畢業(yè)論文設計電子導游系統(tǒng)初探

1、河北經貿大學河北經貿大學畢業(yè)論文畢業(yè)論文 論文題目論文題目： 電子導游系統(tǒng)初探 專業(yè)名稱專業(yè)名稱： 計算機科學與技術 I摘摘 要要隨著信息技術的發(fā)展，旅游產業(yè)信息化已成為一種必然趨勢。近年來，中國旅游業(yè)發(fā)展迅速，但旅游業(yè)的信息化尚處于發(fā)展初期。加入世貿組織(WTO)后，入境旅游市場將進一步擴大。日益強調個性需求的旅游呼喚一個能集介紹、導游、組織為一體的電子導游系統(tǒng)。 從需求角度看，無論是宏觀上的決策支持、綜合經營分析，還是具體業(yè)務層面的一個目標的定位、一條線路的規(guī)劃，都離不開地理信息的支持；從技術角度看，隨著計算機信息技術的發(fā)展，尤其是近年來移動計算領域和空間數據庫領域技術的不斷更新，地理信息

2、技術（GIS）也在很多方面融入了新的特征。本文首先對電子導游概念和國內外應用狀況進行闡述.然后分析了位置服務（LBS）技術和 GPRS 通信技術的特點和技術現狀，論述了它們與地理信息技術（GIS）相結合的必要性和可行性。在此基礎上對系統(tǒng)進行需求分析，得出了本系統(tǒng)的數據需求和初步的功能需求，同時提出了結合GPS 定位與 GPRS 通信的電子導游系統(tǒng)的解決方案。最后，比較和分析了旅游地理信息系統(tǒng)中尋求最佳路徑的兩種算法。由于電子導游系統(tǒng)涉及的范圍很廣，需要綜合考慮游客實現旅游行為的各個環(huán)節(jié)，因此，本系統(tǒng)還有許多需要進一步改進和完善的地方。但我們相信，在全球數字化的趨勢下，這種基于 GPS 定位的電

3、子導游系統(tǒng)必將成為新一代旅游信息系統(tǒng)發(fā)展的走向。關鍵詞 電子導游；位置服務；地理信息技術；GPRS 通信IIAbstractTourism has developed rapidly in the past decades. With the development of information technology, the informationization of tourism industry has already become a kind of inevitable trend. In recent years, Chinas tourism industry has deve

4、loped rapidly, but its informationization is still at an early stage of development. After joining in the WTO, the international tourist market will further expand. As a result of emphasizing on individualization by international tourists, an Auto-guide System that provides integrated multiple funct

5、ions such as recommending, guiding and organizing is strongly expected. Looking from the demand, regardless of is the macroscopic on policy-making support, the comprehensive management analysis, or a concrete service stratification plane goal localization, a line plan, all cannot leave the geography

6、 information support; Looking from the technology that, along with the computer information technology development, in recent years moved the computation domain and the spatial database domain technology unceasing renewal in particular, the geography information technology (GIS) also in very various

7、ly melts into the new characteristic.This thesis firstly prospects what is an auto-guide and the usage of the auto-guide at home and abroad. Secondly, some analysis and discussion on the characteristics of location based service and GPRS(General Packet Radio Service) wireless communication. When the

8、y combined with the GIS technology, it will provide a great opportunity and market potential for all sides. According to the analysis of the systems requirements we have got the data requirements and the elementary function requirements. Based on this, we set up a sample framework solution for the a

9、pplication of combination of GPS and GPRS. At last, two different algorithms are discussed to make out the best path on the e-map.Because auto-guide system concerns a lot of fields, the system still has many parts need to be consummated. But we believe that auto-guide system based on GPS technology,

10、 which implements the function of Internet IIIPublication, will be the trend of modern ciceroni field.Keywords Auto-guide；Location Based Service(LBS)；Geography Information Technology；General Packet Radio Service I目目 錄錄1 緒論 .11.1 電子導游系統(tǒng)的研究背景-信息化對旅游業(yè)的重要性.11.2 導游服務與信息化的結合-電子導游系統(tǒng).21.3 國內外電子導游系統(tǒng)的研究狀況.31.

11、3.1 國外電子導游系統(tǒng)發(fā)展現狀.31.3.2 我國電子導游的發(fā)展現狀.32 開發(fā)電子導游系統(tǒng)的技術支持 .52.1 位置服務.52.1.1 位置服務定義.52.1.2 實現 LBS 的前提定位技術.52.2 地理信息系統(tǒng)（GIS）.72.2.1 地理信息系統(tǒng) GIS 簡介.72.2.2 GIS 技術簡介 .72.3 通用分組無線業(yè)務 GPRS .102.3.1 GPRS 系統(tǒng)簡介 .102.3.4 GPRS 的技術優(yōu)勢 .123 系統(tǒng)總體設計 .133.1 設計的指導思想.133.1.1 注重系統(tǒng)的開放性.133.1.2 以數據為核心.133.1.3 遵循科學的設計原則.133.2 系統(tǒng)的總

12、體結構.133.2.1 總體框架.133.2.2 游客端模塊組成與功能.154 電子導游系統(tǒng)詳細設計 .20II4.1 旅游信息數據庫的建立.204.1.1 基礎圖庫的建立.204.1.2 屬性數據庫的建立.214.2 游客機終端和監(jiān)控中心服務器的通信協議.224.2.1 規(guī)范說明.224.2.2 命令包格式.224.2.3 GPS 數據格式 .234.2.4 上傳命令.244.2.5 下發(fā)命令.264.3 監(jiān)控中心主機和游客機的導游主程序流程.274.3.1 主機端的主程序流程.274.3.2 客戶端的主程序流程.284.4 最佳路徑搜索算法.304.4.1 建立數學模型.304.4.2 公

