云龙湖自助旅游系统的设计和开发,硕士论文

云龙湖自助旅游系统的设计和开发,硕士论文近年来,随着旅游消费观念的转变,越来越多游客选择自助旅行,但是面对陌生的景区,复杂的旅游环境,游客很难在没有向导引领的情况下完美的到达旅行目的.本文针对游客外出旅行中面临的旅游道路规划问题,利用图论和运筹学的思想,建立旅游道路规划的数学模型,综合考虑用户出行中的时间、空间等多种需求,实现旅游道路的规划,为用户推荐知足其个人需求的旅游线路.结合上述研究工作,基于Android平台完成了云龙湖自助旅游系统的设计和开发.本文主要研究内容如下:(1)建立基于定向问题的旅游道路规划问题模型.通过对旅游道路规划问题进行系统分析,比照经典道路规划问题模型的优势和缺乏,选择定向问题作为基础模型.综合考虑景区旅游环境,作出合理假设,确定约束条件,对基础模型进行扩展,建立旅游道路规划问题数学模型.保证在知足总时间约束的条件下以最大化道路收益值为目的选择景点,这些景点构成最终的旅游道路.(2)提出适用于旅游道路规划问题的改良A*算法.根据问题需求和算法存在的缺乏,改良A*算法的启发规则,算法规则中考虑景点得分以及总时间约束,并结合问题实际,以图最短时间作为算法需要的估计时间.通过实验表示清楚,改良后的A*算法与传统算法相比,得到的结果道路收益值更大且时间利用率更高层次,更合适于求解旅游道路规划问题.最后以云龙湖景区为例,使用爬虫技术收集景区数据,完成了景区内景点得分、景点游览时间、交通时间以及停车时间等条件参数的合理量化,实现了景区内的旅游道路规划.(3)设计并实现云龙湖景区的自助旅行系统.本文以云龙湖景区为应用实例,根据需求分析,设计自助旅行系统架构和功能模块,系统设计包含景点服务、旅行安全以及道路规划三大模块.以旅游道路规划问题的理论研究成果为基础,利用Android编程技术、百度地图API以及GPS定位技术,开发实现了基于Android平台的云龙湖自助旅行系统,能够为游客提供景点介绍、道路推荐、电子地图等多种服务.本文关键词语:定向问题,A*算法,旅游道路规划,自助旅行系统AbstractInrecentyears,withthechangeoftourismconsumptionconcept,moreandmoretouristschooseself-servicetravel,butinthefaceofunfamiliarscenicspotsandcomplextouristenvironment,itisdifficultfortouriststoachievetheperfecttraveldestinationwithoutguidingthecollar.Thispaperaimsatthetravelrouteplanningproblemfacedbytouristsduringtheirtravels,andusestheideasofgraphtheoryandoperationsresearchtoestablishamathematicalmodeloftravelrouteplanning,comprehensivelyconsiderthetimeandspaceofuserstravel,andrealizetheplanningoftouristroutes.Andrecommendtravelroutesthatmeetyourindividualneeds.Combinedwiththeaboveresearchwork,thedesignanddevelopmentoftheself-servicetravelsystemwascompletedbasedontheAndroidplatform.Themainresearchcontentsofthispaperareasfollows:(1)Establishatourismrouteplanningproblemmodelbasedonorientationproblems.Throughsystematicanalysisofthetourismrouteplanningproblem,comparingtheadvantagesanddisadvantagesoftheclassicrouteplanningproblemmodel,theOrienteeringProblemisselectedasthebasicmodel.Comprehensivelyconsiderthetouristenvironmentofthescenicspot,makereasonableassumptions,determinetheconstraints,expandthebasicmodel,andestablishamathematicalmodelofthetourismrouteplanningproblem.Itisensuredthattheattractionsareselectedwiththegoalofmaximizingthereturnvalueundertheconditionofsatisfyingthetotaltimeconstraints,andthesescenicspotsconstitutethefinaltouristroute.