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Android ロケーション・フレームワーク 【Android TIPS】

Posted 5月 27 2013 by ozw  , ,

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ロケーション・フレームワーク
ロケーション・フレームワーク
このCHAPTERでは、位置情報の取得方法について紹介します。アプリケーションはユーザーの位置情報を知ることで、ユーザーが必要としている情報をより高精度に配信することができます。位置情報の取得にはロケーション・フレームワークを使用します。
ロケーション概要
まず、マップおよびロケーションで使用する用語についてここで整理します。

● ロケーションプロバイダ

► 位置情報を提供してくれる情報提供元サービス(機能)のことを指します。
► Androidでは、GPSだけではなく3G(LTE)やWiFiネットワークもロケーションプロバイダとしての機能を持っています。


● 位置情報(ロケーション)

► GPSなどのロケーションプロバイダから取得することのできる経度・緯度などの情報を指します。


● GPS

► Global Positioning System(全地球測位システム)のことです。
► 米国によって運用される衛星を使用し現在地を測定するためのシステムを指します。


● マップ

► AndroidにおいてはGoogle社の提供しているGoogle Mapサービスを指します。
► これはGoogle社がインターネットを通じて提供している地域検索サービスであり、位置情報と組み合わせることで現在位置の地図情報を表示・検索することができるようになっています。


このように位置情報を取得するプロバイダにはGPSとネットワークプロバイダの2種類があります。
それぞれ異なる特徴を持っているので、位置情報を取得する際にはこれらの点に注意してロケーションプロバイダを使う必要があります。

正確さ 取得までの時間 バッテリー効率 屋内での使用
GPSプロバイダ × ×
ネットワークプロバイダ



GPSプロバイダの利点は、その位置情報が『正確』ということです。
反面、衛星から位置データを受信するという機能のため、空の見えない『屋内』では使用できないことが多くなります。また、位置情報を取得するまでの時間もネットワークプロバイダに比べ長くかかりますし、バッテリーも多く消費します。

ネットワークプロバイダの利点は、GPSプロバイダとは逆に取得までの時間が短かったり、屋内でも利用できるという点があげられます。また、Android端末はネットワークに常時接続していることがほとんどですので、バッテリーを余計に消費するということもありません。
しかし、位置情報の正確さはGPSから取得した場合に比べ低くなります。


では実際にロケーションプロバイダから位置情報を取得するための手順に沿って、ロケーション・フレームワークの使用方法を紹介します。

センサーから値を取得する手順ととても似ていることがわかります。

ある機能(あるActivity)をアクティブにしたときにリスニングを開始するようなアプリケーションの場合、長い時間リスニングし続けるとバッテリの消耗が激しくなってしまいます。必要な情報を取得したら直ちにリスナーの解除を行うことが大切ですが、位置情報の場合は、リスニング期間が短すぎると位置情報の正確性が損なわれることがあるので注意が必要です。

LocationManagerオブジェクトの取得
まずは、LocationManagerオブジェクトを取得する必要があります。

private LocationManager locationManager;
// ...省略...
locationManager = (LocationManager) getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);

getSystemService()メソッドはContextクラスで定義されているメソッドで、センサーでもSensorManagerオブジェクトを取得する際に使用しました。
LocationManagerオブジェクトを取得する場合には、このメソッドの引数にContextクラスに定義されているLOCATION_SERVICE定数を使います。
なお、戻り値はObjectクラスのため、キャストする必要がある点も同様です。

また、位置情報を取得するには、マニフェストファイルにパーミッションを設定する必要があります。

パーミッション 意味
android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION 3G(LTE)やWiFiのネットワークプロバイダを使用する際に設定する。
android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION GPSプロバイダおよびネットワークプロバイダを利用する際に設定する。
android.permission.ACCESS_MOCK_LOCATION エミュレータ上で位置情報を扱いたい際に設定する。DDMSを利用してデバッグ用に疑似的に位置情報を更新することができる。

