劉瑞軍 郭蒙蒙

(武夷學院實驗室管理中心， 福建 武夷山 354300)

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云平臺下的智能導游系統(tǒng)設計

劉瑞軍 郭蒙蒙

(武夷學院實驗室管理中心， 福建 武夷山 354300)

隨著智慧城市的提出和發(fā)展，智慧旅游作為智慧城市的一部分，也受到了人們廣泛的關注。如何為游客提供個性化、良好的旅游體驗，是智慧旅游主要的研究方向。提出了一種基于云平臺的智能導游系統(tǒng)。介紹了智能導游系統(tǒng)的架構、各模塊的功能及具體實現(xiàn)的方案。實驗測試結果表明，該系統(tǒng)可以為游客提供良好的自助導游服務。

智慧； 智能； 導游系統(tǒng)

隨著社會經濟水平和物質生活水平的不斷提高，人們的工作壓力也越來越大，很多人開始通過旅游來調整工作、生活狀態(tài)，旅游逐步成為生活中必不可少的一部分。旅游人數(shù)的增加也推動了旅游區(qū)的建設，但各地經濟有異，旅游區(qū)的交通、網(wǎng)絡覆蓋等基礎建設參差不齊，無法滿足游客的需求，尤其是個性化旅游。尋找一種全新的、適應時代發(fā)展的旅游服務模式成為大家共同關注的熱點。電子導游系統(tǒng)在國外研究起步較早，1996 年國外第一臺電子導游系統(tǒng)由Abowd 等[1]人研制成功；2000年Burgard等[2]人發(fā)明了一種便攜式電子導游機，內部儲存了35 000項數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了人性化的智慧旅游。國內吳浩平等[3]人開發(fā)了基于Android平臺的智能導游系統(tǒng)，使用Google地圖，通過平臺內部的GPS芯片定位用戶，將相關信息推送給游客。目前已開發(fā)使用的導游平臺存在一些缺陷：首先，系統(tǒng)均是基于百度或谷歌第三方地圖進行開發(fā)，地圖上景點信息缺失，無法精確定位，不能實現(xiàn)智能導游；其次，系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新不夠及時；最后，應用功能單一[4]。

此次以武夷山景區(qū)為研究對象，采用GNSS手機定位、電子地圖及移動通信等技術，以ArcGIS Online為服務器端平臺，采用WebGIS三層云架構體系，實現(xiàn)智能導游系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)架構分析

智能導游系統(tǒng)包括應用層、傳感網(wǎng)絡層、云服務層，各層之間相互依賴，實現(xiàn)導游系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞等相關服務，以完成導游系統(tǒng)的定位導航、景點解說等相關功能。智能導游系統(tǒng)的服務架構如圖1所示。

圖1 智能導游系統(tǒng)架構圖

導游系統(tǒng)的實現(xiàn)，從以下幾個方面進行：

(1) 系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)庫模塊。導游系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要包括了景區(qū)空間地理信息以及景區(qū)景點信息介紹。景區(qū)空間地理信息是通過ESRI 公司的ArcMap軟件對景區(qū)數(shù)據(jù)進行采集、管理、存儲、分析和顯示的；景點基本信息介紹采用的是Sql Server數(shù)據(jù)庫進行存儲。

(2) 基礎服務模塊。為了使系統(tǒng)具有良好的擴展性和健壯性，云服務中心以Web Services方式提供服務，終端和傳感網(wǎng)絡層向云服務中心提出服務請求，云服務中心響應后以標準的XML數(shù)據(jù)返回到傳感網(wǎng)絡層。

(3) 導游傳感網(wǎng)絡層模塊。主要負責云服務中心和智能終端之間的數(shù)據(jù)傳遞，當游客發(fā)出服務請求后，云服務中心會探測所需服務的最新數(shù)據(jù)是否在傳感層，如果在，則通過傳感層將數(shù)據(jù)傳送到游客終端，否則，云服務中心將數(shù)據(jù)首先傳送到傳感網(wǎng)絡層，再通過WLAN傳送到游客終端。

(4) 移動終端APP模塊。系統(tǒng)開放的平臺以Android為例，最終呈現(xiàn)方式是APP，游客通過APP向云服務中心發(fā)出服務請求，云服務中心通過智能終端自身攜帶的GPS模塊，對游客進行精確定位，然后云服務中心將服務重定向于游客最近的導游傳感器，將游客所需服務數(shù)據(jù)傳送到智能終端。

