公園旅游的基于GIS的空間決策支持系統(tǒng)

1、用于大煙山國家公園旅游的基于gis的空間決策支持系統(tǒng)摘要：（gsmnp）充滿了許多多樣性生物，歷史遺跡，和供訪問者探索和經(jīng)歷的消遣機(jī)會(huì)。公園里廣泛的可提供的潛在活動(dòng)也對到訪公園的人去計(jì)劃那些會(huì)更好的平衡他們的興趣和限制造成了巨大挑戰(zhàn)。由于在公園里大范圍的空間和沒有空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的分離資源和活動(dòng)，利用gis來存儲(chǔ)，管理，分析和可視化數(shù)據(jù)就成了合理的選擇。然而，只是gis功能是不足以使公園游客簡便的制定活動(dòng)計(jì)劃。本文提供了一個(gè)以簡單易用的圖形用戶接口設(shè)計(jì)的集成了gis功能和sdss基于gis的空間決策系統(tǒng)（sdss）應(yīng)用來幫助到訪gsmnp的人們更有效率地選擇和計(jì)劃他們的活動(dòng)來平衡他們個(gè)人的興趣和限

2、制。關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；空間決策支持系統(tǒng)；國家公園；旅游1.引言（gsmnp）是一個(gè)充滿了生物多樣性，歷史遺跡，和消遣的機(jī)會(huì)的待那些在里面探索的自然珍寶。在公園里有著所有人歷險(xiǎn)和享受的東西的（gsmnp），吸引了比美國任何其他國家公園兩倍多的游客。但是，許多游客是都一次來到公園，不知道從哪里開始探索在gsmnp里提供的大量的可選活動(dòng)。甚至對知道他們在游覽時(shí)喜歡去做什么的游客，他們經(jīng)常不知道哪里是最能滿足他們期望的地方。再次造訪公園的游客也許也想要探索公園新的他們還沒有涉足，但是除了在公園里最出名的一些的目的地外知之甚少的地方。多數(shù)的公園游客都沿著公園的主路，小徑，和出名的景點(diǎn)活動(dòng)，去探索同樣

3、具有吸引力但是不被人知道的區(qū)域。308平方公里的gsmnp有一些東西給每個(gè)來到公園并能有一個(gè)難忘回憶的人，那就是將游客的愿望和公園的資源匹配起來的問題。這個(gè)自然問題的空間方面自然而然涉及到了地理信息系統(tǒng)（gis）和空間決策系統(tǒng)（sdss）的應(yīng)用。本文提供了一個(gè)基于gis的sdss應(yīng)用來輔助公園游客發(fā)現(xiàn)不同的隱藏于gsmnp的寶藏和匹配他們個(gè)人的興趣和公園的眾多可用資源。這樣一個(gè)基于gis的sdss不止將為公園游客提供一個(gè)有用的工具來使得他們的活動(dòng)計(jì)劃的制定更加便利，而且從匹配的個(gè)人興趣和公園資源來增加滿足度。2.背景gsmnp于1934年建成，并且是美國東部第二大國家公園（圖1）。它以它的非凡

4、的生物多樣性，超過估計(jì)100000種植物和動(dòng)物的落戶于此聞名于世。公園超過70%是森林，在美國東部提供了最大的森林景觀。公園的高程的幅度從公園的西南角的204米到美國東部第三高峰、tennessee的最高點(diǎn)海拔1830米的clingmans dome。山峰，山脊和山谷在每個(gè)角落呈現(xiàn)了嘆為觀止的景色像anakeesta outcrops of “charlies bunion”，“the chimneys” 和 “needles eye”的地址構(gòu)造為公園提供了一個(gè)獨(dú)特的個(gè)性使游覽這些經(jīng)典的人們留下深刻印象。gsmnp的海拔幅度所產(chǎn)生的變化就像是人們從georgianorth到maine旅行所經(jīng)歷

5、的維度變化一樣。比如，在低地有典型的南方樹種，像是楓香就比較豐富，而高一些的海拔有像通?？梢栽诒狈缴L的物種灰山。在gsmnp植被、動(dòng)物和氣候方面，于低海拔的地方散步和駕車是一個(gè)與在海拔高的地方探索會(huì)有一個(gè)完全不同的體驗(yàn)。野花在早春時(shí)使得半山腰充滿生機(jī)。許多游客依公園中的顏色來制定他們的旅行，無論是顏色豐富的春夏的野花還是在九月、十月、十一月的顏色絢麗的落葉。瀑布是另一個(gè)很好的公園景點(diǎn)，而且可以在很多區(qū)域和公園的高點(diǎn)找到。abrams瀑布和laurel瀑布吸引了最多的注意，因?yàn)樗麄冏钊菀妆辉L問，而更生動(dòng)的瀑布像是spruceflats falls 和 forney creek cascades

