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本文第一对电子导游概念和国内外应用状况进行阐述.然后分析了位置服务〔LBS〕技术和GPRS通信技术的特点和技术现状,论述了它们与地理信息技术〔GIS〕相结合的必要性和可行性。
在此基础上对系统进行需求分析,得出了本系统的数据需求和初步的功能需求,同时提出了结合GPS定位与GPRS通信的电子导游系统的解决方案。
最后,比较和分析了旅行地理信息系统中寻求最正确路径的两种算法。
由于电子导游系统涉及的范畴专门广,需要综合考虑游客实现旅行行为的各个环节,因此,本系统还有许多需要进一步改进和完善的地点。
但我们相信,在全球数字化的趋势下,这种基于GPS定位的电子导游系统必将成为新一代旅行信息系统进展的走向。
关键词电子导游;
位置服务;
地理信息技术;
GPRS通信
Abstract
Tourismhasdevelopedrapidlyinthepastdecades.Withthedevelopmentofinformationtechnology,theinformationizationoftourismindustryhasalreadybecomeakindofinevitabletrend.Inrecentyears,China'
stourismindustryhasdevelopedrapidly,butitsinformationizationisstillatanearlystageofdevelopment.AfterjoiningintheWTO,theinternationaltouristmarketwillfurtherexpand.Asaresultofemphasizingonindividualizationbyinternationaltourists,anAuto-guideSystemthatprovidesintegratedmultiplefunctionssuchasrecommending,guidingandorganizingisstronglyexpected.
Lookingfromthedemand,regardlessofisthemacroscopiconpolicy-makingsupport,thecomprehensivemanagementanalysis,oraconcreteservicestratificationplanegoallocalization,alineplan,allcannotleavethegeographyinformationsupport;
Lookingfromthetechnologythat,alongwiththecomputerinformationtechnologydevelopment,inrecentyearsmovedthecomputationdomainandthespatialdatabasedomaintechnologyunceasingrenewalinparticular,thegeographyinformationtechnology(GIS)alsoinveryvariouslymeltsintothenewcharacteristic.
Thisthesisfirstlyprospectswhatisanauto-guideandtheusageoftheauto-guideathomeandabroad.Secondly,someanalysisanddiscussiononthecharacteristicsoflocationbasedserviceandGPRS(GeneralPacketRadioService)wirelesscommunication.WhentheycombinedwiththeGIStechnology,itwillprovideagreatopportunityandmarketpotentialforallsides.Accordingtotheanalysisofthesystem'
srequirementswehavegotthedatarequirementsandtheelementaryfunctionrequirements.Basedonthis,wesetupasampleframeworksolutionfortheapplicationofcombinationofGPSandGPRS.Atlast,twodifferentalgorithmsarediscussedtomakeoutthebestpathonthee-map.
Becauseauto-guidesystemconcernsalotoffields,thesystemstillhasmanypartsneedtobeconsummated.Butwebelievethatauto-guidesystembasedonGPStechnology,whichimplementsthefunctionofInternetPublication,willbethetrendofmodernciceronifield.
