LBS位置服務都有那些應用？ LBS（Location Based Service），中文稱為基于位置服務的應用，想深入了解位置服務LBS的各種應用方向和詳細內容，多謝。

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在3G中實現LBS的定位技術和GIS系統 作者：董曉魯　　2004年11月17日 09:40 來源: 一、引言 無線定位業務又稱為位置業務(Location-Based Ser-vices，LBS)，是由移動通信網提供的一種增值業務，通過一組定位技術獲得移動臺的位置信息(如經緯度坐標數據)，提供給移動用戶本人或他人以及通信系統，實現各種與位置相關的業務。狹義地說，LBS業務是通過無線通信網絡獲取無線用戶的位置信息，在地理信息系統平臺的支持下提供相應服務的一種無線增值業務。廣義地說，只要是基于位置的信息服務均屬于位置服務，有些業務可能與用戶本身的位置無關，例如固定地點的天氣、固定起始終止點之間的公交路線等。但在移動通信網中，LBS業務應用最多的應是與終端持有者本身的位置緊密相關的那些業務。 目前，電信業競爭激烈，移動運營商在不斷地尋找新的途徑去創造新的利潤點或者利潤增長點。在各種移動增值業務當中，移動位置信息服務是最具市場潛力的一種。另一方面，隨著我國私人汽車市場不斷增長，以汽車移動通信平臺的需求也將有很大的發展潛力，其中針對汽車的導航、跟蹤等位置業務是今后一個非常具有發展潛力的市場。 就無線定位服務而言，在傳統第二代無線通信網絡上發展位置服務，由于二代系統數據傳輸能力較低，因此所能提供的定位服務類型也受到限制。而3G系統的數據傳輸能力比2G系統有很大提高，為向用戶提供更豐富的信息提供了網絡帶寬的保證，使一些信息量較大的定位業務通過無線網絡實現成為可能，如地圖顯示、實時導航，甚至3D地圖服務等。LBS業務的類型多種多樣，可以按照如下不同的分類方式劃分： (1)按業務請求方式劃分 ·PULL類LBS業務：移動終端采用短消息、WAP接入等方式請求LBS； ·PUSH類LBS業務：網絡根據特定的條件，主動向移動終端推送信息。 (2)按是否與用戶位置相關劃分 ·與用戶位置有關的LBS，需要進行定位； ·與用戶位置無關的LBS，無需定位。 (3)按照面向的用戶劃分 ·水平市場——大眾應用； ·垂直市場——行業應用。 (4)GIS系統中對定位服務功能的劃分 ·地圖服務，包括柵格地圖和矢量地圖； ·路徑搜索，包括最短路徑查詢、公交線路查詢等； ·地理編碼/逆地理編碼； ·測算。 二、實現LBS應用的網絡架構 在3G系統中，實現LBS應用的網絡模型如圖1所示。從圖1可以看出，實現LBS業務涉及到多個實體。 圖1　在3G系統中實現LBS應用的網絡架構(1)定位操作平臺。通過各種定位技術來獲取移動臺的位置信息。 (2)LCS中間件。向SP提供定位服務接口，SP通過LCS中間件訪問運營商的定位資源(GIS)，以及完成對LBS業務的計費、管理等功能。 (3)GIS系統。提供各種基于LBS應用的地理信息服務，包括地圖服務、路徑搜索、目錄查詢等。 (4)SP。面向最終用戶提供LBS服務。 (5)CP。本文中所指的CP專指提供電子地圖數據、POI(興趣點)信息的內容提供商。 (6)終端。需要與網絡交互完成定位操作(獲取終端經緯度)，通過WAP/Java/BREW/SMS等方式與SP交互得到最終服務。對于矢量地圖服務，終端需要內置矢量地圖瀏覽器。 對于移動網絡運營商來說，為了更好地開展LBS服務，首先需要建設定位操作平臺。