(2)ProposeanimprovedA-staralgorithmfortravelrouteplanningproblems.Accordingtotheproblemrequirementsandtheshortcomingsofthealgorithm,theheuristicrulesoftheA-staralgorithmareimproved.Thescoresoftheattractionsandthetotaltimeconstraintsareconsideredinthealgorithmrules,andcombinedwiththeactualproblem,theshortesttimeofthegraphisusedastheestimatedtimerequiredbythealgorithm.Experimentsshowthatcomparedwiththetraditionalalgorithm,theimprovedA-staralgorithmhaslargerreturnvalueandhighertimeutilization,whichismoresuitableforsolvingrouteplanningproblems.Finally,takingYunlongLakescenicspotasanexample,usingreptiletechnologytocollectscenicspotdata,thereasonablequantificationofthescenicspotscores,scenicspottourtime,traffictimeandotherconditionswerecompleted,andthetourismrouteplanninginthescenicspotwasrealized.(3)Designandimplementtheself-servicetravelsystemofYunlongLakeScenicArea.ThispapertakesYunlongLakeScenicAreaasanapplicationexample.Accordingtotheneedsanalysis,theself-servicetravelsystemarchitectureandfunctionmodulesaredesigned.Thesystemdesignincludesthreemodules:sightservice,travelsafetyandrouteplanning.Basedonthetheoreticalresearchresultsofthetourismrouteplanningproblem,throughtheAndroidprogrammingtechnology,BaidumapAPIandGPSpositioningtechnology,theYunlongLakeself-servicetravelsystembasedontheAndroidplatformisdevelopedandimplemented,whichcanprovidevisitorswithattractions,routerecommendationsandelectronicmaps.Avarietyofservices.Keywords:OrienteeringProblem;A*algorithm;planningoftouristroutes;self-servicetravelsystem目录摘要.............................................................................................................................I目录..........................................................................................................................IV图清单.......................................................................................................................VIII表清单..........................................................................................................................XI变量注释表...............................................................................................................XIII1绪论............................................................................................................................11.1研究背景及意义....................................................................................................11.2国内外研究现在状况....................................................................................................21.3研究内容................................................................................................................71.4技术道路................................................................................................................81.5论文的组织构造....................