LocationListenerオブジェクトをイベントリスナーとして登録
次に、LocationListenerインタフェースを実装したクラスを作成し、イベントリスナーとして登録を行います。この処理には、LocationManagerオブジェクトが必要となります。

LocationListenerインタフェースにはコールバックメソッドとして、4つのメソッドonStatusChanged()メソッド、onProviderEnabled()メソッド、onProviderDisabled()メソッド、onLocationChanged()メソッドが定義されています。

onLocationChanged()メソッドのシグネチャは以下の通りです。このメソッドは位置情報が変化したときに呼ばれるコールバックメソッドで、位置情報の取得はここで行うことができます。

public void onLocationChanged (Location location)

onProviderDisabled()メソッドのシグネチャは以下の通りです。このメソッドはロケーションプロバイダが使用不可なったときに呼ばれるコールバックメソッドです。

public void onProviderDisabled (String provider)

onProviderEnabled()メソッドのシグネチャは以下の通りです。このメソッドはロケーションプロバイダが使用可能になったときに呼ばれるコールバックメソッドです。

public void onProviderEnabled (String provider)

onStatusChanged()メソッドのシグネチャは以下の通りです。このメソッドはロケーションプロバイダの状態が変化したとき(サービス外になった、使用可能状態になった、一時的に使用不可状態になった等)に呼ばれるコールバックメソッドです。

public void onStatusChanged (String provider, int status, Bundle extras)

LocationListenerインタフェースを実装したクラスを作成し、これら4つのメソッドをオーバーライドします。

public class MyLocationListener implements LocationListener {

    @Override
    public void onLocationChanged(Location location) {
        double longitude = location.getLongitude();
        double latitude = location.getLatitude();
    }

    @Override
    public void onProviderDisabled(String provider) {
        // プロバイダが使用不可に変更された時の処理
    }

    @Override
    public void onProviderEnabled(String provider) {
        // プロバイダが利用可能に変更された時の処理
    }

    @Override
    public void onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras) {
        // ステータス情報が変更された時の処理
    }
}

あとは、作成したクラス(MyLocationListenerクラス)をインスタンス化し、LocationManagerクラスに定義されているrequestLocationUpdate()メソッドを呼び出すことでイベントリスナーの登録を行います。

private LocationListener listener;
// ...省略...
listener = new MyLocationListener();
locationManager.requestLocationUpdates(LocationManager.NETWORK_PROVIDER, 0, 0, listener);

requestLocationUpdate()メソッドは4つの引数をとるメソッドであり、以下の値を指定します。

データ型 引数名 概要
String provider GPSプロバイダを利用する場合にはLocationManager.GPS_PROVIDER、ネットワークプロバイダを利用する場合にはLocationManager.NETWORK_PROVIDERを指定する。
long minTime 位置情報の取得の最小時間間隔を指定する。
単位はms(ミリ秒)で、60,000以上が推奨される。なお、0を指定すると時間間隔は無視され、前回LocationChangeイベントが発生した時との距離間隔のみを基準としてLocationChangeイベントが発生する。
float minDistance 位置情報の取得の最小距離間隔を指定する。
単位はm(メートル)で、0を指定すると距離間隔は無視され、前回LocationChangeイベントが発生した時との時間間隔のみを基準としてLocationChangeイベントが発生する。
LocationListener listener LocationListenerオブジェクトを指定する。



minTimeおよびminDistanceをどちらも0に設定すると、可能な限り頻繁に位置情報取得を行うことになります。
GPSプロバイダとネットワークプロバイダの両方を使用して位置情報を取得したい場合は、requestLocationUpdate()メソッドを2回呼び出すことによって行うことが可能です。

