摘  要： 分析了當(dāng)前空間信息服務(wù)在個(gè)性化推薦方面所存在的問(wèn)題，充分考慮用戶(hù)行為對(duì)空間信息服務(wù)個(gè)性化推薦的約束,，匹配過(guò)程中的“需求”與空間信息服務(wù)“操作”的映射關(guān)系,，提出針對(duì)不同用戶(hù)需求的空間信息服務(wù)三層模型。該模型將用戶(hù)的歷史操作抽象為二元組,，以此二元組作為約束條件,，通過(guò)語(yǔ)義的相似度匹配，有效且準(zhǔn)確地進(jìn)行空間信息服務(wù)的個(gè)性化推薦,。
關(guān)鍵詞： 空間信息服務(wù),；三層模型；個(gè)性化推薦

    人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入信息時(shí)代,，服務(wù)提供商提供的規(guī)范化,、標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)并不能滿(mǎn)足用戶(hù)的差異性需求。個(gè)性化服務(wù)通過(guò)收集和分析用戶(hù)信息來(lái)學(xué)習(xí)用戶(hù)的興趣和行為,，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)推薦的目的[1],，成為目前研究的熱點(diǎn)。
    國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)空間信息服務(wù)匹配[2-4],、空間信息服務(wù)組合[5-7],、空間信息服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)[8]以及個(gè)性化系統(tǒng)中用戶(hù)建模[9-12]等方面進(jìn)行了大量研究。這些研究主要關(guān)注于如何對(duì)空間信息服務(wù)進(jìn)行語(yǔ)義表達(dá),、空間信息服務(wù)的有效匹配,、服務(wù)組合的有序展開(kāi)以及怎樣通過(guò)各種質(zhì)量屬性參數(shù)來(lái)衡量服務(wù)的好壞等。然而它們卻存在著一個(gè)共同的問(wèn)題,，即都是面向服務(wù)本身,，忽略了用戶(hù)需求,，分離用戶(hù)與服務(wù)兩者之間的映射關(guān)系,，使得每個(gè)服務(wù)的匹配沒(méi)有結(jié)合其用戶(hù)的需求而獨(dú)立進(jìn)行或是僅僅憑借用戶(hù)所輸入的幾個(gè)服務(wù)參數(shù)來(lái)檢索服務(wù)，其結(jié)果必然導(dǎo)致最后所得到的服務(wù)無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的復(fù)雜需求,，迫使用戶(hù)做出二次或多次服務(wù)檢索,，不利于個(gè)性化服務(wù)的有效開(kāi)展,。
    本文提出一種面向用戶(hù)復(fù)雜需求、針對(duì)單個(gè)空間信息服務(wù)的三層組織模型,，在空間信息服務(wù)個(gè)性化推薦過(guò)程中,，根據(jù)用戶(hù)的歷史行為，通過(guò)源服務(wù)拆分以及用戶(hù)建模等步驟,，準(zhǔn)確地將具體的用戶(hù)行為映射到抽象的空間信息服務(wù)上,，滿(mǎn)足了動(dòng)態(tài)變化的用戶(hù)人群對(duì)空間信息服務(wù)的不同需求。
1 幾個(gè)定義
    為了建立起針對(duì)用戶(hù)約束的個(gè)性化推薦三層模型,，首先給出以下幾個(gè)概念：
    定義1：空間信息源服務(wù)：服務(wù)提供者提供的單個(gè)具體空間信息服務(wù)稱(chēng)為源服務(wù),。一個(gè)源服務(wù)必須包含以下變量，即：
    So=Name+URL+Operation+QoS+DomainFeature