13、路線段屬性權值的模型設計與計算.304.4.3 最佳路線的算法描述.304.4.4 景區(qū)道路網最短路徑算法.315 總結 .36致謝 .37參考文獻 .38大學畢業(yè)論文1電子導游系統(tǒng)初探1 緒論隨著人們生活水平的提高，外出旅游漸漸成為人們充實生活、放松自己的一種重要方式。旅游業(yè)也成為世界最具活力和發(fā)展?jié)摿Φ漠a業(yè)。由于中國多元文化以及豐富的自然環(huán)境對外國游客的巨大吸引力，國內的旅游業(yè)發(fā)展勢頭旺盛，目前，中國旅游業(yè)的收入已占國內生產總值的 5%。根據世界旅游組織的預測中國將在 2020 年發(fā)展成為世界第一旅游接待大國和第四旅游輸出大國。隨著知識經濟的發(fā)展，信息成為旅游業(yè)的命脈，信息化成為推動世界經

14、濟和社會全面發(fā)展的關鍵因素。旅游業(yè)發(fā)展的同時，游客和景點管理部門對旅游質量的要求也越來越高。文明旅游、安全旅游和輕松旅游已經是旅游業(yè)發(fā)展的一個新趨勢。雖然配置導游是個不錯的解決辦法，但導游的存在也在某種程度上影響了游客游覽的自主性。如何運用信息技術解決這一問題，提高旅游信息化程度，提高旅游質量和效益，以促使我國旅游業(yè)面向市場，走向世界，已成為當務之急。1.1 電子導游系統(tǒng)的研究背景-信息化對旅游業(yè)的重要性當今社會的發(fā)展正處于一個由工業(yè)經濟時代向知識經濟時代過渡的大背景下，經濟的高度信息化與全球化已成為一種不可逆轉的趨勢信息技術革命與信息化建設正使資本經濟變?yōu)樾畔⒔洕?，并將迅速改變傳統(tǒng)的經濟活動

15、過程和方式。1979 年美國學者 Gunn 提出了旅游功能系統(tǒng)的概念，在這個動態(tài)系統(tǒng)中， “信息與引導”是連接旅游者與目的地的關鍵環(huán)節(jié)，如圖 1.l 所示。旅游者信息與引導 交 通吸引物與集聚服務與設施大學畢業(yè)論文2圖 1.1 旅游功能系統(tǒng)信息與引導在旅游功能系統(tǒng)中雖然不是直接創(chuàng)造經濟效益的環(huán)節(jié)，但對開發(fā)旅游市場實際上是至關重要的。隨著旅游業(yè)的日趨成熟，游客的要求日趨多樣，客觀上使的這種信息的提供越來越重要，也越來越困難。因此應不斷加強旅游業(yè)的信息化，強化旅游行業(yè)各個主體之間的信息溝通。其中，改善游客與景點管理部門的信息溝通是核心環(huán)節(jié)。因此加強導游服務的信息化，提高導游服務的質量和效率顯得尤為

16、重要。1.2 導游服務與信息化的結合-電子導游系統(tǒng)信息技術的飛速發(fā)展，帶動了各個行業(yè)的信息化的同時催生了許多新事物、新概念，人們對信息產品的需求與依賴也不斷提高。旅游業(yè)的信息化步伐也在不斷加快。 “電子導游系統(tǒng)”就是在這一背景下提出的一種新的概念。電子導游是相對于人工導游而言的，目前對電子導游的理解，是指利用電子技術原理制造的各種導游講解設備系統(tǒng)，用于改變原有的人工導游講解方式和方法，稱之為電子導游，英文譯為 Audio Guide 或 E-Guide。它集計算機技術、移動通信網絡技術、位置服務（Location Based Services,LBS）和電子智能控制技術于一體，打破了常規(guī)的由一

17、名導游帶領一隊游客按預定游覽路線進行游覽的傳統(tǒng)觀念，提出了自主旅游、輕松旅游的概念，使游客不必死板地跟隨著導游進行游覽，而是自由地享受自助游覽的樂趣。如表 1.1 所示。表 1.1 電子導游與人工導游比較形式人工導游電子導游景點介紹人工介紹，噪雜、相互干擾視頻音頻并茂，清晰明了服務質量受導游水平影響優(yōu)質穩(wěn)定服務游覽自由度順序游覽自由游覽組團人數限制無限制語種單語種多語種選擇費用高（50 元/人）低（10 元/人）環(huán)保噪音污染無污染人力資源問題復雜（離職、罷工、工資、培訓）無大學畢業(yè)論文3維護需不斷培訓操作簡單，維護容易經濟利潤導游費用支付導游由景點賺取相關利潤游客可根據隨身攜帶的導游機上的電子

18、地圖自由地選擇自己喜歡的游覽線路；電子地圖上標明了景區(qū)內每一個景點和各種服務設施的準確位置并為游客提供方便的查詢功能；游客每到達一個景點，導游機就會自動播放相應景點的語音或視頻介紹，省去了人工導游帶來的不便，詳細的景點介紹使游客對景點有更生動、更深入的認識，提高了游覽的質量。電子導游系統(tǒng)在方便游客游覽的同時也方便了景區(qū)管理部門對游客及景區(qū)設施的管理，導游機上的高性能的 GPRS 無線通訊模塊可將游客位置信息及其它服務請求信息實時傳達到景點監(jiān)控中心的主機上，可以使景區(qū)管理部門更方便快捷地掌握景區(qū)內的狀況，合理地引導游客以使景區(qū)設施得到充分利用。主機中強大的數據分析和數據管理功能還可為景區(qū)管理者提

19、供輔助決策和管理，如進行游客管理，旅游資源評價，旅游景區(qū)規(guī)劃，旅游銷售預測等。1.3 國內外電子導游系統(tǒng)的研究狀況1.3.1 國外電子導游系統(tǒng)發(fā)展現狀上世紀 80 年代西方一些發(fā)達國家的博物館開始采用了非導游講解的電子講解器，在博物館等室內展館，取代了人工導游以及因噪音大而影響它人游覽的高音喇叭。游客在展館入口處領取一臺講解器和一份說明書，游覽結束后自覺放回原處以便下一位游客繼續(xù)使用。這就是電子導游系統(tǒng)的雛形。隨著信息技術的進步，電子導游此后得到逐步發(fā)展。美國馬薩諸塞州一家公司發(fā)明了一種便攜式電子導游，它儲存了包括美國大陸主要高速公路在內的 35000 項數據資料。游人只要只需輸入所在州名、高

