兴趣旅游地理信息服务系统设计与实现

周 啸，李少梅，王 旭，叶 辉

(1. 信息工程大学 指挥军官基础教育学院，河南 郑州 450001；2.信息工程大学 地理空间信息学院，河南 郑州 450001)

旅游地理信息系统在智慧旅游建设中具有非常重要的地位和作用。智慧旅游是个体旅游者在旅游活动中接收的泛在化旅游信息服务，其中很重要的一方面即是地理信息服务。智慧旅游从内涵上讲，应是能够为旅游个体提供个性化服务的旅游系统或旅游模式，而非设计海量旅游服务信息并机械地供旅游者搜索提取[1-3]。旅游者到达某一城市旅游前，往往利用该城市旅游地理信息系统进行信息查询和旅游规划。旅游地理信息系统以电子地图为主体，各类电子地图的使用占据很大市场份额。PC电子地图、手持APP电子地图等都是旅游者首选的查询和规划工具。目前市场上常见的旅游地理信息系统能够为旅游者提供较为全面的空间地理信息服务，满足绝大多数旅游者的出行需求，但它们存在一定共性[4-6]。首先，电子地图面向的不仅仅是旅游者，普适性较高，灵活性不够，个性化程度低，对有个性需求或特殊要求的旅游者而言，这类电子地图往往难以满足需求；其次，提供的空间地理信息并非专业旅游服务信息，旅游者需要在浏览电子地图的基础上结合相关旅游信息才能做出旅游规划；再次，旅游者根据电子地图做出的旅游路线规划往往依据主观判断，在实际旅游过程中可能难以获得动机利益最大化，因此，这类电子地图缺乏智能决策和规划分析的功能[7-9]。根据目前地理信息服务现状，本文以郑州市为例设计开发一种兴趣旅游地理信息服务系统，该系统开发个性化服务新功能，以旅游者为中心提供兴趣景点信息服务，为旅游者进行旅游路线规划和决策提供个性化服务。

1 技术路线

系统总体框架搭建主要包括系统结构层次设计和功能设计两大模块。系统结构层次设计包含界面设计和数据层设计，界面设计应当便捷实用，符合旅游者使用习惯，能够让旅游者在短时间内熟悉界面各功能的使用方法。系统数据采用城市旅游地理信息数据，对数据进行分类和分级管理，并为个性化需求服务提供数据接口，实现旅游者根据自身兴趣需求调用地理信息数据的功能。在结构层次设计的基础上开发系统功能，包括地图服务、分层显示和智能旅游路线规划。景点周边服务信息根据旅游者兴趣需求以多级缓冲区范围显示，并以单向神经网络迭代模型智能规划最佳旅游路线。

1.1 缓冲区模型

以点的缓冲区为研究方法，点的缓冲区指地理空间点对周围一定半径邻域内外界事物的影响范围或外界事物对目标点的影响范围[10-12]。缓冲区是给定空间对象后所获得的对象邻域。领域的大小由邻域的半径或缓冲区建立的条件来决定。因此对于一个给定的对象Wu，它的缓冲区可以定义为

P={x|d(x,Wu)≤R}，

(1)

即对象Wu邻域半径R的缓冲区为距Wu的距离d小于R的全部点的集合。d一般为最小欧式距离，也可是其他定义的距离。以兴趣景点为中心、R1为0.5 km，R2为1.0 km和R3为1.5 km为半径构建三级缓冲区[13-15]。

1.2 单向神经网络模型

定义目的地景点集合为T，其中包含k个旅游者选取的兴趣景点，分别为T1，T2，…，Tk。有限时间内，旅游者按某一单向顺序游览k个景点时，存在r个影响旅游者旅游动机的因子，这些因子对旅游者去到景点的动机产生影响，如区间距离、景点星级、宾馆数量、饭店数量、便利店数量、公交线路等，因子又存在对自身产生促进或抑制作用的波动值。令因子集合为U，波动值集合为η，则有因子U1，U2，…，Ur和波动值η1，η2，…，ηr。根据神经网络迭代模型有改进的动机迭代作用输出值I模型，如式2所示。