ロケーションプロバイダから位置情報を取得
ロケーションプロバイダから位置情報を取得するには、LocationListenerインタフェースに定義されている4つのコールバックメソッドのうち、onLocationChanged()メソッドの引数Locationオブジェクトを使用します。
このクラスはロケーションプロバイダから取得した情報をラッピングしているクラスで、以下のようなメソッドを使用することで値を取得することができます。

メソッドのシグネチャ 取得できる情報
public float getAccuracy () 精度
public double getLatitude () 緯度
public double getLongitude () 経度
public float getSpeed () 移動速度(m/s)
public double getAltitude () 標高


現在地情報の更新
アプリケーションでユーザーの位置情報を正確に把握するためには、以下の問題があります。

● 位置情報プロバイダが2種類存在する

► 位置情報の提供をおこなうプロバイダが「GPSプロバイダ」と「ネットワークプロバイダ」という2種類存在するということです。
► これらは、情報の正確さ・取得までの時間・バッテリー効率・屋内外での使用に関してトレードオフの関係となっています。


● ユーザーの位置情報は変化する

► ユーザーは止まっているとは限りません。正確な位置を1時間前に取得したからといって、ユーザーがいつまでもその位置とどまってくれているわけではありません。
► 位置情報は変化するということを考慮し、タイミングを決めて繰り返し測定する必要があります。


● 位置情報の精度が一貫していない

► 同一のロケーションプロバイダだったとしても、かならずしも同じ精度の位置情報とは限りません。
10秒前に取得した位置情報が、いま受け取った位置情報よりも精度が高い場合、どちらを採用するか決定する必要があります。


位置情報を使ったアプリケーションでは以上のことを考慮し、いくつかの基準をもとに位置情報をフィルタリングするロジックを含める必要があります。
フィルタリング時のチェック項目の例は以下のようになります。

● 取得した位置情報が前データに足して大幅に新しくないか
● 位置情報の精度が前データに対より正確か不正確か
● 新しい位置情報のロケーションプロバイダがGPSなのかネットワークなのか


位置情報リスニング開始から最適な測定結果決定までのフローは以下のようになります。

  1. アプリケーションの開始
  2. 目的とするロケーションプロバイダからのリスニング開始
  3. 新しいデータのうち、不正確な情報は破棄
  4. 新しいデータのうち、正確な情報を「現時点での最適な測定結果」を保持し続ける
  5. リスニングの停止
  6. 最後の測定結果をアプリケーションに反映


最適な測定結果を得るためには様々なチェックを行う必要があります。
以下にAndroid開発ガイドで紹介されているサンプルを掲載します。
http://developer.android.com/guide/topics/location/obtaining-user-location.html

private static final int TWO_MINUTES = 1000 * 60 * 2;
 
 // locationとcurrentBestLocationを比較し、よりよい位置情報を判定する
 // @param location  新しい位置情報
 // @param currentBestLocation  現時点における最適な測定結果

private boolean isBetterLocation(Location location, Location currentBestLocation) {
    if (currentBestLocation == null) {
        // 現在の位置情報がない場合は、新しい位置情報に置き換える
        return true;
    }
 
    // 取得時間のチェック
    long timeDelta = location.getTime() - currentBestLocation.getTime();
    boolean isSignificantlyNewer = timeDelta > TWO_MINUTES;
    boolean isSignificantlyOlder = timeDelta < -TWO_MINUTES;
    boolean isNewer = timeDelta > 0;
 
    // 現在の位置情報が2分以上前の場合、新しい位置情報に置き換える
    if (isSignificantlyNewer) {
        return true;
 
    // 新しい位置情報が現在の位置情報より2分以上前の場合、不正データとして破棄する
    } else if (isSignificantlyOlder) {
        return false;
    }
 
    // 精度のチェック
    // Location#getAccuracy() : 位置情報の精度をメートル単位で返す。データ型はfloat
    int accuracyDelta = (int) (location.getAccuracy() - currentBestLocation.getAccuracy());
    boolean isLessAccurate = accuracyDelta > 0; // 精度が落ちた場合
    boolean isMoreAccurate = accuracyDelta < 0; // 精度が上がった場合
    boolean isSignificantlyLessAccurate = accuracyDelta > 200;
 