其中,，So表示某一目標(biāo)服務(wù),；Name為服務(wù)的名稱(chēng)；URL表示服務(wù)的訪問(wèn)地址,；Operation為該服務(wù)所支持的各種操作,；QoS為該服務(wù)的質(zhì)量，包含服務(wù)響應(yīng)時(shí)間,、價(jià)格,、穩(wěn)定度、可用性等參數(shù),；DomainFeature為空間信息服務(wù)的領(lǐng)域特性,，如空間數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)包含Data format、Spatial resolution,、Spatial reference system,、Extent，描述內(nèi)容參考了ISO19115元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),。
    定義2：空間信息原子服務(wù)：只封裝了一個(gè)操作的空間服務(wù)為原子服務(wù),。原子服務(wù)使用一個(gè)三元組來(lái)表示,，即：
    Sa=<f，Op,，IO>
其中,，f表示服務(wù)Sa能完成的功能，它以語(yǔ)句形式描述該原子服務(wù)的功能信息,；Op表示服務(wù)Sa中封裝的單一操作,；IO表示操作Op中輸入輸出接口參數(shù)，其中從參數(shù)名(param Value),、參數(shù)描述(description),、參數(shù)類(lèi)型(type)、單位(unit)和比例系數(shù)(scale)5個(gè)方面來(lái)描述,。
2 空間信息服務(wù)三層組織模型的構(gòu)建
    傳統(tǒng)的三層服務(wù)模型[5-6],，主要針對(duì)原子服務(wù)如何組合以及服務(wù)鏈的有序展開(kāi)等問(wèn)題，其思想是將整條服務(wù)鏈拆分為多個(gè)獨(dú)立的原子服務(wù),，研究這些原子服務(wù)之間的接口關(guān)系,，便于前置服務(wù)輸出接口所得到的參數(shù)與后置服務(wù)的輸入接口所需要的參數(shù)相匹配，從而使服務(wù)組合有效開(kāi)展,。而本文中的三層模型,，針對(duì)的是復(fù)雜多變的用戶(hù)人群以及用戶(hù)動(dòng)態(tài)的需求，從用戶(hù)需求的角度來(lái)研究如何組織服務(wù),，從而實(shí)現(xiàn)空間信息領(lǐng)域的個(gè)性化推薦,。
    用戶(hù)對(duì)空間信息服務(wù)的需求往往不是單一的，而是由多個(gè)單純需求構(gòu)成的復(fù)雜體,，反映在用戶(hù)操作或行為上就是多個(gè)操作或行為的復(fù)雜集合體,，反映在服務(wù)上就是服務(wù)的各類(lèi)參數(shù)和所包含的原子服務(wù)?？臻g信息服務(wù)的個(gè)性化推薦,，其實(shí)質(zhì)是服務(wù)本身所含有的原子服務(wù)和用戶(hù)模型耦合作用的結(jié)果。
    根據(jù)以上分析,，從功能角度組織服務(wù),，將源服務(wù)(對(duì)象服務(wù))拆分為原子服務(wù)，再將用戶(hù)需求拆分為單個(gè)行為或操作,，通過(guò)原子服務(wù)與用戶(hù)單個(gè)操作或行為的映射關(guān)系,，實(shí)現(xiàn)一個(gè)服務(wù)-用戶(hù)的分級(jí)模型，便于源服務(wù)與多用戶(hù)的不同需求和單個(gè)用戶(hù)的多個(gè)需求進(jìn)行匹配,；實(shí)現(xiàn)針對(duì)用戶(hù)歷史行為或操作集合所做出的服務(wù)個(gè)性化推薦,。具體模型如圖1所示，即源服務(wù)層-原子服務(wù)層-用戶(hù)層。三層模型實(shí)現(xiàn)兩個(gè)映射關(guān)系：源服務(wù)與原子服務(wù)之間的映射,，原子服務(wù)與用戶(hù)之間的映射,。

2.1 源服務(wù)到原子服務(wù)的映射
    源服務(wù)拆分為原子服務(wù)，是要將源服務(wù)的功能進(jìn)行分解,，而這些功能實(shí)質(zhì)上是由原子服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,，例如在ArcWeb服務(wù)中位置查找Web服務(wù)(The Place Finder Sample Web Service)，客戶(hù)端調(diào)用某一源服務(wù)中的Find-Place原子服務(wù),，傳遞位置名稱(chēng)，然后得到這個(gè)位置的確切定位,。過(guò)程如下：FindPlace(placeName：string,，placeFinder-Options：placeFinder Options)：LocationInfo。反之,，如果一個(gè)源服務(wù)中沒(méi)有FindPlace原子服務(wù),，則該服務(wù)就不能提供這一功能。
