公园旅游的基于GIS的空间决策支持系统

1、用于大烟山国家公园旅游的基于gis的空间决策支持系统摘要：（gsmnp）充满了许多多样性生物，历史遗迹，和供访问者探索和经历的消遣机会。公园里广泛的可提供的潜在活动也对到访公园的人去计划那些会更好的平衡他们的兴趣和限制造成了巨大挑战。由于在公园里大范围的空间和没有空间数据关联的分离资源和活动，利用gis来存储，管理，分析和可视化数据就成了合理的选择。然而，只是gis功能是不足以使公园游客简便的制定活动计划。本文提供了一个以简单易用的图形用户接口设计的集成了gis功能和sdss基于gis的空间决策系统（sdss）应用来帮助到访gsmnp的人们更有效率地选择和计划他们的活动来平衡他们个人的兴趣和限

2、制。关键词：地理信息系统；空间决策支持系统；国家公园；旅游1.引言（gsmnp）是一个充满了生物多样性，历史遗迹，和消遣的机会的待那些在里面探索的自然珍宝。在公园里有着所有人历险和享受的东西的（gsmnp），吸引了比美国任何其他国家公园两倍多的游客。但是，许多游客是都一次来到公园，不知道从哪里开始探索在gsmnp里提供的大量的可选活动。甚至对知道他们在游览时喜欢去做什么的游客，他们经常不知道哪里是最能满足他们期望的地方。再次造访公园的游客也许也想要探索公园新的他们还没有涉足，但是除了在公园里最出名的一些的目的地外知之甚少的地方。多数的公园游客都沿着公园的主路，小径，和出名的景点活动，去探索同样

3、具有吸引力但是不被人知道的区域。308平方公里的gsmnp有一些东西给每个来到公园并能有一个难忘回忆的人，那就是将游客的愿望和公园的资源匹配起来的问题。这个自然问题的空间方面自然而然涉及到了地理信息系统（gis）和空间决策系统（sdss）的应用。本文提供了一个基于gis的sdss应用来辅助公园游客发现不同的隐藏于gsmnp的宝藏和匹配他们个人的兴趣和公园的众多可用资源。这样一个基于gis的sdss不止将为公园游客提供一个有用的工具来使得他们的活动计划的制定更加便利，而且从匹配的个人兴趣和公园资源来增加满足度。2.背景gsmnp于1934年建成，并且是美国东部第二大国家公园（图1）。它以它的非凡

4、的生物多样性，超过估计100000种植物和动物的落户于此闻名于世。公园超过70%是森林，在美国东部提供了最大的森林景观。公园的高程的幅度从公园的西南角的204米到美国东部第三高峰、tennessee的最高点海拔1830米的clingmans dome。山峰，山脊和山谷在每个角落呈现了叹为观止的景色像anakeesta outcrops of “charlies bunion”，“the chimneys” 和 “needles eye”的地址构造为公园提供了一个独特的个性使游览这些经典的人们留下深刻印象。gsmnp的海拔幅度所产生的变化就像是人们从georgianorth到maine旅行所经历

5、的维度变化一样。比如，在低地有典型的南方树种，像是枫香就比较丰富，而高一些的海拔有像通常可以在北方生长的物种灰山。在gsmnp植被、动物和气候方面，于低海拔的地方散步和驾车是一个与在海拔高的地方探索会有一个完全不同的体验。野花在早春时使得半山腰充满生机。许多游客依公园中的颜色来制定他们的旅行，无论是颜色丰富的春夏的野花还是在九月、十月、十一月的颜色绚丽的落叶。瀑布是另一个很好的公园景点，而且可以在很多区域和公园的高点找到。abrams瀑布和laurel瀑布吸引了最多的注意，因为他们最容易被访问，而更生动的瀑布像是spruceflats falls 和 forney creek cascades

6、 经常被粗心的游客忽略。有超过528公里的山路和3300公里的河流和小溪覆盖了公园的大部分地理区域。公园动物的种类从小的昆虫到大型哺乳动物像是白尾鹿、麋鹿和和熊。公园自诩拥有全世界最多的30种蝾螈。由于gsmnp的丰富，遇到一些野生动物几乎是可以肯定的。钓鱼是公园另一个主要的景点。而溪鳟鱼是公园的唯一的本地物种，虹鳟和褐鳟是在寒冷的溪流大量捕获的。除了大量的生物多样性和地形多样性，公园还提供了早期阿巴拉契亚边界的人类历史。像在公园东北角的cataloochee区域和在西南角的著名的cadescove在公园里通过一些恢复过的建筑，像小木屋，教堂，谷仓，工厂，学校，提供了一个人类早期生活的景象。有