    // 現在の位置情報と新しい位置情報が同じプロバイダからの場合
    boolean isFromSameProvider = isSameProvider(location.getProvider(),
            currentBestLocation.getProvider());
 
    // 精度が上がった場合
    if (isMoreAccurate) {
        return true;
 
    // 新しい位置情報が最新、かつ精度が落ちていない場合
    } else if (isNewer && !isLessAccurate) {
        return true;
 
    // 新しい位置情報が最新、かつ精度が200m以内、かつ同じプロバイダからの位置情報の場合
    } else if (isNewer && !isSignificantlyLessAccurate && isFromSameProvider) {
        return true;
    }
    return false;
}
 
/*
 * provider1とprovider2が同じか判定する
 */
private boolean isSameProvider(String provider1, String provider2) {
    if (provider1 == null) {
      return provider2 == null;
    }
    return provider1.equals(provider2);
}
リスナーの解除
必要な情報が得られたら即座にリスニングを停止させ、バッテリーの消耗を最小限に抑えましょう。
イベントリスナーを解除するにはLocationManagerクラスに定義されているremoveUpdates()メソッドを使用します。

private LocationListener listener;
// ...省略...
locationManager.removeUpdates(listener);

ロケーションとマップを使用したアプリケーション
では、ロケーション・フレームワークを利用したアプリケーションを作成してみましょう。

画面上部に位置情報の取得時間、取得した緯度および経度を表示し、画面下部に取得した位置情報を中心としたMAPを表示するアプリケーションです。
このアプリケーションではGoogle Maps Android v2を利用します。前のCHAPTERを参照し、セットアップしておいてください。

まずは、MainActivityのレイアウトXMLファイルです。
● res/layout/activity_main.xml

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical"
    android:padding="15dp" >

    <TextView
        android:id="@+id/textView1"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="時間:" />
    
    <TextView
        android:id="@+id/textView2"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="緯度:" />
    
    <TextView
        android:id="@+id/textView3"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="経度:" />
    
    <fragment
        android:id="@+id/mapFragment1"
        android:name="com.google.android.gms.maps.SupportMapFragment"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent" />

</LinearLayout>

ロケーションプロバイダから取得した「時間」「緯度」「経度」を表示するためのTextViewと、MAPを表示するためのfragmentが定義しています。


次に、MainActivityのソースプログラムです。
● src/com.example.locationsample/MainActivity.java

package com.example.locationsample;
// … 省略 …
public class MainActivity extends FragmentActivity {
    private GoogleMap map;
    private LocationManager manager;
    private LocationListener listener;
    private SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss");

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        
        final TextView timeText = (TextView) findViewById(R.id.textView1);
        final TextView latText = (TextView) findViewById(R.id.textView2);
        final TextView lngText = (TextView) findViewById(R.id.textView3);
        
        FragmentManager fm = getSupportFragmentManager();
        SupportMapFragment mapFragment = 
                (SupportMapFragment) fm.findFragmentById(R.id.mapFragment1);
        map = mapFragment.getMap();

        manager = (LocationManager) getSystemService(LOCATION_SERVICE);        
        listener = new LocationListener() {
            
            @Override
            public void onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras) { }
            
            @Override
            public void onProviderEnabled(String provider) { }
            
            @Override
            public void onProviderDisabled(String provider) { }
            
            @Override
            public void onLocationChanged(Location location) {
                timeText.setText("時間:" + sdf.format(location.getTime()));
                latText.setText("緯度:" + location.getLatitude());
                lngText.setText("経度:" + location.getLongitude());
                