    在源服務(wù)拆分為原子服務(wù)的過(guò)程中,，并不是真正地對(duì)某個(gè)具體的源服務(wù)進(jìn)行拆分,，而是為了便于與用戶(hù)的單個(gè)需求進(jìn)行匹配所做的工作。服務(wù)提供者發(fā)布源服務(wù),，通過(guò)對(duì)其WSDL進(jìn)行解析,，建立起由源服務(wù)—原子服務(wù)的映射關(guān)系，原子服務(wù)與源服務(wù)的關(guān)系可以表示為：
    Soi=Sai0+Sai1+…+Sain(1)
    Soj=Saj0+Saj1+…+Sajm(2)
其中Soi為某一源服務(wù),，可以表示為Sai0,、Sai1、…,、Sain等原子服務(wù)的總和,；同樣源服務(wù)Soj也可以表示為Saj0、Saj1,、…,、Sajm等原子服務(wù)的總和。式(1),、式(2)中的原子服務(wù)個(gè)數(shù)m與n可以相等或不等,，原子服務(wù)項(xiàng)可以相同或不同。
2.2 用戶(hù)分析與建模
    空間信息Web服務(wù)是在Web服務(wù)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)的地理空間信息網(wǎng)上在線(xiàn)服務(wù),。主要的應(yīng)用客戶(hù)包括發(fā)現(xiàn)客戶(hù),、地圖瀏覽客戶(hù)、影像使用客戶(hù),、增值客戶(hù)和傳感器客戶(hù)等,。這些人群大致可以分為3類(lèi)：(1)面向程序的開(kāi)發(fā)人員：指對(duì)服務(wù)進(jìn)行增值服務(wù)開(kāi)發(fā)的用戶(hù)。這類(lèi)用戶(hù)更關(guān)注于服務(wù)質(zhì)量(QoS)；(2)面向空間數(shù)據(jù)的用戶(hù)：指通過(guò)GIS相關(guān)的軟件產(chǎn)品使用空間信息服務(wù)所提供數(shù)據(jù)的用戶(hù),。這類(lèi)用戶(hù)關(guān)注于服務(wù)所含有的空間實(shí)體的屬性(如位置信息,、幾何性質(zhì)、拓?fù)潢P(guān)系等),；(3)空間信息服務(wù)的終極用戶(hù)：指只使用空間信息服務(wù),，而不對(duì)服務(wù)進(jìn)行二次處理的用戶(hù)，也即普通大眾,。這類(lèi)用戶(hù)可以通過(guò)查詢(xún)空間信息服務(wù)解決方案得到最新的空間信息報(bào)告,、地圖和感興趣的應(yīng)用程序。
    因?yàn)榍皟煞N用戶(hù)和第三種用戶(hù)對(duì)服務(wù)的關(guān)注程度存在遞進(jìn)關(guān)系,，即開(kāi)發(fā)人員>數(shù)據(jù)用戶(hù)>大眾用戶(hù),，因此針對(duì)第三種用戶(hù)進(jìn)行分析與建模可對(duì)構(gòu)建另外兩種用戶(hù)模型提供幫助,。以下對(duì)第三類(lèi)用戶(hù)進(jìn)行分析,，這類(lèi)用戶(hù)在使用空間信息服務(wù)時(shí)，其興趣將反應(yīng)在其行為上,，具體表現(xiàn)為在示例地圖上(示例地圖是能提供所有操作的服務(wù),，且該服務(wù)不參與服務(wù)推薦)的操作。對(duì)用戶(hù)所進(jìn)行的操作進(jìn)行采集和預(yù)處理,，根據(jù)用戶(hù)記錄拆分其操作集合為離散的操作,，每一個(gè)操作采用一個(gè)二元組(動(dòng)詞，名詞)來(lái)表示,，其中操作的本身用動(dòng)詞表示,，操作的對(duì)象用名詞表示，用戶(hù)二元組簡(jiǎn)寫(xiě)為U(V,，N),，如檢索一個(gè)位置或查詢(xún)某一地點(diǎn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的可達(dá)性，分別表述為(search, place)和(compute, extent),。用戶(hù)模型通常由多個(gè)二元組組成,，表達(dá)了用戶(hù)的復(fù)雜需求?；谝陨戏治?，三類(lèi)用戶(hù)模型中包含的具體內(nèi)容如表1所示。

2.3 原子服務(wù)與用戶(hù)興趣的雙向映射