KeywordsAuto-guide;
LocationBasedService(LBS);
GeographyInformationTechnology;
GeneralPacketRadioService
电子导游系统初探
1绪论
随着人们生活水平的提高,外出旅行慢慢成为人们充实生活、放松自己的一种重要方式。
旅行业也成为世界最具活力和进展潜力的产业。
由于中国多元文化以及丰富的自然环境对外国游客的庞大吸引力,国内的旅行业进展势头旺盛,目前,中国旅行业的收入已占国内生产总值的5%。
依照世界旅行组织的推测中国将在2020年进展成为世界第一旅行接待大国和第四旅行输出大国。
随着知识经济的进展,信息成为旅行业的命脉,信息化成为推动世界经济和社会全面进展的关键因素。
旅行业进展的同时,游客和景点治理部门对旅行质量的要求也越来越高。
文明旅行、安全旅行和轻松旅行差不多是旅行业进展的一个新趋势。
尽管配置导游是个不错的解决方法,但导游的存在也在某种程度上阻碍了游客游玩的自主性。
如何运用信息技术解决这一问题,提高旅行信息化程度,提高旅行质量和效益,以促使我国旅行业面向市场,走向世界,已成为当务之急。
1.1电子导游系统的研究背景---信息化对旅行业的重要性
当今社会的进展正处于一个由工业经济时代向知识经济时代过渡的大背景下,经济的高度信息化与全球化已成为一种不可逆转的趋势信息技术革命与信息化建设正使资本经济变为信息经济,并将迅速改变传统的经济活动过程和方式。
1979年美国学者Gunn提出了旅行功能系统的概念,在那个动态系统中,〝信息与引导〞是连接旅行者与目的地的关键环节,如图1.l所示。
图1.1旅行功能系统
信息与引导在旅行功能系统中尽管不是直截了当制造经济效益的环节,但对开发旅行市场实际上是至关重要的。
随着旅行业的日趋成熟,游客的要求日趋多样,客观上使的这种信息的提供越来越重要,也越来越困难。
因此应不断加强旅行业的信息化,强化旅行行业各个主体之间的信息沟通。
其中,改善游客与景点治理部门的信息沟通是核心环节。
因此加强导游服务的信息化,提高导游服务的质量和效率显得尤为重要。
1.2导游服务与信息化的结合---电子导游系统
信息技术的飞速进展,带动了各个行业的信息化的同时催生了许多新事物、新概念,人们对信息产品的需求与依靠也不断提高。
旅行业的信息化步伐也在不断加快。
〝电子导游系统〞确实是在这一背景下提出的一种新的概念。
电子导游是相关于人工导游而言的,目前对电子导游的明白得,是指利用电子技术原理制造的各种导游讲解设备系统,用于改变原有的人工导游讲解方式和方法,称之为电子导游,英文译为AudioGuide或E-Guide。
它集运算机技术、移动通信网络技术、位置服务〔LocationBasedServices,LBS〕和电子智能操纵技术于一体,打破了常规的由一名导游带领一队游客按预定游玩路线进行游玩的传统观念,提出了自主旅行、轻松旅行的概念,使游客不必死板地跟随着导游进行游玩,而是自由地享受自助游玩的乐趣。
如表1.1所示。
表1.1电子导游与人工导游比较
形式
人工导游
电子导游
景点介绍
人工介绍,噪杂、相互干扰
视频音频并茂,清晰明了
服务质量
受导游水平阻碍
优质稳固服务
游玩自由度
顺序游玩
自由游玩
组团人数
限制
无限制
语种
单语种
多语种选择
费用
高〔50元/人〕
低〔10元/人〕
环保
噪音污染
无污染
人力资源问题
复杂〔离职、罢工、工资、培训〕
无
爱护
需不断培训
操作简单,爱护容易
经济利润
导游费用支付导游
由景点赚取相关利润
游客可依照随身携带的导游机上的电子地图自由地选择自己喜爱的游玩线路;
电子地图上标明了景区内每一个景点和各种服务设施的准确位置并为游客提供方便的查询功能;
游客每到达一个景点,导游机就会自动播放相应景点的语音或视频介绍,省去了人工导游带来的不便,详细的景点介绍使游客对景点有更生动、更深入的认识,提高了游玩的质量。
电子导游系统在方便游客游玩的同时也方便了景区治理部门对游客及景区设施的治理,导游机上的高性能的GPRS无线通讯模块可将游客位置信息及其它服务要求信息实时传达到景点监控中心的主机上,能够使景区治理部门更方便快捷地把握景区内的状况,合理地引导游客以使景区设施得到充分利用。