7、厂，谷仓和房屋的小的定居点可以在公园的一系列低地被找到。使得人们曾经称之为大烟山之家的墓地可以在整个公园中都能找到。许多游客被边界的人类生活所吸引，而且花费他们的时间在探索人类历史上，这在gsmnp比比皆是。gsmnp提供了一个田园般的设置给个人享受孤独，一个地方给家庭，一个避所给朋友们。为休闲车和露营者的穷乡僻壤的露营地和开发好的露营地都对游客开放。一些游客享受骑自行车穿越cades cove的放松，而其他人想要寻找富有挑战性的去在公园众多山峰的一个的远足。爱好钓鱼和皮划艇的人们享受溪流中的湍流，而划船者和滑雪者享受fontana lake的休闲机会。许多国家公园迎合有特定兴趣的游客，而gs

8、mnp在它的区域有着可提供几乎任何来探索的人们的东西。给出它的美丽和地点，gsmnp每年吸引超过九百万游客就不稀奇了。但是，公园里广泛的可提供的潜在活动也对到访公园的人去计划那些会更好的满足他们的兴趣造成了巨大挑战。3 gis数据库的创建开发trailfinder sdss的第一步是收集gsmnp中的各种物理要素的数据集（比如：道路，溪流，小径），公园景点（比如：瀑布，了望台，历史遗址，山头），和公园设施（比如：游客中心，露营地，护林站，避所）。多数的数据集是从国家公园管理处人员的地理信息系统获得的。这个工程选择arcgis 软件(environmental systems research

9、institute,redlands,ca)作为开发平台主要是因为它的arcobjects开放开发环境。arcobjects可以被用到任何微软组件对象模型兼容的编程语言来开发定制的gis应用(zeiler,2001)。这种定制能力对于在一个基于gis的sdss中开发定制分析过程和图形化用户接口是至关重要的。数据集被组织进一个arcgis的地理数据库作为分离的要素类（相当于gis地图的层；见zeiler,1999）。每一个分开的要素类可以表现为将在sdss分析中因子或限制因子。额外的属性被加入到小径要素类来更有效的支持分析。比如：一个野花属性会被加入到小径要素类里给用户一个选择特定的春天，夏天或

10、者秋天野花在标准中。路线基于遇到野花的机会被排列为完美，很好，好或者不好。由于野花自然季节的客观性，这个选项对于冬天是不可选的。每个路线也被给与难度级别有简单，中等，难和艰苦来给与用户一个选择特定的他们希望消耗多少。这些值是从高程增益，路线坡度，和系统开发者的经历。鹿，麋鹿，黑熊的概率模型被用于给用户另一个选项来评估不同路线遇到野花的机会。4. 系统设计sdss自己适合解决在trailfinder应用中出现的空间决策问题。分析结果不仅依赖于各种要素和属性的地理分布，而且也依赖于在反映用户个人影响的决策过程中涉及到的值的决定。sdss框架允许用户探索多种选择来帮助支持他们决策过程。由于每个公园游

11、客可能有不同的限制（比如：物理条件或时间限定）和首选的活动（比如：骑马，垂钓，野营，观赏野花或野生动物），在系统设计中包含一个可能会被在公园游客决策过程中被考虑的限制和因子的综合集是十分重要的。此外，系统必须允许用户指定各种因子对他们决策的重要性。这些被用户指定的限制，因子和重要级别被用于一个为trailfinder sdss被开发来对小径分级和之后建议一列最能满足用户标准的路线的算法。图2给出了一个系统设计的流程图。设计一个用户友好的接口，它会贯穿于整个应用以一个直观和翔实方式引导用户，它是一个在应用开发中重要的考虑因素。用户接口应该让“用户做他们想做的而且它是一个相对容易与系统沟通需求的”

12、(densham and rushton,1987, p.77). arcobjects开放开发环境的自定义visual basic编程被用于为trailfinder sdss应用设计易于扩展的对话窗口和分析过程。图形用户接口以一种要求没有gis知识的用户可以使用系统的方式被设计。当用户开始trailfinder sdss应用的时候，他们将先看到一个带系统介绍的欢迎窗口。一组限制因子在这个对话框中给出为用户选择。第一个限制为用户提供一个在步行、骑马、或驾车三个选项中选择旅行模式。如果用户选择步行，所有的路线都会被包括进分析中。如果用户指定骑马，只有马行的路会被分析。如果驾车被选择，只有对汽车开