2 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

智能導游系統(tǒng)的服務流程如圖2所示。

圖2 智能導游系統(tǒng)服務流程圖

(1) 請求：游客通過智能終端的APP向導游云服務中心發(fā)出服務請求。

(2) 定位：云服務中心通過智能終端的GSP模塊，獲取游客的地理信息，精準定位游客的位置。

(3) 服務重定向：云服務中心根據(jù)游客的位置，將服務重定向于傳感網(wǎng)絡層的某臺就近于游客的服務器。

(4) 數(shù)據(jù)更新：云服務中心根據(jù)游客的服務請求，首先檢查傳感網(wǎng)絡層的服務器數(shù)據(jù)是否與云服務中心一致，如果不一致則及時更新，然后將最新的數(shù)據(jù)傳送到游客的智能終端。

下面介紹系統(tǒng)實現(xiàn)的一些關鍵模塊的功能。

2.1 空間數(shù)據(jù)庫模塊設計

空間數(shù)據(jù)庫設計的實質是將地理空間實體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中加以表達的過程，也就是地理信息系統(tǒng)中空間實體的模型化問題[4]。本系統(tǒng)中景區(qū)空間地理信息是通過ESRI公司的ArcMap軟件對景區(qū)數(shù)據(jù)進行采集、管理、存儲、分析和顯示的[4]。數(shù)據(jù)庫設計過程分以下幾步完成：

(1) 利用現(xiàn)有的開放資源下載武夷山主景區(qū)的搖桿影像圖，作為系統(tǒng)地圖的基礎。

(2) 根據(jù)下載的遙感影像圖，對照景區(qū)示意圖進行遙感影像解譯，然后使用ArcGIS 軟件對解譯結果進行分類矢量化以采集需要的空間數(shù)據(jù)，并且對所采集的空間數(shù)據(jù)進行編輯、整理、拓撲建立和處理。該過程主要包括確定坐標系、對景區(qū)內各種所需要素和地理基礎數(shù)據(jù)進行矢量化[4]。

(3) 地圖矯正。因研究的范圍較小，精確度要求較高，所以需要對地圖上的數(shù)據(jù)進行相應的校正，在此，主要以GPS儀器進行景區(qū)實地測量。

(4) 圖層的劃分。將所采集的數(shù)據(jù)中的同類數(shù)據(jù)進行分層存儲和管理，以便于數(shù)據(jù)的組織、管理和顯示。將分層后的數(shù)據(jù)在ArcMap進行疊加顯示。此過程要求各個類別的空間數(shù)據(jù)和對應的屬性數(shù)據(jù)同時被劃分，且每種類別的數(shù)據(jù)設定相同的地理坐標系統(tǒng)，各圖層的命名需與實際情況相關[4]。

2.2 導游系統(tǒng)相關服務模塊設計

為了增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴展性，在云服務中心采用了Web Services的布置方法，為傳感網(wǎng)絡層提供標準數(shù)據(jù)支持，其云服務中心流程圖如圖3所示。

圖3 云服務中心流程圖

云服務中心為游客提供了定位導航、景點推薦及數(shù)據(jù)分析等功能。

(1) 定位導航功能：通過監(jiān)聽移動終端的位置進行線路查詢，然后給出最優(yōu)路徑。在此調用 ArcGIS for Android API中的網(wǎng)絡分析服務來實現(xiàn)對景區(qū)內部的道路網(wǎng)進行最短路徑的操作：

① 通過RoutingTask構建分析任務：RTask=new RoutingTask(URL,null)。

② 創(chuàng)建查詢參數(shù)： RoutingParameters RPara= new RoutingParameters()。

③ 執(zhí)行網(wǎng)絡分析路徑查詢：mResult=routingTask.solve(RPara)。

④ 對路經查詢結果進行顯示和處理：mHandler.post(mResult)。

(2) 景點推薦功能：對游客當前所處的景區(qū)位置，主動為游客推送一定距離范圍內的景點，并顯示在地圖上。附近景點功能的實現(xiàn)依賴于幾何服務和 QuerryTask 類的Geometry Service實現(xiàn)的[4]。

① 先對當前位置點進行緩沖處理，返回一個Geometry類的圖形：Geometry Gme=GeometryEngine.buffer(LocalPoint,map.getSpatialReference(),5000,map.getSpatial Reference().getUnit())。

② 將返回的Geometry類的圖形作為Querry類的一個查詢幾何限定條件，進行查詢：QueryTask NearQT=new QueryTask(URL);

NearQT=nearQueryTask.execute(Gme)。

查詢條件設定后，通過 Querry 類執(zhí)行查詢，查詢成功后將查詢結果返回，在屏幕上進行顯示。

(3) 數(shù)據(jù)分析：對游客的游行行為，包括游客的旅游線路、景點逗留時間等數(shù)據(jù)進行分析，為游客提供更優(yōu)質的線路，也為景區(qū)的規(guī)劃提出建議。