                LatLng latLng = new LatLng(location.getLatitude(), location.getLongitude());
                map.addMarker(new MarkerOptions().position(latLng));
                map.moveCamera(CameraUpdateFactory.newLatLngZoom(latLng, 18.0f));
            }
        };
        manager.requestLocationUpdates(LocationManager.NETWORK_PROVIDER, 15000, 5, listener);
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        map.clear();
        manager.removeUpdates(listener);
    }
}

全体として、16行目から始まるonResume()メソッド内でリスナーの設定処理を行い、55行目から始まるonPause()メソッド内でリスナーの解除をしています。
これで、Activityがフォアグラウンド中にだけ位置情報を取得することになります。

まずは16行目から始まるリスナーの設定処理です。
23行目から26行目でMainActivity上に設置されているMapFragmentをインスタンス化し、GoogleMapオブジェクトを取得しています。
このオブジェクトを操作することで、マーカーを設置したり、MAPの中心を移動したりすることができるようになります。

次に28行目でLocationManagerオブジェクトの取得、29行目から50行目で匿名クラスを使用しLocationListenerインタフェースをインスタンス化しています。
LocationListenerインタフェースに定義されている4つのメソッドのうち、3つは空(何も実装していない)ですが、onLocationChanged()メソッドには処理を記述しました。

このonLocationChanged()メソッドの42行目から44行目で引数のLocationオブジェクトから時間、経度、緯度を取り出し、それぞれTextViewに設定しています。
46行目ではLatLngクラス(緯度と経度をラッピングするためのクラス)をインスタンス化し、そのオブジェクトを使用して47行目でMAPにマーカーを追加しています。
MAP上に描くマーカーを表すクラスMarkerOptionsには、位置を表すLatLngオブジェクトの他にも、タイトル(文字列)やスニペット(文字列)、アイコンなどを指定することができます。

48行目では、MAPの中心となる位置を指定しています。
これをGoogle MapではCameraの位置を動かすという考え方で実装しているため、メソッド名にmoveCameraという名前がついています。
48行目では、このメソッドの引数にCameraUpdateFactory.newLatLngZoom()メソッドの実行結果を渡しています。このnewLatLngZoom()メソッドは引数を2つとり、第1引数は緯度経度をラッピングしたLatLngオブジェクトを、第2引数にはMAPの倍率を2.0から21.0までのfloat値で指定します。

これでLocationListenerオブジェクトができました。あとは、51行目でrequestLocationUpdates()メソッドを呼び出すだけです。
ここでは、ネットワークプロバイダを使用し、時間間隔を15,000msに、距離間隔を5mに設定しています。

次に55行目から始まるリスナー解除処理です。
57行目で設定したマーカーを全てクリアし、58行目でリスナーの解除をしています。


最後に、マニフェストファイルです。
● AndroidManifest.xml

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="com.example.locationsample"
    android:versionCode="1"
    android:versionName="1.0" >

    <uses-sdk
        android:minSdkVersion="8"
        android:targetSdkVersion="17" />
    
    <permission 
        android:name="com.example.locationsample.permission.MAPS_RECEIVE"
        android:protectionLevel="signature" />
    <uses-permission android:name="com.example.locationsample.permission.MAPS_RECEIVE"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/>
    <uses-permission android:name="com.google.android.providers.gsf.permission.READ_GSERVICES"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>   

    <uses-feature android:glEsVersion="0x00020000" android:required="true"/>
    
    <application
        android:allowBackup="true"
        android:icon="@drawable/ic_launcher"
        android:label="@string/app_name"
        android:theme="@style/AppTheme" >
        <meta-data
            android:name="com.google.android.maps.v2.API_KEY"
            android:value="ここにAPIキーを設定する" />
        
        <activity
            android:name="com.example.locationsample.MainActivity"
            android:label="@string/app_name" >
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN" />

                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
            </intent-filter>
        </activity>
    </application>

</manifest>

基本的にはマップのマニフェストファイルと変わりありません。
位置情報を利用するため、17行目もしくは18行目のパーミッションを忘れずに設定してください。


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