地质公园地理空间信息平台的设计与实现

胡 娜，黄玉青，范 鹏

（1. 武汉中地数码科技有限公司，湖北 武汉 430073；2.中国地质大学 信息工程学院，湖北 武汉 430074）

应用GIS技术建立面向地质公园的综合管理与服务信息系统是许多国家完善园区建设和管理的重要内容。但在我国，地质公园信息化发展滞后，综合信息数据库内容、形式单一；没有提供虚拟电子地图导航、在线旅游反馈调查及游客交流平台服务；多采用地图与文字结合的单一形式，缺乏图片、录像、声音解说等具有直观性、生动性的多媒体信息[1]；提供的三维可视化不能动态展示，一般只包括基本的漫游功能，没有将虚拟现实技术和GIS技术相结合[2]；信息化水平不高，功能单一，旅游信息系统与公园运营管理系统、办公系统、监控系统等没有有效集成与共享，难以适应游客与旅游管理人员的不同需求；技术方面停留在ASP、HTML或二者的结合，没有空间分析功能，缺乏一个完整的WebGIS系统等[3]。建立基于现代技术的地质遗迹综合管理与服务信息系统，通过信息技术来提高旅游管理和服务水平，普及地球科学知识，提高公众保护意识与科学素质，进而有效地引导地质遗迹保护、促进地质公园运营可持续发展十分必要。

1 地质公园的信息化总体设计

整个系统使用B/S与C/S相结合的软件系统架构进行搭建，采用面向服务架构的设计思想，通过网络门户集成各项服务，分别为公众游客、园区管理和地质科研人员等不同用户提供旅游宣传与咨询、资源保护与监管、科研与规划辅助等信息服务功能。从逻辑结构上来说，分为用户应用层、各个业务系统与网络基础架构层，其中用户应用层即通过应用程序、浏览器等为用户提供公园地理空间信息平台用户端；业务系统主要接收用户的GIS数据访问请求，对地理空间信息平台数据集成的各个业务系统数据进行提取、处理、分析、转换、清理、存储等，通过用户浏览器和应用程序提供GIS数据的显示；网络基础架构为GIS、数据集成平台提供硬件环境和系统环境，并提供服务器、数据库、网络安全、数据存储、数据备份、网络管理等和已有的各个业务系统网络的链接[4]，功能结构图如图1所示。

图1 地质公园空间信息平台功能结构图

2 地质公园地理空间信息平台实现

地质公园地理空间信息平台要实现的功能不仅包括地理信息系统的基本功能，地图的放大、缩小、漫游，信息的检索查询，各种图件的查询；还要实现地质遗迹及地质公园管理综合信息的输入、存储、分析和输出功能，地质遗迹的分布、保护、监测功能，景区的管理功能，地质公园规划与建设管理功能，资源布局及调配功能以及公共信息发布功能等，如图2所示。

图2 地质公园空间信息平台架构图

2.1 数据库系统

数据库系统承担了整个综合管理信息系统所依赖的数据基础的输入、标准化、修改、编辑、输出、管理、存储等功能，为制定公园相关决策提供数据支撑。其涉及的数据类型庞杂，来源广泛，格式不一，因此数据库的设计应既考虑数据的特征，又兼顾应用目的。地质公园数据库按照数据格式可分为空间数据库和属性数据库。空间数据库可采用Geodatabase数据组织形式，按照“数据库－业务类型－业务子类型－层”的层次框架，对数据进行分层管理，具体可划分为水系、景点、矿床、矿体、地形、交通层 （公路、铁路、机场等）、注记层、景观层以及地质遗迹层等。属性数据库采用关系数据库，使用二维表进行音频、视频、文档等相关数据的存储[5]，如图3所示。

2.2 资源保护与监管系统

图3 地质公园数据库结构图

监控系统建设是在公园主体景点部位，如入口集散区、路灯夜景、停车场等设立彩色摄像机进行24 h监控，确保园区的安全与稳定。监控设施管理模块将实现监控设施采集信息的输入和维护，再基于地质公园数据库，提供收集视频系统的视频摄像头等公园监控设施所在位置等地理信息，通过这些数据实现与监控系统相关的功能，如监控设施图层显示、查询与定位、摄像头的控制、监控信息保存与调阅、故障监测与报警、安全机制对用户进行分级权限验证等[6]。

建立环境监测与保护系统主要是在园区部署生态环境监测站，采用专用设备对园区环境进行实时监测，形成园区生态环境监测网络，完善地质公园生态环境监测体系，有效进行生物多样性保护和生态系统管理。

2.3 科研与辅助规划系统

科研与辅助规划系统主要面向地学科研人员及园区管理者，提供园区规划管理、专题图管理和旅游评价预测等功能。

园区规划管理主要通过图层控制显示不同级别的景点、保护区，并显示保护区的面积，对其进行分级保护；以及借助系统的拓扑叠加、网络分析、缓冲区分析等空间分析功能, 进行旅游规划与设计，帮助管理部门了解保护区的分布格局，采取有效保护地质遗迹的措施。

专题图管理主要对地质公园现有研究资料成果进行归纳，提供图件、资料的显示、查询和浏览。地质图、构造图、科学路线、研究成果等专题图件可服务于地质遗迹保护和科学研究，便于研究人员查阅地质遗迹的地质、构造等基础资料，有助于科研人员开展进一步地质研究。

