興趣旅游地理信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

周 嘯，李少梅，王 旭，葉 輝

(1. 信息工程大學(xué) 指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001)

旅游地理信息系統(tǒng)在智慧旅游建設(shè)中具有非常重要的地位和作用。智慧旅游是個體旅游者在旅游活動中接收的泛在化旅游信息服務(wù)，其中很重要的一方面即是地理信息服務(wù)。智慧旅游從內(nèi)涵上講，應(yīng)是能夠?yàn)槁糜蝹€體提供個性化服務(wù)的旅游系統(tǒng)或旅游模式，而非設(shè)計海量旅游服務(wù)信息并機(jī)械地供旅游者搜索提取[1-3]。旅游者到達(dá)某一城市旅游前，往往利用該城市旅游地理信息系統(tǒng)進(jìn)行信息查詢和旅游規(guī)劃。旅游地理信息系統(tǒng)以電子地圖為主體，各類電子地圖的使用占據(jù)很大市場份額。PC電子地圖、手持APP電子地圖等都是旅游者首選的查詢和規(guī)劃工具。目前市場上常見的旅游地理信息系統(tǒng)能夠?yàn)槁糜握咛峁┹^為全面的空間地理信息服務(wù)，滿足絕大多數(shù)旅游者的出行需求，但它們存在一定共性[4-6]。首先，電子地圖面向的不僅僅是旅游者，普適性較高，靈活性不夠，個性化程度低，對有個性需求或特殊要求的旅游者而言，這類電子地圖往往難以滿足需求；其次，提供的空間地理信息并非專業(yè)旅游服務(wù)信息，旅游者需要在瀏覽電子地圖的基礎(chǔ)上結(jié)合相關(guān)旅游信息才能做出旅游規(guī)劃；再次，旅游者根據(jù)電子地圖做出的旅游路線規(guī)劃往往依據(jù)主觀判斷，在實(shí)際旅游過程中可能難以獲得動機(jī)利益最大化，因此，這類電子地圖缺乏智能決策和規(guī)劃分析的功能[7-9]。根據(jù)目前地理信息服務(wù)現(xiàn)狀，本文以鄭州市為例設(shè)計開發(fā)一種興趣旅游地理信息服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)開發(fā)個性化服務(wù)新功能，以旅游者為中心提供興趣景點(diǎn)信息服務(wù)，為旅游者進(jìn)行旅游路線規(guī)劃和決策提供個性化服務(wù)。

1 技術(shù)路線

系統(tǒng)總體框架搭建主要包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次設(shè)計和功能設(shè)計兩大模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次設(shè)計包含界面設(shè)計和數(shù)據(jù)層設(shè)計，界面設(shè)計應(yīng)當(dāng)便捷實(shí)用，符合旅游者使用習(xí)慣，能夠讓旅游者在短時間內(nèi)熟悉界面各功能的使用方法。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用城市旅游地理信息數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和分級管理，并為個性化需求服務(wù)提供數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)旅游者根據(jù)自身興趣需求調(diào)用地理信息數(shù)據(jù)的功能。在結(jié)構(gòu)層次設(shè)計的基礎(chǔ)上開發(fā)系統(tǒng)功能，包括地圖服務(wù)、分層顯示和智能旅游路線規(guī)劃。景點(diǎn)周邊服務(wù)信息根據(jù)旅游者興趣需求以多級緩沖區(qū)范圍顯示，并以單向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迭代模型智能規(guī)劃最佳旅游路線。

1.1 緩沖區(qū)模型

以點(diǎn)的緩沖區(qū)為研究方法，點(diǎn)的緩沖區(qū)指地理空間點(diǎn)對周圍一定半徑鄰域內(nèi)外界事物的影響范圍或外界事物對目標(biāo)點(diǎn)的影響范圍[10-12]。緩沖區(qū)是給定空間對象后所獲得的對象鄰域。領(lǐng)域的大小由鄰域的半徑或緩沖區(qū)建立的條件來決定。因此對于一個給定的對象Wu，它的緩沖區(qū)可以定義為