20、速公路、方向及最近的里程碑，便可獲得餐館、加油站、醫(yī)院、旅游景點等信息。除此之外，它還能提供地方高速公路交警的電話號碼以及當地天氣、旅游公司、汽車旅館等有關情況?，F在，在美國、英國、法國、加拿大等國的一些旅游城市都有出租最先進的電子導游，這種電子導游看上去和普通掌上電腦差不多，當游客經大學畢業(yè)論文4過相關景點時，這款電子導游就會播放一段該景點的語音介紹，告訴游客相關的歷史和故事。另外，電子導游還可以告訴你如何行車到達目的地，前方有什么景點、餐館或者酒店。這種電子導游最受外國游客和自駕游的朋友歡迎。1.3.2 我國電子導游的發(fā)展現狀在國內，電子導游還是一個新事物，2000 年，在廣西桂林漓江開始

21、出現電子導游，近幾年來國內各個著名景點都開始引進。但這些電子導游技術相對落后，主要還停留在數碼按鍵播放機和觸摸式視頻講解系統(tǒng)上。手持按鍵式導游機游客每到一個新的景點按一下相應的鍵，才能聽到導游詞。而觸摸式視頻講解系統(tǒng)是一臺臺固定的導游點，游客通過觸摸屏上的按鈕，得到景區(qū)景點、售貨店鋪、餐館、旅館、交通出行等各方面的咨詢服務。這些電子導游只是一個聲音播放器或者一個信息搜索臺，真正意義上的電子導游應該具有智能性，能夠完全取代人工導游?；镜闹悄芄δ苤辽僖ㄖ悄芤龑Чδ芎妥詣又v解功能，智能引導功能可由提供路徑查詢的電子地圖來實現，電子地圖上標有景區(qū)內各個景點和服務設施的位置；自動講解功能可通過 G

22、PS 定位實現，游客每到一個景點，定位模塊就可檢測到游客位置和景點位置距離小于某一范圍，從而準確的為游客介紹。目前國內此類智能化電子導游還未普及，產品性能還未成熟。只有北京的故宮、頤和園、北海公園等著名景區(qū)為游客提供智能導游機，智能電子導游的開發(fā)和應用在國內還處于起步階段。研究電子導游系統(tǒng)，使其更加智能化、實用化、商品化，趕超國際水平，對提高導游服務的質量，促進我國旅游業(yè)市場化進程具有重要意義。大學畢業(yè)論文52 開發(fā)電子導游系統(tǒng)的技術支持2.1 位置服務2.1.1 位置服務定義位置服務的英文全稱是：Location Based Service，簡稱 LBS。在國外也稱“Mobile Locat

23、ion Service（MLS） ”以突出其為移動用戶服務的特點。關于位置服務的定義，許多通訊運營商、內容提供商、專業(yè)公司以及學術研究人員都分別從不同角度進行描述，例如：（1）位置服務跟據用戶的即時需求和位置發(fā)布應用（Autodesk，2000） 。（2）位置服務定義于這樣的移動商業(yè)服務，即利用用戶移動終端當前位置提供的信息服務（Mobileinfo，2002） 。（3）移動位置服務又稱定位服務，是通過 GSM 網絡獲取移動終端用戶的位置信息（經緯度坐標） ，在電子地圖平臺的支持下，為用戶提供相應服務的一種增值業(yè)務（GO2MAP，2001） 。（4）無線定位服務就是通過手機終端與無線網絡（GS

24、M、CDMA）相互配合，獲取用戶當前的位置信息，并根據用戶需求，提供個性化的位置服務信息（中國聯合通信有限公司，2002） 。（5）位置服務是通過移動通信網獲取移動用戶的位置信息（經緯度） ，然后提供相應服務的一種增值業(yè)務（中國移動通信有限公司，2002） 。綜合以上定義，可以得出四點結論：1、確定用戶當前位置是提供服務的基礎；2、服務的內容與位置密切相關，是基于地理信息分析的結果；3、用戶利用移動終端獲取服務；大學畢業(yè)論文64、服務內容通過通信網絡傳送到終端。因此，位置服務是一種移動通信服務，它采用定位技術確定移動用戶的當前地理位置，利用地理信息分析和移動互聯網技術向用戶提供與其位置相關的信

25、息服務。2.1.2 實現 LBS 的前提定位技術定位是指在一個時空參照系中，確定物力實體的位置。對移動終端的定位過程大致分為兩步：一是測量；二是計算。根據參照系統(tǒng)的不同，空間位置的描述分為三種：相對關系、地理坐標和地址。2.1.2.1 GPS 簡介基于移動終端的定位最常用的是 GPS 定位，這種定位方案的技術基礎是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS） 。GPS 是隨著現代航天及無線通信科學技術的發(fā)展建立起來的一個高精度、全天候和全球性的無線導航定位、定時的多功能系統(tǒng)。GPS 由空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶接收機三個部分構成。GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)由一個

26、主控站、五個監(jiān)測站和三個上行數據傳送站組成。GPS 接收機接到衛(wèi)星發(fā)來的定位信號，經解擴、解調和譯碼，得到衛(wèi)星星歷，根據星歷算出衛(wèi)星發(fā)射信號時刻在空間的位置 X1（X1、Y1、Z1） ，接收機還以自己的時鐘（用戶鐘）為基準，測量信號到達的時間 T1。用戶鐘和衛(wèi)星鐘是獨立時鐘，事先也未進行同步，兩鐘的計時起點差為T，實際上，測得的時間 T1 是定位信號從衛(wèi)星到接收機的傳播時間 加上T，即為：電波傳送速度為光速 C，因此，可得到距離 R 為：R 并非衛(wèi)星和用戶間的真實距離，而是偽距離。假設原點位于地球球心，Z 軸指向北極，X 軸指向格林威治子午線，Y 軸垂直于 XOZ 面。R1 可表示為：（X、Y