    原子服務(wù)與用戶(hù)操作的匹配,，主要通過(guò)挑選出f中的動(dòng)_名關(guān)鍵詞,，與用戶(hù)二元組(動(dòng)_名詞)進(jìn)行語(yǔ)義匹配。本文將動(dòng),、名詞匹配等級(jí)分為exact,、subsume、sibling和irrelevant，其中exact表示完全匹配關(guān)系,，subsume表示包含關(guān)系,，sibling表示類(lèi)似關(guān)系，irrelevant表示不相干關(guān)系,，在匹配過(guò)程中,，優(yōu)先級(jí)為exact> subsume>sibling>irrelevant。
    為定量表示原子服務(wù)與用戶(hù)二元組的相關(guān)關(guān)系,，分別對(duì)動(dòng),、名詞的4個(gè)等級(jí)賦予權(quán)值ω，即exact級(jí),，ω=1,；subsume級(jí)，ω=0.6,；sibling級(jí)，ω=0.4,；irrelevant級(jí),，ω=0。其中定義ω的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合：(1)人們對(duì)原子服務(wù)匹配成功的語(yǔ)義相似度要求,，相似度越高,，匹配越準(zhǔn)確，一般要求相似度要大于0.4,；(2)便于區(qū)分4個(gè)等級(jí)的差異性,。定義原子服務(wù)與用戶(hù)二元組的相似度Φ及動(dòng)名詞在二元組中的權(quán)重ω，有如下關(guān)系：
    Φ=ωV×ΦV+ωN×ΦN(3)
其中ΦV表示原子服務(wù)與用戶(hù)二元組的動(dòng)詞相似度,，ΦN表示原子服務(wù)與用戶(hù)二元組的名詞相似度,，ωV、ωN分別表示用戶(hù)二元組的動(dòng)詞與名詞在二元組中的權(quán)值,，有約束條件ωV+ωN=1,。
2.4 個(gè)性化推薦過(guò)程
    一般的個(gè)性化推薦是根據(jù)用戶(hù)所發(fā)出的明確請(qǐng)求，向用戶(hù)推薦其感興趣的信息和商品的過(guò)程,。而空間信息服務(wù)的個(gè)性化推薦是根據(jù)用戶(hù)在示例地圖中的歷史操作或使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的歷史情況,，向用戶(hù)推薦其感興趣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)過(guò)程。本文提出的模型在個(gè)性化推薦中的具體應(yīng)用如圖2所示,。在有效時(shí)間內(nèi),，通過(guò)對(duì)用戶(hù)歷史行為的記錄展開(kāi)篩選服務(wù)，進(jìn)而對(duì)該服務(wù)進(jìn)行推薦,。

3 模擬應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
    設(shè)計(jì)源服務(wù)組織模型并下載Esri以及本地的服務(wù)等200多個(gè)服務(wù)WSDL,，組成源服務(wù)數(shù)據(jù)；解析WSDL得到源服務(wù)所包含的操作組成原子服務(wù)，借鑒ArcGIS Soap標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原子服務(wù)功能f進(jìn)行描述,。個(gè)性化推薦通過(guò)隱性方式收集用戶(hù)在頁(yè)面上的行為,，抽象出用戶(hù)二元組。
3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
    本文以一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行分析,。對(duì)用戶(hù)的歷史操作或行為進(jìn)行采集,，論證能否通過(guò)三層模型篩選出滿(mǎn)足用戶(hù)需求的源服務(wù)。
    過(guò)程簡(jiǎn)述為：首先采集用戶(hù)的歷史行為,，并對(duì)這些用戶(hù)行為進(jìn)行抽象,，組成代表用戶(hù)復(fù)雜興趣的二元組集合，計(jì)算單個(gè)二元組與原子服務(wù)的相似度,，取相似度最大的原子服務(wù),。因?yàn)橛脩?hù)操作不僅是一個(gè)，通常情況下是多個(gè),，以每個(gè)二元組所對(duì)應(yīng)的原子服務(wù)為索引,，組成索引集，檢索出源服務(wù)并進(jìn)行推薦,。