對于GIS系統，可以由SP/CP自己實現，但目前我國在基于LBS方式下的GIS系統的發展只是剛剛起步，因此由SP/CP自己實現GIS難度比較大。而且由SP/CP各自建立GIS對資源也是一種浪費，因此由運營商統一建設包括LCS中間件以及GIS系統，將對LBS應用的推廣起到很大的推動作用。 三、定位技術 定位操作平臺主要負責通過各種定位技術來獲得終端的經緯度信息。目前，可供移動網絡使用的定位技術多種多樣，下面將以cdma2000系統上實現的定位技術為例，介紹各種定位技術的實現方式。 1　基于網絡的定位技術 在CDMA系統中，為了實現軟切換，移動臺在接收當前服務基站的信號的同時，需要不停地尋找來自其它基站的信號。如果發現來自其它基站的信號足夠強，移動臺需要確定來自不同基站信號的時間差，為合并兩個信號做準備。移動臺的這種能力為實現定位奠定了技術基礎。定位操作平臺可以通過CDMA網絡獲取到終端的這些信息(導頻強度信息)進行定位。其它一些基于網絡的技術能夠提供更高的定位精度，例如測量移動臺的環路時延、信號到達角度等，但這些技術都需要在基站上增加相應的測量設備，代價較高。 2　輔助GPS技術(AGPS) 輔助GPS技術主要依靠GPS衛星完成定位操作。移動臺需要接收至少4個GPS衛星的信號，根據這些信息完成定位計算，并將計算結果報告給網絡。對一般的GPS定位技術來說，需要GPS接收機在全空域范圍內搜索可以使用的GPS衛星。通常這種搜索需要很長的時間，所以不能滿足快速移動定位的需要。在輔助GPS技術中，網絡可以根據移動臺當前所在的小區，確定所在小區上空的GPS衛星，將這些信息提供給移動臺。移動臺根據這些信息，縮小搜索范圍、縮短搜索時間，更快地完成可用衛星的搜索過程。搜索完成之后，移動臺需要通過和網絡的交互，將用于計算移動臺位置的信息傳送給網絡，由網絡計算移動臺的位置。 3　混合定位技術 CDMA系統中使用的混合定位技術主要使用了前面提到的兩種基于移動臺的技術。一般來說，GPS技術能夠提供很高的定位精度，但在很多情況下，移動臺不能夠捕獲足夠多的GPS衛星。這時候，移動臺可以利用基站的信號補充衛星的不足。這樣在降低一定精度的條件下，提高可用性，實現室內定位。 4　基于移動臺的GPS定位 對于一些需要快速連續定位的LBS業務來說(例如實時動態汽車導航)，可能要求每隔幾秒鐘刷新終端位置信息。在這種情況下，AGPS方式就很難滿足時間上的要求。因此，為了提高連續定位情況下的定位間隔時間，提出了基于移動臺的GPS定位。與AGPS不同的是，基于移動臺定位方式下，位置的計算全部由終端自己完成，終端始終處于GPS跟蹤狀態，減少了與網絡的交互時間。但是初次定位時間(TTFF)基本上與AGPS方式下的相同，與AGPS一樣，需要從網絡側獲取GPS衛星的信息。 四、GIS系統 LBS服務中關鍵的核心是位置與地理信息，兩者相輔相成，缺一不可。一個經緯度位置對于正常的使用來說，并不代表任何意義，必須將其置于一個地理信息中來，才能代表為某個地點、標志、方位等，才能被人們所理解。因此，除了通過定位操作平臺獲取到終端的位置之外，必須通過GIS系統將經緯度轉換成用戶真正關心的地理信息，如地圖、路徑搜索結果等。 對于無線運營商而言，如何發展面向最終用戶的SP是任何增值服務發展的關鍵。而對于廣大的SP而言，對于涉及位置信息服務的關鍵技術——地理信息系統(GIS)不太了解。單從技術上來說，SP獨立提供位置信息服務的難度就很大。因為需要考慮如何和無線運營商的各種廠商的定位網關接口，考慮采用什么樣的地理信息系統，考慮采用什么樣的地圖數據庫，考慮如何去維護地圖數據庫，考慮如何開發，考慮如何推動市場的發展使得更多的用戶加入他們的運營網絡等。