趋势。

    其次，位置服务系统是一个具有社会计算特征的众包(Crowdsourcing)系统。需要一种创意和兴趣模式，吸引大众参与，从而才能更好地为大众服务。

    最后，移动互联网下的位置服务应该是一个中间件系统。这个系统不生产数据(公众的位置数据、网络内容的位置数据都天然的存在)，也不最终消费数据(现有互联网的应用系统才是最终消费者)。位置服务是其中的关键创新环节。

    作者简介：郭迟，男，计算机博士，现工作于武汉大学卫星导航定位技术研究中心。现主持相关国家自然科学基金项目1项。武汉东湖高新示范区“地球空间信息产业集群”规划小组成员。