赵军喜，江　南，孙庆辉，李　响

(信息工程大学地理空间信息学院，河南 郑州 450052)

ZHAOJunxi,JIANGNan,SUNQinghui,LIXiang

基于用户应用特征的导航电子地图要素分级体系构建

赵军喜，江南，孙庆辉，李响

(信息工程大学地理空间信息学院，河南 郑州 450052)

EstablishingofNavigationElectronicMapFeatureClassificationSystemBasedonUserBehaviorCharacter

ZHAOJunxi,JIANGNan,SUNQinghui,LIXiang

摘要：根据导航电子地图用户的不同应用特征，基于可用性调查的问卷调查法设计了调查方案，通过对不同类型用户的问卷调查统计，计算得到各地图要素的权重值，依据分级处理模型建立了导航电子地图要素分级体系。

引文格式： 赵军喜，江南，孙庆辉，等. 基于用户应用特征的导航电子地图要素分级体系构建[J].测绘通报，2015(9)：44-47.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0275

关键词：导航电子地图；用户应用特征；分级体系

中图分类号：P28

文献标识码：B

文章编号：0494-0911(2015)09-0044-04

收稿日期：2014-09-02

基金项目：国家自然科学基金(41271450)；国家科技支撑计划(2012BAK12B02)

作者简介：赵军喜(1972—)，男，博士，副教授，研究方向为地理信息系统理论与应用。E-mail：jxzhao@aliyun.com

一、引言

导航电子地图应用于交通、旅游、灾害、应急保障和军事作战等领域过程中，产生了不同应用特征的导航电子地图用户，由初期的汽车用户(车载导航)逐渐发展到徒步行进者(手持导航)、专项用户(手机导航)和普通用户(网络电子地图应用)。导航电子地图应用中用户更多关注的是内容表达的实用性、灵活性，但目前导航电子地图的内容表达往往采用几种固定的模式，致使地图呈现“千人一面”的现象。同时用户被动接受固化的地图内容，导致用户需要信息的缺失和地图载负量严重不足，忽略了用户的个性和应用特点，无法根据用户的习惯和应用特征主动确定地图内容。

建立导航电子地图要素分级体系是实现导航电子地图内容主动表达的一种实用方法。目前关于导航电子地图要素分级体系的研究，江南等提出在多尺度显示模型的基础上，建立电子地图多尺度显示分级体系[1]。在导航电子地图分级方法上，方钰等提出面向移动导航设备的数字地图分级组织与预取策略[2]，秦宽等提出基于感受综合的电子地图多尺度显示技术[3]，吕新华等提出多尺度地图数据在多媒体电子地图集中的组织和显示技术[4]。

本文通过探讨导航电子地图各类要素的应用特征，根据路径规划、路径引导、兴趣点(POI)信息查询等用户使用特点对导航电子地图要素进行重要性评分问卷调查，根据调查结果计算各地图要素的权重值，最后构建面向用户应用特征的导航电子地图要素分级体系。

二、用户应用特征调查

1. 可用性调查

在ISO9241—11标准中，可用性被定义为当用户在特定环境中使用产品完成具体任务或实现特定目标时，交互过程的有效性、交互效率和用户满意程度[5]。可用性专家Nielsen将可用性归纳为5个要素：易学性、交互效率、可记忆性、错误管理和用户满意度，Nielsen认为产品在每个要素上都达到很好的水平，才具有高可用性[6]。在地图学领域，可用性主要包括3个标准：有效性、效率和用户满意程度[7]。可用性调查是指评估者通过交谈或观察使用者的使用过程，得知使用者的需求、习惯和对系统的了解程度的调查评估方法，其调查方法主要有问卷调查法(questionnaires)、启发式评价法(heuristicevaluation)、焦点小组法(focusgroup)等[8]。

导航电子地图用户应用特征调查，需要调查的内容较多，如用户类型、用户数量、各要素的重要性评分及权重值等。问卷调查法具有以下优点：①问卷法调查结果容易量化。问卷调查是一种结构化的调查，任何人都不可能把主观偏见带入调查中，调查的统计结果一般都能被量化出来。②问卷调查法可以进行大规模的调查，而且可以周期进行而不受调查研究人员变更的影响，可以跟踪某些问题用户的变化。因此，本文采用问卷调查的方法，得到导航电子地图用户应用特征的有效、全面数据。

