智慧旅游背景下的智能景区导览系统研究与设计

智慧旅游是信息技术和旅游业发展相互结合的必然趋势。智能景区导览系统以移动终端设备（手机或平板）为操作环 境，通讯网络和导览云服务中心为技术平台。景区游客手持终端通过ＧＰＳ获取位置信息，通过高速无线通讯网络将位置信息传递给云服务中心。云服务中心通过解析位置信息为游客提供有针对性的讲解服务，包括文字、语言、图片或视频，同时游客还可以利用终端上的应用进行游览路线设计、公共信息查询、查找好友位置、记录和分享旅游感受等操作。云服务中心一方面为游客提供有效的导览信息，另一方面它会记录游客的游览轨迹，分析游客的游览心得，从而进
一步精化线路设计，完善旅游景区设施等，以提高游客的愉悦度。

“十二五”以来，“智慧旅游”已经成为旅游产业未来的发展方向。智慧旅游强调在旅游业发展过程中，利用云计算、大数据、互联网和移动通讯等新一代的信息化技术，满足游客个性化需求，以共享旅游资源并提高其利用价值。智能化技术和旅游业的融合在不同的国家、地区有着不同的体现。例如，英国建立了基于３Ｇ 网络的伦敦智能导游系统；韩国推出了针对自助游客的名为 “ＩＴＯＵＲＳＥＯＵＬ”智慧网络系统，美国的ｓｔｅａｍｂｏａｔ滑雪场推出了使用 ＲＦＩＤ 技术的定位装置。２０１３年巴西里约州政府计划在全市著名的海滨、别墅、历史名胜等设立３０处二维码地标信息查询点，以方便外国游客随时查找地图等相关旅游信息。本文所研究的智能景区导览系统以移动终端设备 （手机或平板）为操作环境，通讯网络和导览云服务中心为技术平台。景区游客手持终端通过 ＧＰＳ获取位置信息，通过高速无线通讯网络将位置信息传递给云服务中心。云服务中心通过解析位置信息为游客提供有针对性的讲解服务，包括文字、语言、图片或视频，同时游客还可以利用终端上的应用进行游览路线设计、公共信息查询、查找好友位置、记录和分享旅游感受等操作。云服务中心一方面为游客提供有效的导览信息，另一方面它会记录游客的游览轨迹，分析游客的游览心得，从而进一步精化线路设计，完善旅游景区设施等，以提高游客的愉悦度。