27、、Z）是用戶或接收機在宇宙直角坐標系中的坐標，由此可得：大學畢業(yè)論文7（X1、Y1、Z1）可由衛(wèi)星星歷求得，R 通過測量得到，這樣，式中只有四個未知量 X、Y、Z 和T，這正是要求的用戶坐標及用戶鐘對衛(wèi)星鐘的時間差，如測量用戶到 4 顆衛(wèi)星的偽距離，即可得到 4 個未知數的解。2.1.2.2 輔助 GPS（Assisted GPS，A-GPS）定位方式現在對定位技術的精度要求越來越高，因此真正實用的定位技術是輔助 GPS（Assisted GPS，A-GPS）定位方式。其原理是：網絡收到 GPS 輔助信息，并將輔助信息發(fā)送到終端；終端得到 GPS 信息，計算并得出自身的精確位置，然后將位置信息

28、返回到網絡。這種解決方案是將傳統(tǒng) GPS 接收器的大部分功能轉移到網絡服務器上實現。該方式需要天線、位置測量單元（LMU）和數據處理器等設備。網絡向終端發(fā)送一串極短的輔助信息，包括時間、可視衛(wèi)星清單、衛(wèi)星信號多普勒參數和碼相位搜索窗口。這些參數有助于內置 GPS 模塊減少 GPS 信號獲得時間。輔助數據來自經終端GPS 模塊處理后產生的偽距離數據，且可持續(xù)數分鐘。收到這些偽距離數據后，相應的網絡處理器或定位服務器能大致估算出終端的位置。網路增加必要的修正后可提高定位精度。這種定位方法的優(yōu)點在于可以簡化終端GPS 設備；縮短 GPS 定位時間并提高定位靈敏度，在較低信噪比也能成功進行定位。2.2

29、 地理信息系統(tǒng)（GIS）2.2.1 地理信息系統(tǒng) GIS 簡介地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）是當前快速發(fā)展的新興邊緣學科，GIS 是地理科學、計算機科學、遙感科學、空間科學、信息科學、系統(tǒng)科學與管理科學等交叉一體的學科平臺。GIS 在計算機軟件、硬件及網絡技術支持下，將地學空間數據與計算機技術相結合，采用地理模型與空間分析方法，以空間數據庫為基礎，對空間數據進行預處理、采集、存儲、檢索、管理、操作、綜合分析、模擬、顯示與更新，為地理研究、宏觀決策與多目標開發(fā)服務，可進行多時相、多數據源、時空相結合、定性與定量相結合的分析。在計算機技術的支持下

30、，可構建現實空間信息模型，可從視覺、計量和邏輯上對現實空間從功能上進行模擬，對各類信息變化進行仿真。它以高效的數據管理能力，成為目前一種有效的信息管理和決策工具，廣泛應用于城市土地管理、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、大學畢業(yè)論文8防災減災、軍事等各個領域。2.2.2 GIS 技術簡介地理信息系統(tǒng)是用于采集、存儲、處理、分析和顯示地理空間數據的計算機系統(tǒng)。2.2.2.1 GIS 的特點1)所有的相關信息均按特定的坐標系統(tǒng)進行嚴格的坐標定位，對空間數據和屬性數據進行統(tǒng)一的存儲和管理。2)將多源的空間數據和統(tǒng)計數據進行分級分類、規(guī)范化和標準化，并進行標準化編碼，使其適應計算機輸入輸出的要求，便于進行社會經濟和

31、自然資源、環(huán)境要素之間的對比和相關分析。3)具有圖形與數據雙向查詢檢索的基本功能，即既可實現圖形查屬性，又可實現屬性查圖形，并可提供用戶需要的空間分析數據。4)向用戶提供空間數據多因素空間分析、復合評價、預測預報和模擬優(yōu)化等技術手段。5)GIS 與一般數據庫應用有關，但又有較大的區(qū)別。在一個 GIS 里的所有信息都與空間位置有關。一般數據庫也可能會包含位置信息(如：礦點位置)，但是，一般數據庫只使用地理參照來做存儲和訪問信息的主要方法。6)GIS 與其他的信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲處理的信息是經過地理編碼的，地理位置和該位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。2.2.2.2 GIS 的

32、組成GIS 以計算機系統(tǒng)為基礎，由計算機硬件、軟件、數據和用戶四大要素組成。計算機硬件系統(tǒng)包括執(zhí)行程序的中央處理器(CPU)、保存數據和程序的存儲設備、數據輸入、顯示和輸出的外圍設備(如顯示器、打印機等)。軟件是支持數據信總的采集、管理、再現和回答用戶問題的計算機程序系統(tǒng)。數據是系統(tǒng)分析和處理的對象，也是構成系統(tǒng)應用的基礎。用戶則包括系統(tǒng)的開發(fā)、管理和使用人員。2.2.2.3 GIS 的數據GIS 中的數據可分為空間數據和屬性數據?？臻g數據又稱地圖數據、圖形數據、空間信息，描述的是地理空間實體的位置、大小、形狀、方向等幾何特征，以及與相鄰物體的拓撲關系，由點、線、面組成，如地圖、大學畢業(yè)論文9

33、工程圖、規(guī)劃圖、航空與遙感影像等。屬性數據也稱屬性信息，是定義空間數據或特征所表示的內容，描述該空間現象的其他特征，如地形地貌、溫濕度、降雨量、土地利用、居住人口、動植物種類及其密度等。所有數據必須轉換成數字化形式。2.2.2.4 GIS 的功能作為自動信息處理和分析系統(tǒng)，GIS 具有以下幾大功能：（1）數據采集：主要用于獲取數據，包括現成的數字化數據、人工編碼、數字化地圖等，并保證數據在內容上、空間上的完整性和一致性；（2）數據整理：包括數據核查、糾錯、格式化和轉換等；（3）數據存儲：將不同來源、不同屬性的數據以恰當的形式存儲于數據庫中，以方便查詢和分析；（4）數據查詢：以特定的請求來再現數