對于以上考慮來說，每個CP需要投入相當一大筆費用去建設一個提供地理信息服務的平臺，并且不斷地對地理信息數據進行維護。 在這種情況下，非常不利于移動位置信息服務的推廣，也不利于移動互聯網的增值業務的發展。因此，SP在整個增值業務的價值鏈上的主要任務是加入自己有特色的服務，做市場推動，發展盡可能多的最終用戶。 對于無線運營商僅有一個定位操作平臺是遠遠不夠的，它必須要將位置信息服務中的核心部件——地理信息服務平臺建設起來。讓CP減少投入，專注于自己的服務。 位置信息服務中的地理信息服務平臺是一個關鍵部件。從無線運營商管理和開通位置信息服務的角度來看，能夠使得無線運營商提供較為全面的位置信息服務，同時也集中地管理并維護了地圖數據庫，使得各個想要進入位置信息服務行業的CP門檻大大降低，從而促使位置信息服務的發展。 1　地理信息系統的發展 地理信息目前已經滲透到各行各業的信息系統中。從需求角度看，無論是宏觀上的決策支持，綜合經營分析，還是具體業務層面的一個目標的定位、一條線路的規劃，都離不開地理信息的支持。從技術角度看，隨著計算機信息技術的發展，尤其是近年來移動計算領域和空間數據庫領域技術的不斷更新，地理信息技術(GIS)也在很多方面融入了新的特征。 在我國，地理信息系統的建設也越來越得到政府的重視，尤其是在一些特殊情況下，如類似“非典”的情況，對于一些受關注人群和移動物品的跟蹤，以及與地理位置相關的分析和研究，它對政府應對突發事件是非常重要的。 2　技術的發展 (1)從GIS到Web-GIS。早期的地理信息系統專業性色彩較強，需要引入復雜的數學模型，對最終使用者的要求較高，系統獨立設計，不對外開放接口。這類系統比較常見于地質、氣象、水利、交通等行業的專業分析。在這種需求的驅動下，按照Client/Server模式設計的應用系統居多，其最大的優點是開發模型相對簡單，開發成本較低。但隨著這些C/S模式的信息系統的不斷投入使用，其缺點也逐漸暴露出來。C/S模式下的應用系統由于其專業性使得只有少量的專業用戶可以使用，導致大量信息孤島的存在。而且其大規模部署及后期維護的成本相當高昂，這就使得應用系統的用戶數量和覆蓋范圍都受到很大的局限，在一定程度上已經嚴重制約了地理信息系統的繼續發展。而另一方面，由于多數系統采用了獨立的設計，不同系統之間無法共享數據和功能，功能類似的模塊被重復建設的問題也越來越突出，造成投資的極大浪費。 近年來，地理信息系統的建設要求能夠滿足更多非專業用戶的需求。隨著Internet的逐漸普及，廣大用戶對瀏覽器這種通用類型、無須培訓的客戶端應用程序越來越認同，因此奠定了Web-GIS發展的基礎。另外，在技術層面上，用戶要求地理信息系統采用開放式設計，對其他信息系統開放可調用的接口以便集成。只有這樣地理信息系統的應用面才有可能從有限的傳統應用領域擴展開來，同時覆蓋更多的用戶群。與Client/Server模式相比，Browser/Server模式在處理這些問題上有明顯的技術優勢。因此在一些特定的領域，B/S模式已經取代了C/S模式而成為了地理信息系統的首選開發模式。 (2)從Web-GIS到網絡地理信息系統。進入21世紀，人們已經不再滿足于坐在辦公室或家中的電腦桌前獲得信息，而是提出了“隨時隨地獲取信息”(Anytime，Any-where，Anything)的更高要求。強烈的需求推動了移動計算領域技術的飛速發展，信息系統的客戶端從傳統的PC，工作站等桌面型設備擴展到了PDA，WAP/SMS/kJava/Brew手機等移動終端上。由于所有的移動終端首先強調的是易于攜帶的特征，在硬件設計上受到體積、重量、功耗等方面的限制，因而采用了完全不同于PC的操作系統和不同于IP網絡的通信協議。