一、智能景区导览系统的研究与应用现状

目前，在国内外的博物馆等室内展馆中，为减少噪声干扰，电子导览的使用已经得到了很大 的普及。电子导览的发展可以分为数字按键、触摸式视频、扫描或射频识别和实时定位等几个阶 段。如在国家博物馆、上海博物馆等，游客在展馆的入口处领取电子讲解器，当游客到达新的 景点时只要在讲解器上按下相应的按键就可以听到关于该景点的详细介绍。这种数字按键式的讲 解器操作比较简单，但提供的内容非常单一，一般只有事先录制的音频。触摸式视频讲解，如苏 州观前步行街、广州陈家祠等旅游景点已经引入了这种方式。游客在屏幕上点击相应的按键就可 以浏览景点信息和景区的周边信息。但该方式成本比较高，需要在每个景点处设置触摸屏电脑， 同时游客只能近距离观看，难以满足众多游客的需求。扫描识别主要利用二维码，可以事先下载 导览应用，在景点位置扫描二维码，根据扫描结果自动展示相关景点的音视频信息，该方案不需 要提供更多的硬件设备，游客只需要利用自身的智能终端设备扫描二维码，但提供的内容多为单 向推送，缺乏互动。ＲＦＩＤ识别类似于二维码识别，只是识别方法上的差异，但在使用上需要给游客提供专用的 ＲＦＩＤ 接收终端，且还要考虑各发射信号源的相互干扰。实时定位则利用 ＧＰＳ 技术、ＧＩＳ技术、室内综合定位技术和无线通信技术，获取游客位置信息，自动推送景点音视频信息、及时路径规划、周边信息查询等。如北京天坛公园的电子导游系统就具备智能引导和自 动讲解功能，游客可以利用电子地图设计旅游路线，还可以随时进行定位。 总体来说，目前已有的电子导游系统功能比较单一，为游客提供的功能只包括简单的语音播放和信息查询，并不具备真正的智能性。真正的智能导览需要具有以下功能：第一点是提供智能的导游功能，导游系统可以向游客提供电子地图等游览信息，并通过ＧＰＳ定位等方式自动引导 游客的旅游路线；第二点是提供智能的讲解播放功能，导游系统可以通过定位自动检测到游客当前所处的景点，并根据选择的方式提供 语 音 解 说、及时路径规划等服务；第三点是提供交互功 能，允许游客根据自己的喜好对旅游过程中导游系统提供的服务进行个性化的定制。 由于实时定位型导览具有良好的灵活性和交互性，并且随着智能终端设备的大量应用，目 前，许多学者和实验室都开展了相关技术研究。这些研究一方面是一体化定位和位置服务，另一 方面是大数据存储和分析。在一体化定位和位置服务领域，美国的 ＣＭＵ 交互实验室开发了集成 头盔显示器、ＧＰＳ、耳麦和视频摄像头的智能导览系统，可提供位置感知、自然语言处理和旅游 信息查询等功能；英国的兰卡斯特大学则基于上下文感知，设计了位置发现、游览线路定制的 兰卡斯特移动导游系 统，并加入了天气、费用、时间和位置等多因素。另 外，ＡｂｄｕｌｒａｓｏｏｌＤ、 ＭａｎｏｕｆａｌｉＭ 等通过在室内安装蓝牙、无线射频等传感器，开发了一种室内定位导引系统，并用于盲人室内导引测试。在国内，刘峪瑄利用 ＺｉｇＢｅｅ平台，解决了景点密集情况下如何精确播 报的问题；聂雷刚等通过改进的密度法按不同半径有针对性地搜索景点，为游客提供最优游览规 划。而在大数据存储和处理方面，目前的云计算应该是主流的技术。如今最流行的开源云计算平 台 Ｈａｄｏｏｐ实现了分布式文件系统 （ＨａｄｏｏｐＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｉｌｅＳｙｓｔｅｍ）、ＡｐａｃｈｅＭａｐＲｅｄｕｃｅ、分 布式数据库 Ｈｂａｓｅ以及基于 Ｈａｄｏｏｐ的数据仓库工具 Ｐｉｇ等。亚马逊也涉及到许多云计算技术， 据此研究出了几 种 云 计 算 服 务，包 括 ＡｍａｚｏｎＥＣ２、ＡｍａｚｏｎＳｉｍｐｌｅＤＢ、ＡｍａｚｏｎＳ３、Ａｍａｚｏｎ ＣｌｏｕｄＦｒｏｎｔ、ＡｍａｚｏｎＳＱＳ 和 ＥｌａｓｔｉｃＥＢＳ 等。在国内，阿里云是领先的云服务提供商，他们提供的产品包括底层技术平台、弹性计算、云数据库 ＲＤＳ、存储与ＣＤＮ等等。

二、智能景区导览系统的功能分析和实现手段

本项目研究的智能导览系统其工作流程如图１所示。首先，游客从ＡＰＰ市场下载客户端软件，安装在自己的终端设备上。下载的软件包括不同景区的地图、导游讲解词、景区图片和音频 资料。游客进入景区后，可以打开终端上的应用软件，根据软件中的提示，选择合适的游览线 路，也可以根据自身需求，输入约束条件，如时间、景点等，订制个性化行程。有了具体的游览 线路，应用软件会自动打开终端上的ＧＰＳ定位模块，为游客进行旅游行进导游，可根据需要选 择步行导航或行车导航。利用ＧＰＳ的精确定位功能，在游客到达某个特定景点时，应用软件会 自动打开该景点的介绍资料，并播放语音介绍。游客也可以利用应用自带的相机功能拍照，照片 上会记录当前的景点和时间信息；利用应用自带的游记日志功能记录游客的旅游感悟和图片；还 可以分享到其他应用，如微信、微博等。 系统分为客户端和后台 两大部分。 其中客户端运行在智能手机或平板等终端设备上。其功能包括电子地图功能、 公共信息查询功能、导览解 说、日志与分享、二维码辅助功能等。

