大岭山森林公园特色旅游路线设计及系统开发

吴小芳，龚丹丹

(1.华南农业大学信息学院，广东 广州 510642； 2.建设用地再开发国土资源部重点实验室，广东 广州 510642)

大岭山森林公园特色旅游路线设计及系统开发

吴小芳1，2，龚丹丹1

(1.华南农业大学信息学院，广东 广州 510642； 2.建设用地再开发国土资源部重点实验室，广东 广州 510642)

运用WebGIS和Flex技术，构建大岭山森林公园旅游信息查询系统，实现图形的浏览、可视、景点景区查询、照片浏览、林班专题图表达、空间分析、旅游路线分析等功能。同时，将Hopfield神经网络算法与GIS空间分析相结合，构建Hopfield神经网络模型，依据该模型设计3条特色游览路线：休闲保健游览路线、户外体验游览路线及花季特色游览路线，向游客提供直观的旅游信息服务，从而进一步促进大岭山森林公园的管理和旅游推广。

WebGIS；特色旅游路线；Hopfield神经网络

随着国民生活水平的提高，生态旅游已成为普通民众回归自然的首要选择，基于自然风景特色及休闲度假疗养于一体的森林公园旅游模式，非常符合现代旅游的发展趋势和广大民众的现实需求。如何利用现代化信息技术建立功能全面、结构完整、信息共享的森林公园旅游信息系统，满足人们的旅游需求，是目前森林公园信息化建设中的重要工作[1-2]。

本文应用WebGIS和Flex技术，根据大岭山森林公园旅游信息管理和应用的实际需求，以森林资源、景点、地理基础数据等为主要信息源，构建大岭山森林公园旅游信息系统，将大岭山森林公园的自然地理要素和人工设施要素等呈现在互联网上，实现大岭山森林公园景点信息查询、专题图表达、空间分析等功能，并将Hopfield神经网络算法与GIS空间分析相结合，进行特色游览路线设计，设计了休闲保健游览路线、户外体验游览路线及花季特色游览路线，从而进一步促进大岭山森林公园的管理和旅游推广。

1 系统设计

1.1 系统功能设计

大岭山森林公园旅游信息系统是采用B/S的三层体系架构体系，将公园的空间信息、属性信息有机集成网络地理信息系统，利用Flex 技术构建大岭山森林公园旅游信息系统[3]，实现大岭山森林公园旅游信息的网络发布、景点信息查询、专题图显示、空间分析、特色旅游线路设计等功能(图1)。

图1 系统功能模块图

1.2 系统数据库设计

大岭山森林公园的数据资源包括林班、景点、地理基础数据、栅格数据、照片等，笔者通过分类整理，采用栅格数据库、矢量数据库、照片数据库相互关联的组织方式，实现对数据进行统一的管理，数据库逻辑结构见图2[4]。

图2 数据库逻辑结构

1)矢量数据库：按照点、线、面3种矢量数据结构，以图层的方式对大岭山森林公园的道路、水系、林班等空间数据进行存储和管理。其中，在ArcGIS中依据道路矢量数据构建道路几何网络数据集，为系统路径分析功能提供数据支持。

2)栅格数据库：主要是遥感影像数据，应用ArcGIS的栅格管理模块建立影像金字塔进行管理。同时采用统一的坐标系对数据进行管理，实现矢量、栅格数据能无缝叠置显示。

3)照片数据库：主要是公园内各景点的照片数据，共计400多张，其中1个景点对应多张照片数据，采用文件的形式统一规整管理照片数据，并且通过照片ID(即照片的文件名)与矢量数据进行关联。

2 特色旅游线路建模

采用Hopfield神经网络模型进行特色旅游线路建模。用网络框架表示旅游路线问题，每个神经元对应1个按次序排列的主要景点[5]。鉴于该问题的解是n个主要景点的有序排列，因此可用1个由n×n个神经元构成的矩阵(也可称为换位阵)来描述旅游路线。根据二值型网络的特征，各神经元的输出在0～1之间，2个极端取值则对应的是访问和不访问[5]。换位阵则由景点行和位置列表示[6-7]。