(2)

图1为系统设计实现的技术路线。

图1 系统设计实现的技术路线

2 系统结构层次设计

2.1 开发环境

系统在Visual Studio2010环境中采用CJHJ语言开发，集成SQL Server 2005构建各级数据库存储旅游地理信息和旅游者兴趣需求信息，地图基本功能、天气信息、交通信息、旅游资讯信息数据源等为“百度地图2016”接口服务提供。

2.2 界面设计

旅游者利用该系统查询旅游地理信息并获得旅游路线决策支持，决定了系统所具有的人机交互功能，对输入的兴趣信息进行智能化处理并获得可视化输出。界面设计上，系统采用多可视化界面，主要包含信息采集界面(InterfaceⅠ)和信息输出界面(InterfaceⅡ)，信息采集界面包含兴趣点信息采集、旅游资讯信息采集和采集信息管理3大模块。信息输出界面包含旅游信息输出、旅游地图输出和旅游路线决策支持3大模块。

InterfaceⅠ={Module 1：兴趣景点信息采集模块；Module 2：旅游资讯信息采集模块；Module 3：采集信息管理模块}；

InterfaceⅡ={Module 1：旅游信息输出模块；Module 2：旅游地图输出模块；Module 3：旅游路线决策支持模块}

图2为系统信息采集界面结构。

图2 系统信息采集界面结构

各界面主要功能为：

1)信息采集界面(InterfaceⅠ)：根据旅游者兴趣对城市景点及其周边信息进行选取，获取景点及周边的属性数据和空间数据，获取旅游相关资讯信息，并利用数据库管理选取数据。

2)信息输出界面(InterfaceⅡ)：实现旅游者选取景点信息输出、旅游资讯输出、旅游地图输出，根据旅游者个性化需求分层分类显示景点及其周边信息，并提供旅游路线决策支持方案。

2.3 数据结构层次

1)需求分析。系统设计开发针对旅游者兴趣需求，首先需要建立信息采集界面存储旅游信息和兴趣需求信息的数据库，包含两类：一类存储城市景点及其周边服务信息和旅游资讯；一类存储旅游者选取或提供的需求信息。其次，对旅游者提供的需求信息进行运算、分析、输出可视化地图及服务，需要存储服务数据，因此还需建立旅游信息输出界面数据库。

2)结构设计。系统中不同数据信息通过多级数据库存储。旅游信息采集界面数据库(DatabaseⅠ)存储城市所有旅游景点及周边相关信息、旅游资讯信息以及采集信息等，包含景点及周边信息子库、旅游资讯信息子库和采集信息子库三级子库。旅游信息输出界面数据库(DatabaseⅡ)存储处理后的信息，包含旅游信息输出子库、旅游地图子库和旅游路线方案子库三级子库。

DatabaseⅠ={Sub-database 1：景点及周边信息子库；Sub-database 2：旅游资讯信息子库；Sub-database 3：采集信息子库}

DatabaseⅡ={Sub-database 1：旅游信息输出子库；Sub-database 2：旅游地图子库；Sub-database 3：旅游路线方案子库}

图3为系统数据结构层次。

图3 系统数据结构层次

3 系统功能设计

3.1 系统信息采集功能

信息采集界面包含3大模块，兴趣景点信息采集模块主要是“娱乐信息”模块，旅游者可选择“公园绿地”、“旅游景观区”、“娱乐游乐场”和“购物中心”下的任意选项。在选取兴趣景点的基础上，旅游者可在旅游资讯信息采集模块下的“天气信息”、“交通信息”和“地址信息”中选取需要的信息。采集信息管理模块包括“选中信息确认”和“数据库管理”两个选区，用以显示、确定选择信息并将信息数据存储于数据库中。图4为系统信息采集功能设计。

