以人為本的地圖服務(wù)用戶體系模型構(gòu)建

李 偉，陳毓芬，鄧毅博

(1.信息工程大學(xué)地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州450052;2.75711部隊，廣東廣州510515)

一、引 言

地圖服務(wù)作為公眾日常工作生活的必要輔助平臺，已由傳統(tǒng)地理信息需求向業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)(BSS)和移動定位服務(wù)(LBS)深度轉(zhuǎn)型［1］。地圖服務(wù)在地圖制圖平民化(democratization of cartography)的趨勢下，正向服務(wù)功能主動組織、數(shù)據(jù)管理自動調(diào)整、地圖可視適應(yīng)表達(dá)等方向發(fā)展，允許用戶應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)地理服務(wù)目錄結(jié)構(gòu)查找服務(wù)，通過最少人工干預(yù)發(fā)現(xiàn)服務(wù)并綁定［2］，實現(xiàn)個性化主動服務(wù)。而地圖服務(wù)用戶研究則是實現(xiàn)上述服務(wù)目標(biāo)的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

二、地圖用戶研究概述

1.地圖用戶研究現(xiàn)狀

目前制圖理論已由以制圖者為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂脩魹橹行?，地圖用戶研究也由傳統(tǒng)逐步走向現(xiàn)代，大體沿生理感覺、心理感受和情景適應(yīng)的脈絡(luò)發(fā)展。至本世紀(jì)初，地圖用戶研究主要立足于視覺感受和空間認(rèn)知等方面。王家耀院士1998年提出的地圖學(xué)體系中地圖空間認(rèn)知、地圖信息傳輸?shù)壤碚摼菍τ脩魪牟煌瑐?cè)面的研究［3］。隨后因軟硬件設(shè)備更新及人機交互的拓展，用戶研究逐步拓寬至多因素關(guān)聯(lián)和多通道感知。王英杰、余卓淵等提出了基于用戶模型的自適應(yīng)地圖可視化界面構(gòu)建機制［4］;Duarte等以用戶行為矩陣來表示多通道用戶界面自適應(yīng)規(guī)則［5］;Václav Talhofer提出情境自適應(yīng)地圖的概念，并將用戶特征、環(huán)境和制圖目的等歸為情境展開研究［6］;謝超建構(gòu)了四元組交互用戶模型［7］;吳增紅基于用戶多維情景建模，嘗試了地圖可視化個性表達(dá)［8］。

2.地圖用戶研究分析

通過梳理地圖學(xué)用戶研究脈絡(luò)，綜合分析當(dāng)前地圖用戶研究現(xiàn)狀為：

1)注重用戶操作需求分析，并已形成設(shè)計經(jīng)驗，但生理感覺、心理感受及情景適應(yīng)方面的研究仍缺乏主動服務(wù)意識，研究指導(dǎo)思想未能適應(yīng)當(dāng)前學(xué)科發(fā)展需要。

2)相關(guān)研究探知了用戶適應(yīng)服務(wù)系統(tǒng)后所表現(xiàn)出的特性，而未能關(guān)注用戶自然呈現(xiàn)的心理特性。此等研究無助于促進(jìn)服務(wù)系統(tǒng)整體發(fā)展，未曾脫離以機器為本的思維定勢。

3)用戶特征涉及因素眾多。雖然當(dāng)前研究對信息分類較詳細(xì)，但建立的用戶模型與用戶信息缺乏系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)性，鮮有學(xué)者進(jìn)行定性分析，更缺乏定量分析及試驗驗證。

4)缺乏地圖用戶信息需求及適應(yīng)性分析研究。Anthony［9］揭示了用戶使用互聯(lián)網(wǎng)時的焦慮心理，認(rèn)為用戶信息需求與操作行為間存在差距，強調(diào)服務(wù)的用戶可理解性。此類問題的研究盲區(qū)使地圖服務(wù)注重表達(dá)形式個性化，缺乏人性化;關(guān)注信息內(nèi)容多樣化，忽略了海量信息表達(dá)對用戶認(rèn)知的壓力，輕視了信息需求的區(qū)域性和知識獲取的針對性。

3.以人為本的地圖服務(wù)探討

計算機作為地圖服務(wù)認(rèn)知的載體，存在眾多不符合人類知覺特征、思維方式和動作特性的本質(zhì)問題。計算機硬軟件發(fā)展初期，因計算效率限制而強調(diào)系統(tǒng)可行性，用戶必須適應(yīng)邏輯思維方式，運用機器語言操作系統(tǒng)，具有較大的認(rèn)知壓力和思維負(fù)擔(dān)。隨著當(dāng)前計算機硬軟件更新、處理器效能提升、用戶群的激增［1］，系統(tǒng)可行性已逐步被用戶可用性取代，以機器為本正由以人為本替代，地圖服務(wù)開始從模糊的受眾時代進(jìn)入具體、清晰、細(xì)分的用戶時代［10］。