另一方面，地理信息系統的底層開始與數據庫技術相結合而發展為空間數據庫。空間數據庫技術在管理海量數據、分布式數據存儲、解決屬性與空間數據一致性等問題上比傳統的文件存儲方式有很大的優勢，因而越來越受到大家的關注。 近年來，一些新建的地理信息系統開始逐漸引入這兩方面的技術。這些系統要求應用層滿足對各類終端設備的兼容，數據層提供對異構或分布數據的良好支持，我們把包括這些類型在內的所有基于網絡的地理信息系統通稱為網絡地理信息系統。 由于網絡地理信息系統的復雜性已經遠遠超出了傳統的C/S或B/S體系結構所能描述的范疇，開發工作量也變得越來越龐大，所以需要找到一種有別于C/S或B/S的多層模型來描述這些系統的共性。同時，在此基礎上提供產品級的解決方案，盡可能地為應用開發人員提供良好的底層支持，以減少開發系統的難度，提高系統的質量。 從GIS到Web-GIS，再到網絡地理信息系統，應用上是從傳統領域向所有領域的發展，用戶群上是從少數專業用戶向大量普通用戶的發展，技術上是從簡單架構向多層模型的發展。 3　應用領域 GIS的應用領域非常廣泛，以下給出了一些比較典型的實例。 (1)數字城市。以GIS為核心的空間信息技術是數字城市的核心應用技術，它與無線通信、寬帶網絡和無線網絡日趨融合在一起，為城市生活和商務提供了一種立體的，多層面的信息服務體系。 數字城市建設包括4部分內容，即基礎設施、電子政務、電子商務及公眾信息服務。而GIS應用貫穿上述4個部分和各個層面，從城市基礎地理信息數據庫到政府空間數據共享、電子商務物流配送以及基于網絡的公眾地理信息服務，GIS都發揮著不可缺少的作用。 從具體的應用來說，GIS已經廣泛應用于構成數字城市的眾多行業，如城市規劃、城市地下管網、電力、電信、公安、消防、急救等方面。GIS在各行各業中的廣泛應用，產生了各具特色的行業專題GIS，這電正是我們建設數字城市的基礎。數字城市只能是在這些專題GIS的基礎上，進行綜合、共享和擴充。 (2)LBS。通過LBS業務，移動用戶可以方便地獲知自己目前所處的位置，并用終端查詢或收取附近各種場所的信息。同時，它還可以對特定用戶或組織進行定位，根據用戶的位置進行實時監測、跟蹤，結合共享的電子地圖，實現監控與調度。LBS業務和目前在國際上比較受關注的Telematics和ITS有著非常密切的關系，由于篇幅有限，就不再描述了。 (3)行業應用 ·油田。石油行業應用GIS技術由來已久。在選擇鉆孔位置，跟蹤一條管線進行故障分析，或者新建一個煉油廠等方面都十分依賴于對地理的理解以作出明智的商業決策。GIS在石油行業的應用非常廣泛，根據應用類別以及業務范圍，GIS的應用大致可以歸納為石油勘探、生產開發、設備管理、管道管理、運輸管理、銷售規劃、地面建設、附屬設施等幾個方面。 ·電信。GIS為電信業者提供了將地圖和其他數據綜合分析的能力。通過對基于空間位置的數據進行分析，為電信網絡的規劃和施工、移動信號的覆蓋區域分析、市場經營決策分析、管理當前用戶信息，甚至于發現新用戶等提供最佳的方案。通過地圖方式展示數據將比傳統的列表方式更直觀、并能更迅速地作出決策。 ·公安。公安現代化建設需要地理信息系統(GIS)以及計算機網絡技術的支持。GIS技術在公安方面的應用很多，例如消防指揮系統、安防指揮管理系統、110指揮管理系統、戶籍管理系統、公安交通指揮系統、緊急情況下公安指揮管理系統、安全保衛系統、治安情況匯報系統等。 ·水利。GIS在水利上的應用已經擴展到了水資源、水環境、水土保持、農田水利、水利工程規劃與管理等許多方面，具有廣泛的生長點和良好的成長性，為我國的水利建設發揮了重大作用。 ·交通。GIS在交通方面可以應用于公路規劃設計及管理、運輸調度、公共交通管理、鐵路規劃設計及管理、港口和水運管理、智能交通系統(ITS)等。 4　GIS系統在3G網絡中的業務功能 在移動網絡中使用GIS，可以向外提供的主要服務具體如下： (1)地圖繪制(Mapping) 地圖繪制是GIS系統提供的最基本的功能。GIS系統根據客戶端的請求(地圖范圍、圖層和繪制樣式等)，返回地圖數據。地圖數據可以是柵格形式的地圖，也可以是特定格式的矢量數據。地圖柵格化定義多種圖片格式輸出支持，例如GIF，JPEG，PNG，WMP，BMP等。地圖圖片可以通過BASE-64編碼文檔的方式在XML文檔里返回，也可以只返回URL。“地圖繪制”還可以在“原始”的地圖上“繪制”各種幾何元素或地理對象。 矢量地圖與柵格地圖相比，具有較大的優勢。首先，同樣一幅地圖，矢量格式的文件是柵格格式文件大小的1/7左右，大大節約了無線網絡中使用的資源。同時，終端通過矢量地圖瀏覽器操作矢量地圖的靈活度與柵格地圖相比很高，地圖多比例尺的放大、縮小等在終端本地即可完成，而且在導航應用方面也具有優勢。但由于矢量地圖數據格式目前各個廠家不統一，因此如果在網絡中存在多個GIS系統時，就不得不考慮兼容的問題。由于終端的能力有限，因此目前還沒有一個較好的解決辦法。另一方面，向外發布矢量地圖還需要考慮地圖的安全性和加密問題。 (2)目錄服務(Directory) 主要是指POI(興趣點)的查找，包括距離最近查找、一定范圍內查找和根據屬性(如名稱、電話號碼等)查找。查找的內容可以包括商場、酒店、加油站等。 (3)路徑搜索(Route) 主要提供兩點之間的各種方式(自駕車、公交車、步行)的行駛路線。路徑搜索服務是LBS業務中非常重要的一種服務，也是體現移動網絡優勢和特點的業務，是實現導航服務的基礎。 路徑搜索服務對地圖數據的要求較高，如要地圖數據提供商提供完全和準確的路網數據，包括各種規則，如單行、禁左、車道數量等。路徑搜索服務可以支持如下的操作： ·全路徑：依據請求指定的信息(自駕車、步行、公交車方式，最短、最快以及不走高速公路，途經多點等等方式)返回整個路徑的信息。 ·途經多點方式：依據請求指定的點序列(缺省的情況下首末點為起止點)，搜索經過所有指定點的路徑。 ·排除條件：基于不同的道路類型、地域類型，可以指定是否走高速公路、城區，還可以指定不走的道路。 ·時間與距離信息：服務將返回多個基于起點、終點和分段路線的時間和距離計算結果。 (4)地理編碼(GeoCode)，把一個街道地址或郵編編碼成一個地理位置。 (5)逆地理編碼(Reverse Geocode)，把一個地理位置反編碼成一個街道地址或郵編。 (6)測算(Cogo)，進行幾何要素的測算。目前，該服務支持的操作包括計算兩點之間的直線距離，判定點是否在某個指定的區域內。測算服務可以通過一次請求完成多個測算操作。 (7)導航(Navigation)。導航服務也可以看作是路徑搜索服務中的一種，但由于導航服務有其自身的特點，因此在OGC(Open GIS Consortium)制訂的位置業務規范中將其獨立出來。導航服務可以分成靜態導航和動態導航。 ·靜態導航是指用戶在出發前獲取出發地和目的地的最佳路徑信息，出發后不再有提示信息給用戶； ·動態導航則是用戶在行駛過程中由GIS系統(網絡側或用戶本地)根據當前用戶所在位置動態的提示用戶前進的方向(如提前通知用戶左轉，地圖上動態顯示當前用戶所在位置，以及與目的地在行駛路線上的距離等)，這種服務對系統的處理能力、定位的準確度、定位的時延和地圖的準確度等要求較高。 。