１．电子地图

电子地图是智能导航系统的核心功能之一。利用谷歌或百度地图提供的开发接口，并结合终端设备自带的 ＧＰＳ定位功能，可以把游客自身所处位置定位在电子地图上。定位功能在客户端的后台运行，ＵＩ界面上显示最终的运算结果。实际应用时， 考虑到有些景观在室内或在户外无法收到准确的ＧＰＳ信号，可以考虑使用 ＷＩＦＩ信号定位或后面提到的二维码辅助定位。ＷＩＦＩ定位系统从服务器端获取该景区的无线路由部署表 （ｗｉｒｅｌｅｓｓ－ ｒｏｕｔｅｒ－ｔａｂｌｅ），并将其并保存到终端的数据库。当检测到ＷＩＦＩ信号时，通过查找无线路由部署表进行匹配，从而将用户当前的具体位置标记在地图上。根据信号的情况，系统自动在这两种定位方式中进行切换。游览线路规划和导航功能是基于对整个景区景点的介绍和筛选，通过服务 器进行计算提供，通过前端展现主要旅游路线，帮助游客设计旅游方案。此功能提供两种方式： 一种是系统向游客推荐多种旅游路线，游客可以在这些方案中进行选择；另一种是游客自己创建 旅游路线。游客选定一种旅游路线后，终端判断是否已经下载到相关的景点数据，如果没有相应 数据，则自动下载景点数据并保存在本地数据库中。下载结束后，将景点的信息按照游客选择的 表现方式显示在界面上。如果游客选择推荐路线，界面显示路线的基本信息和景点的具体信息供 游客进行查询。如果游客选择自建旅游路径，则根据游客输入的约束条件，如时间、感兴趣的主 要景点等，有系统通过智能分析在地图上生成最佳游览路径。考虑到大部分智能终端设备都带有摄像头，因此系统提供了位置水印照相功能，即在传统的照片上，根据照相的位置，为相片添加地理位置和景点信息，这样更方便用户以后对照片的管理。位置水印在照片上显示位置和显示风格，可以在系统上提供多个模板供用户选择。在景区游览过程中，由于每个游客的兴趣不同，游 客与好友可能会分开行动，选择不同的路线，游览各自感兴趣的景点，很容易与好友走散。为了防止这种情况的发生，游客需要随时可以查询到好友当前所在的位置；有些时候由于景区过于拥挤，也会造成游客迷失方向，也可以通过在地图上查找好友得到快捷的帮助。好友之间的关系简单来说可以依赖于他们的通讯录，如果彼此之间有对方的联系电话，系统则认为他们为好友关系，终端将好友的位置信息在电子地图上进行显示，并使用通讯录中储存的姓名在地图上进行标注。

２．导览解说与显示

导览解说和显示功能为游客提供了智能化的导游。当用户到达某一景点附近时，客户端自动 检测到用户位置并提供智能导游解说服务。同时，为了让用户可以了解到观赏点详情、景点的历 史典故等更加详细的资料，用户可以通过客户端查找本地数据库中存有景点基本文字、图片等信 息的数据表。考虑到景点多媒体信息会不断更新，用户也可以主动使用客户端发送请求到服务器 端，服务器端接收请求后返回相应景点的更多的多媒体介绍信息。当用户游玩过某一景点后并离 开时，客户端会自动将该景点的标记更新为已游玩，在接下来进行导航和查找时该景点将不再出 现。

３．公共信息查询

公共信息查询功能提供一个查询端口，游客在景区内可查询景区内餐饮休闲等信息，也可以 查询游客咨询中心或公厕等公共设施，还可以查询目标景区的天气、客流量等信息。服务器根据 查询请求的参数访问数据库，返回查询的结果并显示在客户端，标示出距当前位置的距离，还可以利用电子地图提供路径导航服务。此功能为游客出行提供了完善的服务。

４．日志与分享

用户在游玩过程中可以生成游览日志。系统提供两种生成日志的方法：一种是自动的景点记 录。客户端对用户的游览路径进行实时的追踪，当检测到用户已经游玩过某景点后则将该景点的 ＩＤ 和景点信息保存进终端数据库。另一种是人工日志记录，游客在景区游览的过程中可以随 时使用该功能添加文本和图片信息，客户端将生成的图片路径和文本路径保存到终端数据库，其 中图片信息可以通过实时拍摄获取或者由用户上传选中的本地相片。客户端保存游览过程中生成 的游览日志，并为游客提供浏览界面供其在以后进行查看，浏览界面提供两种不同的查看方式： 一种是建立在电子地图的基础上，将游览过的景点在地图上进行标注，游客点击相应的标注就可以查看对应的游览日志。一种是画廊的展示方法，将图片和文字按照时间顺序排序，向游客展示景点信息。此外，游客可以通过终端将自己的游览日志共享到微博、微信等其他应用上。

