興趣旅游地理信息服務系統設計與實現

周 嘯，李少梅，王 旭，葉 輝

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

旅游地理信息系統在智慧旅游建設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，其中很重要的一方面即是地理信息服務。智慧旅游從內涵上講，應是能夠為旅游個體提供個性化服務的旅游系統或旅游模式，而非設計海量旅游服務信息并機械地供旅游者搜索提取[1-3]。旅游者到達某一城市旅游前，往往利用該城市旅游地理信息系統進行信息查詢和旅游規劃。旅游地理信息系統以電子地圖為主體，各類電子地圖的使用占據很大市場份額。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劃工具。目前市場上常見的旅游地理信息系統能夠為旅游者提供較為全面的空間地理信息服務，滿足絕大多數旅游者的出行需求，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旅游服務信息，旅游者需要在瀏覽電子地圖的基礎上結合相關旅游信息才能做出旅游規劃；再次，旅游者根據電子地圖做出的旅游路線規劃往往依據主觀判斷，在實際旅游過程中可能難以獲得動機利益最大化，因此，這類電子地圖缺乏智能決策和規劃分析的功能[7-9]。根據目前地理信息服務現狀，本文以鄭州市為例設計開發一種興趣旅游地理信息服務系統，該系統開發個性化服務新功能，以旅游者為中心提供興趣景點信息服務，為旅游者進行旅游路線規劃和決策提供個性化服務。

1 技術路線

系統總體框架搭建主要包括系統結構層次設計和功能設計兩大模塊。系統結構層次設計包含界面設計和數據層設計，界面設計應當便捷實用，符合旅游者使用習慣，能夠讓旅游者在短時間內熟悉界面各功能的使用方法。系統數據采用城市旅游地理信息數據，對數據進行分類和分級管理，并為個性化需求服務提供數據接口，實現旅游者根據自身興趣需求調用地理信息數據的功能。在結構層次設計的基礎上開發系統功能，包括地圖服務、分層顯示和智能旅游路線規劃。景點周邊服務信息根據旅游者興趣需求以多級緩沖區范圍顯示，并以單向神經網絡迭代模型智能規劃最佳旅游路線。

1.1 緩沖區模型

以點的緩沖區為研究方法，點的緩沖區指地理空間點對周圍一定半徑鄰域內外界事物的影響范圍或外界事物對目標點的影響范圍[10-12]。緩沖區是給定空間對象后所獲得的對象鄰域。領域的大小由鄰域的半徑或緩沖區建立的條件來決定。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的緩沖區為距Wu的距離d小于R的全部點的集合。d一般為最小歐式距離，也可是其他定義的距離。以興趣景點為中心、R1為0.5 km，R2為1.0 km和R3為1.5 km為半徑構建三級緩沖區[13-15]。

1.2 單向神經網絡模型

定義目的地景點集合為T，其中包含k個旅游者選取的興趣景點，分別為T1，T2，…，Tk。有限時間內，旅游者按某一單向順序游覽k個景點時，存在r個影響旅游者旅游動機的因子，這些因子對旅游者去到景點的動機產生影響，如區間距離、景點星級、賓館數量、飯店數量、便利店數量、公交線路等，因子又存在對自身產生促進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。根據神經網絡迭代模型有改進的動機迭代作用輸出值I模型，如式2所示。

(2)

圖1為系統設計實現的技術路線。

圖1 系統設計實現的技術路線

2 系統結構層次設計

2.1 開發環境

系統在Visual Studio2010環境中采用CJHJ語言開發，集成SQL Server 2005構建各級數據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、旅游資訊信息數據源等為“百度地圖2016”接口服務提供。

2.2 界面設計

旅游者利用該系統查詢旅游地理信息并獲得旅游路線決策支持，決定了系統所具有的人機交互功能，對輸入的興趣信息進行智能化處理并獲得可視化輸出。界面設計上，系統采用多可視化界面，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為系統信息采集界面結構。

圖2 系統信息采集界面結構

各界面主要功能為：

1)信息采集界面(InterfaceⅠ)：根據旅游者興趣對城市景點及其周邊信息進行選取，獲取景點及周邊的屬性數據和空間數據，獲取旅游相關資訊信息，并利用數據庫管理選取數據。