P={x|d(x,Wu)≤R}，

(1)

即對象Wu鄰域半徑R的緩沖區(qū)為距Wu的距離d小于R的全部點(diǎn)的集合。d一般為最小歐式距離，也可是其他定義的距離。以興趣景點(diǎn)為中心、R1為0.5 km，R2為1.0 km和R3為1.5 km為半徑構(gòu)建三級緩沖區(qū)[13-15]。

1.2 單向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

定義目的地景點(diǎn)集合為T，其中包含k個旅游者選取的興趣景點(diǎn)，分別為T1，T2，…，Tk。有限時間內(nèi)，旅游者按某一單向順序游覽k個景點(diǎn)時，存在r個影響旅游者旅游動機(jī)的因子，這些因子對旅游者去到景點(diǎn)的動機(jī)產(chǎn)生影響，如區(qū)間距離、景點(diǎn)星級、賓館數(shù)量、飯店數(shù)量、便利店數(shù)量、公交線路等，因子又存在對自身產(chǎn)生促進(jìn)或抑制作用的波動值。令因子集合為U，波動值集合為η，則有因子U1，U2，…，Ur和波動值η1，η2，…，ηr。根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迭代模型有改進(jìn)的動機(jī)迭代作用輸出值I模型，如式2所示。

(2)

圖1為系統(tǒng)設(shè)計實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次設(shè)計

2.1 開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)在Visual Studio2010環(huán)境中采用CJHJ語言開發(fā)，集成SQL Server 2005構(gòu)建各級數(shù)據(jù)庫存儲旅游地理信息和旅游者興趣需求信息，地圖基本功能、天氣信息、交通信息、旅游資訊信息數(shù)據(jù)源等為“百度地圖2016”接口服務(wù)提供。

2.2 界面設(shè)計

旅游者利用該系統(tǒng)查詢旅游地理信息并獲得旅游路線決策支持，決定了系統(tǒng)所具有的人機(jī)交互功能，對輸入的興趣信息進(jìn)行智能化處理并獲得可視化輸出。界面設(shè)計上，系統(tǒng)采用多可視化界面，主要包含信息采集界面(InterfaceⅠ)和信息輸出界面(InterfaceⅡ)，信息采集界面包含興趣點(diǎn)信息采集、旅游資訊信息采集和采集信息管理3大模塊。信息輸出界面包含旅游信息輸出、旅游地圖輸出和旅游路線決策支持3大模塊。

InterfaceⅠ={Module 1：興趣景點(diǎn)信息采集模塊；Module 2：旅游資訊信息采集模塊；Module 3：采集信息管理模塊}；

InterfaceⅡ={Module 1：旅游信息輸出模塊；Module 2：旅游地圖輸出模塊；Module 3：旅游路線決策支持模塊}

圖2為系統(tǒng)信息采集界面結(jié)構(gòu)。

圖2 系統(tǒng)信息采集界面結(jié)構(gòu)

各界面主要功能為：

1)信息采集界面(InterfaceⅠ)：根據(jù)旅游者興趣對城市景點(diǎn)及其周邊信息進(jìn)行選取，獲取景點(diǎn)及周邊的屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，獲取旅游相關(guān)資訊信息，并利用數(shù)據(jù)庫管理選取數(shù)據(jù)。

2)信息輸出界面(InterfaceⅡ)：實(shí)現(xiàn)旅游者選取景點(diǎn)信息輸出、旅游資訊輸出、旅游地圖輸出，根據(jù)旅游者個性化需求分層分類顯示景點(diǎn)及其周邊信息，并提供旅游路線決策支持方案。

2.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次

1)需求分析。系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)針對旅游者興趣需求，首先需要建立信息采集界面存儲旅游信息和興趣需求信息的數(shù)據(jù)庫，包含兩類：一類存儲城市景點(diǎn)及其周邊服務(wù)信息和旅游資訊；一類存儲旅游者選取或提供的需求信息。其次，對旅游者提供的需求信息進(jìn)行運(yùn)算、分析、輸出可視化地圖及服務(wù)，需要存儲服務(wù)數(shù)據(jù)，因此還需建立旅游信息輸出界面數(shù)據(jù)庫。