旅游评价预测服务于地质公园旅游资源开发，运用旅游综合评估模型，进行地质遗迹景点旅游资源评价和旅游客源市场预测及图形显示等。

2.4 旅游服务信息系统

旅游服务信息系统依托互联网载体，以WebGIS平台为基础，采用分布式WebGIS信息发布技术、Flex富客户端以及Web Service等技术，将地质公园数据库系统、运营管理办公系统、旅游服务信息系统、资源保护与监测系统整合起来，形成地质遗迹资源专业门户，提供地质公园宣传、地质遗迹科普、旅游信息分析查询、旅游路线查询功能以及三维可视化漫游、地质遗迹动态模拟、留言板、在线问答、地质遗迹科普知识库等交互性强的游客体验服务（见图4）。

图4 旅游服务信息系统

地质公园宣传，通过遥感图像、DEM、图片、多媒体、文字等方式，将地质公园的自然地理概貌、区域地质背景、人文历史概况、各景点介绍、园区管理机构及近年来科研成果等向广大公众、国际社会传播[7]。

地质公园网站管理，对地质公园Web系统的相关内容进行管理与维护，如园区新闻发布、公众平台、留言板管理、票务运营管理等，向公众展示景区以及行业最新动态、政策、资讯。

信息查询检索与分析服务，提供公园信息查询检索、各类地理信息显示、旅游线路规划和空间分析功能[8]。配合电子地图窗口，游客可以检索数据库中每一处地质遗迹景观的地理位置、地学背景资料以及对应的多媒体资料等。用户可浏览对应的地质遗迹景观多媒体资料，也可采用空间分析方法从景区范围数据表中读取景区的范围，然后将显示的范围缩放到景区范围，同时显示地形单点信息，实现景区定位。测量地质公园三维场景中2个地点之间的三维实际距离以及三维区块的面积，方便用户查询景点之间的距离，为游客提供旅游路线参考方案，通过分析基础数据库、交通数据库、水资源数据库等，得到旅游线路规划，并计算出旅游预算；进行淹没区分析，判断地质遗迹是否在淹没范围内，有利于采取措施对地质遗迹进行保护。

地质遗迹点三维展示，针对每个地质遗迹点采用360°全景环视技术，进行定点三维空间的立体展示。结合区域DEM导航地图，可在整个景区漫游，实现边走边看，虚拟游览。

三维景观漫游，通过交互漫游和指定路径漫游方式提供三维模型展示。用户通过网络系统能得到身临其境的感受，在公园中随意游览相关地质遗迹形成模拟过程，感受到全方位的旅游；也可以利用叠加数字高程模型的遥感影像形成三维虚拟景观，以多种方式展示地质公园的特色风貌；同时为园区工作人员提供旅游相关信息的查询检索、统计、分析与高效管理等服务。

空间数据管理，将旅游服务三维可视化系统所管理的空间数据进行图层显示，如基础地理信息、旅游服务信息，以及控制地理信息的显示类别、优先级，各个图层的放大、缩小、前后视图切换，显示浮标等。也可进行地图控制，实现地图的基本操作功能，如图层控制、地图放大、缩小、全屏显示、地图漫游等。

旅游统计分析，统计各景区的日接待人数和景点门票收入、多年同期对比情况，分析结果以统计图或表格形式展现。结合数据库中历史数据，分析并预测各景区指定日期的旅游相关信息，以辅助管理者决策。

3 结 语

本文在分析国内地质公园信息化建设现状及存在问题的基础上，从信息化建设方面，提出并实现了地质公园信息化建设的模式，通过WebGIS的技术手段将地质公园数据库系统、资源保护与监管系统、科研与辅助规划系统以及旅游服务信息系统整合起来，充分利用了GIS的强大空间分析功能，改变了过去单一的图片与文字展示和静态的信息管理模式，有力地促进了地质公园管理机构办公网络化、数据共享、全面掌握地质遗迹的空间分布和景观结构特征，为园区各项决策提供信息基础，为地质公园对外发展旅游服务、对内运营管理提供信息保障，为科学研究提供基础数据，进一步推广了地质公园科普，发挥地质公园作用，实现了地质公园对内管理和对外服务的模式创新，对我国地质公园信息化建设具有重要的参考意义。

[1]杨前进，付海龙. 中国地质公园网站建设现状及改进对策[J].重庆师范大学学报：自然科学版,2011,28(4):62-68

[2]许涛，田明中. 我国国家地质公园旅游系统研究与趋势[J].旅游学刊,2010,25(11):84-92

[3]Ye Z, Cao Y, Jiaqi, et al. Development and Application of Tour Geographic Information System (TGIS)-Taking Mount Longhushan World Geopark as An Example[J]. Robotics and Applications ISRA,2012,5:220-223

[4]史晓翠，孔媛媛.黄金地质公园信息管理系统开发研究[J].武汉理工大学学报：信息与管理工程版,2011,33(1):83-89

[5]郑元，王敏，陈安泽. 国家地质公园管理信息库的架构设计及其意义[C].旅游地学与地质公园建设: 旅游地学论文集第十六集,2010

[6]黄晓. 基于GIS的铁路安全监控系统设计[D].北京：北方交通大学,2011

[7]史媛. 基于WebGIS的克什克腾世界地质公园旅游信息系统设计与实现[D]．北京：中国地质大学，2009

[8]付顺,阚瑷珂,吴旭,等. 四川大巴山国家地质公园地质遗迹景观数据库平台构建研究[J].测绘科学,2010,36(5):115-117