................................................................................92道路规划理论与实现技术.....................................................................................112.1Android平台.......................................................................................................112.2百度地图SDK.....................................................................................................142.3定向问题相关理论..............................................................................................152.4定向问题算法......................................................................................................172.5本章小结..............................................................................................................203基于定向问题的旅游道路规划问题研究.............................................................213.1经典道路规划模型..............................................................................................213.2问题分析..............................................................................................................233.3基于定向问题的数学模型建立..........................................................................243.4A*算法的改良.....................................................................................................263.5旅游道路规划实现..............................................................................................343.6本章小结..............................................................................................................404云龙湖自助旅行系统的设计与实现.....................................................................414.1需求分析..............................................................................................................414.2开发环境..............................................................................................................444.3系统架构设计......................................................................................................464.4系统功能模块设计..............................................................................................484.5系统实现..............................................................................................................514.6系统测试..............................................................................................................674.7本章小结..............................................................................................................705结论与瞻望..............................................................................................................715.1结论......................................................................................................................715.2瞻望......................................................................................................................72以下为参考文献......................................................................................................................73作者简历......................................................................................................................78学位论文原创性声明.................................................................................................79学位论文数据集..........................................................................................................801绪论1.1研究背景及意义随着经济的发展和社会条件的改善,人们的生活状态愈发丰富多彩,旅游已经成为群众日常生活的重要组成部分.中国文化和旅游部官方网站发布的最新统计数据显示,2021年国内旅游总人数与上年相比增长超百分之十,旅游总收入比上年增长超百分之十二[1].并且,根据抽样调查显示,2021年全年国内民众旅游人数高达55.39亿人次.由此看来,旅游业已经成为了我们国家国民经济发展的重要产业[2].近年来,随着旅游业的不断发展,人们对于外出旅游的消费观念和需求与前几年相比发生了深入变化.传统的跟团旅游固然仍在旅游市场占有一定份额,但是由于其古板、程序化、不自由等弊端的愈发突出,逐步知足不了游客个性化旅游的需求,当前越来越多的游客选择自助出游[3].自助游是当前较为流行的旅游方式,因其自由、灵敏、经济的特性已遭到诸多旅游者的青睐.游客选择自助出行时,首要解决的就是旅行经过中道路的规划问题[4].而一个设计合理的旅游路线既能够帮助旅行者有目的的选择、布置自个的旅游活动,可以以避免游客在景区内遨游[5],节省时间和经费开支.然而对自助旅行者而言,在有限的旅游时间,且对游览玩耍景区特别陌生的情况下,面对景区内部诸多的旅游景点,很难制定合理的旅游行程使自个更好的到达游览玩耍目的.因而,提供一个既能够知足用户行程规划需求,又能及时了解景区环境的系统平台必要且迫切[6].旅游道路规划通常包括旅游起始景点查询、设定估计旅游时间、游览道路确定等环节.因而进行道路设计需要考虑各景点服务时间、交通情况等多种因素.当前一些旅游网站系统已经具备道路规划或推荐的服务功能,例如途牛网、去哪儿网、链景旅行、百度地图等[7],它们为用户出行提供了帮助,但是还存在很多问题.以游客为中心是线路设计与景点选择的基础,但这些系统推荐的旅游道路大多是景区热门景点的简单组合,无法为用户提供精细的决策服务[8].另外,提供应用户的旅游行程规划大多是与旅行社或者是与景区内商家联盟合作的旅游产品,商业气息浓烈厚重.因而,这类软件大多没有充分考虑到游客的个性化需求,推荐结果一定程度上缺乏真实性,很难友好的为用户服务.近年来,移动互联网和手机通信技术的不断发展和快速进步,为现代旅游信息化的建设和发展提供了极大的便利[9].当代信息技术不仅深入地影响着当代科学技术、教育、工农业生产乃至经济建设的各个方面,而且影响着人们的生活、工作和娱乐方式[10].手机的普遍化使得人们越来越偏好于随时随地获取旅游信息[11],而一个条理清楚明晰,功能强大的旅游道路推荐系统,能够帮助用户更好地了解相关的旅游信息,因而,基于智能移动终端对智能自助旅游系统进行研究特别必要.当前,市场上应用最普遍的两种智能手机操作系统分别是谷歌的Android和苹果的IOS[12].华而不实,Android操作系统是基于Linux的真正意义上的开放性平台[13][14].Android支持手机、平板等多种硬件选择[15],支持JAVA的所有类库,为移动端应用开发者提供了很多方便.当前,Android系统已经逐步成熟,在当前市场份额中占有极大的比重.因而,使用Android作为云龙湖自助旅行系统的基础平台,能够知足大多数游客的需求.根据自助游客所面临的旅行问题,结合现有旅行服务系统所存在的缺乏,本文以基本定向问题为基础,建立数学模型,深切进入研究旅游线路规划问题和A*智能优化算法[16],丰富了道路规划的研究方式方法.并且,以Android智能终端为开发平台,云龙湖景区为应用实例,设计并实现能够进行旅游道路推荐及其他服务功能的自助旅行系统[23][24],帮助游客规划个人旅游行程,既有理论研究的必要,也有实际应用的意义.1.2国内外研究现在状况1.2.1旅游道路规划旅游道路规划是当下道路规划研究的热门.游客到达景区后,在对目的地景区不了解,且时间有限的情况下,很难游览完所有的景点.因而为了选择合理的旅游道路往往需要提早进行大量景区内部信息的搜索.现有搜索引擎所能提供的信息过于零散且参考价值较低,旅游网站的推荐结果也参差不齐,需要大量时间进行挑选.例如当用户使用一些旅游推荐系统进行道路推荐时,得到的大多是该景区经典的旅游道路,或者是粉丝量较大的博主推荐的道路攻略,更甚者直接是几个景点的随机组合.