主机中强大的数据分析和数据治理功能还可为景区治理者提供辅助决策和治理,如进行游客治理,旅行资源评判,旅行景区规划,旅行销售推测等。
1.3国内外电子导游系统的研究状况
1.3.1国外电子导游系统进展现状
上世纪80年代西方一些发达国家的博物馆开始采纳了非导游讲解的电子讲解器,在博物馆等室内展馆,取代了人工导游以及因噪音大而阻碍它人游玩的高音喇叭。
游客在展馆入口处领取一台讲解器和一份说明书,游玩终止后自觉放回原处以便下一位游客连续使用。
这确实是电子导游系统的雏形。
随着信息技术的进步,电子导游此后得到逐步进展。
美国马萨诸塞州一家公司发明了一种便携式电子导游,它储存了包括美国大陆要紧高速公路在内的35000项数据资料。
游人只要只需输入所在州名、高速公路、方向及最近的里程碑,便可获得餐馆、加油站、医院、旅行景点等信息。
除此之外,它还能提供地点高速公路交警的号码以及当地天气、旅行公司、汽车旅社等有关情形。
现在,在美国、英国、法国、加拿大等国的一些旅行都市都有出租最先进的电子导游,这种电子导游看上去和一般掌上电脑差不多,当游客通过相关景点时,这款电子导游就会播放一段该景点的语音介绍,告诉游客相关的历史和故事。
另外,电子导游还能够告诉你如何行车到达目的地,前方有什么景点、餐馆或者酒店。
这种电子导游最受外国游客和自驾游的朋友欢迎。
1.3.2我国电子导游的进展现状
在国内,电子导游依旧一个新事物,2000年,在广西桂林漓江开始显现电子导游,近几年来国内各个闻名景点都开始引进。
但这些电子导游技术相对落后,要紧还停留在数码按键播放机和触摸式视频讲解系统上。
手持按键式导游机游客每到一个新的景点按一下相应的键,才能听到导游词。
而触摸式视频讲解系统是一台台固定的导游点,游客通过触摸屏上的按钮,得到景区景点、售货店铺、餐馆、旅社、交通出行等各方面的咨询服务。
这些电子导游只是一个声音播放器或者一个信息搜索台,真正意义上的电子导游应该具有智能性,能够完全取代人工导游。
差不多的智能功能至少要包括智能引导功能和自动讲解功能,智能引导功能可由提供路径查询的电子地图来实现,电子地图上标有景区内各个景点和服务设施的位置;
自动讲解功能可通过GPS定位实现,游客每到一个景点,定位模块就可检测到游客位置和景点位置距离小于某一范畴,从而准确的为游客介绍。
目前国内此类智能化电子导游还未普及,产品性能还未成熟。
只有北京的故宫、颐和园、北海公园等闻名景区为游客提供智能导游机,智能电子导游的开发和应用在国内还处于起步时期。
研究电子导游系统,使其更加智能化、有用化、商品化,赶超国际水平,对提高导游服务的质量,促进我国旅行业市场化进程具有重要意义。
2开发电子导游系统的技术支持
2.1位置服务
2.1.1位置服务定义
位置服务的英文全称是:
LocationBasedService,简称LBS。
在国外也称〝MobileLocationService〔MLS〕〞以突出其为移动用户服务的特点。
关于位置服务的定义,许多通讯运营商、内容提供商、专业公司以及学术研究人员都分别从不同角度进行描述,例如:
〔1〕位置服务跟据用户的即时需求和位置公布应用〔Autodesk,2000〕。
〔2〕位置服务定义于如此的移动商业服务,即利用用户移动终端当前位置提供的信息服务〔Mobileinfo,2002〕。
〔3〕移动位置服务又称定位服务,是通过GSM网络猎取移动终端用户的位置信息〔经纬度坐标〕,在电子地图平台的支持下,为用户提供相应服务的一种增值业务〔GO2MAP,2001〕。
〔4〕无线定位服务确实是通过手机终端与无线网络〔GSM、CDMA〕相互配合,猎取用户当前的位置信息,并依照用户需求,提供个性化的位置服务信息〔中国联合通信,2002〕。
〔5〕位置服务是通过移动通信网猎取移动用户的位置信息〔经纬度〕,然后提供相应服务的一种增值业务〔中国移动通信,2002〕。
综合以上定义,能够得出四点结论:
1、确定用户当前位置是提供服务的基础;
2、服务的内容与位置紧密相关,是基于地理信息分析的结果;
3、用户利用移动终端猎取服务;
4、服务内容通过通信网络传送到终端。