人本思想理念的核心是一切以用戶為導(dǎo)向、為中心、為重心。雖然人本思想已植入地圖設(shè)計和系統(tǒng)服務(wù)十余年，但眾多學(xué)者對該理念的分析角度和理解程度千差萬別，導(dǎo)致了該研究過程的差異性和分析結(jié)論的排他性。以人為本強調(diào)計算機系統(tǒng)不僅要適應(yīng)人的認(rèn)知和感受，還要適應(yīng)人的心理、思維和行為。如果僅依據(jù)自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)形成的方法論進(jìn)行邏輯推理和研究分析，就會在對用戶的研究中收效甚微［11］。對于用戶與系統(tǒng)交互的3個基本方面：計算機技術(shù)因素、人對計算機的適應(yīng)性和人固有的行動心理特性，應(yīng)貫徹以人為本的理念，摒棄將計算機技術(shù)因素作為標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)，以人固有的行動心理特性為基準(zhǔn)，并分析人對計算機的適應(yīng)性向前者靠攏。

對此，本研究試圖整合當(dāng)前研究成果，深化人本思想，不再僅把計算機視為固化的體系，不再無條件地把機器次第放在人的認(rèn)知和操作特性的首位。在分析地圖空間認(rèn)知的基礎(chǔ)上，把用戶、服務(wù)系統(tǒng)和軟硬件環(huán)境作為綜合的對象特征體系，從人的生理感覺和心理感受角度考慮彼此關(guān)聯(lián)，以用戶需求和行動特性設(shè)計系統(tǒng)服務(wù)功能，以使系統(tǒng)表達(dá)適應(yīng)心理認(rèn)知，操作響應(yīng)滿足心理需求，服務(wù)結(jié)果滿足心理預(yù)期。

三、面向地圖服務(wù)的用戶體系框架

1.地圖服務(wù)用戶模型心理學(xué)理論概述

用戶模型構(gòu)建是地圖服務(wù)用戶研究的首要問題。認(rèn)知心理學(xué)者諾曼的人機用戶模型及著名的盧比孔(rubicon)行動模型包括目的意圖、計劃、操作實施和評價4部分［12］。此外，馬斯洛將人類需求分為生理、安全、社會、尊重和自我實現(xiàn)5層［13］，該需求層次反映了人類行為和心理活動的共同規(guī)律，并特別指出了用戶需求是由低級向高級不斷發(fā)展的。借鑒以上相關(guān)理論將有利于為地圖服務(wù)研究搭建較完備的、以用戶為中心的用戶體系模型。

地圖服務(wù)比網(wǎng)上圖書館、電子商務(wù)等其他信息服務(wù)增添了更強的專業(yè)性。目前，互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)包括四大專業(yè)范圍，用戶執(zhí)行不同服務(wù)任務(wù)的思維模式、心理活動和行動過程都有差異。用戶最終接受的服務(wù)是：以自我認(rèn)知為中心的、交互目標(biāo)信息表達(dá)的獲知和評價，它體現(xiàn)于地理空間信息表達(dá)方式和內(nèi)容的個性化和自適應(yīng)。但以往信息表達(dá)的個性化［8］強調(diào)為用戶提供適應(yīng)自身問題求解的手段，而個性化服務(wù)必須將信息搜尋、組織、分析和重組融入到用戶求解地理空間問題的全過程才是關(guān)鍵［14］。因此，除借鑒心理學(xué)理論外，建立任何一個適當(dāng)?shù)挠脩裟Ｐ投急仨氠槍I(yè)問題具體分析。地圖服務(wù)用戶模型作為用戶關(guān)聯(lián)地理實體、地理空間信息和服務(wù)系統(tǒng)三者的關(guān)鍵部件，是用戶認(rèn)知外部世界及用戶為認(rèn)知外部世界與服務(wù)系統(tǒng)交互的系統(tǒng)性描述。它體現(xiàn)于用戶對服務(wù)系統(tǒng)的交互和認(rèn)知，是設(shè)計人機界面、系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)組織和信息表達(dá)等結(jié)構(gòu)的核心依據(jù)之一，是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)自動化、個性化和智能化的基礎(chǔ)。

2.地圖服務(wù)用戶體系模型搭建

地圖服務(wù)用戶體系模型是對用戶地理空間認(rèn)知特征、相關(guān)文化背景、知識、經(jīng)驗、喜好、計算機認(rèn)知特性和操作行為等的建模表達(dá)，是用戶基于地圖服務(wù)特征、需求、行為和評價的規(guī)范化描述。它既需要描述、發(fā)現(xiàn)和捕獲人固有的心理行動，又必須響應(yīng)、匹配和適應(yīng)用戶操作;符合大眾化心理特性和認(rèn)知規(guī)律，反映用戶獨特的思維需求和行動特性?；诖?，建立以人為本的用戶體系模型如圖1所示。