34、據信息；（5）空間分析：進行數據的地理操作和轉換及統(tǒng)計分析，如緩沖區(qū)分析、空間插值分析、疊置分析；領域分析、網絡分析等；（6）結果展示：通過屏幕、打印、拷貝等形式來展示 GIS 所產生地圖、圖像、表格等多種形式的結果。因此，通過 GIS 能獲得以下信息：對象定位、特定條件、變化趨勢、空間模式及模擬結果2.2.2.5 組件式地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)（GIS）在發(fā)展過程中，充分吸取和利用其他領域的成熟技術，其中基于 ActiveX 組件式地理信息系統(tǒng)，因其價格低廉、使用方便、兼容性好、利于集成等優(yōu)點，很快受到各界的關注和青睞。所謂組件式 GIS，是指基于組件對象平臺，以一組具有某種標準通信接口的、

35、允許跨語言應用的組件提供的 GIS，這種組件稱為 GIS 組件。GIS 組件之間以及 GIS 組件與其他組件之間可以通過標準的通信接口實現交互，這種交互甚至可以跨計算機實現。組件式 GIS 具有二次開發(fā)方便、易于集成、無限擴展等特點。組件式GIS 軟件平臺帶來了 GIS 應用系統(tǒng)開發(fā)方式的變革，有利于提高二次開發(fā)的效率，增強 GIS 系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的集成度，便于與其他信息系統(tǒng)集成，為其他信息系統(tǒng)提供地理信息處理功能。組件式 GIS 的基本思想是把GIS 的各大功能模塊劃分為幾個控件，每個控件完成不同的功能。各個GIS 控件之間，以及 GIS 控件與其它非 GIS 控件之間，可以方便地通過可

36、視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的 GIS 應用。把 GIS 的功能適當大學畢業(yè)論文10抽象，以組件形式供開發(fā)者使用，將會帶來許多傳統(tǒng) GIS 工具無法比擬的優(yōu)點。（1）小巧靈活、價格便宜。組件化的 GIS 平臺集中提供空間數據管理能力，并且能以靈活的方式與數據庫系統(tǒng)連接。在保證功能的前提下，系統(tǒng)表現得小巧靈活，而其價格僅是傳統(tǒng) GIS 開發(fā)工具的十分之一，甚至更少。這樣，用戶便能以較好的性能價格比獲得或開發(fā) GIS 應用系統(tǒng)。（2）無須專門 GIS 開發(fā)語言，直接嵌入開發(fā)工具。組件式 GIS 建立在嚴格的標準之上，不需要額外的 GIS 二次開發(fā)語言，只需實現 GIS 的基本功能函數，按照

37、 Microsoft 的 ActiveX 控件標準開放接口。這有利于減輕GIS 軟件開發(fā)者的負擔，而且增強了 GIS 軟件的可擴展性。（3）強大的 GIS 功能。新的 GIS 組件都是基于 32 位系統(tǒng)平臺的，采用了 InProc 直接調用形式，所以無論是管理大數據的能力還是處理速度方面均不比傳統(tǒng) GIS 軟件遜色。小小的 GIS 組件完全能提供拼接、裁剪、疊合、緩沖區(qū)等空間處理能力和豐富的空間查詢與分析能力。（4）開發(fā)簡捷。由于 GIS 組件可以直接嵌入 MIS 開發(fā)工具中，對于廣大開發(fā)人員來講，就可以自由選擇他們熟悉的開發(fā)工具。而且，GIS 組件提供的 API 形式非常接近 MIS 工具的

38、模式，開發(fā)人員可以像管理數據庫表一樣熟練的管理地圖等空間數據，無須對開發(fā)人員進行特殊的培訓。在 GIS 或 GMIS 的開發(fā)過程中，開發(fā)人員可的素質與熟練程度是十分重要的因素，這將使大量的 MIS 開發(fā)人員能夠較快地過渡到 GIS 或 GMIS 的開發(fā)工作中，從而大大加速 GIS 的發(fā)展。（5） 更加大眾化。組件式技術已經成為了業(yè)界標準，用戶可以像使用其他 ActiveX 控件一樣使用 GIS 軟件，使非專業(yè)的普通用戶也能夠開發(fā)和集成 GIS 應用系統(tǒng)，推動了 GIS 的大眾化進程。組件式 GIS 的出現使GIS 不僅是專家們的專業(yè)分析工具，同時也成為普通用戶對地理相關數據進行管理的可視化工具

39、。2.3 通用分組無線業(yè)務 GPRS2.3.1 GPRS 系統(tǒng)簡介GPRS是通用無線分組業(yè)務（General Packet Radio System）的縮寫，是介于第二代和第三代之間的一種技術，通常稱為2.5G。GPRS采用與大學畢業(yè)論文11GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結構、無線調制標準、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結構。因此，在GSM系統(tǒng)的基礎上構建GPRS系統(tǒng)時，GSM系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要作硬件改動，只需作軟件升級。有了GPRS，用戶的呼叫建立時間大大縮短，幾乎可以做到“永遠在線”。此外， GPRS是以營運商傳輸的數據量而不是連接時間為基準來計費，從而令每個用戶的服務成本更低，