因此,位置服务是一种移动通信服务,它采纳定位技术确定移动用户的当前地理位置,利用地理信息分析和移动互联网技术向用户提供与其位置相关的信息服务。
2.1.2实现LBS的前提——定位技术
定位是指在一个时空参照系中,确定物力实体的位置。
对移动终端的定位过程大致分为两步:
一是测量;
二是运算。
依照参照系统的不同,空间位置的描述分为三种:
相对关系、地理坐标和地址。
2.1.2.1GPS简介
基于移动终端的定位最常用的是GPS定位,这种定位方案的技术基础是全球卫星定位系统〔GlobalPositioningSystem,GPS〕。
GPS是随着现代航天及无线通信科学技术的进展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线导航定位、定时的多功能系统。
GPS由空间卫星系统、地面监控系统和用户接收机三个部分构成。
GPS地面监控系统由一个主控站、五个监测站和三个上行数据传送站组成。
GPS接收机接到卫星发来的定位信号,经解扩、解调和译码,得到卫星星历,依照星历算出卫星发射信号时刻在空间的位置X1〔X1、Y1、Z1〕,接收机还以自己的时钟〔用户钟〕为基准,测量信号到达的时刻T1。
用户钟和卫星钟是独立时钟,事先也未进行同步,两钟的计时起点差为△T,实际上,测得的时刻T1是定位信号从卫星到接收机的传播时刻τ加上△T,即为:
电波传送速度为光速C,因此,可得到距离R为:
R并非卫星和用户间的真实距离,而是伪距离。
假设原点位于地球球心,Z轴指向北极,X轴指向格林威治子午线,Y轴垂直于XOZ面。
R1可表示为:
〔X、Y、Z〕是用户或接收机在宇宙直角坐标系中的坐标,由此可得:
〔X1、Y1、Z1〕可由卫星星历求得,R通过测量得到,如此,式中只有四个未知量X、Y、Z和△T,这正是要求的用户坐标及用户钟对卫星钟的时刻差,如测量用户到4颗卫星的伪距离,即可得到4个未知数的解。
2.1.2.2辅助GPS〔AssistedGPS,A-GPS〕定位方式
现在对定位技术的精度要求越来越高,因此真正有用的定位技术是辅助GPS〔AssistedGPS,A-GPS〕定位方式。
其原理是:
网络收到GPS辅助信息,并将辅助信息发送到终端;
终端得到GPS信息,运算并得出自身的精确位置,然后将位置信息返回到网络。
这种解决方案是将传统GPS接收器的大部分功能转移到网络服务器上实现。
该方式需要天线、位置测量单元〔LMU〕和数据处理器等设备。
网络向终端发送一串极短的辅助信息,包括时刻、可视卫星清单、卫星信号多普勒参数和码相位搜索窗口。
这些参数有助于内置GPS模块减少GPS信号获得时刻。
辅助数据来自经终端GPS模块处理后产生的伪距离数据,且可连续数分钟。
收到这些伪距离数据后,相应的网络处理器或定位服务器能大致估算出终端的位置。
网路增加必要的修正后可提高定位精度。
这种定位方法的优点在于能够简化终端GPS设备;
缩短GPS定位时刻并提高定位灵敏度,在较低信噪比也能成功进行定位。
2.2地理信息系统〔GIS〕
2.2.1地理信息系统GIS简介
地理信息系统〔GeographicInformationSystem,GIS〕是当前快速进展的新兴边缘学科,GIS是地理科学、运算机科学、遥感科学、空间科学、信息科学、系统科学与治理科学等交叉一体的学科平台。
GIS在运算机软件、硬件及网络技术支持下,将地学空间数据与运算机技术相结合,采纳地理模型与空间分析方法,以空间数据库为基础,对空间数据进行预处理、采集、储备、检索、治理、操作、综合分析、模拟、显示与更新,为地理研究、宏观决策与多目标开发服务,可进行多时相、多数据源、时空相结合、定性与定量相结合的分析。
在运算机技术的支持下,可构建现实空间信息模型,可从视觉、计量和逻辑上对现实空间从功能上进行模拟,对各类信息变化进行仿真。
它以高效的数据治理能力,成为目前一种有效的信息治理和决策工具,广泛应用于都市土地治理、都市规划、环境监测、防灾减灾、军事等各个领域。
2.2.2GIS技术简介
地理信息系统是用于采集、储备、处理、分析和显示地理空间数据的运算机系统。
2.2.2.1GIS的特点
1)所有的相关信息均按特定的坐标系统进行严格的坐标定位,对空间数据和属性数据进行统一的储备和治理。