模型由五大層次模塊構(gòu)成，其以用戶與地圖服務(wù)系統(tǒng)交互的線性序列為基礎(chǔ)，以用戶的認(rèn)知心理和交互行為等為中心，不僅體現(xiàn)地圖服務(wù)全程，而且對應(yīng)各操作階段。其中，特征模塊、感受模塊、交互模塊和獲知模塊源于經(jīng)典心理學(xué)用戶模型的4個部分，并體現(xiàn)了地圖服務(wù)的專業(yè)特性。四大模塊層層遞進(jìn)，在關(guān)鍵模塊具有非線性循環(huán)和跳躍，隨著交互積累和認(rèn)知深化，最終累積推演出非理性認(rèn)知模塊。模型注重闡明地圖服務(wù)各階段的用戶角色，強調(diào)地圖服務(wù)由大眾化向個性化、由被動處理向主動響應(yīng)的智能服務(wù)過程，既考慮用戶理性目標(biāo)任務(wù)的需求，又服務(wù)于用戶非理性(感性)的興趣愛好等情感需求。

從地理空間信息服務(wù)角度分析，該用戶體系模型對應(yīng)服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理、信息表達(dá)、交互分析及知識提取的服務(wù)全過程。其中，特征模塊對應(yīng)地理空間數(shù)據(jù)及用戶特征數(shù)據(jù)組織。首先，用戶信息登錄，用戶與服務(wù)系統(tǒng)試探性接觸;隨后，系統(tǒng)界面響應(yīng)，對應(yīng)的感受模塊體現(xiàn)于用戶視聽覺感官感受;其次，交互模塊由人機交互觸發(fā)服務(wù)系統(tǒng)功能響應(yīng)，系統(tǒng)探知用戶行為進(jìn)行適應(yīng)用戶需求的分析運算;最后，獲知模塊對應(yīng)于服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行知識提取，用戶獲取地理區(qū)域的目標(biāo)認(rèn)知，加工為知識并做出評價。因此，研究建立的用戶體系模型可以作為地圖服務(wù)由數(shù)據(jù)提供向信息管理進(jìn)而向知識服務(wù)跨越［15］的理論基礎(chǔ)。

圖1 以人為本的地圖服務(wù)用戶體系模型

四、基于用戶體系模型的用戶特征歸納和模塊解析

以用戶為中心的地圖服務(wù)的目的在于根據(jù)用戶需求提供適應(yīng)其特征的個性化主動地圖服務(wù)。每個人發(fā)現(xiàn)、分析和解決地理需求的方式、方法、過程、角度、程度和滿意度等與其生理、心理、知識、經(jīng)驗、行為和思維方式密切相關(guān)。但目前研究缺乏條理性和明確性，繁雜多樣的用戶特征作用于服務(wù)全程，其用途、權(quán)重和效能存在階段性差異。用戶體系模型各模塊的劃分有利于分析用戶綜合特征及其認(rèn)知體系個性差異對地圖服務(wù)效能影響的方向、范圍和程度。為此，基于用戶體系模型，綜合分析相關(guān)文獻(xiàn)資料，歸納梳理出用戶特征對服務(wù)系統(tǒng)的影響因素，見表1。

表1 基于用戶體系模型的用戶特征影響因素表

1)登錄階段。用戶意愿產(chǎn)生意圖，決心登錄服務(wù)系統(tǒng)，相應(yīng)的接觸模塊則作為廣義的綜合情境特征，既指用戶特征，也包括用戶所處的物理環(huán)境，以及影響用戶感受系統(tǒng)所在環(huán)境所表現(xiàn)的特征［16］。目前地圖服務(wù)作為大眾服務(wù)平臺，服務(wù)對視聽覺感官能力的要求一般適應(yīng)正常用戶。雖然系統(tǒng)以默認(rèn)狀態(tài)登錄，但還需要通過一定量的用戶操作記錄或日志分析，推測表1中所列的全局影響因素的參量，并探知情境特征中載體屏幕、交互方式等關(guān)鍵問題對用戶的影響，實施適應(yīng)用戶的表達(dá)匹配。