2.3 傳感網(wǎng)絡層模塊設計

系統(tǒng)采用智能終端的WLAN功能與傳感網(wǎng)絡層的服務器連接，當游客進入旅游區(qū)后，首先向云服務中心提出服務請求，服務中心根據(jù)游客所處位置，選擇就近服務器與游客的終端設備連接，向游客提供導游服務，同時傳感網(wǎng)絡層將采集游客的相關數(shù)據(jù)到云服務中心[5]。

WLAN在室外的有效傳輸距離約為300 m，考慮到景區(qū)內景點的位置及地形的相關特點，為了保障數(shù)據(jù)的傳輸速率，為游客提供流暢的導游服務，傳感網(wǎng)絡層的各節(jié)點間的距離設置為200 m左右。

3 系統(tǒng)測試

為了保證導游系統(tǒng)的良好運行，在運營前搭建了測試平臺，對系統(tǒng)的吞吐能力進行了測試，測試環(huán)境配置如表1所示。

首先，測試數(shù)據(jù)傳輸速率，安排不同人數(shù)同時進行某項導游服務請求，計算平均數(shù)據(jù)傳輸速率如圖4所示。隨著連接人數(shù)的增加，數(shù)據(jù)傳輸速率會有所下降，當連接數(shù)量達到100時，數(shù)據(jù)傳輸速率依然能保持在2 Mb/s左右，畫面操作依然流暢。

表1 系統(tǒng)測試環(huán)境配置表

其次，考慮到系統(tǒng)會有大量的視頻和音頻文件，在這里放置了一個長度為10 min的流媒體景點視頻，安排不同人數(shù)同時進行訪問，終端的平均緩沖時間如圖5所示。隨著人數(shù)增加，視頻緩沖時間也在延長，當終端達到測試上限100人時，視頻緩沖時間約為12 s，遠小于視頻長度10 min，而且系統(tǒng)采用的是流媒體技術，邊緩沖邊播放，視頻播放畫面較為順暢，沒有出現(xiàn)停頓現(xiàn)象。

圖4 數(shù)據(jù)平均傳輸速率

圖5 系統(tǒng)終端平均緩沖時間

從測試結果看，系統(tǒng)的整體性能滿足了設計需要。

4 結 語

研究了基于三層體系結構的智能導游系統(tǒng)的實現(xiàn)過程和關鍵技術，并搭建環(huán)境進行了小規(guī)模的實地測試，從測試結果可知，系統(tǒng)能夠較好地為游客提供導游服務。目前系統(tǒng)只提供了Android系統(tǒng)的APP，地圖沒有用三維模式構建，在體驗上會有所不足，相信隨著技術的成熟，智能導游系統(tǒng)會得到進一步完善。

[1] ABOWD G D, ATKESON C G, HONG J, et al. Cyberguide: A Mobile Context-aware Tour Guide[J]. Wireless Networks,2014,3(5):421-433.

[2] BURGARD W, CREMERS A B, FOX D, et al. Experiences With an Interactive Museum Tour-guide Robot[J]. Artificial Intelligence,2015,114(1):46-55.

[3] 吳浩平，林國均，徐建榮，等.自動定位手機導游服務業(yè)務模型設計[J].通信技術，2010(7)：215-217.

[4] 李寧.智能手機導游系統(tǒng)關鍵技術研究[D].鄭州:河南大學，2014:33-50.

[5] 焦金濤，葉球孫，李金亮，等.基于Android平臺智能云導游系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].吉林大學學報(自然科學版)，2014(11)：117-120.

Design of Intelligent Guide System Based on Cloud Platform

LIURuijunGUOMengmeng

(Center of Laboratory Management, Wuyi University, Wuyishan Fujian 354300, China)

With the proposal and development of smart cities, intelligent tourism as a part of the smart city, also attracts a wide range of attention among the people. Providing tourists with personalized and good travel experience is the main research direction of intelligent tourism. This paper presents a smart guide system based on cloud platform. This paper also introduces system architecture, the main functions of each module, and the specific implementation of the system. The experimental tests show that the system can provide good self-help guide services to tourists.

intelligence; smart; guide system

2016-11-10

福建省自然科學基金項目“基于3G網(wǎng)絡及二維碼的武夷巖茶產品追溯防偽研究與應用”(JK2012056)；南平科技廳基金項目“基于云計算模式大武夷智慧旅游平臺建設”(N2014D01)；國家大學生創(chuàng)新項目“武夷山導游管理服務智能化信息平臺建設”(201610397009)

劉瑞軍(1981 — )，男，講師，研究方向為Web安全及Web應用。

TP311.52

A

1673-1980(2017)03-0099-03