很明显这些推荐的结果并没有考虑到用户个性化的需求和现实环境的约束[25].并且,实际旅行环境中,用户可能希望自由的选择游览玩耍起点和终点,可以能会对自个的旅游有一个时间预算等,这些因素都会造成最终道路的不同,而将这些影响因素考虑到旅游道路推荐中是一项很具有挑战性的任务[26].因而,高效、准确的旅游道路推荐服务是游客规划行程的重要根据[27].旅游道路规划或旅程设计是一个技术性(经历体验性)非常强的课题[28].国外关于旅游道路规划的研究较多.Ayala等人提出了一种多目的的城市旅游道路规划系统,该系统允许游客选择两个相距较短的位置,进行步行道路的规划,且道路尽可能穿越有趣的旅游区域[29].Hasuike等人提出了一种时间依靠型旅游道路的规划问题,并建立道路规划模型,利用改良的Dijkstra算法[30]进行该类问题的求解,为游客提供了适当的观光道路和时间表,但是该方式方法没有考虑观光地点的满意度值[31].Cenamor等人推出了PlanTour,这是一种新的观光推荐系统,它能够根据用户的旅游天数和社交网络热门旅游信息,为用户推荐旅游道路,该系统包含大多数热门旅游景区,但是更合适估计旅行周期较长的用户,且推荐的道路是固定的[32].Du,Peiming等人提出了一种基于GIS的森林湿地旅游线路优化算法,它能够应用于森林湿地环境的最佳旅游线路规划[33].LinWan等人提出了一种混合集成学习方式方法BAyes-Knn,通过对社交网络上旅行照片的位置标记进行数据挖掘来预测用户的地理偏好,为旅行者规划个性化的旅游道路[34],但是该方式方法没有考虑景区内的时空约束,例如整个旅行所需的时间和景点的季节性状态.国内关于旅游线路规划的研究较少,对旅游线路规划深层次的研究较少[35].张子寒等人以南京市主要景区的游览为例[36],建立多种道路规划模型,分别使用动态规划算法、遗传算法[37]等对模型进行求解,证明了时间约束对于景区旅游道路规划结果的重要影响.李渊等人提出了考虑时间约束和游客空间行为特征的旅游道路设计方式方法[38],实现了针对鼓浪屿的旅游道路的规划.吴青霞等人通过对用户历史旅游足迹进行数据挖掘,利用用户在景点停留时间不同,判定用户兴趣偏好,在给定起始景点、目的景点以及旅行时间限制的条件下为用户推荐一条知足其兴趣喜好的旅游道路[39],但是这种方式方法没有考虑到单个景点的流行度以及景区内途径交通的复杂性.吴艳琴等人将来自不同在线旅游网站的信息聚合并进行比拟,使用k-means方式方法对用户进行聚类,根据个人消费习惯有针对性的对搜索结果进行排序,高频次的道路会优先展示给用户[40],但是用户没有真正介入到旅游道路规划中,因而无法提供精细的决策服务.Liao,Zhixue等人提出了一种基于随机模拟(RS-H2A)的混合启发式算法,用于解决时间依靠的随机环境中的道路规划问题,并以中国四川的九寨沟为研究案例设计个性化的一日游道路[41].冀紫菁在进行旅游道路规划时,首先建立基于层次分析法[42]的景点推荐模型保证景点选取知足游客的偏好,其次综合考虑景区的开放时间、游客的就餐和休息的时间等因素,建立带时间窗的道路规划数学模型,以解决城市旅游中的道路规划问题[43],该方式方法在规划道路时没有考虑总时间约束问题.当前,一种广泛的求解旅游道路规划问题的方式方法是将其作为定向问题来进行求解[44].定向问题在实际应用中特别广泛,基本的定向问题能够描绘叙述为:给定起点和终点以及限制条件,怎样规划一条收益最大的途径[45].定向问题是一个NP-hard问题[46],在很多实际问题上都有应用.因而,为了更好地解决实际问题,可根据需要,将定向问题的研究扩展为多种类型[47],例如:多目的定向问题[48],团队定向问题[49],时间依靠型定向问题以及有容量约束的定向问题等[50].关于定向问题的详细概念以及扩展和组合形式的应用将在幅较长,部分内容省略,具体全文见文末附件5结论与瞻望5.1结论随着经济的发展,人们文化水平的日益提高,当下的旅游消费观念和需求都发生了较大的变化.与传统的跟团旅行相比,越来越多的游客选择自助旅游.但是,对于自助旅行者而言,到一个陌生的景区游览玩耍时,对于景区内各个景点的详细情况以及景区交通等并不了解,很有可能会迷路或者在景区内遨游,很难到达游览玩耍目的.针对这种情况,本文以云龙湖景区为应用实例,对旅游道路规划问题进行研究,并基于Android平台开发了一款自助旅行系统.用户在到达目的地景区前可根据系统提供的景点推荐、食宿推荐、经典道路及个性化旅游道路的推荐等功能了解景区大概情况并制定自个的旅游行程,旅行途中可根据系统提供的地图定位、道路规划、景点位置显示等功能随时定位个人位置,查看下一景点的位置和简单信息,并规划自个的游览道路.本文实现的主要工作总结如下:(1)与一般的寻路问题不同,旅游道路的规划除了需要考虑景点间的交通时间,还需要考虑景点的热度以及总时间约束等环境因素.因而,本文针对旅游道路规划问题的特点,综合考虑旅游环境的特殊性,通过对经典的道路规划问题模型的目的函数和约束条件进行研究,选择定向问题作为基础模型,设定合理假设,建立了基于定向问题的旅游道路规划数学模型.(2)结合问题特点和模型求解的目的,改良了传统的A*算法的启发式规则,提出一种以最大化道路收益为目的,同时知足旅游时间约束限制的道路规划算法.实验证明,与传统A*算法仅考虑最小化距离或者时间权重相比,改良后的算法考虑了更多实际环境信息且结果更为合理,更适用于旅游道路规划问题的求解.(3)以云龙湖景区作为应用实例,根据旅游道路规划问题模型要求,将景区内的景点和道路抽象为无向图.使用爬虫、人工搜索等技术收集景区数据并合理量化,得到景区内景点得分、游览时间,途径交通时间,景点停车时间等模型参数.利用改良后的A*算法,结合已经知道数据,实现了云龙湖景区的旅游道路规划,为自助旅行系统的旅游道路推荐功能提供算法与理论支撑.(4)根据云龙湖景区的特点分析游客对系统的功能需求,设计并实现基于Android平台的自助旅行系统.