2)将多源的空间数据和统计数据进行分级分类、规范化和标准化,并进行标准化编码,使其适应运算机输入输出的要求,便于进行社会经济和自然资源、环境要素之间的对比和相关分析。
3)具有图形与数据双向查询检索的差不多功能,即既可实现图形查属性,又可实现属性查图形,并可提供用户需要的空间分析数据。
4)向用户提供空间数据多因素空间分析、复合评判、推测预报和模拟优化等技术手段。
5)GIS与一样数据库应用有关,但又有较大的区别。
在一个GIS里的所有信息都与空间位置有关。
一样数据库也可能会包含位置信息(如:
矿点位置),然而,一样数据库只使用地理参照来做储备和访问信息的要紧方法。
6)GIS与其他的信息系统的要紧区别在于其储备处理的信息是通过地理编码的,地理位置和该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。
2.2.2.2GIS的组成
GIS以运算机系统为基础,由运算机硬件、软件、数据和用户四大要素组成。
运算机硬件系统包括执行程序的中央处理器(CPU)、储存数据和程序的储备设备、数据输入、显示和输出的外围设备(如显示器、打印机等)。
软件是支持数据信总的采集、治理、再现和回答用户问题的运算机程序系统。
数据是系统分析和处理的对象,也是构成系统应用的基础。
用户那么包括系统的开发、治理和使用人员。
2.2.2.3GIS的数据
GIS中的数据可分为空间数据和属性数据。
空间数据又称地图数据、图形数据、空间信息,描述的是地理空间实体的位置、大小、形状、方向等几何特点,以及与相邻物体的拓扑关系,由点、线、面组成,如地图、工程图、规划图、航空与遥感影像等。
属性数据也称属性信息,是定义空间数据或特点所表示的内容,描述该空间现象的其他特点,如地势地貌、温湿度、降雨量、土地利用、居住人口、动植物种类及其密度等。
所有数据必须转换成数字化形式。
2.2.2.4GIS的功能
作为自动信息处理和分析系统,GIS具有以下几大功能:
〔1〕数据采集:
要紧用于猎取数据,包括现成的数字化数据、人工编码、数字化地图等,并保证数据在内容上、空间上的完整性和一致性;
〔2〕数据整理:
包括数据核查、纠错、格式化和转换等;
〔3〕数据储备:
将不同来源、不同属性的数据以恰当的形式储备于数据库中,以方便查询和分析;
〔4〕数据查询:
以特定的要求来再现数据信息;
〔5〕空间分析:
进行数据的地理操作和转换及统计分析,如缓冲区分析、空间插值分析、叠置分析;
领域分析、网络分析等;
〔6〕结果展现:
通过屏幕、打印、拷贝等形式来展现GIS所产生地图、图像、表格等多种形式的结果。
因此,通过GIS能获得以下信息:
对象定位、特定条件、变化趋势、空间模式及模拟结果
2.2.2.5组件式地理信息系统
地理信息系统〔GIS〕在进展过程中,充分吸取和利用其他领域的成熟技术,其中基于ActiveX组件式地理信息系统,因其价格低廉、使用方便、兼容性好、利于集成等优点,专门快受到各界的关注和青睐。
所谓组件式GIS,是指基于组件对象平台,以一组具有某种标准通信接口的、承诺跨语言应用的组件提供的GIS,这种组件称为GIS组件。
GIS组件之间以及GIS组件与其他组件之间能够通过标准的通信接口实现交互,这种交互甚至能够跨运算机实现。
组件式GIS具有二次开发方便、易于集成、无限扩展等特点。
组件式GIS软件平台带来了GIS应用系统开发方式的变革,有利于提高二次开发的效率,增强GIS系统中各子系统之间的集成度,便于与其他信息系统集成,为其他信息系统提供地理信息处理功能。
组件式GIS的差不多思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件,每个控件完成不同的功能。
各个GIS控件之间,以及GIS控件与其它非GIS控件之间,能够方便地通过可视化的软件开发工具集成起来,形成最终的GIS应用。
把GIS的功能适当抽象,以组件形式供开发者使用,将会带来许多传统GIS工具无法比拟的优点。
〔1
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