3.2 系统信息输出功能

3.2.1 旅游信息查询

旅游信息输出界面的“兴趣景点与周边信息”包含“兴趣景点列表”和“周边信息”。“兴趣景点列表”显示旅游者选定的景点，下方有缓冲区范围选择，选定某个或多个缓冲区和若干周边信息后，所选兴趣景点周围各级缓冲区内的服务信息即在地图上显示，便于旅游者查询。“旅游资讯信息”主要提供旅游者需求的旅游相关信息查询服务，如公交查询、列车时刻查询、天气查询、地名查询、道路查询等，旅游者可根据自身需求在信息采集界面选取，确定选取信息后输出界面显示旅游者需要的相关信息。图5为系统信息输出功能设计界面。

图4 系统信息采集功能设计

图5 系统信息输出功能设计

3.2.2 地图服务

地图是该系统的主要旅游信息来源，旅游者通过查询电子地图获得旅游目的地信息，或利用电子地图搜索地理位置信息。系统电子地图具有普通电子地图的地图浏览、地图缩放、地物查询、地图测算等普通功能外，还具有支持旅游者个性化需求的功能。主要包括全局景点信息分层显示、个性化兴趣景点信息显示、景点周边多级缓冲区信息显示。

1)全局景点信息分层显示。具备普通电子地图不具备的高亮特殊符号分层显示旅游景点的功能，市区内旅游景点包含“A.公园绿地”、“B.旅游景观区”、“C.娱乐游乐场”和“D.购物中心”4大类，可在全域显示电子地图时分类加载不同比例尺范围内的旅游景点。图6为同比例尺分层旅游景点地图示例，图7为不同比例尺全域旅游景点地图示例。A.公园绿地为圆形符号；B.旅游景观区为三角符号；C.娱乐游乐场为方形符号；D.购物中心为菱形符号。地图显示的不同景点，单击一次景点符号时可在符号左侧或右侧弹出景点名称，单击名称右侧或左侧的绿色块，弹出景点的相关文字信息和音视频信息，使旅游者直观了解该景点信息。

图6 同比例尺分层旅游景点地图示例

图7 不同比例尺全域旅游景点地图示例

2)兴趣景点及其周边多缓冲区信息显示。根据旅游者在旅游信息采集终端获取的兴趣景点和资讯信息，旅游信息输出终端选择显示旅游者兴趣景点和所需周边服务信息，并通过勾选缓冲区范围显示兴趣景点周边一定范围内的服务信息。如图8，以二七纪念馆为例，内圈为0.5 km缓冲区范围，虚线圈为1.0 km缓冲区范围，外圈为1.5 km缓冲区范围，选择确定周边服务信息后可在三级缓冲区内显示所需服务点位置信息。

图8 兴趣景点及其周边缓冲区示例

3.2.3 智能旅游路线规划服务

图9 智能规划的旅游路线

系统通过迭代计算输出最优旅游路线方案和次优旅游路线方案，并提供决策支持供旅游者参考如下：

1)无特殊需求。

Project 1：路线(1)→(3)→(2)输出值最高，可获得最优周边服务和交通保障，获得最大动机利益满足，其次是路线(1)→(2)→(3)。

2)要求顺路，沿最短路径游览。

Project 2：根据景点间实际距离，路线(1)→(2)→(3)和(3)→(2)→(1)为6种旅游路线中路径最短。上午游览场馆绿地，下午休闲购物，可选择路线(1)→(2)→(3)；上午购物休闲，下午游览场馆绿地，可选择路线(3)→(2)→(1)。

3)不要求顺路。

Project 3：上午游览场馆绿地，下午休闲购物，可选择路线(2)→(1)→(3)；上午购物休闲，下午游览场馆绿地，可选择路线(3)→(1)→(2)。

Project 4：对上午和下午的游览顺序没有明确要求，也可选择路线(2)→(3)→(1)或路线(1)→(3)→(2)。

4 结束语

本文在分析智慧旅游地理信息服务需求的基础上设计开发一种兴趣旅游地理信息服务系统，该系统解决目前旅游地理信息提供海量服务信息供旅游者机械搜索的问题，以旅游者个体为中心，为旅游者提供个性化兴趣需求服务，旅游者可根据自身需求选择兴趣景点和相关旅游信息。系统功能完善，能够根据旅游者提供的兴趣景点智能化分析计算提供多种旅游路线方案供旅游者选择，实现旅游者旅游动机利益的最大化。

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