2. 调查方案

地图要素的重要性是导航电子地图分级体系和多尺度表达模型构建的关键，反映了不同区域、不同任务、不同单位、不同用户对地理要素分级体系的需求。为了得到较为有效客观的调查结果，选择了4类用户(汽车用户、专项用户、徒步行进者和普通用户)，采用纸质形式对64位用户进行调查。

(1) 调查对象

由于导航电子地图在使用环境、数据来源、面向的用户等方面与一般电子地图有很多不同，导航电子地图要素重要性问卷调查的对象可分为：①汽车用户(车载导航)：此类用户主要根据导航电子地图准确定位当前位置，根据既定的目的地计算行程，通过地图显示和语音提示两种方式引导至目的地，他们主要想获得准确的道路信息及各种汽车服务信息；②专项用户(如自行车爱好者、盲人、驴友)：这类导航除了能够提供标准的适合自行车运动的路网信息外，用户可即时获得天气或风速等信息，他们主要想获得路况、天气等信息；③徒步行进者(手持导航)：手持导航主要为用户提供人行道、胡同等非机动车道的路网信息，他们主要想获得详细的人行天桥、地下通道、仅供人行通过的门、公交站点、地铁站等信息；④普通用户(如网络电子地图应用)：网络电子地图提供的信息较为全面，此类用户主要想获得各种设施、各类POI的信息。

(2) 调查表设计

问卷调查表由调查要素和重要性评分两部分组成，调查要素包括道路、背景、注记、POI4种共90类地图要素信息，重要性评分是依据多尺度显示模型确定的各调查要素所得分值。多尺度显示模型是指当地图显示范围一定时，为了使地图要素的空间分布特征无论是在放大或缩小时，都能恰当地、清晰地显示于屏幕上而采用的一组显示尺度[1]。导航电子地图内容的重要性评分可以分为6个等级(如图1所示)：绝对重要(9或10分)、非常重要(7或8分)、比较重要(5或6分)、一般重要(3或4分)、不太重要(1或2分)、不重要(0分)。

图1　导航电子地图要素重要性问卷调查表(部分)

3. 调查数据统计分析

本文采用统计分析法确定导航电子地图要素的重要性等级，使定性化的问卷调查数据转化为定量数据。统计分析过程包括：问卷调查数据的录入与处理、地图要素权重值确定。

(1) 调查数据处理

本次问卷调查表发放了64份，由于个别用户的失误或不负责任，部分表格作无效处理。最后得到有效的调查表56份，其中汽车用户20份，专项用户9份，徒步行进者11份，普通用户16份。问卷调查表的纸质数据需要录入计算机转化为电子格式的数据，然后计算所有问卷重要性评分的总和及算术平均值，为下一步确定地图要素权重值及分级体系提供依据。

(2) 地图要素权重值确定

目前确定统计数据权重的方法主要有：专家打分法、德尔菲法、加权平均法、费用效益分析法、主成分分析法、层次分析法、模糊综合评判法、人工神经网络法等[9]，其中加权平均法是计算简单、应用广泛的一种方法，在很大程度上可排除人为因素的干扰，大大提高评价结果的客观公正性。本文采用加权平均法计算地图要素的权重值，具体步骤如下。

1) 计算地图要素权重值

式中，K=0.1，为归一化因子，保证B的取值范围在[0,1]；i代表问卷调查表中90类地图要素，i=1,2，…,90；Bi表示某类地图要素的权重值，如B1代表高速公路的权重值、B2代表胡同的权重值等；j表示4类调查对象的编号，其中j=1代表汽车司机、 j=2代表专项用户、 j=3代表徒步行进者、 j=4代表普通用户；Pi表示某类调查对象的权重值(利用GPS产业协会的调查统计数据，根据其不同用户数量的比例，P1=0.3代表汽车用户权重值、P2=0.2代表专项用户权重值、P3=0.2代表徒步行进者权重值、P4=0.3代表普通用户权重值)；Qij表示针对某类用户的某类地图要素的权重值，如Q11代表对汽车用户来说高速公路的权重值；u表示用户的数量，取值为4。

2) 计算各类地图要素权重值，高速公路权重值的计算如下

3) 计算各要素的权值，见表1。

表1　地图要素的权重值(部分)