6、 經(jīng)常被粗心的游客忽略。有超過528公里的山路和3300公里的河流和小溪覆蓋了公園的大部分地理區(qū)域。公園動(dòng)物的種類從小的昆蟲到大型哺乳動(dòng)物像是白尾鹿、麋鹿和和熊。公園自詡擁有全世界最多的30種蠑螈。由于gsmnp的豐富，遇到一些野生動(dòng)物幾乎是可以肯定的。釣魚是公園另一個(gè)主要的景點(diǎn)。而溪鱒魚是公園的唯一的本地物種，虹鱒和褐鱒是在寒冷的溪流大量捕獲的。除了大量的生物多樣性和地形多樣性，公園還提供了早期阿巴拉契亞邊界的人類歷史。像在公園東北角的cataloochee區(qū)域和在西南角的著名的cadescove在公園里通過一些恢復(fù)過的建筑，像小木屋，教堂，谷倉，工廠，學(xué)校，提供了一個(gè)人類早期生活的景象。有

7、廠，谷倉和房屋的小的定居點(diǎn)可以在公園的一系列低地被找到。使得人們曾經(jīng)稱之為大煙山之家的墓地可以在整個(gè)公園中都能找到。許多游客被邊界的人類生活所吸引，而且花費(fèi)他們的時(shí)間在探索人類歷史上，這在gsmnp比比皆是。gsmnp提供了一個(gè)田園般的設(shè)置給個(gè)人享受孤獨(dú)，一個(gè)地方給家庭，一個(gè)避所給朋友們。為休閑車和露營者的窮鄉(xiāng)僻壤的露營地和開發(fā)好的露營地都對游客開放。一些游客享受騎自行車穿越cades cove的放松，而其他人想要尋找富有挑戰(zhàn)性的去在公園眾多山峰的一個(gè)的遠(yuǎn)足。愛好釣魚和皮劃艇的人們享受溪流中的湍流，而劃船者和滑雪者享受fontana lake的休閑機(jī)會(huì)。許多國家公園迎合有特定興趣的游客，而gs

8、mnp在它的區(qū)域有著可提供幾乎任何來探索的人們的東西。給出它的美麗和地點(diǎn)，gsmnp每年吸引超過九百萬游客就不稀奇了。但是，公園里廣泛的可提供的潛在活動(dòng)也對到訪公園的人去計(jì)劃那些會(huì)更好的滿足他們的興趣造成了巨大挑戰(zhàn)。3 gis數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建開發(fā)trailfinder sdss的第一步是收集gsmnp中的各種物理要素的數(shù)據(jù)集（比如：道路，溪流，小徑），公園景點(diǎn)（比如：瀑布，了望臺(tái)，歷史遺址，山頭），和公園設(shè)施（比如：游客中心，露營地，護(hù)林站，避所）。多數(shù)的數(shù)據(jù)集是從國家公園管理處人員的地理信息系統(tǒng)獲得的。這個(gè)工程選擇arcgis 軟件(environmental systems research

9、institute,redlands,ca)作為開發(fā)平臺(tái)主要是因?yàn)樗腶rcobjects開放開發(fā)環(huán)境。arcobjects可以被用到任何微軟組件對象模型兼容的編程語言來開發(fā)定制的gis應(yīng)用(zeiler,2001)。這種定制能力對于在一個(gè)基于gis的sdss中開發(fā)定制分析過程和圖形化用戶接口是至關(guān)重要的。數(shù)據(jù)集被組織進(jìn)一個(gè)arcgis的地理數(shù)據(jù)庫作為分離的要素類（相當(dāng)于gis地圖的層；見zeiler,1999）。每一個(gè)分開的要素類可以表現(xiàn)為將在sdss分析中因子或限制因子。額外的屬性被加入到小徑要素類來更有效的支持分析。比如：一個(gè)野花屬性會(huì)被加入到小徑要素類里給用戶一個(gè)選擇特定的春天，夏天或

10、者秋天野花在標(biāo)準(zhǔn)中。路線基于遇到野花的機(jī)會(huì)被排列為完美，很好，好或者不好。由于野花自然季節(jié)的客觀性，這個(gè)選項(xiàng)對于冬天是不可選的。每個(gè)路線也被給與難度級別有簡單，中等，難和艱苦來給與用戶一個(gè)選擇特定的他們希望消耗多少。這些值是從高程增益，路線坡度，和系統(tǒng)開發(fā)者的經(jīng)歷。鹿，麋鹿，黑熊的概率模型被用于給用戶另一個(gè)選項(xiàng)來評估不同路線遇到野花的機(jī)會(huì)。4. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)sdss自己適合解決在trailfinder應(yīng)用中出現(xiàn)的空間決策問題。分析結(jié)果不僅依賴于各種要素和屬性的地理分布，而且也依賴于在反映用戶個(gè)人影響的決策過程中涉及到的值的決定。sdss框架允許用戶探索多種選擇來幫助支持他們決策過程。由于每個(gè)公園游