系统分为景点服务、道路规划、旅行安全三个模块,能够为用户提供景点、食宿、旅游道路的推荐,紧急求救等多种功能,并结合百度地图SDK实现用户定位、道路规划、景点显示等功能,为用户的自助旅行提供了极大的便利.经测试,系统的功能和性能均能知足用户基本需求.5.2瞻望本系统旨在为云龙湖景区内自助旅行的游客提供景区介绍、道路规划以及旅行安全等功能服务,但在实际应用的经过中,仍然存在一些缺乏,能够在后续的研究中进一步改良:(1)旅游道路的动态规划.本文对道路规划进行建模求解时,仅考虑了景点停车时间的时变特性,下一步可利用数据挖掘等技术精细化模型,在道路规划时考虑各景点的游客拥堵情况对时间的依靠性,以及景点间途径交通的动态变化情况对结果道路的影响.(2)增加景点语音讲解的功能.本系统当前仅提供了景区内景点的文字和图片信息,但是实际旅行经过中,景点信息的语音讲解能够帮助用户更快的了解景点内容.后续会增加语音讲解功能,使得系统愈加人性化.(3)数据来源多样化.本文进行道路规划使用的原始数据均来源于去哪儿网和百度地图搜索引擎,将来的研究中能够增加群众点评、途牛网等其他旅游网站的数据,进一步保证模型参数量化的合理性.以下为参考文献[1]徐依娜.国家旅游局局长李金早出席会议并演讲2021年全国旅游工作会议在厦门召开[J].中国会展,2021(2):17-17.[2]刘士润,崔忠伟,韦萍萍,等.基于Android的智慧旅游手机APP开发[J].电子技术与软件工程,2021(8):85-86.[3]高莉,方尹卉.大数据时代自助游消费需求探析[J].知识经济,2021(10).[4]曹阳.城市旅游规划行程链的模型构建及其应用研究[D].南京师范大学,2020.[5]LiuH,JinC,ZhouA.PopularRoutePlanningwithTravelCostEstimation[M]//DatabaseSystemsforAdvancedApplications.2021.[6]王懿雯.基于热门空间网络建模的个性化旅游行程规划[D].东南大学,2021.[7]安旭,赵巾帼.面向智慧旅游的自助导游系统设计[J].产业与科技论坛,2021,v.17(13):79-80.[8]ZhengW,LiaoZ,JingQ.Usingafour-stepheuristicalgorithmtodesignpersonalizeddaytourroutewithinatouristattraction[J].TourismManagement,2021,62:335-349.[9]乔天斐.基于Android平台的自助旅游系统研究与实现[D].电子科技大学,2021.[10]李德仁.中国科学院中国工程院院士李德仁谈发展空间信息产业的市场前景[J].学习与实践,1998(11):64-65.[11]邵猛.基于Android的自助游移动平台应用设计与开发[D].南京邮电大学,2021.[12]王向辉,张国印,赖明珠.Android应用程序开发.第2版[M].清华大学出版社,2020.[13]YouDH,NohBN.Androidplatformbasedlinuxkernelrootkit[C]//InternationalConferenceonMaliciousUnwantedSoftware.2018.[14]FriesenG.LearnJavaforAndroiddevelopment[J].SpringerBerlin,2018.[15]ShanL,DuanX,BaiY,etal.DevelopmentandApplicationofIntelligentTourGuideSysteminMobileTerminal[C]//SeventhInternationalConferenceonMeasuringTechnologyMechatronicsAutomation.2021.[16]DechterR,PearlJ.Generalizedbest-firstsearchstrategiesandtheoptimalityofA*[J].JournaloftheAcm,1985,32(3):505-536.[17]SturmB.DemonstrationofAstar(A*)[J].Conservator,1999,23(1):77-82.[18]陈素琼,王惠来,向天雨.基于改良A~*算法的地图游戏寻径研究[J].重庆师范大学学报:自然科学版,2021(4):75-78.[19]FernandesE,CostaP,LimaJ,etal.Towardsanorientationenhancedastaralgorithmforroboticnavigation[C]//IEEEInternationalConferenceonIndustrialTechnology.2021.[20]张超超,房建东.基于定向加权A*算法的自主移动机器人途径规划[J].计算机应用,2021(a02):77-81.[21]黄冬梅,杨建,何盛琪,等.基于权重的改良A*算法航线规划研究[J].海洋信息,2021(2).[22]史辉,曹闻,朱述龙,等.A*算法的改良及其在途径规划中的应用[J].测绘与空间地理信息,2018,32(6):208-211.[23]IchimuraT,TanabeK,TachibanaI.TouristnavigationinAndroidsmartphonebyusingEmotionGeneratingCalculationsandMentalStateTransitionNetworks[C]//JointInternationalConferenceonSoftComputingIntelligentSystem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