５．二维码

二维码作为一种主流的信息储存的载体，在本项目中被用于门票订购／验证和辅助定位。若 选择线上购票的方式，客户端调用第三方的安全支付功能提示用户使用支付宝支付并完成支付过 程。支付成功后，服务器向客户端返回唯一的通过 ＭＤ５加密的密钥，并在客户端生成并保存特定的二维码。若游客选择线下购票，将会得到一张印有二维码的门票。游客到达景区后向售票人 员出示二维码门票，使用识别器进行扫描就可以验证游客身份。 在本系统中，除了利用二维码进行门票管理，还可以通过手机里的二维码识读软件扫描或拍 摄布置于景区的二维码标示牌，获取相应的景点位置信息或其他服务信息，实现游客自助式便捷 导游的目的。如有些景点无法通过 ＧＰＳ或 ＷＩＦＩ获得准确的位置信息，这样就没有办法自动调 用内置的景点讲解和文字图片说明，这时可以选择二维码辅助定位功能，根据二维码提供的位置 信息提供对应的景点介绍。除了提供位置信息，还可以利用二维码进行广告宣传或活动报名。 智能导览系统的后台就是一个云服务中心。提供的主要功能除了一般的数据通讯服务之外， 在本系统中还包括游客身份认证、好友关系管理、游客位置信息记录和更新、景点详细介绍、路径分析与规划等。其中路径分析与规划是在对大量游客游览信息记录分析的基础上，对景区的热门景点进行标示，自动生成推荐旅游线路。如果用户自己需要规划旅游路线，则根据用户提出的 一些约束条件，如时间计划、感兴趣的主要景点等，动态组织旅游线路。

三、智能景区导览系统体系结构

本项目参照国外发展现状，根据国内主要旅游景区对信息化的具体需求，提出以下研制目标：以统一的智能旅游信息化公共服务平台为基础，将旅游业务信息系统、ＧＩＳ和 ＧＰＳ以及各 种信息资源通过宽带网进行连接并高速进行融合，组建以网络为中心、实现区域无缝链接、协同 服务的智能的网络化智能旅游服务体系；实现实时的对旅游环境信息和客户信息的获取，协作、 自动、智能处理信息，以及信息服务的网络化。平台设计中使用基于ＳＯＡ 体系结构的系统集成 方法对新建的系统和现有的系统进行集成整合，使用 ＷＥＢＳｅｒｖｉｃｅ进行网络资源的整合，并使用 云计算技术实现信息资源的按需服务。系统总体架构如图２所示。 该结构由4个层次组成，从下至上包括数据层、公 共支撑层、业 务应用层以及展现层。数据层包括 数据中心，负责处理 数据的交换与共享。数据中心存储的数据包括空间数据和业务数据两种，空间数据包括地理数据、统计数据、ＰＯＩ数 据等；业务数据库包括景区、景点、 客流、餐饮、道路交通，以及自动数据采集装置收集到的实时动态的传感器的数据。数据交换与共享包括元数据汇聚、数据交 换、数据建模、数据发布总共４个模块。公共支撑层包含两个部分，分别是网络ＧＩＳ平台和定位平台。其中，ＧＩＳ 平台提供通用数据管理，地图引擎、 数据管理的接口以及必要的智能分析工具 （中间件，包括空间分析中间件），以及 ＷＥＢ服务模块等。通过服务化的封装，将 这些组件协同工作，共同构成智能导览系统的核心服务功能。定位平台包括 ＧＰＳ定位模块、ＷＩＦＩ定位模块、ＬＢＳ服务、位置监控模块等，通过定位平台实现旅游事件和部件的实时定位， 从而支撑智能业务应用。业务应用层分为管理应用系统和辅助决策系统两部分。管理应用系统向游客提供信息查询、智能景点推荐、手机交互服务等应用系统或可插入模块。辅助决策系统提供 旅景区现状评估、游客需求预测、游客偏好分析、旅客意见处理等应用系统，提供插入式的功能 供景区进行选择。展现层。提供智能手机客户端、管理中心大屏幕等可以进行旅游信息综合展示，显示与客户互动的接口和界面。

本文在移动终端平台上，基于 ＧＰＳ定位技术和二维码识别技术，研究并设计了智能导览系统，游客在游览过程中，可以使用系统推荐的旅游线路或输入个人约束条件让系统动态规划路径，系统在将具体的路线呈现给游客的同时，还将提供步行或车行导航功能。当游客行至某景点 时，会自动播放该景点语音讲解，并提供其他有关该景点的文字、图片信息。如 ＧＰＳ定位系统

难以作用时，将会利用景点周边的二维码为游客提供导览服务。游客如果结伴出游，可以随时看到好友的位置，这样就不会走散。游客还可以查询景区内的各类服务设施和动态信息，如天气、 人流等。智能景区导览系统简单实用，有较强的应用价值。