11、客可能有不同的限制（比如：物理?xiàng)l件或時(shí)間限定）和首選的活動(dòng)（比如：騎馬，垂釣，野營，觀賞野花或野生動(dòng)物），在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中包含一個(gè)可能會(huì)被在公園游客決策過程中被考慮的限制和因子的綜合集是十分重要的。此外，系統(tǒng)必須允許用戶指定各種因子對他們決策的重要性。這些被用戶指定的限制，因子和重要級別被用于一個(gè)為trailfinder sdss被開發(fā)來對小徑分級和之后建議一列最能滿足用戶標(biāo)準(zhǔn)的路線的算法。圖2給出了一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖。設(shè)計(jì)一個(gè)用戶友好的接口，它會(huì)貫穿于整個(gè)應(yīng)用以一個(gè)直觀和翔實(shí)方式引導(dǎo)用戶，它是一個(gè)在應(yīng)用開發(fā)中重要的考慮因素。用戶接口應(yīng)該讓“用戶做他們想做的而且它是一個(gè)相對容易與系統(tǒng)溝通需求的”

12、(densham and rushton,1987, p.77). arcobjects開放開發(fā)環(huán)境的自定義visual basic編程被用于為trailfinder sdss應(yīng)用設(shè)計(jì)易于擴(kuò)展的對話窗口和分析過程。圖形用戶接口以一種要求沒有g(shù)is知識(shí)的用戶可以使用系統(tǒng)的方式被設(shè)計(jì)。當(dāng)用戶開始trailfinder sdss應(yīng)用的時(shí)候，他們將先看到一個(gè)帶系統(tǒng)介紹的歡迎窗口。一組限制因子在這個(gè)對話框中給出為用戶選擇。第一個(gè)限制為用戶提供一個(gè)在步行、騎馬、或駕車三個(gè)選項(xiàng)中選擇旅行模式。如果用戶選擇步行，所有的路線都會(huì)被包括進(jìn)分析中。如果用戶指定騎馬，只有馬行的路會(huì)被分析。如果駕車被選擇，只有對汽車開

13、放的公路會(huì)被考慮。用戶也可以點(diǎn)擊“view trail map”連接來瀏覽包括所有在gsmnp中的步行路線，騎馬路線，好公路的地圖。接下來用戶選擇他們想體驗(yàn)的路線的類型。他們選擇一個(gè)簡單、中等、難、或艱難的路線難度級別和指定他們想在旅行中行程多少英里。在trailfinder中的應(yīng)用決策支持分析將展現(xiàn)那些符合這些標(biāo)準(zhǔn)的路線。用戶然后選擇他們訪問公園的季節(jié)。某些公路和小徑在冬天是不通行的，而且如果選擇了冬天也不會(huì)加入到輸出中。而且特定的小徑只有在春季、夏季、秋季野花才會(huì)繁茂。用戶選擇的季節(jié)設(shè)置了另一個(gè)路線要考慮的限制。最后的限制是表明游客是否對要求公園特定的設(shè)施或資源的特定活動(dòng)感興趣。比如：只有

14、那些有避所或窮鄉(xiāng)僻壤露營地的小徑應(yīng)該被包括僅分析，如果游客對窮鄉(xiāng)僻壤的遠(yuǎn)足/露營的旅行感興趣。如果用戶選擇了釣魚活動(dòng)的選擇框，只有在20m緩沖區(qū)中是用戶有可以釣魚的溪流的小徑將會(huì)在分析中被評估。限制選擇用戶接口基于用戶提供的信息縮小在sdss應(yīng)用中被考慮的路線數(shù)目。限制對話框也包括了一個(gè)高級的搜索選項(xiàng)。如果用戶知道一個(gè)在公園中特定要素，他們可以直接查詢這個(gè)要素的數(shù)據(jù)。用戶只要簡單的輸入要素的名字，系統(tǒng)就會(huì)顯示一個(gè)有該要素的地圖，同時(shí)顯示一個(gè)可以到達(dá)他的路線列表。比如，用戶可以敲入“charlies bunyon”，系統(tǒng)輸出會(huì)包括一個(gè)放大到這個(gè)區(qū)域的地圖和一個(gè)可以到達(dá)這個(gè)要素的路線列表包括“ap