40、在不過多增加通訊費用的基礎上達到數據的實時傳輸。該方案要求主機端通信服務器有一個公共的IP地址用于接收和發(fā)送GPRS數據。2.3.2 GPRS 網絡基本工作原理GPRS 是在原有的基于電路交換（CSD）方式的 GSM 網絡上引入兩個新的網絡節(jié)點：GPRS 服務支持節(jié)點(SGSN)和網關支持節(jié)點（GGSN） 。SGSN 和 MSC 在同一等級水平，并跟蹤單個 MS 的存儲單元實現安全功能和接入控制，并通過幀中繼連接到基站系統(tǒng)。GGSN 支持與外部分組交換網的互通，并經由基于 IP 的 GPRS 骨干網和 SGSN 連通。圖 2.1 給出了GPRS 與 Internet 連接原理框圖。GPRS 終

41、端通過接口從客戶系統(tǒng)取得數據，處理后的 GPRS 分組數據發(fā)送到 GSM 基站。分組數據經 SGSN 封裝后，SGSN 通過 GPRS 骨干網與網關支持接點 GGSN 進行通信。GGSN 對分組數據進行相應的處理，再發(fā)送到目的網絡，如 Internet 或 X.25 網絡。圖 2.1 GPRS 與 Internet 連接原理圖若分組數據是發(fā)送到另一個 GPRS 終端，則數據由 GPRS 骨干網發(fā)送到 SGSN，再經 BSS 發(fā)送到 GPRS 終端。2.3.3 GPRS 協議模型GPRS 網絡層的協議目前主要采用 Phase1 階段提供的 TCP/IP 和 X.25協議。移動臺（MS）與 SGS

42、N 之間的 GPRS 分層協議模型如圖 2.1 所示。大學畢業(yè)論文12網絡協議網絡協議MSSNDCLLCMAC物理鏈路RF 接口SNDCLLCLAPD物理鏈路LLRMACLAPD物理鏈路RF 接口物理鏈路UmRSSGbSGSN圖 2.1 GPRS 的協議模型1、 Um 接口的物理層為射頻接口部分，而物理鏈路層負責提供空中接口的各種邏輯信道。2、MAC 層的主要作用是定義和分配空中接口的 GPRS 邏輯信道，使這些信道能被不同的移動臺共享。3、LLC 層為邏輯鏈路控制層。它是一種 HDLC 的無線鏈路協議。LLC 層基于高速數據鏈路規(guī)程，生成完整的 LLC 幀。4、SNDC 為子網依賴結合層。它

43、的主要作用是確定 TCP/IP 地址和加密方式，以及完成傳送數據的分組、打包等任務。2.3.4 GPRS 的技術優(yōu)勢作為第二代移動通信技術 GSM 向第三代移動通信（3G）的一個過渡技術，GPRS 的技術優(yōu)勢主要體現在以下四個方面：1、資源利用率高：GPRS 引入了分組交換的傳輸模式，使原來采用電路交換模式的 GSM 傳輸數據方式發(fā)生了根本性的變化，這在無線資源緊缺的情況下顯得尤為重要。按電路交換模式來說，在整個連接期中，用戶無論是否傳送數據都將獨自占用信道。而對于分組交換模式，用戶只在發(fā)送和接收數據期間才占用資源，這意味著多個用戶可高效率地共享同一信道，從而提高資源的利用率。GPRS 用戶的

44、計費以通信的數據量為主要依據，體現了“得到多少，支付多少”的原則。在實際應用中（如電子導游的游客終端與通信服務器的 GPRS 無線連接） ，用戶的連接時間可能長達數小時，卻只需支付相對低廉的連接費用。大學畢業(yè)論文132、傳輸速率高：GPRS 可提供高達 115Kbps 的傳輸速率（最高值為171.2Kbps，不包括 FEC-前向糾錯控制） ，這意味著通過便攜式計算機，GPRS 用戶能與 ISDN 用戶一樣快速地上網瀏覽，同時使一些對傳輸速率敏感的移動多媒體應用成為可能。3、接入時間短：分組交換接入時間縮短為少于 1s，能提供快速即時的連接，可大幅度提高一些事務的效率，并可使已有的因特網應用（如

45、 E-mail、網頁瀏覽等）操作更為便捷、流暢。4、支持協議：GPRS 支持因特網應用最為廣泛的 IP 和 X.25 協議。而且由于 GSM 網絡覆蓋面積大，使得 GPRS 能提供因特網和其他分組網絡的全球性無線接入。3 系統(tǒng)總體設計3.1 設計的指導思想3.1.1 注重系統(tǒng)的開放性開放式系統(tǒng)為開發(fā)者提供了一種可以讓開發(fā)者按照開放式系統(tǒng)的標準和技術進行設計和開發(fā)的思想。本論文主要論述一個基于 GPS 定位的智能電子導游系統(tǒng)模型，注重系統(tǒng)設計的開放性，可以使不同景點用戶根據自身特點對本系統(tǒng)進行二次開發(fā)，以適應不同的要求。3.1.2 以數據為核心在電子導游應用過程中，最重要的就是游客的位置信息，游

46、客流量信息及游客狀態(tài)信息，這些信息不但在自動導游中極為重要，而且是景點部門進行進一步商業(yè)分析的基礎。因此在數據傳輸過程中應盡量保證數據的大學畢業(yè)論文14完整性，在數據建庫中要充分利用現有數據庫技術的最新進展，綜合采用數據倉庫、數據挖掘等技術；在系統(tǒng)建設與實施過程中要充分考慮數據的動態(tài)更新策略；建立完善的元數據及數據字典，保證數據的開放性。3.1.3 遵循科學的設計原則3.1.3.1 規(guī)范化原則系統(tǒng)內容、數據分類與編碼、精度、標準等都完全參照已有的國家標準。3.1.3.2 實用性原則設計中充分考慮與現有系統(tǒng)的接口，保護現有投資，使系統(tǒng)的投資少，開發(fā)周期短，操作簡單易學。3.1.3.3 可移植性和