13、放的公路会被考虑。用户也可以点击“view trail map”连接来浏览包括所有在gsmnp中的步行路线，骑马路线，好公路的地图。接下来用户选择他们想体验的路线的类型。他们选择一个简单、中等、难、或艰难的路线难度级别和指定他们想在旅行中行程多少英里。在trailfinder中的应用决策支持分析将展现那些符合这些标准的路线。用户然后选择他们访问公园的季节。某些公路和小径在冬天是不通行的，而且如果选择了冬天也不会加入到输出中。而且特定的小径只有在春季、夏季、秋季野花才会繁茂。用户选择的季节设置了另一个路线要考虑的限制。最后的限制是表明游客是否对要求公园特定的设施或资源的特定活动感兴趣。比如：只有

14、那些有避所或穷乡僻壤露营地的小径应该被包括仅分析，如果游客对穷乡僻壤的远足/露营的旅行感兴趣。如果用户选择了钓鱼活动的选择框，只有在20m缓冲区中是用户有可以钓鱼的溪流的小径将会在分析中被评估。限制选择用户接口基于用户提供的信息缩小在sdss应用中被考虑的路线数目。限制对话框也包括了一个高级的搜索选项。如果用户知道一个在公园中特定要素，他们可以直接查询这个要素的数据。用户只要简单的输入要素的名字，系统就会显示一个有该要素的地图，同时显示一个可以到达他的路线列表。比如，用户可以敲入“charlies bunyon”，系统输出会包括一个放大到这个区域的地图和一个可以到达这个要素的路线列表包括“ap

15、palachian trail,sweat heifer,the boulevard trail,dry sluice gap trail”。这个功能当用户知道他们要想看什么而不知道它坐落在哪里时非常有用。下一个对话框允许用户指定各种他们要在gsmnp中游览的物理和文化要素的重要程度。有两页不同的因素来为用户评级。所有的因子以一个默认的重要等级“低”作为开始。如果对一个特定的因子对用户有更高的兴趣，他可以将重要等级改变为“中等”或“高”。因子被更加细分。第一类，兴趣点，包括瀑布、了望台、历史遗迹和自然遗址。公园设施包括类包括可能感兴趣的因子，如果用户计划当他们游览公园的时候在露营地逗留或野餐，

16、或者游览护林站。另类别将公园的生物分级，并且允许用户指定特定的植物群和动物群分级因子，包括野花、麋鹿、鹿、黑熊。当跟多的关于公园生物多样化数据可用的时候，额外的因子可以被用以地加入到用户接口。许多来公园的游客对公园的设施知之甚少，而且不知道他们基于什么分级。trailfinder系统设计因此为每个因子包括一个到其他信息页面的连接给用户一个在为一个因子指定重要级别前有机会调查这个设施。每个因子是被超连接到一个显示相关要素的位置的地图和他们每个的描述信息。比如，瀑布因子被链接到一个显示公园中所有主要瀑布的地图。用户也可以通过一个在地图上的点击里查看每一个铺的图片。露营因子被连接到一个有所有带穷乡僻

17、壤保留信息、规则和条例的穷乡僻壤营地的地图和每个独立营地为用户浏览的图片。trailfinder基于gis的sdss的分析模型应用包括两个主要的定制程序集。第一个程序集读取用户所指定的将被用到在arcgis中的空间搜索和数据库查询来识别一个可以满足用户指定的限制的候选路线的限制。第二个程序集合根据因子和他们被用户选择的重要级别来评价候选路线。各种因子重要性的级别被转换成数字的权重分配到各个因子上。一个有着高重要级别的因子接收一个比其他因子更高的权重。每个候选路线被所有被用户指定的各自重要性级别所权衡的因子的综合所评价。为每一个候选路线生成一个综合评分。比如，如果用户将瀑布和黑熊分了高级别；野花

18、、露营地、了望台分了中等级别；其余的设置成默认值，更多的重要性被分配给途径野花的路线和经过很可能碰到黑熊的地区的旅行。满足这些标准的并也包含了野花、露营地、或了望台的路线会得到一个比其他路线更高的评分。如果，同时没有瀑布和黑熊，有高、中等因子的综合指数的路线会基于他们的综合评分被报告。当分析完成的时候，系统会显示一个地图和一个建议路线的报告。这些被建议的路线被高亮显示到地图上并且用户可以得到易用的工具来探索结果。用户可以放大和缩小地图，漫游，以点击的方式交互的检索特定的要素信息。报告包括一个被建议的路线列表和每个路线的信息汇总。用户可以用前面描述的工具交互的探索每个被建议的显示在地图上的路线来为做出最终决策。用户也有机会更改他们的限制和偏好，并且用系统基于更改过的标准重新评价路线。一旦做出最后的决策，用户然后表明他们将从哪个入口进入公园。系统会自动的找出