15、palachian trail,sweat heifer,the boulevard trail,dry sluice gap trail”。這個(gè)功能當(dāng)用戶知道他們要想看什么而不知道它坐落在哪里時(shí)非常有用。下一個(gè)對話框允許用戶指定各種他們要在gsmnp中游覽的物理和文化要素的重要程度。有兩頁不同的因素來為用戶評級。所有的因子以一個(gè)默認(rèn)的重要等級“低”作為開始。如果對一個(gè)特定的因子對用戶有更高的興趣，他可以將重要等級改變?yōu)椤爸械取被颉案摺?。因子被更加?xì)分。第一類，興趣點(diǎn)，包括瀑布、了望臺(tái)、歷史遺跡和自然遺址。公園設(shè)施包括類包括可能感興趣的因子，如果用戶計(jì)劃當(dāng)他們游覽公園的時(shí)候在露營地逗留或野餐，

16、或者游覽護(hù)林站。另類別將公園的生物分級，并且允許用戶指定特定的植物群和動(dòng)物群分級因子，包括野花、麋鹿、鹿、黑熊。當(dāng)跟多的關(guān)于公園生物多樣化數(shù)據(jù)可用的時(shí)候，額外的因子可以被用以地加入到用戶接口。許多來公園的游客對公園的設(shè)施知之甚少，而且不知道他們基于什么分級。trailfinder系統(tǒng)設(shè)計(jì)因此為每個(gè)因子包括一個(gè)到其他信息頁面的連接給用戶一個(gè)在為一個(gè)因子指定重要級別前有機(jī)會(huì)調(diào)查這個(gè)設(shè)施。每個(gè)因子是被超連接到一個(gè)顯示相關(guān)要素的位置的地圖和他們每個(gè)的描述信息。比如，瀑布因子被鏈接到一個(gè)顯示公園中所有主要瀑布的地圖。用戶也可以通過一個(gè)在地圖上的點(diǎn)擊里查看每一個(gè)鋪的圖片。露營因子被連接到一個(gè)有所有帶窮鄉(xiāng)僻

17、壤保留信息、規(guī)則和條例的窮鄉(xiāng)僻壤營地的地圖和每個(gè)獨(dú)立營地為用戶瀏覽的圖片。trailfinder基于gis的sdss的分析模型應(yīng)用包括兩個(gè)主要的定制程序集。第一個(gè)程序集讀取用戶所指定的將被用到在arcgis中的空間搜索和數(shù)據(jù)庫查詢來識(shí)別一個(gè)可以滿足用戶指定的限制的候選路線的限制。第二個(gè)程序集合根據(jù)因子和他們被用戶選擇的重要級別來評價(jià)候選路線。各種因子重要性的級別被轉(zhuǎn)換成數(shù)字的權(quán)重分配到各個(gè)因子上。一個(gè)有著高重要級別的因子接收一個(gè)比其他因子更高的權(quán)重。每個(gè)候選路線被所有被用戶指定的各自重要性級別所權(quán)衡的因子的綜合所評價(jià)。為每一個(gè)候選路線生成一個(gè)綜合評分。比如，如果用戶將瀑布和黑熊分了高級別；野花

18、、露營地、了望臺(tái)分了中等級別；其余的設(shè)置成默認(rèn)值，更多的重要性被分配給途徑野花的路線和經(jīng)過很可能碰到黑熊的地區(qū)的旅行。滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的并也包含了野花、露營地、或了望臺(tái)的路線會(huì)得到一個(gè)比其他路線更高的評分。如果，同時(shí)沒有瀑布和黑熊，有高、中等因子的綜合指數(shù)的路線會(huì)基于他們的綜合評分被報(bào)告。當(dāng)分析完成的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)顯示一個(gè)地圖和一個(gè)建議路線的報(bào)告。這些被建議的路線被高亮顯示到地圖上并且用戶可以得到易用的工具來探索結(jié)果。用戶可以放大和縮小地圖，漫游，以點(diǎn)擊的方式交互的檢索特定的要素信息。報(bào)告包括一個(gè)被建議的路線列表和每個(gè)路線的信息匯總。用戶可以用前面描述的工具交互的探索每個(gè)被建議的顯示在地圖上的路線來為做出最終決策。用戶也有機(jī)會(huì)更改他們的限制和偏好，并且用系統(tǒng)基于更改過的標(biāo)準(zhǔn)重新評價(jià)路線。一旦做出最后的決策，用戶然后表明他們將從哪個(gè)入口進(jìn)入公園。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的找出