2)感知階段。用戶通過視聽等感官感受以地理信息可視化為主題的系統(tǒng)界面，大腦短暫存儲接收的信息并加以初步理解，對比意圖開始進(jìn)行復(fù)雜任務(wù)分解，并擬定行動計劃。為此，用戶由文化及教育背景、閱讀及形象思維能力對感受信息進(jìn)行視聽信息瀏覽，思考含義，分析當(dāng)前表達(dá)與目標(biāo)的關(guān)聯(lián)。此時，服務(wù)應(yīng)提供符合用戶感知的友好界面，盡量根據(jù)其文化及教育背景、程序設(shè)計符號等認(rèn)知元素和前一階段獲取的影響因素參量進(jìn)行地理信息可視化形式的訂制，以適應(yīng)用戶閱讀及形象思維能力，減輕感知負(fù)擔(dān)，幫助用戶較快形成感識——動作鏈［11］。

3)操作階段。用戶運用感知能力、地圖學(xué)及計算機操作等相關(guān)知識，將擬定計劃轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可執(zhí)行的一系列操作行為。用戶行為可分為方式行動(輔助行動)和目的行動。前者為目的行動服務(wù)，與用戶操作相關(guān)信息系統(tǒng)的熟練程度有關(guān)，適人化的服務(wù)系統(tǒng)需要簡化或綜合命令、增添輔助操作功能，使用戶減輕交互負(fù)荷;后者通常都把意圖與操作相結(jié)合，與地圖學(xué)基礎(chǔ)知識、思維方式等全局影響因素相關(guān)聯(lián)。用戶體系模型將此階段擬定為服務(wù)系統(tǒng)主動響應(yīng)的起點，系統(tǒng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫、知識庫和規(guī)則庫的綜合推理，進(jìn)而推送符合用戶目的行動的空間地理信息表達(dá)。

4)認(rèn)知階段。用戶每完成一步交互，都會通過感官獲取反饋信息與最終目的比對，分析與意圖的偏差，考慮是進(jìn)行最終評價還是繼續(xù)交互。用戶認(rèn)知是為了獲知，心理學(xué)將認(rèn)識系統(tǒng)分為思維處理器、短時記憶器和長時記憶器3部分［11］，它是大腦進(jìn)行學(xué)習(xí)等復(fù)雜思維活動的中樞系統(tǒng)，包含著對用戶自身、服務(wù)系統(tǒng)及目標(biāo)地理的經(jīng)驗總結(jié)和理解。本階段服務(wù)系統(tǒng)可以通過地理空間信息組織，采用模糊推理等算法進(jìn)行內(nèi)容推薦，將用戶所需的某類或某區(qū)域大量、分散、雜亂的信息經(jīng)過整序、優(yōu)化，形成適合用戶對目標(biāo)了解程度的知識。此時系統(tǒng)產(chǎn)生的知識應(yīng)是便于該用戶有效認(rèn)知、利用和傳遞的地理空間信息形式和內(nèi)容可視表達(dá)的更高級模式。

5)共鳴階段。服務(wù)系統(tǒng)沒有情感情緒，而人有，人還會日久生情，產(chǎn)生共鳴。這種情感的產(chǎn)生非常復(fù)雜，受理性和非理性共同作用［12］。以用戶為中心的地圖服務(wù)為了針對用戶不同情感需求提供相應(yīng)服務(wù)策略和知識表達(dá)，需要收集用戶對相應(yīng)類別地理信息的興趣愛好，并測算用戶文化及教育背景等因素對興趣愛好的影響。因此，可采取水平擴(kuò)充與垂直加工兩種服務(wù)策略。水平擴(kuò)充針對用戶興趣，注重服務(wù)的區(qū)域性，主要根據(jù)權(quán)重提供內(nèi)容廣泛的多類地理信息聚類匹配;垂直加工則針對用戶愛好，強調(diào)通過某特定領(lǐng)域數(shù)據(jù)挖掘為用戶提供深層次的服務(wù)，需要通過關(guān)聯(lián)規(guī)則和挖掘算法使系統(tǒng)具備智能學(xué)習(xí)能力。

五、結(jié) 論

1)對地圖服務(wù)用戶體系模型的研究有利于服務(wù)系統(tǒng)從初始地理空間模型或制圖者模型為中心的動態(tài)模式，向以地圖用戶模型為中心的個性化主動服務(wù)模式轉(zhuǎn)變。

2)基于用戶體系模型的用戶因素分類，為后續(xù)開展地圖學(xué)認(rèn)知實驗和眼動實驗，深度分析用戶因素在地圖服務(wù)中的定性分析和定量權(quán)重奠定了基礎(chǔ)。

3)考慮到用戶影響因素的多樣性及其相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜性，在用戶動機和態(tài)度等重要因素模糊且無法實驗分析的情況下，基于用戶體系模型及其用戶因素分析，通過實驗分析其他因素，由實驗結(jié)果對其進(jìn)行反向推測，不失為實現(xiàn)以用戶為中心地圖服務(wù)的一種新途徑。

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