2)結(jié)構(gòu)設(shè)計。系統(tǒng)中不同數(shù)據(jù)信息通過多級數(shù)據(jù)庫存儲。旅游信息采集界面數(shù)據(jù)庫(DatabaseⅠ)存儲城市所有旅游景點(diǎn)及周邊相關(guān)信息、旅游資訊信息以及采集信息等，包含景點(diǎn)及周邊信息子庫、旅游資訊信息子庫和采集信息子庫三級子庫。旅游信息輸出界面數(shù)據(jù)庫(DatabaseⅡ)存儲處理后的信息，包含旅游信息輸出子庫、旅游地圖子庫和旅游路線方案子庫三級子庫。

DatabaseⅠ={Sub-database 1：景點(diǎn)及周邊信息子庫；Sub-database 2：旅游資訊信息子庫；Sub-database 3：采集信息子庫}

DatabaseⅡ={Sub-database 1：旅游信息輸出子庫；Sub-database 2：旅游地圖子庫；Sub-database 3：旅游路線方案子庫}

圖3為系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次。

圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次

3 系統(tǒng)功能設(shè)計

3.1 系統(tǒng)信息采集功能

信息采集界面包含3大模塊，興趣景點(diǎn)信息采集模塊主要是“娛樂信息”模塊，旅游者可選擇“公園綠地”、“旅游景觀區(qū)”、“娛樂游樂場”和“購物中心”下的任意選項(xiàng)。在選取興趣景點(diǎn)的基礎(chǔ)上，旅游者可在旅游資訊信息采集模塊下的“天氣信息”、“交通信息”和“地址信息”中選取需要的信息。采集信息管理模塊包括“選中信息確認(rèn)”和“數(shù)據(jù)庫管理”兩個選區(qū)，用以顯示、確定選擇信息并將信息數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫中。圖4為系統(tǒng)信息采集功能設(shè)計。

3.2 系統(tǒng)信息輸出功能

3.2.1 旅游信息查詢

旅游信息輸出界面的“興趣景點(diǎn)與周邊信息”包含“興趣景點(diǎn)列表”和“周邊信息”?！芭d趣景點(diǎn)列表”顯示旅游者選定的景點(diǎn)，下方有緩沖區(qū)范圍選擇，選定某個或多個緩沖區(qū)和若干周邊信息后，所選興趣景點(diǎn)周圍各級緩沖區(qū)內(nèi)的服務(wù)信息即在地圖上顯示，便于旅游者查詢?！奥糜钨Y訊信息”主要提供旅游者需求的旅游相關(guān)信息查詢服務(wù)，如公交查詢、列車時刻查詢、天氣查詢、地名查詢、道路查詢等，旅游者可根據(jù)自身需求在信息采集界面選取，確定選取信息后輸出界面顯示旅游者需要的相關(guān)信息。圖5為系統(tǒng)信息輸出功能設(shè)計界面。

圖4 系統(tǒng)信息采集功能設(shè)計

圖5 系統(tǒng)信息輸出功能設(shè)計

3.2.2 地圖服務(wù)

地圖是該系統(tǒng)的主要旅游信息來源，旅游者通過查詢電子地圖獲得旅游目的地信息，或利用電子地圖搜索地理位置信息。系統(tǒng)電子地圖具有普通電子地圖的地圖瀏覽、地圖縮放、地物查詢、地圖測算等普通功能外，還具有支持旅游者個性化需求的功能。主要包括全局景點(diǎn)信息分層顯示、個性化興趣景點(diǎn)信息顯示、景點(diǎn)周邊多級緩沖區(qū)信息顯示。