47、可擴充性原則系統(tǒng)在設計上充分考慮系統(tǒng)功能、系統(tǒng)數據和業(yè)務的擴展性；以滿足日益增長的業(yè)務需求。應支持二次開發(fā)，支持細節(jié)功能的擴展。3.1.3.4 安全保密性原則系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)，如數據傳輸、數據處理、數據建庫及文件管理等應以安全性保密性為首要原則。3.2 系統(tǒng)的總體結構3.2.1 總體框架如圖 3.1。本系統(tǒng)包括若干游客手持的 GPS 電子導游機和景點監(jiān)控中心的主機，游客端主要功能模塊為 GPS 接收模塊（接收和處理 GPS 衛(wèi)星發(fā)來的位置數據）以及 GPRS 通信模塊（負責游客端與主機端的數據傳輸，期間需要租用中國移動公司的 GPRS 業(yè)務，經移動運營的通信服務器通過Internet 與主機連

48、接） 。監(jiān)控中心主機端主要包括通信服務器（專門負責數據通信） 、GIS 地理信息服務器（負責處理 GIS 數據、響應游客的服務請求及輔助決策等事務）和信息數據庫（存儲由各環(huán)節(jié)生成的各種數據并進行管理。大學畢業(yè)論文15GPS 衛(wèi)星信息數據庫存儲數據有待以后統(tǒng)計分析游客手持導游機請求位置信息GPS 數據通信服務器GPRS顯示游客機信息和發(fā)送指令通過電子地圖顯示當前位置并且執(zhí)行服務器發(fā)送的指令以 GPRS 技術傳輸數據移動通信運營商服務器基站與導游系統(tǒng)主機通過Internet 進行連接GIS 地理信息服務器圖 3.1 電子導游系統(tǒng)的總體框圖3.2.2 游客端模塊組成與功能3.2.2.1 游客端模塊組

49、成游客端由一臺 PDA 集成各個功能（如圖 3.3 中的導航 PDA） ，或通過開發(fā)板開發(fā)。各個功能模塊如圖 3.2 所示。GPS 接收模塊由 GPS 芯片組和 GPS 接收天線組成，負責獲取游客當前的位置信息數據（具體參考 RFC(Request For Comments) 0183 文檔和NEMA 協議。 ） ，并送信息處理模塊進行處理，得出結果后經 GPRS 通信模塊大學畢業(yè)論文16將位置信息打包后送監(jiān)控中心的主機。GPRS 通信模塊負責通過內置的無線Modem 與通信服務器進行通信，實時傳送游客的位置信息及其他數據信息，此模塊包含一個 SIM 卡插槽，每個游客機都應該有一個唯一的移動

50、IP 地址，才能通過 GPRS 進行通信，因此，一張開通了無線上網業(yè)務的 SIM 卡是區(qū)別游客機的唯一標識，也是游客機通過 GPRS 上網的“通行證” 。景點介紹多媒體模塊由一組 Flash 存儲芯片和用作數據更新的 USB 接口或RS232 串行接口組成，它接收信息處理模塊的指令播放響應的景點介紹，而管理部門需要修改景點介紹內容或需要對游客機進行軟件升級時，可通過 USB 接口（或 RS232 接口）進行數據的傳輸。輸入輸出設備為彩色觸摸屏（若考慮降低成本可換為鍵盤和彩色液晶顯示器） ，通過專門的 I/O 數據接口與游客機的總線連接，用來顯示電子地圖和其它信息以及執(zhí)行游客的各項操作。以上各個

51、模塊都與信息處理模塊中微處理器的三大總線連接形成一個功能完整的整體。鑒于開發(fā)周期的原因，游客機最好由硬件開發(fā)商進行集成開發(fā)以降低成本。信息處理模塊（微處理器及輔助功能芯片）GPS 接收模塊（芯片組及天線）GPRS 通信模塊（芯片組、SIM卡插槽及天線）景點介紹多媒體模塊（閃存芯片及數據交換接口）輸入輸出設備及其接口電路（鍵盤和彩色液晶顯示器或彩色觸摸屏）電源及電源管理電路圖 3.2 游客端組成模塊圖大學畢業(yè)論文17圖 3.3 PDA 導航系統(tǒng)3.2.2.2 游客端實現的功能游客端是本系統(tǒng)的用戶前臺，雖然大部分數據計算任務都由主機端完成，但導游中的主要功能還是需要在游客端實現。游客機上針對導游服

52、務的功能如圖 3.4 所示。本圖反映了游客機所實現的最基本的導游功能。1、信息查詢功能，包括了一些景點、服務設施等信息的查詢，如游客需要住宿，通過導游機就可以通過與主機端的實時連接查詢最近的賓館以及預定房間。2、電子地圖功能，這個功能是導游過程中最重要也是最有幫助的功能，電子地圖可通過 JAVA 嵌入式編程，由 MapInfo 軟件實現地圖數據更新和顯示瀏覽，還可以實現對地圖的放大、縮小和平移等操作。而游客的位置、移動方向等信息則需要主機端 GIS 服務器的計算，然后通過 GPRS 信號下傳到游客機上，在游客機的電子地圖上顯示。3、專題地圖，專題地圖可方便游客找到自己所關心的信息，它也可以實現

53、分景點地圖顯示。這個功能的實現也由 MapInfo 來完成。4、路徑分析，此功能為游客提供最佳游覽路徑的選擇。主要計算工作在主機端完成，GIS 服務器會根據游客輸入的路徑查詢命令運行最短路徑計算程序（最短路徑搜索算法）計算出最佳路徑，發(fā)給游客機顯示。5、景點介紹，在自助導游中，景點的介紹工作需要由導游機來完成，若要實現智能導游，景點的自動識別和介紹是必須的。游客機將游客的 GPS 定位數據經GPRS 傳輸到主機端，由服務器計算游客位置坐標，若主機檢測到游客位置坐標與景點的位置坐標小于某一值（依設備的 GPS 定位精度而定） ，則主機會向游客機發(fā)送播放命令，游客機會根據主機發(fā)來的數據中包含的景點