三、导航电子地图要素分级体系

1. 分级模型

对计算的地图要素权重值合理性检查之后，采用等差分级模型对权重值进行分级处理。等差分级模型包括2种：一种是相邻分级界限相差一个常数K，称为界限等差分级模型；另一种是相邻分级间隔递增一个常数，称为间隔递增等差分级模型。本文以界限等差分级模型为基础进行分级处理，分级公式为

式中，L=min{w1,w2,…,wn}，作为分级总区间左端点A0，w1,w2,…,wn代表问卷调查表中90类导航地图要素的权重值；H=max{w1,w2,…,wn}，作为分级总区间右端点AM；M为分级数。经过对问卷调查表中数值进行对比，并考虑地图要素的分级原则，本文将地图要素分为6个等级，因此M取值为6。根据本文地图要素权重值计算结果，L取值为0.06，H取值为0.23。各等级界限的计算过程如下

因此可以确定地图要素的权重值0.20～0.23为第一级、0.17～0.20为第二级、0.15～0.17为第三级、0.12～0.15为第四级、0.09～0.12为第五级、0.06～0.09为第六级。

2. 分级体系

依据导航电子地图要素的权重值计算结果和各等级的分级界限，可以得到不同用户应用特征的导航电子地图要素分级结果(见表2)。表2中部分地图要素的权重值计算结果正好是分级界限的数值，导致该地图要素的重要性等级不能唯一确定，如胡同的重要性等级为三级或四级。为了唯一确定地图要素的重要性等级，本文采取的原则是就高不就低原则，这样胡同的重要性等级就确定为三级。

对导航电子地图要素进行分级处理，是为了保证电子地图在屏幕上任意缩放时可以对不同等级的地图要素进行取舍，从而达到地图清晰易读、层次分明、内容适宜，并能有效地动态控制电子地图的载负量。本文基于用户应用特征调查结果对90类导航电子地图要素权重值进行计算，采用分级模型进行分级处理，建立了导航电子地图要素的分级体系，见表3。

表2　地图要素分级结果(部分)

表3　导航电子地图要素分级体系

四、结束语

导航电子地图要素分级体系的建立，从用户的个性和应用特征出发，根据用户的习惯和偏好确定地图要素的重要性等级，为导航电子地图的多尺度表达提供重要依据，保证了导航电子地图显示的清晰性、内容适宜性和层次性。

本文从导航电子地图多尺度显示的需求出发，基于可用性调查的问卷调查法设计了调查方案，通过对不同类型用户的问卷调查统计，计算得到各地图要素的权重值，依据分级处理模型建立了导航电子地图要素分级体系。但是在问卷调查中设置的样本数量不够多，导致最终的结果不一定完全适合各种类型的用户。因此本文主要是为导航电子地图要素进行重要性分级提供一种方法，如果用于工程实际则需要采用大量的调查样本数据。

参考文献：

[1]江南,白小双,曹亚妮，等.基础电子地图多尺度显示模型的建立与应用[J].武汉大学学报：信息科学版,2010,35(7):768-772.

[2]方钰,何启海.面向移动导航设备的数字地图分级组织与预取策略[J].小型微型计算机系统,2006,27(7): 1339-1342.

[3]秦宽,贾月玲,杨俊杰.基于感受综合的电子地图多尺度显示技术[J].测绘技术装备,2007,9(1): 20-22.

[4]吕华新,李霖,翟亮.多尺度地图数据在多媒体电子地图集中的组织和显示[J].四川测绘,2005,28(3): 106-108.

[5]LIU S. What is Usability? [EB/OL].2006-04-17.http:∥www.douban.corn/group/topic/1068260/.

[6]NIELSEN J. Introduction to Usability[EB/OL].2012-01-04.http:∥www.useit.corn/alertbox/20030825.html.

[7]曹亚妮,江南,张薇，等.基于可用性电子地图符号测试系统的设计与实现[J].测绘科学,2010,35(2):24-26.

[8]张晓楠,江南,曹亚妮，等.基于可用性调查的电子地图多模式符号体系建立[J].测绘通报,2012(2): 26-30.

[9]李刚,秦红玲.综合评价方法及探讨[J].节能,2004(10): 12-15.

[10]江南,曹亚妮,孙庆辉,等.双峰型电子地图载负量变化规律的探究[J]. 测绘学报， 2014, 43(3): 303-306.