北斗卫星导航系统的迅猛发展为移动设备提供了准确、实时的位置信息,也促进了基于位置服务的广泛应用。随着智能移动终端代替个人计算机成为人们上网使用最多的信息设备,基于位置的移动信息服务将成为最流行的移动信息服务之一。从应用的角度看,在大数据时代,海量数据和海量用户是各类服务的主要特征,每个用户既是数据的消费者也是数据的产生者。基于位置的移动信息服务的本质也是借助位置帮助海量的用户更好的利用各种数据,主要包括位置数据的获取、存储、索引,基于位置数据的信息查询、共享,结合外部信息和位置的推荐、挖掘服务等等。解决大规模位置服务中出现的与规模增长、模式创新相关的技术挑战,设计更加智能、实用的新服务,即是开展本课题研究的基本动机。对用户位置数据的长时间采集,必然收集大量的轨迹数据。这些轨迹数据中蕴含着极大的价值,不仅可以从这些数据中发现用户的生活习惯,甚至能够挖掘出社会人口迁徙、城市变迁等社会规律。要建立各种高级应用,首先要解决好轨迹的存储和查询问题。轨迹数据需要存储在数据仓库中,时空范围查询是从轨迹仓库中获取所需子轨迹的最有效手段。索引技术是提高数据查询效率的主要方法,目前基于空间切分的历史轨迹索引均采用时间、空间二级索引的方式实现,没有实现时空的同步索引。同时,仍未有效的解决负载动态变化和多用户查询范围差异导致的性能下降问题。针对现有时空索引的不足,本文基于时空范围查询开销模型设计了负载自适应的时间、空间八叉树索引(Adaptive oc Tree based Trajectory Index,ATTI);同时,采取共享节点的虚拟八叉树森林实现了低开销的查询区域自适应。基于微软Geo Life工程的真实数据集进行的测试结果表明:ATTI索引在处理时空范围查询时,查询时延低于Traj Store嵌套索引查询处理时延的40%。基于位置的信息共享是一种基于位置的基础服务,也是其它高级、智能服务实现的基础。通过实验和观察发现,当前基于绝对位置更新的信息共享机制存在严重的空间冗余和内容冗余问题,增加了系统开销,降低了系统的可用性。因此,本文提出冗余削减的按需服务策略,采用基于网格划分的信息索引机制(Grid-based Index Mechanism,GIM)实现按需的位置更新,降低频繁位置更新导致的系统开销;采用基于分类的信息定制机制(Class-based Information Selection Mechanism,CISM)实现客户根据个性化需求选择信息的按需信息共享,降低无关信息共享导致的系统开销。实验表明,冗余削减的按需服务策略可以极大的消减冗余信息共享带来的系统负载,节约大约70%的位置更新引发的通信开销,在信息分布不均匀的应用中性能提升更加明显。基于位置信息服务的繁荣得益于各种各样的位置服务提供商。但在现实世界中,总存在一些恶意系统盗取用户的位置信息,侵犯用户的位置隐私。位置服务类型及其隐私保护策略的多样性使得服务器端兼容所有策略的隐私查询处理算法极其复杂且效率低下,从而使服务器成为整个系统的瓶颈。现有的隐私保护策略大多采用伪造位置或者模糊区域代替请求者真实位置来实现位置隐私保护的目的。基于区域和伪造节点的查询请求增加了其处理的难度也会导致查询结果的错误。本文针对以上两个难题,设计了PPSQP(Privacy Protected Spatial Query Processing method,PPSQP)算法,该算法能够在没有服务器支持的情况下,获得正确的查询结果。基于数学结论的支持,此算法将一个隐私保护的k NN查询(k Nearest Neighborhood query,k NN)转化为一个基于伪造位置的普通k NN查询和一个普通的范围查询来处理,既保护了用户的位置隐私也避免了隐私保护策略对服务器端查询处理算法的修改需求。理论分析和实验结果表明,PPSQP算法能够在没有服务器支持的情况下实现隐私保护查询的有效处理,尤其适用于目标位置分布较稀疏的应用场景。基于位置的移动服务智能化是大势所趋。作为一个演示示例,本文结合智能化行程推荐应用探讨了如何结合社交网络和时空数据构建智能化应用。人类活动行程的制定往往基于宽泛的最初意向,通过综合考虑各种约束条件加以优化而完成。当前,基于旅游景点名称查找的行程制定方法,不支持用户一次性提交多个具有时序关系的宽泛出行意向,更不能同时为多个地理位置点提供详细的最优驾车方案。本文基于位置社交网络信息和车辆历史轨迹数据,探索了支持用户多个模糊意向输入的泛化行程推荐框架,设计并实现了基于分类树的地理位置点(Point of Interest,POI)查询策略和算法,并提出了基于Voronoi图的GPS轨迹分析模型,联合社会网络和语义交通信息图进行行程的推荐。实验表明,推荐结果具有较高的应用价值。在文章的最后对全文创新点进行了总结,并结合“大数据“趋势对下一步工作进行了展望。基于位置的移动信息服务在民用领域得到了蓬勃的发展,同时其在军事领域也有极大的发展前景。因此,在全文的最后还深入探讨了如何基于上述的各种技术搭建基于位置的军事服务系统,实现情报的存储分发,战场态势的展示预测,指挥的辅助决策,灵活的后装保障等功能。