54、編號播放對應的景點介紹。6、信息存儲更新，地圖信息，景點信息，景大學畢業(yè)論文18點介紹的多媒體數據等需要事先在游客機中存儲好，這需要對游客機中各種信息進行管理，并在必要時對信息進行更新。信息查詢1 景點列表2 賓館3 購物4 游客守則5 服務電話6.2.1 賓館 A2.2 賓館 B2.3 賓館 C2.4存儲空間管理文件分類景點介紹映射專題地圖映射I/O 接口控制自定義更新游客機的功能（最小模式）電子地圖專題地圖路徑分析放大縮小平移1.1 景點圖 A1.2 景點圖 B1.3 景點圖 C1.4 1 起點輸入2 終點輸入3 最短路徑 算法 4 到最近賓館 5 到最近商店6. 景點介紹信息存儲更新音頻

55、視頻景點編號1 景點 A2 景點 B3 景點 C41 景點分布圖2 線路分布圖3 設施分布圖4圖 3.4 游客機功能圖3.2.3 監(jiān)控中心主機組成與功能3.2.3.1 監(jiān)控中心主機的組成監(jiān)控中心主機包括應用服務器（包括通信服務器、GIS 地理信息服務器和數據庫服務器） 、監(jiān)控終端、數據輸出和備份設備（打印機和磁帶機）組成。如圖 3.5 所示。本系統(tǒng)中游客機信息處理能力有限，因此需要做到“瘦”客戶端模式，將路徑分析、信息查詢等計算量較大的工作放到主機端來完成。這就需要系統(tǒng)中服務器端必須具有大吞吐量的數據處理和傳輸能力，還需要有完備大學畢業(yè)論文19的數據存儲和管理能力。系統(tǒng)中的通信服務器通過 DD

56、N 專線與 GPRS 無線通信服務的提供商通信服務器高速連接，專門負責與移動通信服務器之間的數據傳輸。GIS 地理信息服務器安裝 GPS 數據處理軟件和地理信息系統(tǒng)平臺，負責將從通信服務器發(fā)來的游客位置信息進行處理后存入數據庫，同時一方面將處理好的游客位置信息經通信服務器打包處理后發(fā)給游客機顯示，另一方面通過內部網絡將游客坐標顯示在監(jiān)控終端的電子地圖上。數據庫中的信息定期通過磁帶機進行備份以待日后統(tǒng)計分析，并由打印機輸出日志文件。生成通 信服務器GIS 地理信息服務器對各種數據信息進行處理專門進行通信擁有公網 IP 地址通過 DDN 專線與Internet 高速連接信息數據庫存儲數據有待以后統(tǒng)

57、計分析打印機和磁帶機日志文件監(jiān)控終端值班人員監(jiān)控席圖 3.5 監(jiān)控中心主機構成大學畢業(yè)論文203.2.3.2 監(jiān)控中心主機的功能監(jiān)控中心主機的功能如圖 3.6 所示。監(jiān)控中心主要由三個模塊組成，即通信模塊、GIS 管理模塊和信息數據庫及信息備份模塊。通信模塊功能是對游客機發(fā)來的信息數據包進行校驗、解碼，然后分發(fā)到 GIS 服務器相應的數據單元進行處理，處理后的數據經通信服務器按照事先擬定好的通信協議進行編碼后發(fā)給游客機。GIS 管理模塊是本系統(tǒng)的核心，它一方面負責處理游客機發(fā)來的服務請求（主要是計算路徑和查詢） ，另一方面 GIS 模塊需要對整個景區(qū)內的游客機進行監(jiān)控，顯示游客的位置，并適時指

58、示游客機播放景點介紹。另外還要求實現一些 GIS 基本操作，如放大、縮小、漫游等操作。信息數據庫主要完成信息的存儲和管理工作，存放游客管理信息（身份識別、住宿餐飲服務請求信息、投訴等） 、游客位置信息、歷史紀錄等。信息數據庫每日自動形成日志文件并由打印機打印。一些有分析價值的數據由磁帶機備份，這樣既可以留作日后對各景點進行評估分析，又提高了系統(tǒng)的安全性。GPRS 通訊接口校驗發(fā)送解碼編碼分發(fā)GIS 管理1、 基本操作2、 路徑顯示3、 查詢服務4、 游客管理5、 輔助決策數據庫1、 數據存儲2、 數據管理3、 備份數據監(jiān)控中心顯示屏圖 3.6 監(jiān)控中心主機功能圖大學畢業(yè)論文214 電子導游系統(tǒng)

59、詳細設計4.1 旅游信息數據庫的建立數據庫的數據組織和管理是信息系統(tǒng)的基礎核心，它直接影響其工作效率和用戶的使用。因此，數據庫的建立是旅游信息系統(tǒng)建設的一項最基本和最重要的任務。4.1.1 基礎圖庫的建立在電子導游系統(tǒng)中所用到的電子地圖是矢量圖，主要圖層表如表 4.1所示表 4.1 系統(tǒng)圖層Rode Cross SceneryHotelMarket折線形式點形式點形式點形式點形式道路網絡圖十字路口圖景點分布圖賓館分布圖商場分布圖圖層名稱 地圖形式 存儲名稱與地理坐標關聯的旅游信息圖網建立方法是：在 MapInfo 中對本地區(qū)比例旅游圖的掃描圖上進行道路、景點的矢量化并建立相應的庫表，通過地理編

60、碼和編程給圖中對象的 x、y 坐標字段賦值。表 4.2 是道路網絡圖層的表結構。表 4.2 道路網絡圖的表結構大學畢業(yè)論文22字段 說明 類型 長度 關鍵詞Rode_no 路段編號 char 6 主鍵Rode_name 路段 char 20 S_point 始結點號 char 6 外鍵E_point 終結點號 char 6 外鍵S_x 始結點 X 坐標 floatS_y 始結點 Y 坐標 floatE_x 終結點 X 坐標 floatE_y 終結點 Y 坐標 floatLen 路段長度（米） float與圖形無關的屬性表，如旅游資源信息、景區(qū)內交通信息、住宿餐飲娛樂信息等，采用數據庫表結構。4