由于是针对不同年龄阶段的游客，每条特色旅游路线中主要景点的数目n也是视情况而定。根据大岭山森林公园实际情况，我们可以将景点分为3大类：出入口、人文景观、自然景观。出入口是旅游路线中不可缺少的一部分，是主要景点中必须出现的。另外，由于每个景点仅能访问一次，因此换位阵中每个景点行只允许并必须只有1个1，其余元素均为0。为了用神经元的状态表示某个景点在某一有效路线中的位置，采用双下标Vxi，x为景点名，i为该景点在旅游路线中的排列位置。

依据景点行约束、旅游路线最短路径、出入口是否存在、旅游路线的总评分等设计能量函数，并进行离散化为差分方程，见公式(1)，(2)。其详细公式推理见参考文献[8]。

(1)

(2)

式中：x、y为景点编号；A、B、C、D、F、K为权重系数；Vxi为各神经元对应的输出；dxy为景点x、y之间的距离；n为景点数目；Rxi为当前旅游路线中出入口是否存在；ax为第x个景点的评分。uxi为神经元xi的输入值，u0为神经元函数的斜率。算法过程见图3。

图3 算法流程图

3 系统核心功能实现

3.1 景点查询

景点信息查询是向用户展示大岭山森林公园景区信息的平台接口，主要包括公园基础设施查询，景点、景区查询，林木信息查询。通常采用由图到属性数据的查询和由属性数据到图的查询2种方式。

由属性数据到图的查询：依据用户输入的查询条件，通过FindTask接口对地图服务进行模糊检索，查找出与查询条件相匹配的几何要素，并将查询结果进行高亮显示。

由图到属性数据的查询：通过鼠标点击，获取鼠标当前位置，采用QueryTask接口查询该鼠标位置上地理要素，获取其属性信息，并通过属性表中的照片编号信息获取照片数据，将其属性数据和照片进行展示(图4)。

3.2 林班专题统计

林班专题统计是针对林班数据中林木分布和生长情况进行统计分析。实现方式分为地图展示和统计图展示。地图展示方式是以专题图的方式将林种分布情况进行直观展示，让用户了解林种空间分布格局，如图5所示，为荔枝树的空间分布格局图。统计图展示则是将林班数据等通过柱状图、饼状图等统计图表的方式进行展示。

图4 景点查询图图5 林班专题统计图

3.3 路径分析

以森林公园道路几何网络为基础，利用NaServer和Direction控件实现路径分析功能。如图6所示，景区管理员要查询从某点A到B的最短路径，以快速到达突发状况B位置，即可通过路径分析功能查询到最短路径和所需要花费的时间。

图6 路线查询图

3.4 特色旅游路线设计与制定

采用大岭山森林公园的主次干道、步行道等道路数据，用ArcGIS 10.0进行拓扑处理后，建立道路网络数据集，然后结合景点等数据，利用Hopfield神经网络的算法，进行旅游线路设计。根据大岭山森林公园特色和游客需求，设计了3种旅游路线，分别是休闲保健游览路线、户外体验游览路线、花季特色游览路线。以休闲保健游览路线为例，公式(1)、(2)中的参数设置[8]为A=B=1.5(为了保证对称性)，C=D=F=K=1.5，h为步长，u0=0.02。

1)休闲保健游览路线。主要是针对中老年游客设定，路线不宜过长，根据大岭山森林公园管理部门对各景点的规划设置，考虑到路线途径的景点不宜过多，且景点之间距离相近，选取公园出入口(每条路线只经过1个出入口)、观音庙、姻缘石、大岭山佛像、宜家山庄、霸王城等7个景点为休闲保健游览路线的必经景点，构建休闲保健游览路线，如图7所示，路径长为78.5 km，汽车行驶需要157 min。

在景点比较密集的地方，游客希望能够下车步行，真正融入到大自然中，而像观音庙、霸王城等地方都配有停车场，所以在设计上述汽车行驶路线的基础上，又设计了1条从停车场出发，游览停车场附近景点的步行路线(图8)，路径长为17.31 km，采用正常人的步行速度5.4 km·h-1，大概需要3.5 h。

2)户外体验游览路线。考虑大岭山森林公园的地貌属于低山、丘陵，并且公园内多山塘水库，非常适合山地自行车、定向运动、攀岩、野炊等户外活动。因此，户外体验游览路线选取公园出入口、水蓊湿地、铁架山、马山庙、插旗石、茶山顶、怀德水库、龙潭水库、简肚、马草塘水库、古庙、沙溪水库等12个必经景点(图9)，所设计的户外体验路线路径长415.56 km，以山地车作为代步工具，山地车骑行需要10.38 h，其线路较长，基本覆盖整个森林公园，运动量较大，游历时间较长，比较适合热爱运动，喜欢挑战自我，具有忍耐精神的游客。