1)全局景點(diǎn)信息分層顯示。具備普通電子地圖不具備的高亮特殊符號分層顯示旅游景點(diǎn)的功能，市區(qū)內(nèi)旅游景點(diǎn)包含“A.公園綠地”、“B.旅游景觀區(qū)”、“C.娛樂游樂場”和“D.購物中心”4大類，可在全域顯示電子地圖時分類加載不同比例尺范圍內(nèi)的旅游景點(diǎn)。圖6為同比例尺分層旅游景點(diǎn)地圖示例，圖7為不同比例尺全域旅游景點(diǎn)地圖示例。A.公園綠地為圓形符號；B.旅游景觀區(qū)為三角符號；C.娛樂游樂場為方形符號；D.購物中心為菱形符號。地圖顯示的不同景點(diǎn)，單擊一次景點(diǎn)符號時可在符號左側(cè)或右側(cè)彈出景點(diǎn)名稱，單擊名稱右側(cè)或左側(cè)的綠色塊，彈出景點(diǎn)的相關(guān)文字信息和音視頻信息，使旅游者直觀了解該景點(diǎn)信息。

圖6 同比例尺分層旅游景點(diǎn)地圖示例

圖7 不同比例尺全域旅游景點(diǎn)地圖示例

2)興趣景點(diǎn)及其周邊多緩沖區(qū)信息顯示。根據(jù)旅游者在旅游信息采集終端獲取的興趣景點(diǎn)和資訊信息，旅游信息輸出終端選擇顯示旅游者興趣景點(diǎn)和所需周邊服務(wù)信息，并通過勾選緩沖區(qū)范圍顯示興趣景點(diǎn)周邊一定范圍內(nèi)的服務(wù)信息。如圖8，以二七紀(jì)念館為例，內(nèi)圈為0.5 km緩沖區(qū)范圍，虛線圈為1.0 km緩沖區(qū)范圍，外圈為1.5 km緩沖區(qū)范圍，選擇確定周邊服務(wù)信息后可在三級緩沖區(qū)內(nèi)顯示所需服務(wù)點(diǎn)位置信息。

圖8 興趣景點(diǎn)及其周邊緩沖區(qū)示例

3.2.3 智能旅游路線規(guī)劃服務(wù)

圖9 智能規(guī)劃的旅游路線

系統(tǒng)通過迭代計算輸出最優(yōu)旅游路線方案和次優(yōu)旅游路線方案，并提供決策支持供旅游者參考如下：

1)無特殊需求。

Project 1：路線(1)→(3)→(2)輸出值最高，可獲得最優(yōu)周邊服務(wù)和交通保障，獲得最大動機(jī)利益滿足，其次是路線(1)→(2)→(3)。

2)要求順路，沿最短路徑游覽。

Project 2：根據(jù)景點(diǎn)間實(shí)際距離，路線(1)→(2)→(3)和(3)→(2)→(1)為6種旅游路線中路徑最短。上午游覽場館綠地，下午休閑購物，可選擇路線(1)→(2)→(3)；上午購物休閑，下午游覽場館綠地，可選擇路線(3)→(2)→(1)。

3)不要求順路。

Project 3：上午游覽場館綠地，下午休閑購物，可選擇路線(2)→(1)→(3)；上午購物休閑，下午游覽場館綠地，可選擇路線(3)→(1)→(2)。

Project 4：對上午和下午的游覽順序沒有明確要求，也可選擇路線(2)→(3)→(1)或路線(1)→(3)→(2)。

4 結(jié)束語

本文在分析智慧旅游地理信息服務(wù)需求的基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)一種興趣旅游地理信息服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決目前旅游地理信息提供海量服務(wù)信息供旅游者機(jī)械搜索的問題，以旅游者個體為中心，為旅游者提供個性化興趣需求服務(wù)，旅游者可根據(jù)自身需求選擇興趣景點(diǎn)和相關(guān)旅游信息。系統(tǒng)功能完善，能夠根據(jù)旅游者提供的興趣景點(diǎn)智能化分析計算提供多種旅游路線方案供旅游者選擇，實(shí)現(xiàn)旅游者旅游動機(jī)利益的最大化。

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