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

2.3 數據結構層次

1)需求分析。系統設計開發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據庫，包含兩類：一類存儲城市景點及其周邊服務信息和旅游資訊；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行運算、分析、輸出可視化地圖及服務，需要存儲服務數據，因此還需建立旅游信息輸出界面數據庫。

2)結構設計。系統中不同數據信息通過多級數據庫存儲。旅游信息采集界面數據庫(DatabaseⅠ)存儲城市所有旅游景點及周邊相關信息、旅游資訊信息以及采集信息等，包含景點及周邊信息子庫、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據庫(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為系統數據結構層次。

圖3 系統數據結構層次

3 系統功能設計

3.1 系統信息采集功能

信息采集界面包含3大模塊，興趣景點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”、“娛樂游樂場”和“購物中心”下的任意選項。在選取興趣景點的基礎上，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”和“數據庫管理”兩個選區，用以顯示、確定選擇信息并將信息數據存儲于數據庫中。圖4為系統信息采集功能設計。

3.2 系統信息輸出功能

3.2.1 旅游信息查詢

旅游信息輸出界面的“興趣景點與周邊信息”包含“興趣景點列表”和“周邊信息”。“興趣景點列表”顯示旅游者選定的景點，下方有緩沖區范圍選擇，選定某個或多個緩沖區和若干周邊信息后，所選興趣景點周圍各級緩沖區內的服務信息即在地圖上顯示，便于旅游者查詢。“旅游資訊信息”主要提供旅游者需求的旅游相關信息查詢服務，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信息。圖5為系統信息輸出功能設計界面。

圖4 系統信息采集功能設計

圖5 系統信息輸出功能設計

3.2.2 地圖服務

地圖是該系統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。主要包括全局景點信息分層顯示、個性化興趣景點信息顯示、景點周邊多級緩沖區信息顯示。

1)全局景點信息分層顯示。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的功能，市區內旅游景點包含“A.公園綠地”、“B.旅游景觀區”、“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的旅游景點。圖6為同比例尺分層旅游景點地圖示例，圖7為不同比例尺全域旅游景點地圖示例。A.公園綠地為圓形符號；B.旅游景觀區為三角符號；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，單擊一次景點符號時可在符號左側或右側彈出景點名稱，單擊名稱右側或左側的綠色塊，彈出景點的相關文字信息和音視頻信息，使旅游者直觀了解該景點信息。

圖6 同比例尺分層旅游景點地圖示例

圖7 不同比例尺全域旅游景點地圖示例

2)興趣景點及其周邊多緩沖區信息顯示。根據旅游者在旅游信息采集終端獲取的興趣景點和資訊信息，旅游信息輸出終端選擇顯示旅游者興趣景點和所需周邊服務信息，并通過勾選緩沖區范圍顯示興趣景點周邊一定范圍內的服務信息。如圖8，以二七紀念館為例，內圈為0.5 km緩沖區范圍，虛線圈為1.0 km緩沖區范圍，外圈為1.5 km緩沖區范圍，選擇確定周邊服務信息后可在三級緩沖區內顯示所需服務點位置信息。

圖8 興趣景點及其周邊緩沖區示例

3.2.3 智能旅游路線規劃服務

圖9 智能規劃的旅游路線

系統通過迭代計算輸出最優旅游路線方案和次優旅游路線方案，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，可獲得最優周邊服務和交通保障，獲得最大動機利益滿足，其次是路線(1)→(2)→(3)。

2)要求順路，沿最短路徑游覽。

Project 2：根據景點間實際距離，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 結束語

本文在分析智慧旅游地理信息服務需求的基礎上設計開發一種興趣旅游地理信息服務系統，該系統解決目前旅游地理信息提供海量服務信息供旅游者機械搜索的問題，以旅游者個體為中心，為旅游者提供個性化興趣需求服務，旅游者可根據自身需求選擇興趣景點和相關旅游信息。系統功能完善，能夠根據旅游者提供的興趣景點智能化分析計算提供多種旅游路線方案供旅游者選擇，實現旅游者旅游動機利益的最大化。

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