    將實(shí)驗(yàn)源服務(wù)拆分為原子服務(wù),，如表2所示。

    通過(guò)javascript腳本以及session的建立與銷(xiāo)毀來(lái)記錄用戶(hù)的行為日志,，發(fā)現(xiàn)在有效的時(shí)間段,，用戶(hù)在示例地圖上進(jìn)行了如下操作：(1)用鼠標(biāo)在地圖上進(jìn)行定位；(2)分析該位置在2 min內(nèi)所能到達(dá)的區(qū)域,，構(gòu)建其模型為：用戶(hù)=<Locate,，Point>+<Analyse，Extent>,。其中,，借助wordnet工具包將原子服務(wù)f語(yǔ)句中的動(dòng)詞和名詞挑選出來(lái)作為關(guān)鍵詞匹配計(jì)算，采用Lin算法計(jì)算原子服務(wù)與用戶(hù)二元組的相似度(ΦV,，ΦN),，設(shè)定動(dòng)詞與名詞在二元組中的權(quán)重都為0.5，即ωV=ωN=0.5,。用戶(hù)與原子服務(wù)的相似度計(jì)算結(jié)果如表3所示,。

    抽取出分別對(duì)應(yīng)用戶(hù)兩個(gè)二元組的最大相似度原子服務(wù)(表3中原子服務(wù)3和2)，將其作為索引集,，檢索源服務(wù),，得到源服務(wù)結(jié)果(表2中服務(wù)2和5，服務(wù)效果如圖3(a)所示),，推薦給用戶(hù),；對(duì)于噪聲源服務(wù)(表2中服務(wù)3等,，服務(wù)效果如圖3(b)所示)，拒絕推薦,。

3.3 實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論
    通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn),，用戶(hù)模型代表了用戶(hù)的兩方面需求：定位和分析通達(dá)性。根據(jù)表3所示用戶(hù)與原子服務(wù)的相似度計(jì)算結(jié)果,，用戶(hù)的這兩方面需求由原子服務(wù)ToMapPoints和Solve(表3中原子服務(wù)3和2)實(shí)現(xiàn),。根據(jù)源服務(wù)與原子服務(wù)的關(guān)系(表2)可知，包含這兩個(gè)原子服務(wù)的源服務(wù)(表2中源服務(wù)2和5)能提供用戶(hù)所要求的功能,，符合推薦條件,。
    由以上分析得出以下結(jié)論：傳統(tǒng)空間信息服務(wù)模型以服務(wù)本身為考慮對(duì)象，忽略了對(duì)用戶(hù)信息的挖掘,，檢索出的服務(wù)其功能并不一定滿(mǎn)足用戶(hù)的需求,，迫使用戶(hù)做出二次甚至多次的檢索，影響服務(wù)質(zhì)量,；本文模型有效地克服了這一缺點(diǎn),，在對(duì)用戶(hù)歷史信息進(jìn)行挖掘后，經(jīng)過(guò)原子服務(wù)這一橋梁,，把用戶(hù)需求與服務(wù)功能有機(jī)地結(jié)合在一起,，所篩選出的源服務(wù)也必然具有與用戶(hù)需求相一致的功能。
    傳統(tǒng)的空間信息服務(wù)組織模式已難以滿(mǎn)足廣大不同用戶(hù)的需要,，個(gè)性化在空間信息服務(wù)中的應(yīng)用是當(dāng)前研究的一大難點(diǎn)。本文嘗試以用戶(hù)為研究對(duì)象,，提出面向用戶(hù)需求的三層組織模型,，該模型充分挖掘了用戶(hù)信息，將用戶(hù)需求與服務(wù)功能有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),，為實(shí)現(xiàn)空間信息服務(wù)領(lǐng)域的個(gè)性化推薦提供一種更為便利的組織形式,，且實(shí)例證明該三層模型能有效且迅速地對(duì)用戶(hù)行為作出響應(yīng)，從眾多的空間服務(wù)中篩選出最滿(mǎn)足用戶(hù)需要的服務(wù),，為未來(lái)空間信息服務(wù)領(lǐng)域的智能化和個(gè)性化研究提供新的思路,。
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