3)花季特色旅游路线。大岭山森林公园属于南亚热带季风气候，全年暖热，公园内栽种了桃花、茶花、杜鹃花、栀子花、龙牙花等四季不同的花种。本文设计的花季旅游特色路线选取林科园、碧幽谷、百花园、鸡公仔水库等花种比较集中的景点为必经景点，以满足人们日常看花赏花的旅游需求，另外赏花的游客大多是女性或者是摄影爱好者，且大岭山森林公园设有自行车租赁点(图10)，花季特色旅游路线为105.27 km，普通自行车骑行需要4.38 h。

图7 休闲保健旅游车行路线图图8 休闲保健旅游步行路线图

图9 户外体验游览路线图10 花季特色旅游路线

4 小结

本文基于ArcGIS API for Flex技术平台，设计并搭建了大岭山森林公园旅游信息系统，实现了大岭山森林公园景点信息查询、专题图表达、空间分析、特色旅游路线等功能，并将Hopfield神经网络算法应用于森林公园路线组织研究，基于大岭山森林公园实际情况和游客需求，设计了3条特色游览路线：休闲保健游览路线、户外体验游览路线及花季特色游览路线，促进大岭山森林公园的管理和旅游信息化的发展。

此外，文中基于Hopfield算法建立的特色旅游路线，虽然遍历了所设置的景点，但仍存在单程路线图，将导致游客们可能需要重复部分景点，其主要原因是公园的道路网络本身并不是所有路径都是闭合的，存在着单分支的路径线段。因此，特色旅游线路仍有待今后进一步完善。

[1]庄晨辉，陈铭潮，李闽丽，等.森林公园管理地理信息系统研究[J].林业资源管理，2005(6)：86-90.

[2]臧卓，李际平，马凯.基于WebGIS的森林资源管理预测系统的分析与设计[J].绿色中国(B版)，2004(9)：117-120.

[3]李晓军.基于WEB和GIS的森林资源管理信息系统的开发与研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2002.

[4]吴小芳，沈德才，朱剑云，等.大岭山森林公园管理信息系统设计与实现[J].林业资源管理，2010(6)：109-114.

[5]栗雪娟，崔尚森，张柯.最佳旅游路线选择的神经网络方法[J].交通与计算机，2006，24(5)：103-106.

[6]黄燕平，姚先林.基于数学模型的永州市旅游线路选择与评价[J].数学的实践与认识，2013，43(13)：92-97.

[7]李旭，马耀峰.海外旅游者对旅游目的地和旅游路线的选择研究[J].陕西师范大学学报：自然科学版，2003，31(2)：115-119.

[8]龚丹丹，吴小芳.基于Hopfield算法的特色旅游路线设计——以大岭山森林公园为例[J].绿色科技，2014(5)：91-95.

Development of Management System and Design of Special Tourism Route of Dalingshan Forest Park

WU Xiao-fang1，2GONG Dan-dan1

(1.CollegeofInformation，SouthChinaAgriculturalUniversity，Guangzhou510642，Guangdong，China) (2.LandResourceMinistryKeyLaboratoryofConstructionlandimprovement，Guangzhou510642，Guangdong，China)

In the paper，by using WebGIS and Flex technology，the tourism information management system of Dalingshan forest park is built up，which implements various functions such as data management and visualization，inquiry，statistics，chart analysis，thematic map representation and spatial analysis so on.At the same time，the algorithm of hopfield neural network is researched.By considering the factors of view spots，entrance and the shortest route of Dalingshan forest park，the model of hopfield neural network is constructed.The three special routes are designed based on the model，which are leisure and health tourism route，outdoor experience tourism route，flower tourism route.It can provide the support for the information management and tourism promotion of Dalingshan forest park.

WebGIS；special tourism route；Hopfield neural network

2014-07-05；

2014-08-09

国家科技支撑计划项目(2013BAJ13B005)

吴小芳(1979—)，女，湖北荆州人，华南农业大学信息学院副教授，博士，从事地图制图学，林业GIS和地理信息系统理论与方法研究。E-mail：somewxf@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.02.038

S759.91

A

1002-7351(2015)02-0174-05